LTE-TDD系统简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,LTE-TDD,系统简介,LTE,基本要求,相关协议：,25.814,下行峰值速率：,100 Mb/s,（,20 MHz,带宽），对应,5 bps/Hz,频谱效率。,上行峰值速率：,50Mb/s,（,20 MHz,带宽），对应,2.5 bps/Hz,频谱效率。,峰值速率：,带宽,5MHz,时，每小区至少同时支持,200,个,active,的用户。,可容纳用户能力：,对于低速,0,至,15 km/h,环境，系统提供最优性能。,对于中速,15,至,120 km/h,环境，系统提供较好的性能。,对于高速,120 km/h to 350 km/h,环境，系统保证通话能力。,也考虑高达,500 km/h,环境中的传输。,移动性：,一般情况，小区半径,5 km,满足所以的性能要求。,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。,覆盖范围：,支持灵活带宽配置：,支持六种带宽配置：,1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz,及,20MHz,。,相关协议：,36.211,时隙结构：,7,个,OFDM,符号,上下行业务分配比例,:7,种,下行：,上行：,LTE TDD,帧结构,Up-downlink,configuration,Down-Uplink,Switch-point periodicity,Subframe,number,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,5 ms,D,S,U,U,U,D,S,U,U,U,1,5 ms,D,S,U,U,D,D,S,U,U,D,2,5 ms,D,S,U,D,D,D,S,U,D,D,3,10 ms,D,S,U,U,U,D,D,D,D,D,4,10 ms,D,S,U,U,D,D,D,D,D,D,5,10 ms,D,S,U,D,D,D,D,D,D,D,6,5 ms,D,S,U,U,U,D,S,U,U,D,LTE TDD,基本物理单元,Resource Block,：,频率上连续的,12,个子载波，,时域上对应,1,个时隙。这是,LTE,里调度的最小单元。,Resource element,：,RB,内的各个时频单元，以（,k,l,）来表征，,k,为子载波，,l,为,OFDM,符号。,LTE TDD,基本参数,Parameter,Value,in 10MHz BW,Comment,Transmission bandwidth,1.4/3/5/10/15/20MHz,Carrier Frequency,1.85GHz,2.62GHz,3GPP Band class 40,(TDD,有,8,种,),Subcarrier,spacing,15kHz,Sampling frequency,1.92/3.84/7.68/15.36/23.04/30.72MHz,FFT size,128/256/512/1024/1536/2048,CP size,80,（,1st symbol,）,72,（,2,7th symbol,）,（以,10MHz,为例）,也有,extended CP,情况，每个,slot,有,6,个,OFMD,符号，,CP,为,256,Number of active,subcarriers,72/180/300/600/900/1200,RBs,per,subframe,6/15/25/50/75/100,One RB=12,subcarriers,Frame length,10ms,frame structure type 2 for TDD,Subframe,length,1ms,Slot length,0.5ms,相关协议：,36.211,36.212,36.104,Channel coding,Turbo/Bite tailing CC/BC,Rate matching,1/2,2/3,3/4,Modulation,QPSK/16QAM/64QAM,MIMO scheme,Transmit diversity/,Precoding,for large delay CDD/without CDD/,beamforming,Multiple users,OFDMA/MU-MIMO,Transmit/receive antenna,12,14(uplink),12,14,22,24,42,44,(downlink),Channel conditions,Maximum Doppler frequency,MIMO correlation,Extended Pedestrian,(EPA),5Hz,(0,0),(0.3,0.9),(0.9,0.9),Extended Vehicular A,(,EVA),70Hz,(0,0),(0.3,0.9),(0.9,0.9),Extended Vehicular A,(,EVA),300Hz,(0,0),(0.3,0.9),(0.9,0.9),Extended Typical Urban(ETU),70Hz,(0,0),(0.3,0.9),(0.9,0.9),LTE TDD,下行物理信道及导频信号,相关协议：,36.211,，,36.212,Physical Channels,Modulation Scheme,Comment,PDSCH,QPSK,16QAM,64QAM,承载数据,PDCCH,QPSK,控制信息,PBCH,QPSK,系统信息（包括天线配置等）,PHICH,BPSK,ACK/NACK,PCFICH,QPSK,确定,PDCCH,占用的,OFDM,符号个数,Physical Signals,Sequence,Comment,Reference Signal,PN,码,信道估计,Synchronisation Signals,Zadoff-Chu,(primary),Pseudo sequence(secondary),获取帧同步、符号同步及小区,ID,Physical Channels,Modulation Scheme,Comment,Physical Uplink Shared Channel PUSCH,QPSK,16QAM,，,64QAM,数据传输，控制信令,Physical Uplink Control Channel PUCCH,BPSK/QPSK,控制信令（,CQI,ACK/NACK,）,Physical Random Access Channel,Zadoff-Chu,上行随机接入,Physical Signals,Sequence,Comment,Reference Signals,Zadoff-Chu,信道估计及探测,LTE TDD,上行物理信道及导频信号,相关协议：,36.211,，,36.212,注意：,PUCCH,不与,PUSCH,同时存在，当不存在上行业务时，控制信令由,PUCCH,承载,发送端信号流程,LTE TDD,下行共享信道：,PDSCH,信源数据（业务数据）,24,位,CRC,校验码，生成多项式,CRC,24A,CRC,编码块分割，,再加一次,24,位,CRC,校验码，生成多项式,CRC,24B,，,（若第一次,CRC,码块长度,6144,）,信道编码（,Turbo,编码，,1/3,码率，,QPP,(,Quadrature,Permutation Polynomial,),交织器,）,速率匹配（,包括以,Turbo,块为单位的频域交织及根据,HARQ,的冗余版本对数据进行打孔或重复,）,6.,比特级加扰（扰码为寄存器长度,31,的,Golden,序列,初始状态与小区的,Cell_id,用户的,n,RNTI,及时隙号有关）,7.,调制（采用,QPSK,16QAM,、,64QAM,）,8.,层映射及预编码处理,a.,层映射：即将,1,个或,2,个传输块,TB,的数据串并变换为,M,并行数据流，,M,为层数。,M,必须小于等于发送天线数。对于基于码书的,Precoding,中，,M,需小于等于接收天线数以保证左伪逆的存在。,b.,对各个层的数据，进行相应的预编码处理。在,LTE,中，所有的,MIMO,方式均可表示为一个预编码矩阵与原始信号的相乘，不同,MIMO,方式，其预编码矩阵不同。包括,SFBC,Codebook,precoding,with CDD or without CDD,。,9.,资源块的映射（包括数据的子载波映射，并对导频信号做相同的子载波映射，导频与数据满足时分的关系）,10.IFFT,变换,11.,加入同步时隙，成帧（加入,Dw,PTS,UpPTS,）,发送端信号流程,应用,MIMO,的不同目的：,improving received SINR,（适应于低信噪比情况，,发送分集，,beamforming,）,sharing SINR,（适用于高信噪比情况，,多码字的,Precoding,）,PDSCH,采用的,MIMO,SFBC,Precoding,with CDD,Precoding,without CDD,Beamforming,LTE,中采用的,MIMO,方式：,开环,MIMO,闭环,MIMO,低相关性,高相关性,均可表示为一个预编码矩阵与原始信号的相乘：,Precoding,matrix,Downlink Control Channel,Channel coding,Modulation,Mapping,MIMO,方式,PBCH,16 CRC+1/3,卷积码,QPSK,连续,4,个,radio frame,中第一个,subframe,的第,2,个,slot,的连续,4,个,OFDM,符号中，频域上占用,6,个,RB,（导频位置跳过）,SFBC,PCFICH,1/16,编码（协议已给定编码结果）,QPSK,每个,subframe,的第,1,个,OFDM,符号中。,4,个子载波为一组，总组数与下行总,RB,数有关。,(4,组,32,个,bit_ys,),SFBC,PHICH,1/3 repeat,编码,BPSK,对于,Normal,情况，每个,subframe,的第,1,个,OFDM,符号中。,SFBC,PDCCH,16 CRC+1/3,卷积码,QPSK,每个,subframe,的前,M,个,OFDM,符号（,normal,情况下,M=1,2,3,均可）。,4,个子载波一组为单位在频域上进行映射。先排时间维，再排频域维。,SFBC,Resource element group,（,REG,）的概念：用于下行控制信息，每个,element group,包含,4,个有效子载波。（除了,PBCH,）,下行控制信道：,PBCH/PCFICH/PHICH/PDCCH,Control Channel Elements(CCE),包含,9,个,REG,PDCCH format,Number of,CCEs,Number of resource-element groups,Number of PDCCH bits,0,1,9,72,1,2,18,144,2,4,36,288,3,8,72,576,PDCCH,承载控制信息：,上行传输的相关信息（如资源块个数，位置，调制编码方式等），下行,传输的相关信息（,for SIMO,MIMO,）,上行物理信道的功率控制命令。,承载的不同信息，对应不同的,DCI,（,downlink control information,）,Format,。,而,DCI,信号所需比特数的不同，则对应不同的,PDCCH Format,。,DCI format,information,0,对,PUSCH,调度：包括：,Hopping,，,RB,分配，起始位置，,MCS,，,CQI,，功控及关于,RS,的,CS,信息，新信息或重传次数,1,对单,TB,的,PDSCH,的调度，包括：,RB,分配及起始位置，,MCS,，重传次数及对,PUCCH,的功控,1A,对单,TB,的,PDSCH,的调度的压缩模式（包含信息基本与,format1,相同）,1B,对单,TB,的,PDSCH,的调度的压缩模式，包含,PMI,信息（其他信息基本与,format1A,相同）,1C,对单,TB,的,PDSCH,的调度的,very,压缩模式，仅包含,PDSCH,的,RB,分配及起始位置信息,1D,对单,TB,的,PDSCH,的调度的压缩模式，包含,PMI,信息，数据与导频功率比的信息（其他信息基本与,format1A,相同）,2,对采用闭环空间复用形式的,PDSCH,的调度，包括：,RB,分配及起始位置，每个,TB,的,MCS,，每个,TB,的重传次数、每个,TB,的,PMI,及对,PUCCH,的功控,2A,对采用开环空间复用形式的,PDSCH,的调度，包括：,RB,分配及起始位置，每个,TB,的,MCS,，每个,TB,的重传次数及对,PUCCH,的功控（比,format 2,少了,PMI,）,3,对,PUSCH/PUCCH,的功率控制（,2,个,bit,）,3A,对,PUSCH/PUCCH,的功率控制（,1,个,bit,）,LTE TDD,下行控制信道：,PDCCH,1.16,位,CRC,校验码，生成多项式,CRC,16,2.,信道编码（卷积码，,1/3,码率）,3.,速率匹配（频域交织及根据,HARQ,的冗余版本对数据进行打孔）,4.,复用与加扰（多个,PDCCH,相连接）,5.,调制（,QPSK,调制）,6.,频域资源映射（,4,个符号一组映射，,REG,）,7.IFFT,变换,PDCCH Format 0,发送端信号流程：,LTE TDD,下行控制信道：,PDCCH,注意：,接收端需先解出,PCFICH,，获得,PDCCH,占用的,OFDM,符号个数其起始位置，找到,PDCCH,通过对,PDCCH,的,CRC,加扰，使得,PDCCH,包含用户的,ID,信息,对于,DCI format 0,，也是通过对,PDCCH,的,CRC,加扰来包含天线选择信息。,LTE TDD,下行同步信道：,P-SCH,S-SCH,主同步信号,：,粗同步，判断出主同步序列（,3,选,1,），子帧的同步；由,P-SCH,承载,次同步信号,：,细同步，判断出次同步序列（,168,选,1,），联合粗同步结果确定,cell id,，并实现无线,帧的同步及更准确的符号同步；由,S-SCH,承载,相关协议：,36.211,36.213,主同步信号：,长为,62,的,Zad,-off,Chu,序列，映射到系统带宽中间的,6,个,RB,，特殊时隙中的第,3,个,OFDM,符号内（,notes,：最短的,DwPTS,长为,3,个,OFDM,符号）。,下行同步信号分为两种：,次同步信号：,2,个长为,31,的,PN,序列的交织级连。映射到系统带宽中间的,6,个,RB,，映射到,第,2,个及第,12,个时隙中的最后一个,OFDM,符号内。,主同步信号获取,次同步信号获取,物理层,ID,（可理解为,sector index,）,小区,ID,组,0,1,9,10,11,19,2,12,S-SCH:,最后一个符号,S-SCH:,最后一个符号,P-SCH:,第,3,个符号,P-SCH:,第,3,个符号,LTE TDD,下行导频信号：,RS,Cell specific,RS,，做为下行物理信道估计的导频,MBSFN,中用的,RS,，仅在,MBSFN,中应用,UE specific RS,，,Beamforming,时,下行物理信道估计的导频,相关协议：,36.211,Sec.6.10,Cell specific RS,：,由,Golden,码构造的伪随机序列,下行导频信号分为三大类：,其中,为下行可用的最大资源块数，,c,（,m,）为,Golden,序列，该序列的初始值由,小区,ID,，时隙,index,及,OFDM,符号,index,共同决定。,与上行导频不同，下行导频在频域上散状分布（上行导频为集中式）。,且下行导频在整个系统带宽上广播（上行导频只在用户占用的频带内发送）。,将该导频序列为散状序列，频域间隔,=6,LTE TDD,下行导频信号：,RS,Tr,=1,Tr,=2,Tr,=4,LTE TDD,上行共享信道：,PUSCH,发送端信号流程：,24,位,CRC,校验码，生成多项式,CRC,24A,CRC,编码块分割，再加一次,24,位,CRC,校验码，生成多项式,CRC,24B,，,（若第一次,CRC,码块长度,6144,）,信道编码（,Turbo,编码，,1/3,码率，,QPP(,Quadrature,Permutation Polynomial,),交织器）,速率匹配（包括以,Turbo,块为单位的频域交织及根据,HARQ,的冗余版本对数据进行打孔或重复）,加入控制信息（包括控制信息的信道编码（,1/3,卷积码、线性分组码）。控制信息与数据满足时分的关系）,相关协议：,36.212,，,Sec.5.15.2,LTE TDD,上行共享信道：,PUSCH,发送端信号流程：,6.,比特级交织（将上行控制信息按规定得位置映射到数据序列内后，进行行进列出交织，将一个传输块相邻载波映射到不同的,OFDM,符号内）,7.,比特级加扰（扰码为寄存器长度,31,的,Golden,序列,初始状态与小区的,Cell_id,用户的,n,RNTI,及时隙号有关）,8.,调制（采用,QPSK,16QAM,、,64QAM,）,9.DFT,变换（上行单载波传输）,10.,资源块的映射（包括数据的子载波映射，并对导频信号做相同的子载波映射，导频与数据满足时分的关系）,11.IFFT,变换,12.,加入同步时隙，成帧（加入,Dw PTS,UpPTS,）,相关协议：,36.211,LTE TDD,上行控制信道：,PUCCH,PUCCH,用于承载对下行链路的控制信息，包括,HARQ,的,ACK/NACK,信息，下行链路的,CQI,信息，根据下行信道情况获得的,PMI,（,Precoding Matrix Index,）与,RI,（,Rank index,）信息。,Information,Format,ACK/NACK,CQI/PMI/RI,备注,1,没有具体的比特信息，仅表示上行调度请求,1a,单传输块的,PDSCH,的,ACK/NACK,信息，,BPSK,调制,1b,两个传输块的,PDSCH,的,ACK/NACK,信息，,QPSK,调制,2,PDSCH,的,CQI/PMI/RI,信息，分为,Wideband report,和,UE-selected subband report,2a,CQI/PMI/RI+1bit ACK/NACK,2b,CQI/PMI/RI+2bit ACK/NACK,对于,PUCCH,是无需做,DFT,变换。,（数据少，不会导致高的,PAPR,。避免单载波特性带来的性能损失。错位概率,控制于,1,以内）,对于,PUCCH,所有的,Format,，均采用了长为,12,的,Zad-off Chu,序列进行频域扩频。,对于,PUCCH,所有的,Format,，均占用,1,个,RB,，即,12,个子载波。且按照一定的准则，占用频谱边缘的,RB,。,对于相同,Format,的多个,PUCCH,信道，是采用码分的形式进行时频资源的复用。,对于,Format1,，借助,Zad-off Chu,序列在频域的相移（,step,2,）可支持,6,个同格式的,PUCCH,，同时借助于,3,组正交码字（时域扩频），可支持,3,个同格式的,PUCCH,，共,63,18,个,PUCCH,。,对于,Foramt2,，借助,Zad-off Chu,序列在频域的相移（,step,1,）可支持,12,个同格式的,PUCCH,。,PUCCH Format 2,格式,2/2a/2b,发送端信号流程：,信道编码：采用,(20,A),的线性分组码（若有,ACK/NACK,信息，加在,CQI,的,20,个,bit,后）,比特级加扰：,Golden,码,QPSK,调制,长为,12,的,Zad-off Chu,序列对,QPSK,符号频域扩频,资源块映射（若系统共有,50,个,RB,则只能映射到,0,1RB,或者,48,49RB,）,导频信号的产生与映射,IFFT,变换,成帧,相关协议：,36.211,36.212,1BPSK/QPSK symbol,（,ACK/NACK,）,LTE TDD,随机接入信道：,PRACH,用户完成小区搜索后，若有业务到来，则需进行随机接入过程。,UE,通过该过程向,eNB,发起接入请求，包括以下步骤：,PRACH sequence:Zadoff-Chu,序列,（,FDD:,长为,839,，,TDD:,长为,139,）,循环位移得到多个码字序列：,不同的,u,对应不同码组：,PRACH:,为支持不同小区半径，共有,5,种,Format,，,（,Format 4,为,TDD,专用，在,UpPTS,中发送，频域占用,6,个,RB,）,1.UE,上行发送,PRACH,序列。,2.eNB,通过该序列可获知,UE,的上行同步定时提前量，通过下行控制信,令告知,UE,调整同步；并为,UE,分配临 时,ID,（,TC-RNTI,）及接入请求,所需资源，供,UE,发起接入请求，并表明身份。,3.UE,获得该,ID,后，以该,ID,标识自己身份，并根据,eNB,分配的资源发送,RRC,信令。,4.,若,eNB,接受,UE,请求，则为,UE,分配资源，发送下行,RRC,信令。,5.,随机接入过程结束。,UE,成功接入，获得,eNB,为其分配的,C-RNTI,ID,UE,发送数据。,C,V,mT,cs,/T,s,LTE TDD,上行导频信号：,RS,解调导频信号（,Demodulation RS),，与,PUSCH,PUCCH,的数据同时传输,探测导频,(sounding RS),用于上行调度,导频序列由一基本序列相移获得：,其中,为一给定的整数序列。导频码长度,12 or 24,（,2,）当导频所占资源块数,2,时，导频码的基本序列为,Zadoff,Chu,序列：,（,1,）当导频所占资源块数,1 or 2,时，导频码的基本序列如下：,其中,为基本导频序列，,为相移,u,v,决定,q,的值，,u,v,与时隙、跳频方式等有关,相关协议：,36.211,以上两种,RS,均采用相同的导频序列：,上行导频信号分为两大类：,每个时隙,1,个,导频符号，位于每个时隙的,第,4,个,OFDM,符号,位置。频域上连续，与,PUSCH,占用相同长度的频域资源,Proposed radio access techniques for LTE-Advanced,:,Support of wider bandwidth,Carrier aggregation for wider bandwidth,Spectrum aggregation for more efficient spectrum utilization,Enhanced multi-antenna transmission techniques,Extend spatial multiplexing up to eight layers,Combination of MIMO modes for efficiency transmission,Advanced multi-cell transmission/reception techniques,Coordinated multipoint transmission,Enhanced techniques to extend coverage area,Relay/repeater functionality,LTE-Advanced,考虑的主要技术,Requirements/targets,Fulfill ITU requirements for IMT-Advanced(higher data rate,wider bandwidth),Allow for smooth migration from LTE Release 8,Enable extended multi-antenna deployments in a cost-efficient way,Target low terminal and network power consumption,Support of Wider bandwidth,LTE-Advanced should support wider bandwidth,:,support up to at least 100 MHz,Carrier aggregation preferred,Aggregation of multiple component carriers into an overall wider bandwidth,Each component carrier appear as LTE R8 carrier to LTE R8 UE,LTE-Advanced UE can access and benefit from overall wider bandwidth,e.g.20 MHz,Five component carriers,Total bandwidth of 100 MHz,Component carriers,(LTE Rel.8 carriers),Spectrum aggregation,-Carrier aggregation with carriers in different frequency bands.,-Possibility for wider total bandwidth without correspondingly wider contiguous spectrum,20 MHz,20 MHz,Two aggregated carriers,Total bandwidth of 40 MHz,Enhanced multi-antenna transmission techniques,Necessity of higher-order MIMO channel transmissions,:,Higher peak frequency efficiency,:,Increased number of antennas,up to 8,LTE(Rel-8),LTE-Advanced,DL,Baseline:2-by-2 MIMO,Max:4-by-4 MIMO,Baseline:2-by-2,4-by-2,and 4-by-4 according to UE categories and eNB types(optimization condition is FFS),Max:8-by-8 MIMO,UL,Baseline:1-by-2 SIMO,Baseline:2-by-2 and 2-by-4 according to eNB types,Max:4-by-4(8)MIMO,Combined beamforming and multi-layer transmission,-Beamforming to improve receiver SINR,-Multi-layer transmission to efficiently exploit improved SINR,Uplink spatial multiplexing,-Higher uplink data rates,D,ynamic coordination of transmission/reception at geographically separated points:,joint transmission from multiple points,Use cell structure employing remote radio equipments(RREs),ICI management among cells of RREs using scheduling at central eNB,:,Achieves complete inter-cell orthogonality,.,Advanced multi-cell t,rans,/r,ece,techniques,Although ICIC is adopted in LTE,it only introduces fractional frequency reuse at cell edge with slow control speed using control signals via backhaul,.,Thus,inter-cell orthogonality will be established in LTE-Advanced to achieve high frequency efficiency and high data rate at cell edge,.,Centralized ICI control,Optical fiber,RREs,CoMP,How to design,RS,?,Downlink,-,Use common RS,Explicit signaling for transmit RRE(or eNB)information,Blind detection of transmit RRE(or eNB),-,Use DRS,Uplink,MRC reception at the central eNB,Central eNB combines uplink data channel of the target UE without measurement report,Optical fiber,eNB,RRE,RRE,UE,RREs using optical fiber(“sector”belonging to the same eNB),Should be used in LTE-Advanced as effective technique to extend cell coverage,Relays using radio,L1 relays with non-regenerative transmission,i.e.,repeaters,Since delay is shorter than cyclic prefix duration,no additional change to radio interface is necessary,Repeaters are effective in improving coverage in existing cells,Should be used as well as in 2G/3G networks,L1 relays with regenerative transmission,Must improve coverage without reducing capacity,Our concerns are efficient radio resource assignment to signals to/from relay station,delay due to relay,etc.,Enhanced techniques to extend coverage area,Remote relay node Tx/Rx,L1 baseband processing and RRM,Coverage extension and throughput,enhancement,Relay Node Tx/Rx,eNodeB,Relay Node,Relay Node,