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文档简介
史上最全的LTE葵花宝典(一)▊1为什么要从3G向LTE演进?
LTE(LongTermEvolution)是指3GPP组织推行的蜂窝技术在无线接入方面的最新演进,相应核心网的演进就是SAE(SystemArchitectureEvolution)。之所以需要从3G演进到LTE,是由于近年来移动用户对高速率数据业务的规定,同时新型无线宽带接入系统的快速发展,如WiMax的出现,给3G系统设备商和运营商导致了很大的压力。在LTE系统设计之初,其目的和需求就非常明确:减少时延、提高用户传输数据速率、提高系统容量和覆盖范围、减少运营成本:ﻫ
●显著的提高峰值传输数据速率,例如下行链路达成100Mb/s,上行链路达成50Mb/s;
●在保持目前基站位置不变的情况下,提高社区边沿比特速率;ﻫ●显著的提高频谱效率,例如达成3GPPR6版本的2~4倍;
●无线接入网的时延低于10ms;ﻫ●显著的减少控制面时延(从空闲态跃迁到激活态时延小于100ms(不涉及寻呼时间));
●支持灵活的系统带宽配置,支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz带宽,支持成对和非成对频谱;ﻫ●支持现有3G系统和非3G系统与LTE系统网络间的互连互通;
●更好的支持增强型MBMS;
●系统不仅能为低速移动终端提供最优服务,并且也应支持高速移动终端,能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务;ﻫ●实现合理的终端复杂度、成本、功耗;ﻫ●取消CS域,CS域业务在PS域实现,如VOIP;ﻫﻫ▊2LTE扁平网络架构是什么?
ﻫ●LTE的接入网E-UTRAN由eNodeB组成,提供用户面和控制面;
●LTE的核心网EPC(EvolvedPacketCore)由MME,S-GW和P-GW组成;ﻫﻫ●eNodeB间通过X2接口互相连接,支持数据和信令的直接传输;
●S1接口连接eNodeB与核心网EPC。其中,S1-MME是eNodeB连接MME的控制面接口,S1-U是eNodeB连接S-GW的用户面接口;
▊3相对于3G来说,LTE采用了哪些关键技术ﻫﻫ●采用OFDM技术ﻫ
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)属于调制复用技术,它把系统带宽提成多个的互相正交的子载波,在多个子载波上并行数据传输;
ﻫ
各个子载波的正交性是由基带IFFT(InverseFastFourierTransform)实现的。由于子载波带宽较小(15kHz),多径时延将导致符号间干扰ISI,破坏子载波之间的正交性。为此,在OFDM符号间插入保护间隔,通常采用循环前缀CP来实现;ﻫﻫ
下行多址接入技术OFDMA,上行多址接入技术SC-FDMA(SingleCarrier-FDMA);
●采用MIMO(Multiple-InputMultipleOutput)技术
LTE下行支持MIMO技术进行空间维度的复用。空间复用支持单用户SU-MIMO(Single-User-MIMO)模式或者多用户MU-MIMO(Multiple-User-MIMO)模式。SU-MIMO和MU-MIMO都支持通过Pre-coding的方法来减少或者控制空间复用数据流之间的干扰,从而改善MIMO技术的性能。SU-MIMO中,空间复用的数据流调度给一个单独的用户,提高该用户的传输速率和频谱效率。MU-MIMO中,空间复用的数据流调度给多个用户,多个用户通过空分方式共享同一时频资源,系统可以通过空间维度的多用户调度获得额外的多用户分集增益。
ﻫ
受限于终端的成本和功耗,实现单个终端上行多路射频发射和功放的难度较大。因此,LTE正研究在上行采用多个单天线用户联合进行MIMO传输的方法,称为Virtual-MIMO。调度器将相同的时频资源调度给若干个不同的用户,每个用户都采用单天线方式发送数据,系统采用一定的MIMO解调方法进行数据分离。采用Virtual-MIMO方式能同时获得MIMO增益以及功率增益(相同的时频资源允许更高的功率发送),并且调度器可以控制多用户数据之间的干扰。同时,通过用户选择可以获得多用户分集增益。
ﻫ●调度和链路自适应
LTE支持时间和频率两个维度的链路自适应,根据时频域信道质量信息对不同的时频资源选择不同的调制编码方式。
功率控制在CDMA系统中是一项重要的链路自适应技术,可以避免远近效应带来的多址干扰。在LTE系统中,上下行均采用正交的OFDM技术对多用户进行复用。因此,功控重要用来减少对邻社区上行的干扰,补偿链路损耗,也是一种慢速的链路自适应机制。
●社区干扰控制ﻫﻫ
LTE系统中,系统中各社区采用相同的频率进行发送和接受。与CDMA系统不同的是,LTE系统并不能通过合并不同社区的信号来减少邻社区信号的影响。因此必将在社区间产生干扰,社区边沿干扰尤为严重。
为了改善社区边沿的性能,系统上下行都需要采用一定的方法进行社区干扰控制。目前正在研究方法有:
ﻫ1)干扰随机化:被动的干扰控制方法。目的是使系统在时频域受到的干扰尽也许平均,可通过加扰,交织,跳频等方法实现;ﻫﻫ2)干扰对消:终端解调邻社区信息,对消邻社区信息后再解调本社区信息;或运用交织多址IDMA进行多社区信息联合解调;ﻫﻫ3)干扰克制:通过终端多个天线对空间有色干扰特性进行估计和克制,可以分为空间维度和频率维度进行克制。系统复杂度较大,可通过上下行的干扰克制合并IRC实现;ﻫ
4)干扰协调:积极的干扰控制技术。对社区边沿可用的时频资源做一定的限制。这是一种比较常见的社区干扰克制方法;
ﻫ▊4OFDM基本原理
OFDM也是一种频分复用的多载波传输方式,只是复用的各路信号(各路载波)是正交的。OFDM技术也是通过串/并转换将高速的数据流变成多路并行的低速数据流,再将它们分派到若干个不同频率的子载波上的子信道中传输。不同的是OFDM技术运用了互相正交的子载波,从而子载波的频谱是重叠的,而传统的FDM多载波调制系统中子载波间需要保护间隔,从而OFDM技术大大的提高了频谱运用率。ﻫ●OFDM系统优点:
通过把高速率数据流进行串并转换,使得每个子载波上的数据符号连续长度相对增长,从而有效地减少由于无线信道时间弥散所带来地ISI,进而减少了接受机内均衡器地复杂度,有时甚至可以不采用均衡器,而仅仅通过插入循环前缀地方法消除ISI的不利影响。
ﻫ
OFDM技术可用有效的克制无线多径信道的频率选择性衰落。由于OFDM的子载波间隔比较小,一般的都会小于多径信道的相关带宽,这样在一个子载波内,衰落是平坦的。进一步,通过合理的子载波分派方案,可以将衰落特性不同的子载波分派给同一个用户,这样可以获取频率分集增益,从而有效的克服了频率选择性衰落。ﻫ
传统的频分多路传输方法是将频带分为若干个不相交的子频带来并行传输数据流,各个子信道之间要保存足够的保护频带。而OFDM系统由于各个子载波之间存在正交性,允许子信道的频谱互相重叠,因此于常规的频分复用系统相比,OFDM系统可以最大限度的运用频谱资源。
ﻫ
各个子信道的正交调制和解调可以分别通过采用IDFT(InverseDiscreteFourierTransform)和DFT实现,在子载波数很大的系统中,可以通过采用IFFT(InverseFastFourierTransform)和FFT实现,随着大规模集成电路技术和DSP技术的发展,IFFT和FFT都是非常容易实现的。
ﻫ
无线数据业务一般存在非对称性,即下行链路中的数据传输量大于上行链路中的数据传输量,这就规定物理层支持非对称的高速率数据传输,OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。ﻫﻫ●OFDM系统缺陷:
ﻫ
易受频率偏差的影响。由于子信道的频谱互相覆盖,这就对他们之间的正交性提出了严格的规定,无线信道的时变性在传输过程中导致了无线信号频谱偏移,或发射机与接受机本地振荡器之间存在频率偏差,都会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏,导致子信道间干扰(ICI,Inter-ChannelInterference),这种对频率偏差的敏感性是OFDM系统的重要缺陷之一。
存在较高的峰值平均功率比。多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加,因此假如多个信号的相位一致时,所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率,导致较大的峰值平均功率比(PAPR,Peak-to-AveragepowerRatio),这就对发射机内放大器的线性度提出了很高的规定,因此也许带来信号畸变,使信号的频谱发生变化,从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏,产生干扰,使系统的性能恶化。ﻫﻫ▊5单用户MIMO(SU-MIMO)和多用户MIMO(MU-MIMO)区别ﻫﻫ单用户MIMO:占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户或从同一个用户发给基站称为单用户MIMO;如下图所示:ﻫ多用户MIMO:占用相同时频资源的多个并行的数据流发给不同用户或不同用户采用相同时频资源发送数据给基站,称为多用户MIMO,也称虚拟MIMO。如下图所示:ﻫ当前LTE考虑终端的实现复杂性,因此上行只支持多用户MIMO,也就是虚拟MIMO。ﻫ
▊6LTE上行为什么要采用SC-FDMA技术
考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命。最终3GPP决定在上行采用单载波频分复用技术SC-FDMA中的频域实现方式DFT-S-OFDM。可以看出与OFDM不同的是在调制之前先进行了DFT的转换,这样最终发射的时域信号会大大减小PAPR。这种解决的缺陷就是增长了射频调制的复杂度。事实上DFT-S-OFDM可以认为是一种特殊的多载波复用方式,其输出的信息同样具有多载波特性,但是由于其有别于OFDM的特殊解决,使其具有单载波复用相对较低的PAPR特性。
▊7为什么说OFDM技术容易和MIMO技术结合
MIMO技术的关键是有效避免天线之间的干扰,以区分多个并行数据流。众所周知,在水平衰落信道中可以实现更简朴的MIMO接受。而在频率选择性信道中,由于天线间干扰和符号间干扰混合在一起,很难将MIMO接受和信道均衡分开解决。假如采用将MIMO接受和信道均衡混合解决的MIMO接受均衡的技术,则接受机会比较复杂。ﻫ
因此,由于每个OFDM子载波内的信道(带宽只有15KHz)可看作水平衰落信道,MIMO系统带来的额外复杂度可以控制在较低的水平(随天线数量呈线性增长)。相对而言,单载波MIMO系统的复杂度与天线数量和多径数量的乘积的幂成正比,很不利于MIMO技术的应用。ﻫﻫ▊8LTEFDD和TDD帧结构是什么?ﻫﻫLTEFDD的帧结构如下图所示,帧长10ms,涉及20个时隙(slot)和10个子帧(subframe)。每个子帧涉及2个时隙。LTE的TTI为1个子帧1ms。
LTETDD的帧结构如下图所示,帧长10ms,分为两个长为5ms的半帧,每个半帧包含8个长为0.5ms的时隙和3个特殊时隙(域):DwPTS(DownlinkPilotTimeSlot)、GP(GuardPeriod)和UpPTS(UplinkPilotTimeSlot)。DwPTS和UpPTS的长度是可配置的,但是DwPTS、UpPTS和GP的总长度为1ms。子帧1和6包含DwPTS,GP和UpPTS;ﻫ
子帧0和子帧5只能用于下行传输。支持灵活的上下行配置,支持5ms和10ms的切换点周期。
▊9LTE中RB、RE及子载波概念ﻫﻫ子载波:LTE采用的是OFDM技术,不同于WCDMA采用的扩频技术,每个symbol占用的带宽都是3.84M,通过扩频增益来对抗干扰。OFDM则是每个Symbol都相应一个正交的子载波,通过载波间的正交性来对抗干扰。协议规定,通常情况下子载波间隔15khz,NormalCP(CyclicPrefix)情况下,每个子载波一个slot有7个symbol;ExtendCP情况下,每个子载波一个slot有6个symbol。下图给出的是常规CP情况下的时频结构,从竖的的来看,每一个方格相应就是频率上一个子载波。ﻫﻫRB(ResourceBlock):频率上连续12个子载波,时域上一个slot,称为1个RB。如下图左侧橙色框内就是一个RB。根据一个子载波带宽是15k可以得出1个RB的带宽为180kHz。
ﻫRE(ResourceElement):频率上一个子载波及时域上一个symbol,称为一个RE,如下图右下角橙色小方框所示。
▊10LTE中CP概念及作用
ﻫCP(CyclicPrefix)中文可译为循环前缀,它包含的是OFDM符号的尾部反复,如下面第一个图的红圈内所示。CP重要用来对抗实际环境中的多径干扰,不加CP的话由于多径导致的时延扩展会影响子载波之间的正交性,导致符号间干扰。下图分别给出了LOS、多径时延扩展小于CP长度以及多径时延扩展大于CP长度的情况,可以看出在假如多径时延扩展大于CP长度时,同样会导致符号间串扰。协议中规定的CP长度已经根据实际情况进行考虑,可以满足绝大多数情况。其它情况会采用扩展CP来容忍更大的时延扩展。
▊11LTE支持的带宽及表达方式
LTE的工作带宽最小可以工作在1.4M,最大工作带宽可以是20M。协议和实际产品的配置都是通过RB个数来对带宽进行配置的。相应关系如下表所示:大家也许觉得RB个数乘以180k和实际带宽还是有些差距,这个重要由于OFDM信号旁瓣衰落较慢,通常需要留10%的保护带。和WCDMA占用5M带宽但实际信号带宽只有3.84M的因素是类似的。ﻫ如下图所示,假设20M带宽情况下,则配置带宽为100RB,相应18M,但信道带宽是20M。ﻫ▊12衡量LTE覆盖和信号质量基本测量量是什么?ﻫ
下面这几个是LTE中最基本的几个测量量,是平常测试中关注最多的。
ﻫRSRP(ReferenceSignalReceivedPower)重要用来衡量下行参考信号的功率,和WCDMA中CPICH的RSCP作用类似,可以用来衡量下行的覆盖。区别在于协议规定RSRP指的是每RE的能量,这点和RSCP指的是全带宽能量有些差别;
RSRQ(ReferenceSignalReceivedQuality)重要衡量下行特定社区参考信号的接受质量。和WCDMA中CPICHEc/Io作用类似。两者的定义也类似,RSRQ=RSRP*RBNumber/RSSI,差别仅在于协议规定RSRQ相对于每RB进行测量的。ﻫﻫRSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)指的是手机接受到的总功率,涉及有用信号、干扰和底噪,和UMTS中的RSSI概念是一致的;
ﻫSINR(Signal-to-InterferenceplusNoiseRatio)也就是信号干扰噪声比,顾名思义就是信号能量除以干扰加噪声的能量;
从上面的定义很容易看出对于RSRQ和SINR来说,两者的差别就在于分母一个包含自身、干扰信号及底噪,此外一个只涉及干扰和噪声。ﻫ
▊13LTE有哪些上行和下行物理信道及物理信道和物理信号的区别ﻫ
物理信道:相应于一系列RE的集合,需要承载来自高层的信息称为物理信道;如PDCCH、PDSCH等。ﻫﻫ物理信号:相应于物理层使用的一系列RE,但这些RE不传递任何来自高层的信息,如参考信号(RS),同步信号。ﻫ
下行物理信道:ﻫ
PDSCH:PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)。重要用于传输业务数据,也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度,ﻫ
PDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源分派信息,以及与用户数据相关的HARQ信息。
ﻫPBCH:PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)。承载社区ID等系统信息,用于社区搜索过程。ﻫﻫPHICH:PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARQ指示信道),用于承载HARQ的ACK/NACK反馈。
PCFICH:PhysicalcontrolFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道),用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。ﻫ
PMCH:PhysicalMulticastchannel(物理多播信道),用于承载多播信息
ﻫ下行物理信号:
RS(ReferenceSignal):参考信号,通常也称为导频信号;ﻫﻫSCH(PSCH,SSCH):同步信号,分为主同步信号和辅同步信号;ﻫﻫ上行物理信道:ﻫ
PRACH:PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)承载随机接入前导
PUSCH:PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)承载上行用户数据。ﻫ
PUCCH:PhysicalUplinkControlChannel(物理上行共享信道)承载HARQ的ACK/NACK,调度请求,信道质量指示等信息。
ﻫ上行物理信号:
ﻫRS:参考信号;ﻫﻫ▊14LTE中同步信号的作用及结构是什么?ﻫﻫ●LTE同步信号由主同步信号(P-SCH)和辅同步信号(S-SCH)组成。其中主同步信号用于社区组内ID侦测,符号timing对准,频率同步;辅同步信号用于社区组ID侦测,帧timing对准,CP长度侦测。因此捕获了主同步信号和辅同步信号就可以获知物理层社区ID信息,同时得到系统的定期同步和频率同步信息。
●同步信号在频域上占用中间的6个RB,共72个子载波。ﻫ
●P-SCH在时域上占用0号和5号子帧第一个slot的最后一个Symbol,S-SCH占用0号和5号子帧第一个slot的倒数第二个Symbol。ﻫ
同步信号时域结构如下图所示:
▊15下行参考信号RS的基本概念ﻫ
下行RS(ReferenceSignal)参考信号,通常也称为导频信号。和3G中导频信号的作用是同样的,重要涉及:
ﻫ1.下行信道质量测量;ﻫ
2.下行信道估计,用于UE端的相干检测和解调;ﻫ
3.社区搜索;ﻫﻫ参考信号有三种类型:ﻫ
●社区特定参考信号,一般不特别说明,参考信号指的都是社区特定参考信号。ﻫﻫ●MBSFN(MultimediaBroadcastSingleFrequencyNetwork)参考信号,与MBSFN传输关联MBSFN参考信号仅在分派给MBSFN传输的子帧传输。MBSFN导频序列仅用于扩展CP的情况。ﻫ
●UE特殊参考信号。顾名思义,这类参考信号只针对特定UE有效。
ﻫ下图给出了单天线、两天线及四天线在常规CP配置情况下的RS信号分布示意图。从单天线的情况可以看出,RS是时域频域错开分布,这样更有助于进行精确信道估计。对于双天线和四天线来说,每个天线上的参考信号图案都不相同,但各个天线占用的RE都不能用于数据传输。例如双天线情况下,第一个天线的某些RE正好相应第二个天线的RS图案,那么这些RE在实际中必须空在那里,不能用来传输数据,反之亦然。ﻫ▊16物理广播信道PBCH的基本概念
ﻫPBCH:PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)。承载社区ID等系统信息,用于社区搜索过程。BCH的传输时间间隔(TTI)为40ms,即每个广播信道传输块为40ms;并且PBCH中包含了下行天线配置信息。在时频上占用0号子帧符号7、8、9、10中间的6个RB(即0号子帧1号时隙的前4个符号的6个RB)。如下图所示
PBCH位置示意图ﻫ
▊17LTE中REG和CCE概念
REG是ResourceElementGroup的缩写,一个REG涉及4个连续未被占用的RE。REG重要针对PCFICH和PHICH速率很小的控制信道资源分派,提高资源的运用效率和分派灵活性。如下图左边两列所示,除了RS信号外,不同颜色表达的就是REG。ﻫCCE是ControlChannelElement的缩写,每个CCE由9个REG组成,之所以定义相对于REG较大的CCE,是为了用于数据量相对较大的PDCCH的资源分派。每个用户的PDCCH只能占用1,2,4,8个CCE,称为聚合级别。如下图所示:ﻫ▊18物理控制格式指示信道PCFICH的基本概念ﻫ
PCFICH:PhysicalcontrolFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道),用于动态的指示在一个子帧中有几个OFDM符号(取值范围1,2,3)用于PDCCH信道传输。PCFICH信息放置在第一个OFDM符号,为了对抗干扰,这些符号被分散到整个系统带宽进行传输,在每一个子帧的第一个符号上的4个REG(ResourceElementGroup)中传输。具体REG位置与PCI(物理社区ID)、系统带宽相关。PCFICH的4个REG是均匀的分布在社区的带宽内的。
下图是一个PCFICH占用资源的例子。ﻫ▊19物理下行控制信道PDCCH的基本概念
ﻫPDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。重要用于承载下行控制信息(DCI:DownlinkControlInformation)。DCI重要有以下几种:ﻫﻫFormat0:用于传输PUSCH调度授权信息;
Format1:用于传输PDSCH单码字调度授权信息;ﻫFormat1A:是Format1的压缩模式;
Format1B:包含预编码信息的Format1压缩模式;
Format1C:是Format1的紧凑压缩(VeryCompact)模式;
Format1D:包含预编码信息和功率偏置信息的Format1压缩模式;
Format2:闭环空分复用模式UE调度;
Format2A:开环空分复用模式UE调度;
Format3:用于传输多用户TPC命令,针对PUSCH或PUCCH,每个用户2bit,多用户联合编码。ﻫFormat3A:用于传输多用户TPC命令,针对PUSCH或PUCCH,每个用户1bit,多用户联合编码。ﻫ
一个物理控制信道在一个或多个连续的控制信道单元(CCEs)上传输。LTE协议定义了4中PDCCH格式,每种格式PDCCH使用的CCE数目不同,传输的比特数也不相同,使用何种PDCCH格式由高层配置。ﻫPDCCH的映射遵循先时域再频域的映射原则,如下图所示(里面数字是REG的编号):ﻫ
▊20物理下行共享信道PDSCH的基本概念ﻫﻫPDSCH:PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)。重要用于传输业务数据,也可以传输信令。UE在接受PDSCH之前要在每个子帧监控PDCCH信道,并根据PDCCH信道的DCI格式解析资源分派域来获得PDSCH的实际资源分派情况。每一条PDCCH信道的资源分派域涉及两部分:类型域(typefield)和实际资源分派信息。由于PDCCH存在三种资源分派类型:Type0,Type1和Type2。所以PDSCH资源分派方式涉及Type0、Type1和Type2三种方式。
●Type0的资源分派方式:UE的资源分派以RBG(ResourceBlockGroup)为单位,使用Bitmap指示分派给被调度UE的资源组。组的大小与系统带宽有关,如下表所示:
分派示例如下图所示:
●Type1的资源分派方式:使用Bitmap指示一个资源块集合中分派给被调度UE的物理资源块,该资源块为P个资源块中的一个,其中P与系统带宽有关,取值如上表所示:下图是Type1资源分派的一个示例。ﻫ●Type2的资源分派方式:根据在相应的PDCCH上带有的1bit标志,决定虚拟资源块与物理资源块之间的映射关系。物理资源块的分派可以在一个资源块组到整个系统带宽之间变化。涉及LVRB(LocalizedVirtualResourceBlock)连续分派RB和DVRB(DistributedVRB)跳频分派RB两种分派方式。下图是一个分派示例。ﻫ▊21物理HARQ指示信道PHICH的基本概念ﻫ
PHICH:PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARQ指示信道),用于承载HARQ的ACK/NACK反馈。多个PHICH复用映射到同样的RE资源上,组成一个PHICH组。组内PHICH之间通过不同的正交序列区分。一个PHICH信道可以用索引来唯一辨认,其中是PHICH组序号,是组内的正交序列索号。PHICH的反馈时序为N+4,上行的PUSCH是否被对的接受在接受后的第四个子帧的PHICH信道中反馈给UE。每个PHICH组占用3个REG,下图是一个PHICH资源分派的例子。
▊22LTE下行信道解决一般需要通过哪些过程ﻫﻫ信道解决需要通过加扰、调制、层映射、预编码、RE映射、生成OFDM符号等几个环节,见如下图所示:
ﻫ●加扰-编码bit的加扰,加扰将不改变bit速率
●调制-将加扰bit调制为复值符号(BPSK、QPSK、16QAM或64QAM将数据流)ﻫﻫ●层映射-将复值调制符号映射到若干传输层。调制后的符号可以通过一层或多层传输,多层传输涉及多层复用传输和多层分集传输,分别相应不同的解决方式
ﻫ●预编码-对传输层的复值符号预编码到天线口。对单天线,多天线复用、多天线分集进行不同的解决,决定天天线的符号量,预编码是多天线系统中特有的自适应技术ﻫ
●RE映射-映射到具体的物理资源单元。对每个RE{k,l}按照先递增k,后递增l的方式映射,被其他信息占用的RE均不能映射。
ﻫ●生成OFDM符号-生成每个天线口的OFDM符号ﻫ下行信号产生的一般过程
ﻫ▊23LTE随机接入信道(PRACH)的基本概念
由于终端的移动使得终端和网络之间的距离是不拟定的,所以假如终端需要发送消息到网络,则必须实时进行上行同步的维持管理。PRACH的目的就是为达成上行同步,建立和网络上行同步关系以及请求网络分派给终端专用资源,进行正常的业务传输。ﻫ
LTE物理层在随机接入信道(PRACH)上发送接入前导序列Preamble,Preamble由长度为的CP循环前缀和长度为的序列部分组成,如下图所示。参数和的取值取决于帧结构和随机接入的配置。
随机接入Preamble时隙结构
ﻫLTE中支持5种Preamble格式,每种Preamble格式相应的CP长度和接入序列长度不同,如下表所示:ﻫ不同前导格式相应的社区接入半径不同,其中格式4只合用于TDD模式。
在时域中,随机接入的Preamble为子帧的整数倍;在频域上,接入Preamble占据了6个RB的带宽,共1.08MHz。
ﻫ▊24物理上行共享信道PUSCH的基本概念ﻫﻫPUSCH:PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)。重要用于承载上层数据信息。
PUSCH解决过程涉及加扰、调制比特数据映射、DFT变换解决、映射复数据到分派的时频域资源、IFFT变换解决生成时域信号等过程,见下图所示:
下图给出上行各信道的时频结构图。
▊25上行控制信道(PUCCH)的基本概念ﻫ
PUCCH:PhysicalUplinkControlChannel(物理上行共享信道)。用于承载HARQ的ACK/NACK,调度请求,信道质量指示等信息。PUCCH信道的频率资源位于带宽的两端见下表时频结构图中两端的蓝色区域),并在两个时隙间跳频。ﻫPUCCH时频结构ﻫ根据应用场景及调制方式的不同,PUCCH信道分为6种格式,见下表所示:ﻫ▊26上行导频信号RS的简介ﻫ
在LTE系统中二进制数据比特一般以PSK或者QAM等调制方式调制到相应的子载波上,为了在接受端进行数据恢复,需要获得调制值的参考相位和幅度才干进行对的的解调。在实际系统中,由于载波频率偏移、定期偏差以及信道的频率选择性衰落等的影响,信号会受到破坏,导致相位偏移和幅度变化等。为了准确恢复信号,接受端需要对接受信号进行相干检测。根据相干检测的基本原理一方面运用一组导频序列(参考序列)获得无线系统的信道估计,然后通过信道估计得到LTE系统中OFDM符号子载波的参考相位和幅度。上行的导频信号就是用于E-UTRAN与UE的同步和上行信道估计。
ﻫ上行参考信号分为两类:ﻫﻫ●解调参考信号DMRS(DemodulationReferenceSignal):PUSCH和PUCCH传输时的导频信号。由于上行采用SC-FDMA,每个UE只占用系统带宽的一部分,DMRS只在相应的PUSCH和PUCCH分派的带宽中传输。DMRS在时隙中的位置根据随着的PUSCH和PUCCH的不同格式有所差异。
ﻫ●Sounding参号信号SRS(SoundingReferenceSignal):无PUCCH和PUSCH传输时的导频信号。SoundingRS的带宽比单个UE分派到的带宽要大,目的是为eNodeB作全带宽的上行信道估计提供参考。SoundingRS在每个子帧的最后一个符号发送,周期/带宽可以配置,SRS可以通过系统调度由多个UE发送。
▊27UE上报的RI、PMI及CQI含义ﻫﻫRI(RankIndication);RANK指示。RANK为MIMO方案中天线矩阵中的秩。表达N个并行的有效的数据流。
PMI(Pre-codingmatrixIndication)预编码矩阵指示。预编码是多天线系统中的一种自适应技术,即根据信道的状态信息(CSI),在发射端自适应的改变预编码矩阵,起到改变信号经历的信道的作用。在收发两端均存储一套包含若干个预编码矩阵的码书,这样接受机可以根据估计出的信道矩阵和某一准则选择其中一个预编码矩阵,并将其索引值和量化后的信道状态信息反馈给发送端;在下一个时刻,发送端采用新的预编码矩阵,并根据反馈回的信道状态量化信息为码字拟定编码和调制方式。
CQI(ChannelQualityIndicator)信道质量指示。指满足某种性能(10%的BLER)时相应一个信道质量的索引值(涉及当前的调制方式,编码速率及效率等信息),CQI索引越大,编码效率越高。和HSDPA中CQI的含义是同样的,只但是,在LTE中,CQI是4bit,而在HSDPA情况下,CQI是5bit。ﻫ
▊28LTE物理信道、传输信道及逻辑信道映射ﻫﻫ●对于上行来说,逻辑信道公共控制信道CCCH、专用控制信道DCCH以及专用业务信道DTCH都映射到上行共享信道UL-SCH,相应的物理信道为PUSCH。上行传输信道RACH相应的物理信道为PRACH。
●对于下行来说,逻辑信道寻呼控制信道PCCH相应的传输信道为PCH,相应物理信道为PDSCH承载;逻辑信道BCCH映射到传输信道分为两部分,一部分映射到BCH,相应物理信道PBCH,重要是承载MIB信息,另一部分映射到DL-SCH,相应物理信道PDSCH,承载其它系统消息。CCCH、DCCH、DTCH、MCCH(MulticastControlChannel)都映射到DL-SCH,相应物理信道PDSCH。MTCH(MulticastTrafficChannel)承载单社区数据时映射到DL-SCH,相应物理信道PDSCH。承载多社区数据时映射到MCH,相应物理信道PMCH。
▊29LTE常用协议及获取方式ﻫﻫLTE相关协议的官方获取网址为:HYPERLINK"。内网没有proxy"。内网没有proxy的用户可以通过openproxy来访问,具体可求助IT热线。3GPP从R8开始支持LTE,重要协议单独放在36系列里。具体网址为:HYPERLINK"。"。
ﻫ常用LTE协议如下表所示:
▊30当前Probe可以支持的LTE终端类型有哪些?这些终端各支持的频段有哪些?当前probe可以支持哪些型号scanner?
●Probe在终端适配方面依赖于测试终端自身的开发以及数据接口开放情况,当前来看Probe只能支持华为自己的终端,具体信息如下:ﻫ●Probe目前还不具有任何LTEScanner支持功能,根据产品规划路标来看,预计下一个版本V2R5可以支持PCTEL/R&SScanner。
ﻫ▊31LTE网络具体规划设计的流程是什么?
ﻫ与其他制式网络规划设计类似,涉及信息搜集、预规划、具体规划及社区规划;LTE社区规划重要关注频率规划、社区ID规划、TA规划、PCI规划、邻区规划、X2规划及PRACH规划:
●LTE系统网络中,位于社区边沿的用户由于使用相同的资源,并且彼此距离比较近,互相之间的干扰比较强,影响用户性能因此需要通过频率规划来尽也许的减少社区边沿用户的干扰,目前的频率规划重要指启用静态ICIC时,频率分派方案的规划;ﻫ
●TA规划也就是跟踪区的规划,类似于2G/3G网络当中的位置区规划;
●PCI规划即物理社区ID规划,类似于UMTS的扰码规划或者CDMA中的PN码规划;
ﻫ●LTE中的X2接口是指eNB之前的接口,LTE切换类型涉及eNB内的切换和eNB间的切换,其中eNB间切换又分为S1切换和X2切换,要实现X2接口切换,除了必要的邻区关系,还规定完毕X2接口的配置;ﻫ
●PRACH规划也就是ZC根序列的规划,目的是为社区分派ZC根序列索引以保证相邻社区使用该索引生成的前导序列不同,从而减少相邻社区使用相同的前导序列而产生的互相干扰;
ﻫ●LTE中的社区ID规划、邻区规划与以往2G/3G网络均比较相似
▊32LTE中的跟踪区是什么?
ﻫLTE中的跟踪区也就是TrackingArea,简称TA,跟踪区编码称为TAC(TrackingAreaCode)。跟踪区是用来进行寻呼和位置更新的区域。类似于UMTS网络中的位置区(LAC)的概念。跟踪区的规化要保证寻呼信道容量不受限,同时对于区域边界的位置更新开销最小,并且规定易于管理。跟踪区规划作为LTE网络规划的一部分,与网络寻呼性能密切相关。跟踪区的合理规划,可以均衡寻呼负荷和TA位置更新信令流程,有效控制系统信令负荷。ﻫﻫ在LTE/SAE系统中设计跟踪区时,希望满足如下规定:ﻫ
1)对于LTE的接入网和核心网保持相同的跟踪区域的概念。ﻫ
2)当UE处在空闲状态时,核心网可以知道UE所在的跟踪区。
ﻫ3)当处在空闲状态的UE需要被寻呼时,必须在UE所注册的跟踪区的所有社区进行寻呼。
4)在LTE系统中应尽量减少因位置改变而引起的位置更新信令。
ﻫ寻呼负荷拟定了跟踪区的最大范围,相应的,边沿社区的位置更新负荷决定了跟踪区的最小范围,其最重要的限定条件还是MME的最大寻呼容量。ﻫﻫ▊33LTE中的跟踪区边界规划的原则是什么
ﻫ跟踪区的规化要保证寻呼信道容量不受限,同时对于区域边界的位置更新开销最小,并且规定易于管理。考虑到我司MME产品的规格,一般的建网区域只需要一个MME管辖(华为MME管辖能力约1-2万个基站)。所以先介绍一个MME管辖场景,对于多个MME场景,可按MME分簇之后再考虑。跟踪区的规划需要遵循以下原则:
●跟踪区的划分不能过大或过小,TAC的最大值由MME的最大寻呼容量来决定;
●城郊与市区不连续覆盖时,郊区(县)使用单独的跟踪区,不规划在一个TA中;
●跟踪区规划应在地理上为一块连续的区域,避免和减少各跟踪区基站插花组网;
●寻呼区域不跨MME的原则
ﻫ●运用规划区域山体、河流等作为跟踪区边界,减少两个跟踪区下不同社区交叠深度,尽量使跟踪区边沿位置更新成本最低;
ﻫ在LTE可使用的多个频段中(后期扩容的需求),跟踪区的划分即可根据频段也可根据地理位置划分;
ﻫ▊34什么是多注册跟踪区方案?ﻫﻫ多注册TA是多个TA组成一个TA列表(TAList),这些TA同时分派给一个UE;UE在TAList间移动不需要执行TA更新。当UE附着到网络时,由网络决定分派哪些TAs给UE,UE注册到所有这些TAs中。当进入不在其所注册的TA列表中的新TA区域时,需要执行TAUpdate,网络给UE重新分派一组TAs。还可以对位于同一个TA的UEs分派不同的TAList。ﻫﻫ比如在以下场景中,可以应用多注册跟踪区方案进行网络规划和设计:
ﻫ●日本新干线,列车长480米,时速300Km/h,容纳1300名乘客。ﻫ如图所示,位于每个TA的所有UEs都被分派相同的TAList,如图中位于TA2的UEs被分派的TAList为TA1和TA2,而位于TA3的UEs被分派的TAList为TA2和TA3;在每一个TA边界,所有的UEs都将在短时间内发起TAU过程,导致MME和eNB的TAU负载尖峰;以新干线为例,当列车通过TA边界时,每4.4ms就有一次TAU请求。ﻫ
针对上述场景面临的问题,可以采用基于UE的TAList分派策略,即MME对位于同一个TA的UEs分派不同的TAList,如下图所示,用户被分为两组,不同组的用户分派不同的TAList,因此在TA边界将只有一半的用户需要发起TAU请求,在一定限度上保证了用户的服务质量。
▊35什么是PCI,LTE中PCI规划目的和原则是什么?ﻫ
LTE的物理社区标记(PCI)是用于区分不同社区的无线信号,保证在相关社区覆盖范围内没有相同的物理社区标记。LTE的社区搜索流程拟定了采用社区ID分组的形式,一方面通过SSCH拟定社区组ID,再通过PSCH拟定具体的社区ID。
ﻫPCI在LTE中的作用有点类似扰码在W中的作用,因此规划的目的也类似,就是必须保证复用距离;
ﻫ协议规定物理层CellID分为两个部分:社区组ID(CellGroupID)和组内ID(IDwithinCellGroup)。目前最新协议规定物理层社区组有168个,每个社区组由3个ID组成,因此共有168*3=504个独立的CellIDﻫ
其中,代表社区组ID,取值范围0~167;
ﻫ代表组内ID,取值范围0~2ﻫ
LTEPCI规划的原则:ﻫ
1)collision-free原则ﻫﻫ假如两个相邻的社区分派相同的PCI,这种情况下会导致重叠区域中至多只有一个社区会被UE检测到,而初始社区搜索时只能同步到其中一个社区,而该社区不一定是最合适的,称这种情况为collision,如下图所示:
ﻫ
所以在进行PCI规划时,需要保证同PCI的社区复用距离至少间隔4层站点以上,大于5倍的社区覆盖半径。ﻫﻫ2)confusion-free原则ﻫﻫ一个社区的两个相邻社区具有相同的PCI,这种情况下假如UE请求切换到ID为A的社区,eNB不知道哪个为目的社区。称这种情况为confusion,如下图所示:ﻫﻫﻫConfusion-free原则除了规定同PCI社区有足够的复用距离外,为了保证可靠切换,规定每个社区的邻区列表中社区PCI不能相同,同时规划后的PCI也需要满足在二层邻区列表中的唯一性。ﻫ
3)邻社区导频符号V-shift错开最优化原则
LTE导频符号在频域的位置与该社区分派的PCI码相关,通过将邻社区的导频率符号频域位置尽也许地错开,可以一定限度减少导频符号互相之间的干扰,进而对网络整体性能有所提高(验证结果表白,在50%社区负载下,通过错开邻区导频符号位置,导频SINR有大约3dB左右的提高)。导频符号位置分布在规划界面上的显示如下图所示,其中不同颜色表达了不同的导频符号位置:ﻫﻫ
PCI规划结果与MOD3相应关系:ﻫﻫ
4)基于实现简朴,清楚明了,容易扩展的目的,目前采用的规划原则:同一站点的PCI分派在同一个PCI组内,相邻站点的PCI在不同的PCI组内。
5)对于存在室内覆盖场景时,需要单独考虑室内覆盖站点的PCI规划。ﻫﻫ注:目前网规推荐按照上图规划实例进行PCI规划,即:对于三扇区eNB,三个社区按照顺时针方向从正北方向开始,组内ID分别配置为0,1,2;相邻eNB分派不同的社区组ID并在整网复用。
▊36LTE邻区规划原则ﻫ
邻区规划是无线网络规划中重要的一环,其好坏直接影响到网络性能。对于LTE网络,由于是快速硬切换网络,邻区规划尤为重要,因此,好的邻区规划是保证LTE网络性能的基本规定。在LTE协议中,ANR(AutoNeighborRelation)功能已逐步成为标准协议的内容。在我司LTE产品在eRAN2.0等后续版可以实现ANR,但是初始化的邻区配置仍然需要现场工程师规划完毕。与其它系统相比,LTE的切换测量有一个明显的特点,即其测量是基于频点而不是基于邻区列表的。UE根据测量配置所指示的频点测量出使用该频点的社区,然后由UE高层对测量结果进行解决得到切换候选列表发给网络,由网络选择社区发起切换。邻区列表存在的重要作用是在切换的时候提供必要的具体信息,如CGI等,因此对LTE系统来说,可以尽也许的多做邻区而不必紧张由于邻区数目过多而影响测量时间和精度。具体的,对于LTE邻区规划,有以下几个基本原则:
●地理位置上直接相邻的社区一般要作为邻区;
●邻区一般都规定互为邻区,即A扇区把B作为邻区,B也要把A作为邻区。假如在某些场景下,如高速覆盖,需要设单向邻区,如A扇区可以切换到B扇区而不希望B扇区切换到A扇区,那么可以通过将A扇区加入到B扇区的Blacklist中实现。ﻫﻫ●对于密集城区和普通城区,由于站间距比较近(0.3~1.0公里),邻区应当多做。目前我司产品对于同频、异频和异系统邻区分别都最大可以配置32个,所以在配置邻区时,需要注意邻区个数,把的确存在相邻关系的配进来,不相干的要去掉,以免占用了邻区的名额。ﻫﻫ●对于市郊和郊县的基站,虽然站间距很大,但一定要把位置上相邻的作为邻区,保证可以及时切换。
由于LTE的邻区不存在先后顺序的问题,并且检测周期非常短,所以只需要考虑不漏掉邻区,而不需要严格按照信号强度来排序相邻社区。ﻫ
▊37LTE中为什么要规划X2接口,如何进行X2接口
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