TD-LTE系统物理层基本过程资料
LTE帧结构及物理层-讲解课件

TD-S类 似信道
PCCPCH
HS-SCCH
ADPCH N/A PRACH HS-SICH
PDSCH PUSCH
功能简介
MIB
•传输上下行数据调度信令 •上行功控命令 •寻呼消息调度授权信令 •RACH响应调度授权信令 传输控制信息HI(ACK/NACK)
指示PDCCH长度的信息 用户接入请求信息
传输上行用户的控制信息,包括 CQI, ACK/NAK反馈,调度请求等。
TD-SCDMA
特殊时隙
TD-LTE 子帧= 1ms = 30720Ts 10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts 3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts
1ms
TD-LTE
共存要求:上下行没有交叠(图中Tb > Ta)。则 TD-LTE的DwPTS必须小于0.85ms(26112Ts)。 可以采用10:2:2的配置
PRACH
PUSCH
Uplink Physical channels
• 逻辑信道定义传送信息的类型, 这些数据流是包括所有用户的数据。 • 传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。 • 物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其 载频、 • 扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作, 并在最终调制为模拟射频信号发射出去; • 不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。
下行用户数据、RRC信令、SIB、 寻呼消息
上行用户数据、用户控制信息反 馈,包括CQI,PMI,RI
物理信道配置
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
SCH配置
LTE物理层是如何工作的(必读)

LTE工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示:二、小区搜索及同步过程整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下:1)UE开机,在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号(PSS),以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区,如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息,则开机后会先在上次驻留的小区上尝试;如果没有,就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描,发现信号较强的频点去尝试;2)然后在这个中心频点周围收PSS(主同步信号),它占用了中心频带的6RB,因此可以兼容所有的系统带宽,信号以5ms为周期重复,在子帧#0发送,并且是ZC序列,具有很强的相关性,因此可以直接检测并接收到,据此可以得到小区组里小区ID,同时确定5ms的时隙边界,同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀的长度以及采用的是FDD还是TDD(因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面,位置有所不同,基于此来做判断)由于它是5ms 重复,因为在这一步它还无法获得帧同步;3)5ms时隙同步后,在PSS基础上向前搜索SSS,SSS由两个端随机序列组成,前后半帧的映射正好相反,因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界,达到了帧同步的目的。
由于SSS信号携带了小区组ID,跟PSS结合就可以获得物理层ID(CELL ID),这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。
4)在获得帧同步以后就可以读取PBCH了,通过上面两步获得了下行参考信号结构,通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步,同时可以为解调PBCH做信道估计了。
PBCH在子帧#0的slot #1上发送,就是紧靠PSS,通过解调PBCH,可以得到系统帧号和带宽信息,以及PHICH的配置以及天线配置。
系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN(系统帧数)位长为10bit,也就是取值从0-1023循环。
在PBCH的MIB(master information block)广播中只广播前8位,剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定,第一个10ms帧为00,第二帧为01,第三帧为10,第四帧为11。
浅谈TD-LTE物理层过程

浅谈TD-LTE物理层过程作者:魏超来源:《电脑知识与技术》2019年第15期摘要:物理层是LTE 协议结构中的最底层,主要负责向上层提供底层的数据传输服务。
该文通过对物理层相关技术的介绍,使读者对物理层过程有整体性的认识。
关键词:LTE 同步过程;功率控制;物理层过程中图分类号:TP311 ; ; ; ;文献标识码:A文章编号:1009-3044(2019)15-0060-02LTE架构可总结为三层两面,物理层(PHY)为第一层,媒体接入控制子层(MAC)、无线链路控制子层(RLC)、分组数据汇聚子层(PDCP)为第二层,无线资源控制子层(RRC)为第三层,两面包括用户面和控制面。
PHY层位于协议结构的最底层,通过物理信道提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能。
其中物理层过程包括:同步过程、随机接入、功率控制、寻呼过程、测量过程、共享信道物理过程等。
本文主要针对几个重要过程进行阐述。
1 随机接入与同步过程在LTE中,小区同步属于下行物理过程,随机接入上行物理过程。
1.1 ;随机接入过程随机接入是终端(UE)与网络建立无线连接的必要过程,通过随机接入,终端可以与基站达到上行同步,从而实现与eNodeB之间的数据接收和传输。
终端一般在以下五种场景中需要随机接入:IDLE状态下的初接入;重建RRC连接;切换;CONNECED状态下行数据到达时,上行不同步;CONNECED状态上行数据发送时,上行不同步或者没有PUCCH资源。
随机接入主要有两种方式,竞争性随机接入和非竞争性随机接入。
(1)竞争随机接入。
在随机接入之前,手机端的物理层会接收到来源于高层的随机接入请求的信息,这个请求信息中包括了前导序列、前导传输功率、无线网络标识以及随机接入信道资源。
无线网络标识RA-RNT1是由随机接入信道的时频资源位置被确定。
作用是在手机端接收到msg2的时候通过无线网络标识来检测下行控制信道(PDCCH)。
(2)与竞争随机接入不同的是,非随机接入是由eNodeB为每个想要随机接入的手机端分配一个位移的接入前导码,以避免不同的终端在随机接入时产生冲突,因此可以更加快速地完成随机接入。
TD-LTE移动通信技术 LTE物理层概述、帧结构及资源分配 PPT

#0 #1 #2 #3 One subframe
#18 #19
采样间隔 Ts =1/2048*15000 ≈ 0、033us(LTE中的基本时间单位) 每个slot含7个OFDM符号( 常规CP)或6个OFDM符号( 扩展CP)
常规CP: #0: [160+2048]*Ts + #1-6:[144+2048]*Ts*6 = 0、5ms
• 传输信道与物理信道之间的 速率匹配及映射
• 物理信道的功率加权
• 物理信道的调制解调 • 时间及频率同步
• 射频特性测量并向搞成提供 指示
• MIMO天线处理 • 传输分集 • 波束赋形 • 射频处理
物理层主要负责向上层提供底层的数据传输服务
物理层关键技术
无线帧结构-FDD
每个无线帧10ms,LTE系统对无线帧编号为0#~1023#, 每个无线帧包罗10个长度为1ms的子帧,这些子帧有编号0#~9#, 1个子帧1ms,包罗2个时隙,每个时隙0、5ms,这些时隙也有编号0#~19#。
无线帧结构-TDD
每个10ms无线帧包罗2个长度为5ms的半帧,每个半帧包罗4个数据子帧与1个特不 子帧,
数据子帧包罗2个长度为0、5ms的时隙, 特不子帧包罗3个特不时隙:DwPTS,GP与UpPT,总长度为1ms,特不时隙长度能够灵
活配置。
LTE 时隙结构进一步划分(课外知识拓展)
Oneradioframe,Tf=307200Ts=10ms Oneslot,Tslot=15360Ts=0.5ms
TDD LTE上下行子帧配比(课外知识拓展)
D代表下行子帧,U代表上行子帧,S代表特不子帧, 子帧传送上下行的转换周期为5ms与10ms, 尽管协议中定义了7种上、下行配置,但在实际的TD LTE系统中目前只采纳了配置1与
TD-LTE系统帧结构

帧结构对于TDD 系统来说,因为上下行是同一工作频率,所以帧结构需要同时给出上下行占用资源的时间和位置等信息。
出上下行占用资源的时间和位置等信息。
一个无线帧至少包括下行传输、一个无线帧至少包括下行传输、一个无线帧至少包括下行传输、上行传上行传输和保护间隔输和保护间隔((GP ,Guard Period )三部分。
GP 位于下行转换为上行的时刻,位于下行转换为上行的时刻,主要主要作用是保护下行信号对上行信号的干扰。
作用是保护下行信号对上行信号的干扰。
TD-LTE 物理层帧结构如下图所示:10ms 的无线帧包含两个半帧,长度各为T=5ms 。
每个半帧包含5个子帧,长度为1ms 。
图1 TDD 物理层帧结构对于TDD ,上下行在时间上分开,载波频率相同,即在每10ms 周期内,上下行总共有10个子帧可用,每个子帧或者上行或者下行。
TDD 帧结构中,每个无线帧首先分割为2个5ms 的半帧,可以分为5ms 周期和10ms 周期两类,便于灵活地灵活地 支持不同配比的上下行业务。
在5ms 周期中,子帧1和子帧6固定配置为特殊子帧;10ms 周期中,子帧1固定配置为特殊子帧。
没一个子帧由DwPTS 、GP 和UpPTS3个特殊时隙组成,其帧结构特点如下:(1)上下行时序配置中,支持5ms 和10ms 的下行到上行的切换周期; (2)对于5ms 的下行到上行切换周期,每个5ms 的半帧中配置一个特殊子帧;帧;(3)对于10ms 的下行到上行切换点周期,在第一个5ms 子帧中配置特殊子帧;子帧;(4)子帧0、5和DwPTS 时隙总是用于下行数据传输。
UpPTS 及其相连的第一个子帧总是用于上行传输。
第一个子帧总是用于上行传输。
特殊子帧的配置见下图:特殊子帧的配置见下图:图2 TD-LTE特殊子帧配置表相对于FDD系统,TDD系统可以更灵活地配置具体的上下行资源比例。
对种配置:于5ms周期的帧结构,即两个半帧时隙比例一致,包括以下4种配置:(1)配置0:1DL+DwPTS+3UL; (2)配置1:2DL+DwPTS+2UL; (3)配置2:3DL+DwPTS+1UL; (4)配置6:3DL+2 X DwPTS+5UL; 种配置: 对于10ms周期的帧结构,即两个半帧时隙比例不一致,包括以下3种配置:(1)配置3:6DL+DwPTS+3UL; (2)配置4:7DL+DwPTS+2UL; (3)配置5:8DL+DwPTS+1UL; (4)配置7:保留; 具体时隙配置如下图:具体时隙配置如下图:图3 TD-LTE上下行时隙配置表。
TD-LTE技术原理介绍

LTE上行天线技术:接收分集
关键技术
原理
接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原 发送信号,从而获得分集增益。手机受电池容量限制,因此 在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率
帧结构
物理信道 物理层过程
接收分集的主要算法:MRC &IRC
MRC (最大比合并)
• 线性合并后的信噪比达到最大化
计算方法:TS36.213规定,特殊时隙DwPTS如果用于传输数据,那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍 传输。如果采用10:2:2配置,则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此 0.75倍传输机会,则损失的吞吐量为0.75/3.75 = 20%
0.7ms
= 1.475ms 0.675ms
PCFICH
PHICH
PDCCH
PBCH PUCCH PDSCH\PUSCH
资源调度单位
REG REG CCE
N/A RB
资源位置
占用4个REG,系统全带宽平均分配 时域:下行子帧的第一个OFDM符号 最少占用3个REG 时域:下行子帧的第一或前三个OFDM符号 下行子帧中前1/2/3个符号中除了PCFICH、 PHICH、参考信号所占用的资源 频域:频点中间的72个子载波 时域:每无线帧subframe 0第二个slot 位于上行子帧的频域两边边带上 除了分配给控制信道及参考信号的资源
上行多址方式—SC-FDMA
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
和OFDMA相同,将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源,将不同的
子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是:任一终端使用的
子载波必须连续 频率 用户A
TD_LTE物理层原理及关键技术
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3
9 10 11 12 3 9 10 11
1 1 9 10 3 8 9 2 2 1 2 1 7 2 1 2
No
LTE的时隙
LTE的一个时隙有: • 7个符号(短CP) • 6个符号(长CP)
4.7
循环前缀(CP) 数据 长CP 复制 短CP
资源块
• Resource Block • 频率上12个连续子载波
2
保护时间 (GP)
TSYMBOL
时间
3
保护时间 (GP) 时间
循环前缀
• 在几乎所有主要的术中 (LTE, WiMAX),保护时间内传送 的是循环前缀(Cyclic Prefix, CP) • CP是把一个符号波形的最后一 部分(时间上等同于保护时间) 进行复制,并加到这个符号的 前面 (请参考右图) • CP的长度需要比无线信道的多 径扩展(Delay Spread)更长 • 接收机会根据CP和其后的符号 的最后一部分很好的相关性来 定位一个符号的开始时刻,以 进行接收解码
• 矩形脉冲的频谱在fs的整
数倍位置是零点 • 例外的是中心频率,该 处是其功率最大值
单一载波
f/fs
fs fs fs fs fs fs fs fs fs fs fs fs
OFDM: 正交频分多载波
• OFDM把下一个子载波放在前一个子载波的零点处 • OFDM子载波都采用相同的符号周期Ts • 频域上无需保护带宽
Special
Uplink
特殊子帧配置
Normal CP (DL and UL) Format Extended CP (DL and UL)
DwPTS
No No No No No Yes No Yes
GP 10
TD-LTE技术基本原理课件

小区半径30 km时,允许少许性能损失,但仍能提供常规服务。
也考虑小区半径高达100 km的情况。
支持灵活带宽配置:
支持六种带宽配置:1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz及20MHz。
LTE的需求和基本技术
TD-LTE关键技术
演进,LTE并非人们普遍误解的4G技术,而是3G与4
G技术之间的一个过渡,是3.9G的全球标准,它改进
并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为
其无线网络演进的唯一标准,这种以OFDM/FDMA为
核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频
谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s
的优势相结合同时又具有非常小的PAPR值;
MIMO技术
关键技术
帧结构
物理信道
物理层过程
•
在发送端和接收端同时使用多根天线进行数据的发送和接收;
•
在发送端每根天线上发送的数据比特不同;
•
在多散射体的无线环境中,来自每个发射天线的信号在每个接收天线中是不相关
的,并在接收机端利用这种不相关性对多个天线发送的数据进行分离和检测;
2
•
•
•
•
•
•
•
下行OFDM技术
上行SC-FDMA技术
MIMO技术
多天线技术
链路自适应:速率控制
动态调度:信道调度、HARQ
支持FDD和TDD两种双工方式
OFDM发展历史
关键技术
帧结构
物理信道
物理层过程
OFDM应用于 802.11a, 802.16, LTE
LTE物理层介绍
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Page11
AMC的基本原理
• 基于信道质量的信 息反馈,选择最合 适的调制方式,数 据块大小和数据速 率
– 好的信道条件 – 减少 冗余编码,甚至不需 要冗余编码
– 坏的信道条件 – 增加 更多冗余编码
Page12
空口速率提升最后一招-增大带宽
制式
GSM EDGE
上下行 时隙配比
/
调制 方式
8PSK
多天线技术
/
TD HSDPA
WCDMA HSPA
WCDMA HSPA+
TD - LTE
2:4
16QAM 智能天线
/
16QAM
/
/
64QAM 2×2MIMO
2:2
64QAM 2×2MIMO
TD - LTE LTE - A (4G)
时隙级 快速调度
OFDMA
调制 解调
射频 收发
空口速率提升技术之一: 高阶调制和AMC(自适应调制编码)
Page9
调制的用途
• 用途1:把需要传递的信息送上射频信道 • 用途2:提高空中接口数据业务能力
Page10
空口速率提升技术-高阶调制
• 高阶调制的优点:TD - LTE可以采用64QAM调制方式,比TD - SCDMA 采用的16QAM速率提升50%
结合复用和智能天线技术,进行多路波束赋形发送,既提 高用户信号强度,又提高用户的峰值和均值速率
应用场景
无法布放双通道室分系统 的室内站 信道质量不好时,如小区 边缘 信道质量高且空间独立性 强时 信道质量高且空间独立性 强时。终端静止时性能好
TD-LTE物理层过程ppt课件

TD-LTE的随机接入过程
TD-LTE的随机接入信道配置
TD-LTE的随机接入信道配置与无线帧上下行配置密切相关
与LTE-FDD相比,TD-LTE制式下上行子帧数有限,为保证随机接入的时效 性,在同一个子帧中允许出现多个用于随机接入的时频资源块
TD-LTE的随机接入信道密度为:每10ms内0.5、1、2、3、4、5、6次
nP RR AB nNP RR UR ABLoBf6fsetn6P R R fA2R oBfAfs,et6f2RA,
iffRAmo2d0 otherwis
N
UL RB
其中 为系统上行带宽n PR;RAB offset 为第一个PRACH信道的频域起始PRB编号,
目前已经确定使用7bit的广播消息通知
小区搜索是UE接入系统的第一步,关系到UE能否快速, 准确的接入系统。
5
TD-LTE的小区搜索过程
同步信号
主同步信号PSS 副同步信号SSS
时频位置
系统带宽的中间72个子载 波(实际上序列只映射在 中间的62个子载波上,两 侧各预留5个子载波的保 护带)
PSS位于DwPTS的第3个 OFDM符号位置
62子载波 72子载波
两个半帧不同
辅同步序列 7
m sequence ScraZmabdloinfgf-Chu
m sequence
ScramZblaidnogff-Chu
N cell ID
3N
(1) ID
N (2) ID
两个半帧相同
TD-LTE的小区搜索过程
• 小区初搜流程
Primary synchronization signal
前言
3
主要内容
第六章 TD-LTE系统物理层基本过程

第六章 TD-LTE 系统物理层基本过程6.1小区搜索与同步小区搜索过程是指UE 获得与所在eNodeB 的下行同步(包括时间同步和频率同步),检测到该小区物理层小区ID 。
UE 基于上述信息,接收并读取该小区的广播信息,从而获取小区的系统信息以决定后续的UE 操作,如小区重选、驻留、发起随机接入等操作。
当UE 完成与基站的下行同步后,需要不断检测服务小区的下行链路质量,确保UE 能够正确接收下行广播和控制信息。
同时,为了保证基站能够正确接收UE 发送的数据,UE 必须取得并保持与基站的上行同步。
6.1.1配置同步信号在LTE 系统中,小区同步主要是通过下行信道中传输的同步信号来实现的。
下行同步信号分为主同步信号(Primary Synchronous Signal,PSS )和辅同步信号(Secondary Synchronous Signal,SSS)。
TD-LTE 中,支持504个小区ID ,并将所有的小区ID 划分为168个小区组,每个小区组内有504/168=3个小区ID 。
小区ID 号由主同步序列编号 和辅同步序列编号共同决定,具体关系为。
小区搜索的第一步是检测出PSS ,在根据二者间的位置偏移检测SSS ,进而利用上述关系式计算出小区ID 。
采用PSS 和SSS 两种同步信号能够加快小区搜索的速度。
下面对两种同步信号做简单介绍。
)1(ID N )1()2(3ID ID cell ID N N N +=)2(ID N 1) PSS 序列为进行快速准确的小区搜索,PSS 序列必须具备良好的相关性、频域平坦性、低复杂度等性能,TD-LTE 的PSS 序列采用长度为63的频域Zadoff-Chu (ZC )序列[1]。
ZC 序列广泛应用于LTE 中,除了PSS ,还包括随机接入前导和上行链路参考信号。
ZC 序列可以表示为 ]2/)1(2exp[ZCq N nl n n q j a ++−=π 其中,是ZC 序列的根指数,l N l N n ZC ,},1,...1{∈−∈}1,...1{−∈ZC q N a 可以是任何整数,为了简单在LTE 中设置l=0。
TD-LTE基本原理与物理层介绍v1

Coded symbol rate= R Sub-carrier Mapping CP insertion
DFT
NTX symbols
IFFT
Size-NTX
Size-NFFT
22
LTE多址方式-上行
上行多址方式—SC-FDMA 和OFDMA相同,将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源,将不同的子载波资 源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是:任一终端使用的子载波必须连续
Time
Sub-band:12Sub-carriers
Time frequency resource for User 3
下行多址方式特点
同相位的子载波的波形在时域 上直接叠加。因子载波数量多 ,造成峰均比(PAPR)较高,调 制信号的动态范围大,提高了 对功放的要求。
power
t
时域波形 峰均比示意图
频域
f
4个子载波
sin 2 f1t ,sin 2 f 2t ,sin 2 f 3t ,sin 2 f 4t
OFDM符号周期内 4个子载波
其中载波f1、f2、f3、f4的间隔为 f
载波间正交 性的体现:
1 T
T
0
e
j 2 f n t
e
j 2 f m t
1 dt 0
mn mn
21
LTE上行
LTE上行采用SC-FDMA多址技术,即所谓的单载波FDMA技术
相比OFDMA,SC-FDMA降低了PAPR,降低终端的复杂度从而降低成本,延 长待机时间 SC-FDMA采用频域实现的方式:DFT-S-OFDM(下图) 相比OFDMA,SC-FDMA多了一个DFT运算 这个DFT运算使得进行OFDM调制前的所有频域星座点都是UE所有发送数 据的线性关系,相比频域星座点由独立的数据决定,降低了PAPR
TD-LTE系统物理层规范

code words
layers RE RE
antenna ports
SC-FDMA
SC-FDMA
图 5-9 上行物理信道基本处理流程 3)层映射:将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。 4)预编码:对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上的复数值调制符号进行 预编码。 5)映射到资源元素:把每个天线端口的复值调制符号映射到资源元素上。 6)生成 SC-FDMA 信号:为每个天线端口生成复值时域的 SC-FDMA 符号。 3. PUSCH 处理流程 PUSCH 处理流程如图 5-10 所示:
如果 i
<
M
(q) bit
,且 b (q ) (i)
=
x
(ACK/NACK
和
RI
编码时会加入占位符
X),
则
~ b
(q)
(i)
=
1
;
否则,若 b(q) (i) = y (ACK/NACK 和 RI 编码时会加入重复占位符 X), 则 b~(q) (i) = b~(q) (i −1) ;
否则,若 b(q) (i) 为数据编码比特、信道质量编码比特、RI 编码比特、ACK/NACK
图 5-4 TDD 帧结构特殊时隙设计 3. Type 2 TDD 帧结构-同步信号设计 除了 TDD 固有的特性之外(上下行转换、GP 等),Type2 TDD 帧结构与 Type1 FDD
帧结构主要区别在于同步信号的设计,如图 5-5 所示。LTE 同步信号的周期是 5ms, 分为主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)。LTE TDD 和 FDD 帧结构中,同步信号 的位置/相对位置不同。在 Type2 TDD 中,PSS 位于 DwPTS 的第三个符号,SSS 位于 5ms 第一个子帧的最后一个符号;在 Type1 FDD 中,主同步信号和辅同步信号位于 5ms 第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。
TD-LTE原理及物理层协议
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TD-LTE原理及物理层
1 TD-LTE原理
MIMO技术
:
MIMO多种模式带来多种增益。 分集增益 波束赋形增益 空间复用增益 提高频谱效率 要求TD-LTE的下行频谱效率 达到5bps/Hz,上行频谱效率 达到2.5bps/Hz
配色参考 建议同一页面内不 超过四种颜色,以 下是几种组配色方 案(仅供参考)
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TD-LTE原理及物理层
白色,数字编号,
1.
TD-LTE原理
2.
TD-LTE物理层
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2 物理层过程
白色,数字编号,
2.1 TD-LTE帧结构和物理资源 2.2 TD-LTE下行物理信道和信号 2.3 TD-LTE上行物理信道和信号
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2 物理层过程
2.1 TD-LTE帧结构和物理资源
单天线传输模式 发送分集 开环空间复用 闭环空间复用 多用户MIMO Rank=1的预编码 单流波束赋形 双流波束赋形
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TD-LTE原理及物理层
1 TD-LTE原理
MIMO相关的概念
:
配色参考 建议同一页面内不 超过四种颜色,以 下是几种组配色方 案(仅供参考)
“码字”通过“传输块”实现传输,LTE目前最大传输2个码字或2个传输块; “层”表示任一时刻终端和基站间的独立传播信道的个数; 秩(rank)表征了多个独立信道的正交特性,秩为1,2,3,4; 公共导频的逻辑天线端口有1、2、4三种情况。
FDL_high/FUL_high (MHz) 1990 1930 2620 1920 2400 2690(非连续) 3600 3800
配色参考 建议同一页面内不 超过四种颜色,以 下是几种组配色方 案(仅供参考)
TD--LTE的物理层详解资料
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1 机制的来源 ---- 哲学∙想出来的,协议或规定,特别是‘恰当(中庸的思想),极端就是毁灭’就像TDD没有沿用3G的上下行随便配置的方法,但也不能只有一种配置,这样太死板,所以折中之后提取出了七种比较有意义的帧结构模型。
∙具体问题具体分析。
不能生搬硬套,要根据具体的情况订出具体的策略。
后面介绍每种信道的时候就能看出来,每种信道的处理几乎都不一样,没有一种完全统一的方式。
∙就像数学推论一样,当问一个为什么,不断问下去的时候?最后要不是规定或者设计思想;就要不是‘公理,定理’,根本没法证明。
∙任何事情都没有完美的,有利有弊,只是看你有没有发现而已。
∙配置出来的∙潜规则,这是一种规则但并没有显示表示(在代码中也有同样的。
由于潜规则不容易发现而且难于理解,最好少用)注:也许这些看起来比较空洞,但当你看完了后面的信道实现再反过来看的时候,就能很好的感觉这些思想的意义了。
2 后面讨论的一些限制∙只涉及TDD-LTE,TDD比较复杂些,想清楚了它,FDD自然也好理解∙只涉及子载波是15kz的情况∙只讨论‘一个时隙有7个symbol的情况’,也就是normal循环前缀(Normal cyclic prefix)的情况。
不讨论Extended cyclic prefix的情况∙不讨论半静态调度,也许偶尔会涉及到∙不讨论MIMO的情况∙看的都是860的协议,分别是36211-860,36212-860,36213-860∙注:调制之后也产生符号,而一个资源块RB也是时域上也是有符号的概念。
所以为了两者区别,‘调制符号’就是指‘调制之后也产生符号’;而正常的‘符号’就是指‘时域的符号’的概念。
3 LTE整体理解3.1 生活交流就是LTE -- 设计思想让我们从生活的角度来简单理解下‘通讯’,自己想出来的,有些也可能不太准确,只是想表达一种意思。
假设eNodeb,UE都是人,是一个enodeb同时和多个UE进行交流。
LTE物理层基本概念与TDD时序
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5, ห้องสมุดไป่ตู้,
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TDD
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Confi
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5、举例一般上行帧格式0
6、举例TTI绑定上行帧格式0
7、进程数目举例,帧格式0
子帧0
子帧1
子帧2 UL00
子帧3 UL10
子帧4 UL20
子帧5
子帧6 AN00
子帧7 UL30
子帧8 UL40
子帧9 UL05
AN10 AN20
AN30
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第六章TD-LTE系统物理层基本过程6.1小区搜索与同步小区搜索过程是指UE获得与所在eNodeB的下行同步(包括时间同步和频率同步),检测到该小区物理层小区ID。
UE基于上述信息,接收并读取该小区的广播信息,从而获取小区的系统信息以决定后续的UE操作,如小区重选、驻留、发起随机接入等操作。
当UE完成与基站的下行同步后,需要不断检测服务小区的下行链路质量,确保UE能够正确接收下行广播和控制信息。
同时,为了保证基站能够正确接收UE发送的数据,UE 必须取得并保持与基站的上行同步。
6.1.1配置同步信号在LTE系统中,小区同步主要是通过下行信道中传输的同步信号来实现的。
下行同步信号分为主同步信号(Primary Synchronous Signal,PSS)和辅同步信号( Secondary Synchronous Signal,SSS)。
TD-LTE中,支持504个小区ID,并将所有的小区ID划分为 168N(1)ID 和辅个小区组,每个小区组内有504/168=3个小区ID。
小区ID号由主同步序列编号N(2)ID 共同决定,具体关系为N I cDell3N I(D2)N(1)。
小区搜索的第一步是检测ID同步序列编号出PSS,在根据二者间的位置偏移检测SSS,进而利用上述关系式计算出小区ID。
采用 PSS 和SSS两种同步信号能够加快小区搜索的速度。
下面对两种同步信号做简单介绍。
1) PSS序列为进行快速准确的小区搜索,PSS序列必须具备良好的相关性、频域平坦性、低复杂度[1]等性能,TD-LTE的PSS序列采用长度为63的频域Zadoff-Chu(ZC)序列。
ZC序列广泛应用于LTE中,除了PSS,还包括随机接入前导和上行链路参考信号。
ZC序列可以表示为aexp[ j2 q n(n 1)/ 2nl ]q NZC其中,a{1,...N1}是ZC序列的根指数,n{1,...N1},l N,l可以是任何整q ZC ZC数,为了简单在LTE中设置l=0。
为了标识小区内ID,LTE系统中包含包含3个PSS序列,,分别对应不同的小区组内ID。
被选择的3个ZC序列的根指数分别为M29,34,25。
对于根指数为M,频率长度为 63 的序列可以表示为ZC63(n)exp[ jMn(n 1)],n0,1,...,62M63设置ZC序列的根指数是为了具有良好的周期自相关性和互相性。
从UE的角度来看,选择的PSS根指数组合可以满足时域的根对称性,可以通过单相关器检测,使得复杂度降低。
UE 侧对 PSS 序列采用非相干检测。
PSS 采用长度为 63的频域 ZC 序列,中间被打孔打掉的元素是为了避免直流载波,PSS 序列到子载波的映射关系如图 6-1所示。
在 LTE 中,针对不同的系统带宽,同步信号均占据中央的 1.25MHz (6个 PRB )的位 置。
长度为 63的 ZC 序列截去中间一个处于直流子载波上的符号后得到长度为 62的序列, 在频域上映射到带宽中心的 62个子载波上。
PSS 两侧分别预留 5个子载波提供干扰保护。
PSS 的频域分布如图所示。
M M M 数据 5个保护子载波31个子载波DC M M M M 31个子载波 M M5个保护子载波 数据 M M M图 6-1 PSS 序列映射2) SSS 序列M 序列由于具有适中的解码复杂度,且在频率选择性衰落信道中性能占优,最终被选 定为辅同步码(Secondary Synchronization Code ,SSC )序列设计的基础。
SSC 序列由两个 长度为 31的 m 序列交叉映射得到。
具体来说,首先由一个长度为 31的 m 序列循环移位后 得到一组 m 序列,从中选取 2个 m 序列(称为 SSC 短码),将这两个 SSC 短码交错映射在 整个 SSCH 上,得到一个长度为 62的 SSC 序列。
为了确定 10ms 定时获得无线帧同步,在 一个无线帧内,前半帧两个 SSC 短码交叉映射方式与后半帧的交叉映射方式相反。
同时, 为了确保 SSS 检测的准确性,对两个 SSC 短码进行二次加扰。
SSS 序列映射过程如图 6-2所示,每个 SSS 序列由频域上两个长度为 31的 BPSK 调制 辅助同步码交错构成,即 SSC1和 SSC2。
SSS 序列具有良好的频域特性,在 PSS 存在的情况下, SSS 检测允许频偏至少为 75kHz 。
时域上,由于扰码的影响,SSS 序列的任何循环移位的互相性没有传统 M 序列 好。
从 UE 的角度看,SSS 检测是在 PSS 检测之后完成的,因此假设信道已经检测出 PSS 序列。
对于 SSS 序列检测,UE 侧可以采用相干和非相干两种检测方法。
3) PSS 和 SSS 的位置和映射频域上,PSCH 和 SSCH 均占据整个带宽中央的 1.05MHz ,即 6个 PRB 。
62个子载波 均匀分布在 DC 两侧,剩余 10个子载波作为 SCH 信道与其它数据/信令传输的保护间隔。
MMM图6-2 SSS序列映射10ms1ms5SSS PSS图6-3 PSS和SSS的时域分布时域上,主同步信号与辅同步信号周期性传输,且二者位置偏移固定。
如图6-3所示,主同步信号在每个无线帧的GwPTS的第三个符号上传输,辅同步信号在每个无线帧的第一个子帧的最后一个符号上传输。
6.1.2时间同步检测[2]时间同步是小区搜索中的第一步,其基本原理是利用ZC序列的相关性获取PSS的位置,再利用盲检测算法确定CP类型,最后根据PSS与SSS的固定位置偏移确定SSS的位置,利用相干或非相干检测成功检测出SSS信号。
具体步骤如下:1) PSS检测当UE处于初始接入状态时,首先在频域中央的 1.05MHz内进行扫描,分别使用本地主同步序列(三个ZC序列)与接收信号的下行同步相关,根据峰值确认服务小区使用的 3 个PSS序列中的哪一个(对应于组内小区ID),以及PSS的位置。
PSS检测可用于5ms定时。
2) CP类型检测LTE中子帧采用常规CP和扩展CP两种CP类型,因此在确定了PSS位置后,SSS的位置仍然存在两种可能,需要UE采用盲检的方式识别,通常是利用PSS与SSS相关峰的距离进行判断。
3) SS检测在确定了子帧的CP类型后,SSS与PSS的相对位置也就确定了。
由于SSS的序列数量比较多(168个小区组),且采用两次加扰,因此,检测过程相对复杂。
从实现的角度来看, SSS 在已知 PSS 位置的情况下,可通过频域检测降低计算复杂度。
SSS 可确定无线帧同步 (10ms 定时)和小区组检测,与 PSS 确定的小区组内 ID 相结合,即可获取小区 ID 。
6.1.3频率同步检测为了确保下行信号的正确接收,小区初步搜索过程中,在完成时间同步后,需要进行更 精细化的频率同步,确保收发两端信号频偏的一致性。
为了实现频率同步,可通过 SSS 序 列、RS 序列、CP 等信号来进行载频估计,对频率偏移进行纠正。
频率偏移是由收发设备的本地载频之间的偏差、信道的多普勒频率等所引起的。
频率偏 移一般包括子载波间隔的整数倍偏移和子载波间隔的小数倍偏移两种情况。
对于子载波间隔 的整数倍偏移,由于接收端的抽样点位置仍然是在载波的定点,并不会造成子载波间干扰, 但是解调出来的信息符号的错误率是 50%(无法正确接收);而子载波间隔的小数倍频偏, 由于收发抽样点不对齐,会破坏子载波之间的正交性,进而导致子载波间的干扰,影响信号 的正确接收。
小数倍频偏估计的具体算法有多种,目前大多数算法的原理基本相同,即在发送端发送 两个已知序列或信号,如果存在频率偏移,那么经过信道后两个发送时间不同的信号之间会 存在相位差,通过计算这个相位差就可以得到具体的频率偏移量;对于整数倍频偏,在频域 上通过不同在不同整数倍子载波间隔上检测已知序列和接收信号的相关性来进行判断,相关 性最强的子载波间隔为该整数倍偏移。
6.1.4小区同步维持为了保证下行信令和数据的正确传输,在小区搜索完成后,UE 侧需要对下行链路质量进行测量,确保正确接收下行信令和数据;同时,UE 通过随机接入过程来实现与基站的上 行同步,之后,基站不断对 UE 发送定时调整指令来维持上行同步。
1) 下行无线链路检测UE 与服务小区同步后,会不断检测下行链路质量,并上报至高层以指示其处于同步 / 异步状态。
在非DRX 模式下,UE 物理层在每个无线帧都对无线链路质量进行检测,并综合之前的信道质量与判决门限(Q out 和Q ),确定当前的信道状态。
in 在DRX 模式下,一个DRX 周期内,UE 物理层至少进行一次无线链路质量测量,并综合之前的信道质量与判决门限(Q out 和Q ),确定当前的信道状态。
in UE 将链路质量与判决门限(Q out 和Q )进行比较来判定自身处于同步/失步状态。
当测 in 量的无线链路质量比门限值Q 还差时,UE 物理层向高层上报当前UE 处于失步状态;当测out 量的无线链路质量好于Q 时,UE 物理层向高层上报当前UE 处于同步状态。
in 2) 上行同步维持。
为了保证UE 能够与基站保持同步,需要对 UE 的定时时刻进行调整。
基站通过检测 UE 上发的参考信号,确定UE 是否与基站保持同步,如果存在同步偏差,则基站将下发一个定 时调整指令指示UE 需要进行定时同步点的调整。
UE 一旦接收到eNodeB 的定时提前命令,将 会调整自身用于PUCCH/PUSCH/SRS 传输的上行定时(16T 的整数倍)。
S对于随机接入响应的定时,基站使用 11bit 的定时指令T ,其中T0,1,2,...1282, A A单位为 16T 。
UE 侧接收到定时指令T 后,计算定时提前量 N , N 单位为T , S A TA TAS调整自身随机接入定时。
其中, N T 16。
TA A 在其他情况下,基站使用 6bit 的定时指令T , T0,1,2,...63。
UE 侧接收到定时 A A指令 T 后,根据当前的定时量 N A ,old 计算新的定时提前 N TA ,newA 。
N TA ,new N A ,old (T 31) 16,这里调整量 N TA ,new A可以为正,也可以为负,分别代表 UE 的定时需要提前或者延时。
6.2随机接入6.2.1随机接入过程随机接入是 UE 与网络之间建立无线链路的必经过程,通过随机接入,UE 与基站取得上行同步。
只有在随机接入过程完成后,eNodeB 和 UE 才可能进行常规的数据传输和接收。
UE 可以通过随机接入过程实现两个基本功能:取得与 eNodeB 之间的上行同步;申请上行资源。
按随机接入前 UE 是否与 eNodeB 获得同步,随机接入过程可分为同步随机接入和异步随机接入。