LTE网络优化-物理层
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网络可配置不同频点的优先级；
优先级配置单位是频点，相同载频的不同小区具有相同的优先级；
合理设置该参数，可均衡网络负荷、提升资源利用率，保障UE信号质量。
小区重选
• 重选启动准则
重选优先级高于服务小区的载频，UE始终对其测量； 重选优先级等于或者低于服务小区的载频：
• • 同频： 当服务小区Srxlev > Sintrasearch时，UE可以不进行同频测量； 当服务小区Srxlev <= Sintrasearch或系统消息中Sintrasearch未出现时 ，UE必须进行同 频测量。
且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。
小区重选
• 小区重选判决
小区重选
• 小区重选判决
准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则
UE在当前小区驻留超过1s； 邻小区Srx,neighbourcell>0； 满足R准则； 且保持一段时间(Treselection)。
小区重选
• 小区重选判决
准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则 R准则：
Rn > Rs 其中， Rs = Qmeas,s + Qhyst； Rn = Qmeas,t – Qoffset；
Qoffset = Qoffsets,n + Qoffsetfrequency 。
小区重选
• 小区重选判决
课程内容
特殊子帧由DwPTS、GP、UpPTS时隙构成 TDD帧结构支持5ms和10ms两种上下行转换点周期
物理层概述
• 物理层的资源
无线帧 子帧 时隙 子载波 OFDM符号
协议规定，通常情况下子载波间隔15khz，Normal CP(Cyclic Prefix)情况下，每个子载波一个 slot有7个symbol；Extend CP情况下，每个子载波一个slot有6个symbol。上图给出的是常规 CP情况下的时频结构，从竖的的来看，每一个方格对应就是频率上一个子载波。 RB(Resource Block)：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。 RE(Resource Element)：频率上一个子载波及时域上一个symbol，称为一个RE，如上图所示。 REG（Resource Element Group）：一个REG包括4个连续未被占用的RE。REG主要针对 PCFICH和PHICH速率很小的控制信道资源分配，提高资源的利用效率和分配灵活性。 CCE（Control Channel Element）：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的资源分配。每个用户的PDCCH只能占用1，2， 4，8个CCE，称为聚合级别。
物理层概述
• 物理信道
下行物理信道： PDSCH: Physical Downlink Shared Channel(物理下行共享信道) 。主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。 （调制方式QPSK,16QAM,64QAM） PDCCH: Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源 分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。 （调制方式QPSK） PBCH: Physical Broadcast Channel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过 程。 （调制方式QPSK） PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARP指示信道) ，用于承载HARP的 ACK/NACK反馈。（调制方式BPSK） PCFICH: Physical control Format Indicator Channel(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。 （调制方式QPSK） PMCH: Physical Multicast channel(物理多播信道)，用于承载多播信息（调制方式 QPSK,16QAM,64QAM）
物理层概述
• 物理信道映射关系图
物理层概述
• 物理信道
上行物理信道： PRACH: Physical Random Access Channel(物理随机接入信道) 承载随机接入前导。（调制方式 QPSK） PUSCH: Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道) 承载上行用户数据。 （调制方式 QPSK,16QAM，64QAM） PUCCH: Physical Uplink Control Channel(物理上行控制信道) 承载HARQ的ACK/NACK，调度请 求，信道质量指示等信息。 （调制方式QPSK）
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LTE物理层过程
--- LTE网络优化学习课程
课程内容
• • • • • 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
物理层概述
• 物理层的位置（E-UTRAN无线用户面协议栈）
物理层概述
• 物理层的位置（E-UTRAN无线控制面协议栈）
物理层概述
• 物理层主要功能
主同步信号
共3个PSS 对应
(2) N ID
72SubCarriers
TS0/10 0 1 2 3
…
…
辅同步信号
共168组SSS 对应
(1) NID
…
…
PCI（物理小区ID）：
… …
小区搜索
SubFrame0/5 SubFrame1/6 TS1/11 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 DwPTS GP UpPTS
读取SIB
小区选择
小区搜索
• 参考信号
信道测量和估计 DMRS 数据解调 小区专 用RS
上行参考 信号
下行参考 信号
用户专 用RS
SRS
MBSFN 专用RS
小区搜索
SubFrame0/5 SubFrame1/6 TS1/11 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 DwPTS GP UpPTS
同步捕获过程
物理层概述
• 物理层帧结构（FDD)
共1024个无线帧； 1个无线帧由10个子帧组成； 1个子帧由2个时隙组成； 每个时隙由若干个符号构成。
物理层概述
• 物理层帧结构（TDD）
共1024个无线帧； 1个无线帧由2个半帧组成； 每个半帧由5个子帧组成：
常规子帧由2个时隙构成；
课程内容
• • • • • 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
物理层概述
• 物理层过程-UE状态转移
小区搜索
小区搜索流程
PSS
SSS 5ms 定时，获得
(2) N ID
(1)
10ms 定时，获得 NID
计算得到PCI
PBCH PDSCH
读取MIB
SFN 下行系统带宽 PHICH配置信息
物理层概述
• 同步信号
同步信号：同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。 同步信号包含两个部分： 主同步信号（PSS）：用于符号timing对准，频率同步，以及部分的小区ID侦测 次同步信号（SSS)：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测 同步信号特点： 1. 无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用72个子载波
a. a. b. c. d. e. f. g. h. i. 传输信道的错误检测，并向高层提供指示 传输信道的纠错编码/译码 HARQ软合并 编码的传输信道向物理信道映射 物理信道功率加权 物理信道调制与解调 频率与时间同步 无线特征测量，并向高层提供指示 MIMO天线处理 射频处理（射频相关规范）
• • • • • 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
随机接入过程
随机接入应用场景
从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接
入和TAU更新
非 竞 争 接 入 过 程
竞 争 无线链路失败后的初始接入，即RRC 连接重建过程 接 在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽 入 未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源 过 程 在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目标小区
物理层概述
• 物理信道映射关系图
物理层概述
下行RS(Reference Signal)参考信号，通常也称为导频信号。和3G中导频信号的作 用是一样的，主要包括： • 1. 下行信道质量测量； • 2. 下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调； • 3. 小区搜索； • 参考信号有三种类型： 小区特定参考信号，一般不特别说明，参考信号指的都是小区特定参考信号。 MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network)参考信号，与MBSFN传 输关联MBSFN参考信号仅在分配给MBSFN传输的子帧传输。MBSFN导频序列仅用 于扩展CP的情况。 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。
物理层概述
• 物理信道及物理信道和物理信号的区别
物理信道：对应于一系列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. 物理信号：对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。 下行物理信号： RS(Reference Signal)：参考信号，通常也称为导频信号； SCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号； 上行物理信号： RS：参考信号；
• •
异频：
当服务小区Srxlev > Snonintrasearch时，UE可以不进行异频测量； 当服务小区Srxlev <= Snonintrasearch或系统消息中Snonintrasearch未出现时 ，UE必须 进行异频测量。
小区重选
• 小区重选判决 --- 异频
准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则
如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区。
？
已存有信息的小区选择
存有E-UTRA载波信息； 甚至可能存有小区参数； 根据存储信息进行搜索； 如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区； 如果不满足，则进行初始小区选择。
I know it
小区搜索
• 小区选择参数-在SIB1中广播
S准则： Srxlev > 0 Srxlev = Qrxlevmeas – (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) – Pcompensation
其中，
Pcompensation = max(PEMAX_H –PPowerClas• 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
小区重选
• 小区重选流程
重选参数获取
邻区启测判决
小区重选判决
小区重选
• 重选参数获取
小区重选
• 重选优先级
在LTE系统中，小区重选引入了频点优先级的概念：
高优先级小区重选判决准则 UE在当前小区驻留超过1s； 高优先级邻区的Snonservingcell > Threshx,high ； 且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。
小区重选
• 小区重选判决 --- 异频
准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则
低优先级小区重选判决准则 UE驻留在当前小区超过1s ； 高优先级和同优先级邻区不满足重选判决准则； 服务小区Sservingcell < Threshserving,low ； 低优先级邻区Snonservingcell,x > Threshx,low ；
物理层概述
• FDD与TDD同步信号位置区分
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； 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； 利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区初搜的初始阶段识别系统是TDD还 是FDD;
系统信息读取
主信息块MIB
PBCH上发送 40msTTI
72SubCarriers
TS0/10 0 1 2 3
…
…
系统信息块SIB
PDSCH上发送 传输格式及资源 由PDCCH调度
…
…
…
…
小区搜索
小区选择
初始小区选择
未预存E-UTRA载波信息； UE需要进行全频段搜索；
仅需搜索各个载频的最强小区；
优先级配置单位是频点，相同载频的不同小区具有相同的优先级；
合理设置该参数，可均衡网络负荷、提升资源利用率，保障UE信号质量。
小区重选
• 重选启动准则
重选优先级高于服务小区的载频，UE始终对其测量； 重选优先级等于或者低于服务小区的载频：
• • 同频： 当服务小区Srxlev > Sintrasearch时，UE可以不进行同频测量； 当服务小区Srxlev <= Sintrasearch或系统消息中Sintrasearch未出现时 ，UE必须进行同 频测量。
且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。
小区重选
• 小区重选判决
小区重选
• 小区重选判决
准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则
UE在当前小区驻留超过1s； 邻小区Srx,neighbourcell>0； 满足R准则； 且保持一段时间(Treselection)。
小区重选
• 小区重选判决
准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则 R准则：
Rn > Rs 其中， Rs = Qmeas,s + Qhyst； Rn = Qmeas,t – Qoffset；
Qoffset = Qoffsets,n + Qoffsetfrequency 。
小区重选
• 小区重选判决
课程内容
特殊子帧由DwPTS、GP、UpPTS时隙构成 TDD帧结构支持5ms和10ms两种上下行转换点周期
物理层概述
• 物理层的资源
无线帧 子帧 时隙 子载波 OFDM符号
协议规定，通常情况下子载波间隔15khz，Normal CP(Cyclic Prefix)情况下，每个子载波一个 slot有7个symbol；Extend CP情况下，每个子载波一个slot有6个symbol。上图给出的是常规 CP情况下的时频结构，从竖的的来看，每一个方格对应就是频率上一个子载波。 RB(Resource Block)：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。 RE(Resource Element)：频率上一个子载波及时域上一个symbol，称为一个RE，如上图所示。 REG（Resource Element Group）：一个REG包括4个连续未被占用的RE。REG主要针对 PCFICH和PHICH速率很小的控制信道资源分配，提高资源的利用效率和分配灵活性。 CCE（Control Channel Element）：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的资源分配。每个用户的PDCCH只能占用1，2， 4，8个CCE，称为聚合级别。
物理层概述
• 物理信道
下行物理信道： PDSCH: Physical Downlink Shared Channel(物理下行共享信道) 。主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。 （调制方式QPSK,16QAM,64QAM） PDCCH: Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源 分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。 （调制方式QPSK） PBCH: Physical Broadcast Channel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过 程。 （调制方式QPSK） PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARP指示信道) ，用于承载HARP的 ACK/NACK反馈。（调制方式BPSK） PCFICH: Physical control Format Indicator Channel(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。 （调制方式QPSK） PMCH: Physical Multicast channel(物理多播信道)，用于承载多播信息（调制方式 QPSK,16QAM,64QAM）
物理层概述
• 物理信道映射关系图
物理层概述
• 物理信道
上行物理信道： PRACH: Physical Random Access Channel(物理随机接入信道) 承载随机接入前导。（调制方式 QPSK） PUSCH: Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道) 承载上行用户数据。 （调制方式 QPSK,16QAM，64QAM） PUCCH: Physical Uplink Control Channel(物理上行控制信道) 承载HARQ的ACK/NACK，调度请 求，信道质量指示等信息。 （调制方式QPSK）
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--- LTE网络优化学习课程
课程内容
• • • • • 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
物理层概述
• 物理层的位置（E-UTRAN无线用户面协议栈）
物理层概述
• 物理层的位置（E-UTRAN无线控制面协议栈）
物理层概述
• 物理层主要功能
主同步信号
共3个PSS 对应
(2) N ID
72SubCarriers
TS0/10 0 1 2 3
…
…
辅同步信号
共168组SSS 对应
(1) NID
…
…
PCI（物理小区ID）：
… …
小区搜索
SubFrame0/5 SubFrame1/6 TS1/11 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 DwPTS GP UpPTS
读取SIB
小区选择
小区搜索
• 参考信号
信道测量和估计 DMRS 数据解调 小区专 用RS
上行参考 信号
下行参考 信号
用户专 用RS
SRS
MBSFN 专用RS
小区搜索
SubFrame0/5 SubFrame1/6 TS1/11 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 DwPTS GP UpPTS
同步捕获过程
物理层概述
• 物理层帧结构（FDD)
共1024个无线帧； 1个无线帧由10个子帧组成； 1个子帧由2个时隙组成； 每个时隙由若干个符号构成。
物理层概述
• 物理层帧结构（TDD）
共1024个无线帧； 1个无线帧由2个半帧组成； 每个半帧由5个子帧组成：
常规子帧由2个时隙构成；
课程内容
• • • • • 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
物理层概述
• 物理层过程-UE状态转移
小区搜索
小区搜索流程
PSS
SSS 5ms 定时，获得
(2) N ID
(1)
10ms 定时，获得 NID
计算得到PCI
PBCH PDSCH
读取MIB
SFN 下行系统带宽 PHICH配置信息
物理层概述
• 同步信号
同步信号：同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。 同步信号包含两个部分： 主同步信号（PSS）：用于符号timing对准，频率同步，以及部分的小区ID侦测 次同步信号（SSS)：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测 同步信号特点： 1. 无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用72个子载波
a. a. b. c. d. e. f. g. h. i. 传输信道的错误检测，并向高层提供指示 传输信道的纠错编码/译码 HARQ软合并 编码的传输信道向物理信道映射 物理信道功率加权 物理信道调制与解调 频率与时间同步 无线特征测量，并向高层提供指示 MIMO天线处理 射频处理（射频相关规范）
• • • • • 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
随机接入过程
随机接入应用场景
从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接
入和TAU更新
非 竞 争 接 入 过 程
竞 争 无线链路失败后的初始接入，即RRC 连接重建过程 接 在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽 入 未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源 过 程 在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目标小区
物理层概述
• 物理信道映射关系图
物理层概述
下行RS(Reference Signal)参考信号，通常也称为导频信号。和3G中导频信号的作 用是一样的，主要包括： • 1. 下行信道质量测量； • 2. 下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调； • 3. 小区搜索； • 参考信号有三种类型： 小区特定参考信号，一般不特别说明，参考信号指的都是小区特定参考信号。 MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network)参考信号，与MBSFN传 输关联MBSFN参考信号仅在分配给MBSFN传输的子帧传输。MBSFN导频序列仅用 于扩展CP的情况。 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。
物理层概述
• 物理信道及物理信道和物理信号的区别
物理信道：对应于一系列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. 物理信号：对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。 下行物理信号： RS(Reference Signal)：参考信号，通常也称为导频信号； SCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号； 上行物理信号： RS：参考信号；
• •
异频：
当服务小区Srxlev > Snonintrasearch时，UE可以不进行异频测量； 当服务小区Srxlev <= Snonintrasearch或系统消息中Snonintrasearch未出现时 ，UE必须 进行异频测量。
小区重选
• 小区重选判决 --- 异频
准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则
如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区。
？
已存有信息的小区选择
存有E-UTRA载波信息； 甚至可能存有小区参数； 根据存储信息进行搜索； 如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区； 如果不满足，则进行初始小区选择。
I know it
小区搜索
• 小区选择参数-在SIB1中广播
S准则： Srxlev > 0 Srxlev = Qrxlevmeas – (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) – Pcompensation
其中，
Pcompensation = max(PEMAX_H –PPowerClas• 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制
小区重选
• 小区重选流程
重选参数获取
邻区启测判决
小区重选判决
小区重选
• 重选参数获取
小区重选
• 重选优先级
在LTE系统中，小区重选引入了频点优先级的概念：
高优先级小区重选判决准则 UE在当前小区驻留超过1s； 高优先级邻区的Snonservingcell > Threshx,high ； 且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。
小区重选
• 小区重选判决 --- 异频
准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则
低优先级小区重选判决准则 UE驻留在当前小区超过1s ； 高优先级和同优先级邻区不满足重选判决准则； 服务小区Sservingcell < Threshserving,low ； 低优先级邻区Snonservingcell,x > Threshx,low ；
物理层概述
• FDD与TDD同步信号位置区分
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； 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； 利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区初搜的初始阶段识别系统是TDD还 是FDD;
系统信息读取
主信息块MIB
PBCH上发送 40msTTI
72SubCarriers
TS0/10 0 1 2 3
…
…
系统信息块SIB
PDSCH上发送 传输格式及资源 由PDCCH调度
…
…
…
…
小区搜索
小区选择
初始小区选择
未预存E-UTRA载波信息； UE需要进行全频段搜索；
仅需搜索各个载频的最强小区；