LTE上行共享信道的关键技术浅析

四．上行共享信道流程
田 万方数据
ＰＵＳＣＨ的基带信号产生流程如图４—１所示，包含如下几个 步骤：
４．１加扰（Ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）
图４－１
如果进行加扰．在一个子帧中的ｐｕｓｃｈ上传输的比特块
跃ｏ），．．．Ｍ地。一１）将在调制之前使用终端专用的加扰序列按照下述
方式进行加扰．产生加扰比特块占（ｏ），．。ｉ（帆。一１）：
参考文献：
１ ３ＧＰＰ ＴＲ ２１．９０５：”Ｖｏｃａｂｕｌａｒｙ ｆｏｒ ３ＧＰＰ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ”． ２ ３ＧＰＰ ＴＲ ３６．２０１”Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵｎｉｖｅｒｓａＩ ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａＩ Ｒｅｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ
（Ｅ－ＵＴＲＡ）；Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ” ３ ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１ ２”Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａＩ Ｒｅｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ
来定义
其中
七＝ｏ＇…，磁＾謦一１，，＝ｏ，…，墙－１．分别为频域和时域的序号，
ＲＥ（ｋ．¨对应的一个复数口量』。在一个时隙中没有用于物理层
信道或物理信号传输的资源单元所对应的复数应设置为０。
资源块
一个ＲＢ由＿Ⅳ蛊个时域上连续的ｓｃ—ｆｄｍａ符号以及硭个频
图３－２ 若Ｌ＞Ｉ，则映射方式为Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ模式ＦＦＴ输出样点被映 射到等间隔分布的子载波上。然后经过Ｎ点ＩＦＦＴ变换．加入循环 前缀，经过并串转换后输出。 ＤＦＴ－Ｓ－ＯＦＤＭ技术的优点如下： （１）单载波方案传输信号时，用户符号的能量分布在整个传 输频带，因而具有较低的峰均值功率比。 （２）ＦＤＭＡ提供了较方便的频域资源分配和小区内的正交性。 Ｉ ３）能克服小区边界容量和性能的下降。
取ｆ）＝叙ｆ）＋“Ｏ）ｍｏｄ２
其中ｍｏｄ（ｘ）表示对Ｘ取模操作，‰是在一个子帧中的
ｐｕｓｃｈ上传输的比特数目，ｃ（０为扰码序列，由伪随机序列产生。
４．２调制（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）
加扰的比特块占（ｏ），．，ｉ（ｊＩｆ。一１）将被调制成复值符号块
㈣，．，矾Ｍｍ－１）。Ｐｕｓｃｈ可用的调制方式包括ｑｐｓｋ．１ ６ｑａｍ和
构成。每一个半帧长度为５ｍｓ。每一个半帧又由８个常规时隙和
ＤｗＰＴＳ、ＧＰ和ＵｐＰＴＳ三个特殊时隙构成。１个常规时隙的长度为
０．５ｍｓ。Ｄｗｐｔｓ和ｕｐｅｔｓ的长度是可以配置的．并且要求Ｄｗｐｔｓ．
ＧＰ和ＵｐＰＴＳ的总长度等于１ｍｓ。子帧１包含ＤｗＰｔｓ．ＧＰ和ＵｐＰＴＳ，
子帧６所列的配置０．１．２和６中包含ＤｗＰＴＳ．ＧＰ和ＵｐＰＴＳ。所
形成复值调制符号块ｚ（ｏ），…，：（＾ｆ。曲一１） 。其中
Ｍ≯蛐＝Ｍ掣ｃＨ×硭，且础８铡表示在一个ｓｃ—ｆｄ如下要求：
肘怒８叫＝２＝ｚ．扣－严≤蜡
其中ａ２，ａ３。ａ，是非负整数。 ４．４ ＲＥ映射
复值调制符号块ｚ（ｏ），．．≯（Ｍ岫一１）乘上一个幅度缩放因子 ＢＰＩＪ螂Ｉ．并从ｚ（ｏ）开始映射到分配给ｐｕｓｃｈ传输的资源块中。向
上行传输使用的最小资源单位叫资源元素｛Ｒ ｅ ｓｏｕ ｒ ｃｅ
如图３—１所示
Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＲＥｌ．在ｒｅ之上还定义了资源块（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ．ＲＢ）
概念，一个ＲＢ包含若干个ＲＥ。
物理信道
上行物理信道对应于一系列的ＲＥ集合．用于承载源于高层
的的信息。共定义了下述上行物理信道：物理上行共享信道
有其他子帧包含两个相邻时隙．其中第ｉ个子帧由第２ｉ个和第
２ｉ＋１个时隙构成．如图２－２所示。
图２－２ ＬＴＥ ＴＤＤ支持５ｍｓ和１０ｍｓ的上下行子帧切换周期。具体配 置见表．其中Ｄ表示用于下行传输的子帧．Ｕ表示用于上行传输 的传输子帧，Ｓ表示包含ＤｗＰＴＳ，ＧＰ和ＵｐＰＴＳ的特殊子帧。 子帧０和子帧５以及ＤｗＰＴＳ永远预留为下行传输。
面内部单向传输时延低于５ｍｓ；在控制面上，用户从空闲状态到 连接状态的延迟小于１００ｍ￥。（４）小区覆盖半径在５‰以下时，应
该满足ＬＴＥ项目的所有性能要求．对于小于３０ｋｍ的小区覆盖，可 以允许一定的性能损失，支持１００ｋｍ的小区覆盖。（５）支持终端在
整个系统范围内的移动性．为低速移动终端提供最优服务，对中 速移动终端实现较高性能．同时支持高速移动终端。
可＝１５ｋＨｚ，并且ａｋ。１表示ｒｅ（ｋ，｜『）上的具体内容。 一个时隙中的ｓｃ—ＦＤＭＡ符号将从，＝０开始按照，的增序进
行传输．．其中ｓｃ—ＦＤＭＡ符号，从一个时隙中的∑，Ｉ－曲１（Ⅳ口，＋ＪⅣ）‘
时刻开始。
表４—１给出了可以使用的ＮｃＰ，ｔ数值。注意，一个时隙中的 不同ＳＣ－ＦＤＭＡ符号可以有不同的循环前缀长度。
没有用于传输参考信号的ｒｅ（ｋ，Ｉ『）的映射按照每一个维度的增序进
行，并且从一个子帧中的一个时隙开始，优先考虑维度ｋ，然 后是，。
４．５ ＳＣ－ＦＤＭＡ基带信号产生 一个上行时隙中的第，个ＳＣ－ＦＤＭＡ符号对应的时间连续信
争７瑟蹩２］＿Ｉ“渺删训 ｔ吨ｆ过Ｎ＝１２Ｊ 其中．０ｓｔ＜７’靶ｏ＋五， ．Ｆ＇）一Ｉ＋№＾ｆ挈／２ｊ ，＾ｒ＝２０４８ ，
６４ｑａｍ。
４．３传输预编码（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｐｒｅｃｏｄｅｒ）
复值符号块烈ｏ），．．．，ｄ（Ｍ岫一１）被分为Ｍ蛐／膨掣卿个子集，
每一个对应于一个ＳＣ－ＦＤＩＭＡ符号。传输预编码按照如下公式进
行如俨呐：如嘉专４即俨．妒呐＋ｉ）ｅ－２／萨－盛Ｉ 善即·妒
ｋ＝ｏ，．．．，ＭＰ４一Ｉ Ｉ＝吣．。Ｍ呻｜Ｍ：”一、
田 万方数据
图３－Ｉ
（ＰＵＳＣＨ）．物理上行控制信道（ＰＵＣＣＨ）．物理随机接入信道
经过编码和映射的数据符号首先通过离散傅立叶变换
（ＰＲＡＣＨ）。
（ＤＦＴ｝，然后进行子载波映射（ｓｕｂ－ｃａｒｒｉｅｒ ｍａｐｐｉｎｇ），该映射模
物理信号
块确定用户编码符号在哪些子载波传输．其余子载波用０插入。
上行物理信号是指物理层使用的但是不承载任何来自高层
文章编号：１ ００９—０９４０（２００９）－０１—００９－０３
周觅重庆邮电大学研究院重庆叁０００６５
本文介绍了ＬＴＥ上行物理信道和调制，分析了ｓｃ一： 。并重点介绍且分析了ＬＴＥ物理层上行共享信道的设计和：
：上行共享信道Ｉ，ＴＥ ＳＣ－ＦＤＭＡ
一，引 言 为了能在更长时间继续保持３ＧＰＰ相对其他标准的国际竞争 力，需要考虑３ＧＰＰ空１３技术的长期演进（即ＬＴＥ）。ＬＴＥ需要实 现更低的延迟、更高的用户数据率下行（１００ Ｍｂｐｓ．上行５０ Ｍｂｐｓ），更大的系统容量．更大的覆盖和更低的成本．支持多 天线技术，为满足这些需求．空中接１３物理层技术面临重大革 新。在上行传输中．单载波频分多址技术ｌＳＣ－ＦＤＭＡ）能最有 效的满足这些需求。ＳＣ－－ＦＤＭＡ与ＯＦＤＭ有些相似．但最大的不 同在于ＳＣ－ＦＤＭＡ不仅能支持同一个小区内的不同用户，还要求 更低的上行功率放大器非线性影响．因此可以延长电池的寿命 和扩展使用的范围。为了支持这些特性．设计上行共享信道时 要特别考虑。本文对上行共享信道的设计进行专门分析。
（Ｅ－ＵＴＲＡ）：Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ” ４ ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１ ３”Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵｎｉｖｅｒｓａＩ ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａＩ Ｒａｄｉｏ ＡＣ－－
ＣｅＳ￥（Ｅ—ＬＪｌ胃Ａ）；Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ” ５ ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１ ４”Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａＩ Ｒａｄｉｏ ＡＣ－－
二．上行链路和帧格式 ２．１帧格式 帧格式 在物理层规范中．除特别说明以外，各种时域大小表示为 时间单位的倍数，该时间单位定义为：瓦＝１砸５０∞×２０鹌）ｓ。那么 一个无线子帧长度表示为正＝３０７２００ｘ ７＝＝ｌｏ咖。 ＬＴＥ支持两种类型的无线帧格式：类型１，适用于ＦＤＤ模式； 类型２，适用于ＴＤＤ模式。 ｛１）帧结构类型１ 帧结构类型１适用于全双工和半双工的ＦＤＤ模式。每一个 无线帧长度为１ ０ｍｓ．由２０个时隙构成．每一个时隙长度为 ‰ｆｆｉｌ５３６０·Ｔ－＝ｏ．５蠲。这些时隙分别编号为０到１ ９。一个子帧 定义为两个相邻时隙，其中第ｉ个子帧由第２ｉ个和第２ｉ＋１个时 隙构成。如图２—１。
然后用逆傅立叶变换（ＩＦＦＴ）实现ＯＦＤＭ调制，最后插入循环前
信息的信号．目前定义的上行物理信号包括参考信号。
缀（ＣＰ）。通过发送加入的循环前缀（ＣＰ）和采用频域均衡（ＦＤＥ）
时隙结构和物理资源元素 资源栅格
接收可以提供较好的链路性能。 根据Ｓｕｂ ｃａｒｒｉｅｒ Ｍａｐｐｉｎｇ插入方式的不同．ＤＦＴ－Ｓ－ＯＦＤＭ
收稿日期：２００９—０３—１９
口 万方数据
◆技术交流◆
在５ｍｓ切换周期的情况下，ＵｐＰＴＳ．子帧２和子帧７为预留 域上连续的子载波构成．其中＾，盘和ⅣＰ的取值如表所示。这
上行传输。
‘样一个资源块包含Ⅳ盘×硭个ＲＥ。在时域上对应于一个时隙，
在ｌＯｒｅｓ切换周期情况下．ＤｗＰＴＳ在两个半帧中都存在，但 是ＧＰ和ＵｐＰＴＳ只在第一个半帧中存在．在第二个半帧中的
ｒ…ａｄｉｏ 誊竺＝： １．…～Ｏ…ｎｅ ｆｌａｍｅ，Ｔｆ－３０…７２０佩，＝一１０竺
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一 Ｅ五三五三于一一一 ＿——。
图２－１
对于ＦＤＤ，在每一个１０ｍｓ中．有１０个子帧可以用于下行传
输，并且有１ ０个子帧可以用于下行传输。上下行传输在频域上
进行分开。
（２）帧结构类型２
帧结构类型２．适用于ＴＤＤ模式。每一个无线帧由两个半帧
表４－１
配置 常规ｃｐ
循环前缀长度Ｎｃｐｊ
１６０ ｆｏｒ，：０
扩展ｃｐ
１４４ ｆｏｒ，＝１，２，．．．，６ ５１２ ｆｏｒ，＝０，Ｉ，．．．’５
五．结论
本文重点介绍了ＬＴＥ上行共享信道的设计及工作流程。通过 分析得出结论，可以满足（１）更高的数据传输速率．频谱利用率