LTE 空中接口协议原理-82.ppt [兼容模式]

LTE 协议原理介绍课程目标课程内容协议架构LTE 整体架构X2+=X2接入层和非接入层控制面协议架构UE eNode-B MME用户面协议架构UEeNode-BMME层2结构PDCPRLC MACRRC PHY层2包含如下子层：MAC ，RLC 和PDCPLayer 2Layer 3Layer 1课程内容物理层协议1个子帧子帧#5DwPTSGPUpPTS…子帧#91个半帧153600 T S = 5 ms1个子帧子帧#0DwPTSGPUpPTS30720T S…子帧#41个时隙T slot =15360T S1个无线帧T f = 307200 T s = 10 ms 无线帧结构-TDDn每个10ms 无线帧包括2个长度为5ms 的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成n 特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS ，GP 和UpPTS ，总长度为1ms n 支持5ms 和10ms 上下行切换点n 子帧0、5和DwPTS 总是用于下行发送无线帧结构-TDD（续）n DwPTS（Downlink Pilot Time Slot）l PSSl也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等。

n UpPTS（Uplink Pilot Time Slot）l SSSl SRSl PRACH èpreamble format 4n GP（Guard Period）l上/下行保护n其它小区的下行信号对本小区的上行信号之间的干扰l下行到上行转换时间（20us）n基站由发射到接收所需要的转换时间n终端由接收到发射所需要的转换时间资源分组最小的资源单位，时域上为1个符号，频域上为1个子载波RE (Resource Element)REG ( Resource Element Group)RB ( Resource Block)CCE ( Channel Control Element)RBG ( Resource Block Group)资源单位业务信道的资源单位，时域上为1个时隙，频域上为12个子载波为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE 组成为PDCCH 资源分配的资源单位，由9个REG 组成为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB 组成物理资源图T 0=l 1DL symb −=N l R BD L R B s cN RB sc N ×resource elementsResource element ),(l k 1RB sc −N 下行物理资源图逻辑信道n MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。

逻辑信道由其承载的信息类型所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置信息，后者用于传输用户数据。

LTE规定的逻辑信道类型如下：l BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控制信息。

移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。

l PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。

l DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。

该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息l MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。

l DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。

这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。

l MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务传输信道n对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。

n LTE中规定的传输信道类型如下：l BCH：广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。

l PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。

l DL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。

它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。

类似于HSPA中的CPC。

DL-SCH 的TTI是1ms。

l MCH：多播信道，用于支持MBMS。

l UL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道物理信道和信号n 上行物理信道l PUSCH l PUCCH l PRACH n 上行物理信号u DMRS （PUSCH 、PUCCH 解调参考信号）u Sounding 信号n 下行物理信道u PDSCH u PBCH u PMCH （R8协议暂不支持）u PCFICH u PDCCHu PHICH n 下行物理信号u 同步信号（Synchronization Signal ）u 导频信号（RS ）n物理信道l 一系列资源粒子（RE ）的集合，用于承载源于高层的信息n 物理信号l 一系列资源粒子（RE ）的集合，这些RE 不承载任何源于高层的信息LTE 上行/下行信道及映射关系BCCH PCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH PCH DL-SCH MCHBCH PBCH PDSCH PMCH 逻辑信道传输信道物理信道CCCH DCCH DTCH UL-SCHPRACH PUSCHRACH PUCCH 下行信道上行信道逻辑信道传输信道物理信道课程内容MAC层协议MAC层介绍n MAC层位于LTE无线接入层的L2层(L2还包括RLC和PDCP)n用于为用户分配无线资源（时间、频率（RB数目及位置）、发射层数（Layer）、天线数和发射功率）n在E-Node B和UE中都有，但功能不同MAC层功能说明n UE侧l逻辑信道与传输信道之间的映射l MAC SDU复用/解复用MAC PDUl HARQl缓存状态报告(BSR)n eNode-B侧l逻辑信道与传输信道之间的映射l MAC SDU复用/解复用MAC PDUl HARQl不同优先级的UE调度(动态调度, 半持久调度) l传输格式选择(MCS)l同一UE或多个UE之间逻辑信道的优先级处理MAC层结构概述RLCPHYMAC层结构MAC层功能图示信道映射 复用 解复用纠错(HARQ)MACTX格式选择UE优先级处理 调度信息上报逻辑信道优先级MAC子层的功能MAC层的相关业务物理层提供的业务 提供给上层的业务PHY数据传输 HARQ反馈信令调度请求信令 测量MAC数据传输 无线资源分配RLCMAC层关键技术-快速调度n n基本概念: 快速调度即快速服务。

调度原则：nnn最大C/I调度算法 (Max C/I)：系统跟踪每个用户的无线信道衰落 特征，依据无线信道C/I的大小顺序，确定给每个用户的优先权， 保证每一时刻服务的用户获得的C/I都是最大的； 公平调度算法 Round Robin(RR)：即轮询方式，公平性最好，吞 吐量最低； 部分公平调度算法 (PF)：既照顾到大部分用户的满意度，也能从 一定程度上保证比较高的系统吞吐量，是一种实用的调度方法。

MAC层关键技术-快速调度-分类持久的占用资源n n n n根据资源占用时间: 持久性调度(静态调度) 半持久性调度(半静态调度) 动态调度根据信道状态，缓存区 状态和剩余资源决定每个Mx TTI占用Nx个 RB。

重传时采用动态 调度。

在VoIP中, 每20 个 TTI占用2 个RB.MAC层关键技术-快速调度-分类（续1）占用部分或全部RB 资源n根据复用模式进行 动态调度:l l l占用部分或全部TTI时域调度(TDM) 频域调度(FDM) 空域调度(SDM)占用部分或全部 的 RB/TTI资源， 但仅占用部分天 线资源MAC层关键技术-快速调度-分类（续2）公平性最好， 吞吐量最低公平性最差， 吞吐量最高动态调度根据公平性和吞吐率分类: n 轮巡(RR) n MAX-C/I (MAX-TB) n 普通比例公平(G-PF) n Torsten比例公平(T-PF)和G-PF相比，较高公 平性，较高吞吐量公平性较好且 吞吐率较高MAC层关键技术-快速调度-分类（续3）n选择具有最大公平因子 FF = NumberOfTT I_SinceLastScheduling （FF）的UE:l l l l轮巡(RR) MAX-C/I (MAX-TB) 普通比例公平 (G-PF) Torsten比例公平 (T-PF)FF = ∑ TB (i )i =12FF =1 + ∑ TB (i )i =121 + HistoryThroughput, For TX Diversity , For Space Multiplexi ngTB (1)    HistoryThr oughput_1 FF =  TB (1) TB ( 2)  +   HistoryThr oughput_1 HistoryThr oughput_2MAC层关键技术-快速调度-分类（续5）动态调度根据频率选择分类(FS): n 宽带调度(non-FS) n 子带调度(FS)操作简单，但不能充 分利用信道状态，系 统性能较差。

操作复杂，但能充分利用 信道状态，系统性能较好。

MAC 层关键技术-快速调度-分类（续6）动态调度根据QoS 分类:n QoS 调度n BE 调度QoS 有保证QoS 无保证MAC 关键技术-AMCSINRFrequencySubBand 1SubBand 2SubBand 3SubBand k SubBand m 时域AMC频域AMC空域AMCMAC 关键技术-AMC 原则n QPSK, 16QAM 和64QAMn“连续的”编码速率(0.07-0.93）7T h r o u g h p u t [b p s ]SNR [dB]SCM-C 2x2, 50 RBsMAC层关键技术-HARQn HARQ = FEC + ARQ，即前向纠错FEC和重传ARQ相结合的技术。

n N通道停等机制(FDD上行: 8; FDD下行: 1 –8; TDD上行: 与时隙配置和固定数目有关; TDD下行: 与时隙配置有关)n HARQ合并方式: CC/FIR/PIRn同步HARQ和异步HARQn自适应HARQ和非自适应HARQMAC 层关键技术-下行链路异步自适应n为了充分利用信道资源, eNode B 在收到UE 的ACK/NACK 消息之前可以发送新数据块UE1UE2UE3UE4MAC层关键技术-上行链路同步自适应HARQn同步自适应: eNode B给UE发射NACK且发射PDCCH Format 0表示UE应在这次新分配的RB上重传MAC层关键技术-上行链路同步非自适应HARQn同步非自适应: eNode B给UE发射NACK且不发射PDCCH Format 0表示UE应在上次分配的RB上重传逻辑信道与传输信道的映射CCCH DTCH DCCH RACH UP-SCH PCH DL-SCHBCH PCCH DTCHBCCH CCCHDCCH 逻辑信道下行链路上行链路MCH课程内容RLC层协议RLC 层框架RLC层功能RLC层相关业务MACRLCPDCP透明模式TM数据传输 数据传输 非确认模式UM数据传输 传输机会 RLC PDU总大小 确认模式AM数据传输，重 传指示透明模式TMnRLC实体通过逻辑信道透传RLC PDU, 如BCCH, DL/UL CCCH和PCCH 信道非确认模式UMnRLC实体在非确认模式通过逻辑信道收发RLC PDU, 如DL/UL DCCH, DL/UL DTCH和MCCH/MTCH信道 n 与3G相比, UM模式不支持加密/解密功能，该功能在PDCP层处理确认模式AMnRLC实体在确认模式通过逻辑信道收发RLC PDU, 如DL/UL DCCH和 DL/UL DTCH信道课程内容协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程PDCP层概述nnnE-UTRAN的各层协议结构是按照一个通用的协议模型来设 计的，这样可以使层间和平面间在逻辑上互相独立，便于协 议栈和协议平面的未来的修改。