信息与通信TDSCDMA系统的长期演进技术LTE关键技术V.ppt

,DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.,DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.,PPT,版式设计使用规范：,字体规范：,标题使用宋体或黑体,30,号,正文使用宋体,16,号,字体色彩规范：,黑色或 灰色,日期规范：,根据实际时间更改使用。,标识组合规范：,如需放置其他企业标识，可与大唐移动标识横式并列组合使用。,说明：本规范仅做参考，具体使用时可根据实际情况而定。,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,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,信息与通信TDSCDMA系统的长期演进技术LTE关键技术V,信息与通信TDSCDMA系统的长期演进技术LTE关键技术V信息与通信TDSCDMA系统的长期演进技术LTE关键技术V 主要内容,多天线技术,链路自适应,信道调度与调度信令,HARQ,小区间干扰消除,小区搜索,随机接入,主要内容,多天线技术,链路自适应,信道调度与调度信令,HARQ,小区间干扰消除,小区搜索,随机接入,多天线技术,eNB,LTE,系统的天线配置,下行,利用公共天线端口，,LTE,系统可以支持单天线发送（,1x,），双天线发送（,2x,）以及,4,天线发送（,4x,），从而提供不同级别的传输分集和空间复用增益,利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，,LTE,系统可以支持更多发送天线，比如,8,天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时，提供波束赋形增益,上行,目前，,LTE,系统上行仅支持单天线发送,可以采用天线选择技术提供空间分集增益,空间复用,MU-MIMO,SU-MIMO,SISO,MISO,SIMO,MIMO,空间复用,多码字传输,多码字传输即复用到多根天线上的数据流可以独立进行信道编码和调制,单码字传输是一个数据流进行信道编码和调制之后再复用到多根天线上,LTE,支持最大的码字数目为,2,。,单码字 多码字,基于预编码的空间复用,在空间复用传输之前，多个数据流使用一个线性的预编码矩阵或者向量进行预编码操作,在发送天线与接收天线相等,(,N,L,=N,L,),的情况下，预编码操作可以正交化多个并行的传输，增加不同数据流之间的隔离度,进一步，在发送天线数目大于接收天线数目,(,N,L,1,NA,7+L,NA,4+L,2,Wideband CQI/PMI,2 TX Antennas RI=1,NA,NA,4 TX Antennas RI=1,8,8,NA,NA,2 TX Antennas RI 1,NA,NA,4 TX Antennas RI 1,11,11,NA,NA,3,RI,2-layer spatial multiplexing,1,1,1,1,4-layer spatial multiplexing,2,2,2,2,4,Wideband CQI,RI=1,NA,NA,4,4,使用,PUCCH format 2/2a/2b,进行反馈,PUSCH,反馈,CQI/PMI/RI,上报模式,Single-antenna port:Modes 2-0,3-0,Transmit diversity:Modes 2-0,3-0,Open-loop spatial multiplexing,:Modes 2-0,3-0,Closed-loop spatial multiplexing,:Modes 1-2,2-1,2-2,3-1,3-2,PMI Feedback Type,No PMI,Single PMI,Multiple PMI,PUSCH CQI Feedback Type,Wideband,(wideband CQI),Mode 1-2,UE Selected,(subband CQI),Mode 2-0,Mode 2-1,Mode 2-2,Higher Layer-configured,(subband CQI),Mode 3-0,Mode 3-1,Mode 3-2,上行方向,LTE,上行方向的,链路自适应技术基于基站测量的上行信道质量，直接确定具体的调制与编码方式,信道调度与调度信令,eNB,信道调度,基本思想,对于某一块资源，选择信道传输条件最好的用户进行调度，从而最大化系统吞吐量,多用户分集,信道调度,LTE,系统支持基于频域的信道调度,相对于单载波,CDMA,系统,，,LTE,系统的一个典型特征是可以在频域进行信道调度和速率控制,下行：基于公共参考信号,上行：基于探测参考信号,调度信令,定时关系,下行调度信令控制本子帧的资源分配,对于,FDD,，在子帧,n,传输的上行调度信令，控制子帧,n+4,上的资源分配,对于,TDD,，在子帧,n,传输的上行调度信令，控制子帧,n+k,(k3),上的资源分配,TDD UL/DLConfiguration,DL subframe number,n,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,4,6,4,6,1,6,4,6,4,2,4,4,3,4,4,4,4,4,4,5,4,6,7,7,7,7,5,调度信令,UL Grant,Filed,Bits,Flag for format0/format1A differentiation,1,Hopping flag,1,RB assignment and hopping resource allocation,-Resource allocation type 2,MCS and RV,5,New data indicator,1,TPC command for scheduled PUSCH,2,Cyclic shift for DM RS,3,UL index(TDD only),2,CQI request,1,调度信令,DL Allocation,DCI format 1 for SIMO,Filed,Bits,Resource allocation header(resource allocation type 0/type1),1,RB assignment,-Resource allocation type 0/type1,MCS,5,HARQ process number,3 bits for FDD,4 bits for TDD,New data indicator,1,RV,2,TPC command for scheduled PUCCH,2,调度信令,DL Allocation,DCI format 1A for SIMO(compact),Filed,Bits,Flag for format0/format1A differentiation,1,Distributed transmission flag,1,RB assignment,-Resource allocation type 2,MCS,5,HARQ process number,3 bits for FDD,4 bits for TDD,New data indicator,1,RV,2,TPC command for scheduled PUCCH,2,调度信令,DL Allocation,DCI format 2 for MIMO,Filed,Bits,Resource allocation header(resource allocation type 0/type1),1,RB assignment,-Resource allocation type 0/type1,TPC command for scheduled PUCCH,2,Number of layers,2,HARQ process number,3 bits for FDD,4 bits for TDD,HARQ s,1,Pre-coding information,Pre-coding confirmation,1,For the 1st codeword,MCS,5,New data indicator,1,RV,2,For the 2nd codeword,MCS,5,New data indicator,1,RV,2,调度信令,资源分配类型,类型,0,：使用,bitmap,指示具体分配的资源块组（,RBG,），每一个资源块组的大小为,P,，与系统带宽有关,类型,1,：,(1),基于资源块分组，形成,P,个子集,(2),在一个子集中使用,1,比特表示是从左侧，还,是从右侧开始选取,RB,(3),使用,bitmap,指示在一个子集中具体分配的资源块（,RB,）,System Bandwidth,RBG Size (,P,),10,1,11-26,2,27-64,3,64-110,4,50 RBs example,P=3,2 bits,表示子集,1 bits,表示左,/,右,14,比特,bitmap,调度信令,资源分配类型,类型,2,：使用,RB,起点，以及包含,RB,的个数，指示调度的多个连续的物理,/,虚拟,RB,HARQ,eNB,HARQ,基本概念,FEC,：前向纠错编码,ARQ,：,自动重传请求,HARQ,：,ARQ+FEC,单路停等协议与,多路并行停等协议,同步,HARQ,协议与异步,HARQ,协议,自适应的,HARQ,与非自适应的,HARQ,HARQ RTT,与进程数,LTE,采用多路并行停等协议,FDD:,RTT,包括下行信号传输时间,T,P,，下行信号接收时间,T,sf,，下行信号处理时间,T,RX,，上行,ACK/NACK,传输时间,T,P,，上行,ACK/NACK,接收时间,T,TX,，上行,ACK/NACK,处理时间,T,RX,，即,RTT,=2*,T,P,+2*,T,sf,+,T,RX,+,T,TX,FDD:,进程数,等于,RTT,中包含的下行子帧数目，即,N,proc,=,RTT,/,T,sf,下行,HARQ RTT,与进程数,(FDD),HARQ RTT,与进程数,LTE,FDD,的,RTT,确定为,8ms,，最大进程数目为,8,上行,HARQ RTT,与进程数,(FDD),HARQ RTT,与进程数,对于,TDD,来说，其,RTT,大小不仅与传输时延、接收时间和处理时间有关，还与,TDD,系统的时隙比例、传输所在的子帧位置有关,TDD,系统的进程数目,Configuration,DL/UL allocation,Process number,(UL),Process number,(DL),0,1DL+DwPTS:3UL,7,4,1,2DL+DwPTS:2UL,4,7,2,3DL+DwPTS:1UL,2,10,3,6DL+DwPTS:3UL,3,9,4,7DL+DwPTS:2UL,2,12,5,8DL+DwPTS:1UL,1,15,6,3DL+2DwPT:5UL,6,6,HARQ,定时关系,ACK/NACK,定时：对于子帧,n,中的数据传输，其,ACK/NACK,在,n+k,子帧中传输，对于,FDD,，,k=4,，对于,TDD,，,k3,。,TDD UL/DLConfiguration,DL subframe index,n,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,4,6,-,-,-,4,6,-,-,-,1,7,6,-,-,4,7,6,-,-,4,2,7,6,-,4,8,7,6,-,4,8,3,4,11,-,-,-,7,6,6,5,5,4,12,11,-,-,8,7,7,6,5,4,5,12,11,-,9,8,7,6,5,4,13,6,7,7,-,-,-,7,7,-,-,5,TDD UL/DLConfiguration,UL subframe index,n,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,4,7,6,4,7,6,1,4,6,4,6,2,6,6,3,6,6,6,4,6,6,5,6,6,4,6,6,4,7,ACK/NACK,PDSCH,ACK/NACK,PUSCH,HARQ,定时关系,重传与初传之间的定时,关系,：同步,HARQ,协议；异步,HARQ,协议,LTE,上行为同步,HARQ,协议：,如果重传在预先定义好的时间进行，接收机不需要显示告知进程号，则称为同步,HARQ,协议,根据,PHICH,传输的子帧位置，确定,PUSCH,的传输子帧位置,与,PDCCH,PUSCH,的定时关系相同,LTE,下行为异步,HARQ,协议：,如果重传在上一次传输之后的任何可用时间上进行，接收机需要显示告知具体的进程号，则称为异步,HARQ,协议,自适应,/,非自适应,HARQ,自适应,HARQ,：,自适应,HARQ,是指重传时可以改变初传的一部分或者全部属性，比如调制方式，资源分配等，这些属性的改变需要信令额外通知。,非自适应,HARQ,：,非自适应的,HARQ,是指重传时改变的属性是发射机与接收机实现协商好的，不需要额外的信令通知,LTE,下行采用自适应的,HARQ,LTE,上行同时支持自适应,HARQ,和非自适应的,HARQ,非自适应的,HARQ,仅仅由,PHICH,信道中承载的,NACK,应答信息来触发,自适应的,HARQ,通过,PDCCH,调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈,NACK,，而是通过调度器调度其重传所使用的参数,HARQ,与软合并,单纯,HARQ,机制中，接收到的错误数据包都是直接被丢掉的,HARQ,与软合并结合,：,将接收到的错误数据包保存在存储器中，与重传的数据包合并在一起进行译码,，提高传输效率,CC,合并,HARQ,与软合并,IR,合并,LTE,支持使用,IR,合并的,HARQ,，其中,CC,合并可以看作,IR,合并的一个特例,小区间干扰消除,eNB,小区间干扰消除,加扰,跳频传输,发射端波束赋形以及,IRC,小区间干扰协调,功率控制,加扰,LTE,系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰,一般情况下，加扰在信道编码之后、数据调制之前进行即,比特级的加扰,PDSCH,，,PUCCH format 2/2a/2b,，,PUSCH,：扰码序列与,UE id,、小区,id,以及时隙起始位置有关,PMCH,：扰码序列与,MBSFN id,和时隙起始位置有关,PBCH,，,PCFICH,，,PDCCH,：扰码序列与小区,id,和时隙起始位置有关,PHICH,物理信道的加扰是在调制之后，进行序列扩展时进行加扰,扰码序列与小区,id,和时隙起始位置有关,加扰,部分物理信道和物理信号通过随机选取,Cyclic shift,值进行加扰,PUCCH,所使用的序列的循环移位值，通过伪随机序列产生，该序列与小区,id,有关,上行解调参考信号所使用的序列的循环移位值，通过伪随机序列产生，该序列与小区,id,有关,加扰,上行参考信号所使用的序列通过,Group hopping,以及,Sequence hopping,进行加扰,上行参考信号序列被划分为,30,组，每组包括不同长度的多个基序列,在某一个时隙中的序列组号由,group hopping pattern,和,sequence-shift pattern,决定,Group hopping pattern,通过伪随机序列产生，该序列与小区,id,有关。,Group hopping,可以被关闭,Sequence-shift pattern,与小区,id,有关，,PUCCH,和,PUSCH,所使用的,Sequence-shift pattern,不同，具体由高层配置,当参考信号序列长度大于等于,72,时，且,Group hopping,被关闭，可以使用,Sequence hopping,即在一个序列组中通过伪随机序列选取具体的参考信号序列，该伪随机序列与小区,id,有关,Sequence hopping,也可以被关闭。此时选取组内的第一个序列,加扰,下行参考信号序列由,伪随机序列,通过简单计算产生,小区专用参考信号的伪随机序列与时隙位置、参考信号所在,OFDM,符号位置以及小区,id,有关,MBSFN,参考信号的伪随机序列与时隙位置、参考信号所在,OFDM,符号位置以及,MBSFN id,有关,UE,专用参考信号的伪随机序列与时隙位置、小区,id,和,UE id,有关,跳频传输,目前,LTE,上下行都可以支持跳频传输，通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰,除了,PBCH,之外，其他下行物理控制信道的资源映射均于小区,id,有关,PDSCH,、,PUSCH,以及,PUCCH,采用子帧内跳频传输,PUSCH,可以采用子帧间的跳频传输,发射端波束赋形,提高期望用户的信号强度,降低信号对其他用户的干扰,特别的，如果波束赋形时已经知道被干扰用户的方位，可以主动降低对该方向辐射能量,IRC,当接收端也存在多根天线时，接收端也可以利用多根天线降低用户间干扰，其主要的原理是通过对接收信号进行加权，抑制强干扰，称为,IRC,（,Interference Rejection Combining,）,下行,上行,小区间干扰协调,基本思想：,以小区间协调的方式对资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率,静态的小区间干扰协调,不需要标准支持,频率资源协调,/,功率资源协调,频率资源协调,(example),小区间干扰协调,功率资源协调,(example),半静态小区间干扰协调,需要小区间交换信息，比如资源使用信息,目前,LTE,已经确定，可以在,X2,接口交换,PRB,的使用信息进行频率资源的小区间干扰协调（上行），即告知哪个,PRB,被分配给小区边缘用户，以及哪些,PRB,对小区间干扰比较敏感。,同时，小区之间可以在,X2,接口上交换过载指示信息（,OI,：,Overload Indicator,），用来进行小区间的上行功率控制,功率控制,小区间功率控制（,Inter-Cell Power Control,）,一种通过告知其它小区本小区,IoT,信息，控制本小区,IoT,的方法,小区内功率控制（,Intra-Cell Power Control,）,补偿路损和阴影衰落，节省终端的发射功率，尽量降低对其他小区的干扰，使得,IoT,保持在一定的水平之下,功率控制,对于上行,PUSCH,、,PUCCH,以及,SRS,都需要进行功率控制,PUSCH,的功率控制命令字由该,PUSCH,的调度信令（,DCI format 0,）给出，或者与其他用户的功率控制命令字复用在一起，由,DCI format 3/3A,给出,PUCCH,的功率控制命令字由调度,PDSCH,（与,PUCCH,对应）的调度信令（,DCI format 1/1A/2,）给出，或者与其他用户的功率控制命令字复用在一起，由,DCI format 3/3A,给出,SRS,没有具体的功率控制命令字，借用,PUSCH,的功率控制命令字，并由高层通知功率偏差,小区搜索,eNB,时频资源,FS1,，常规,CP,FS2,，常规,CP,同步信号序列,主同步信号使用,Zadoff-Chu,序列,副同步信号使用的序列由两个长度为,31,的二进制序列通过交织级联产生，并且使用由主同步信号序列决定的加扰序列进行加扰，长度为,31,的二进制序列以及加扰序列都由,m,序列产生。,小区搜索流程,5ms,定时，获得,10ms,定时，获得,计算得到,读取,MIB,读取,SIB,Primary synchronization signal,Secondary,synchronization signal,PBCH,DBCH,公共天线端口数目（盲检）,SFN,下行系统带宽,PHICH,配置信息,其他系统信息,随机接入,eNB,PRACH,结构,时域结构,Preamble:CP+Sequence,Preamble,之后需要预留保护间隔（,GT,）,小区中间用户发送,Preamble,小区边缘用户发送,Preamble,PRACH,结构,序列产生,Preamble,使用,Zadoff-Chu,序列产生,序列长度,Preamble format 03,：,839,Preamble format 03,：,139,频域结构,一个,PRACH,占用,6,个,RB,Preamble,信号采用的子载波间隔与上行其它,SC-FDMA,符号不同,Preamble format 03,：,1250Hz,Preamble format 4:7500Hz,Preamble format 03,Preamble format 4,PRACH,格式,根据时域结构、频域结构以及序列长度的不同，可以将,Preamble,分为如下五种格式,Preamble,格式,4,在帧结构,2,中的,UpPTS,域中传输,PRACH,资源映射,FDD,一个上行子帧中只能同时存在最多一个,PRACH,信道，并且与,PUCCH,相邻，固定在频带的一侧,当存在多个上行,PRACH,信道时，不同小区的,PRACH,信道在时域尽量错开,PRACH,配置,SFN,子帧序号,0,Even,1,1,Even,4,2,Even,7,3,Any,1,4,Any,4,5,Any,7,6,Any,1,6,7,Any,2,7,8,Any,3,8,9,Any,1,4,7,10,Any,2,5,8,11,Any,3,6,9,12,Any,0,2,4,6,8,13,Any,1,3,5,7,9,14,Any,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,15,Even,9,PRACH,资源映射,TDD,一个上行子帧（包括,UpPTS,）中可以同时存在多个,PRACH,信道,当存在多个上行,PRACH,信道时，优先考虑占用不同的子帧，如果时间上分配不开，再考虑一个子帧中支持多个,PRACH,信道,不同小区的,PRACH,信道在时域尽量错开,对于,format 03,，,Preamble,与,PUCCH,相邻，对于多于一个,PRACH,时，分别与频带两侧的,PUCCH,相邻,对于,format 4,，,Preamble,放置在频带边缘，并且根据系统帧号变换是高频的一侧，还是低频的一侧。,PRACH,资源映射,配置序号,Preamble,格式,Preamble,密度,/10ms,版本,配置序号,Preamble,格式,Preamble,密度,/10ms,版本,0,0,0.5,0,32,2,0.5,2,1,0,0.5,1,33,2,1,0,2,0,0.5,2,34,2,1,1,3,0,1,0,35,2,2,0,4,0,1,1,36,2,3,0,5,0,1,2,37,2,4,0,6,0,2,0,38,2,5,0,7,0,2,1,39,2,6,0,8,0,2,2,40,3,0.5,0,9,0,3,0,41,3,0.5,1,10,0,3,1,42,3,0.5,2,11,0,3,2,43,3,1,0,12,0,4,0,44,3,1,1,13,0,4,1,45,3,2,0,14,0,4,2,46,3,3,0,15,0,5,0,47,3,4,0,16,0,5,1,48,4,0.5,0,17,0,5,2,49,4,0.5,1,18,0,6,0,50,4,0.5,2,19,0,6,1,51,4,1,0,20,1,0.5,0,52,4,1,1,21,1,0.5,1,53,4,2,0,22,1,0.5,2,54,4,3,0,23,1,1,0,55,4,4,0,24,1,1,1,56,4,5,0,25,1,2,0,57,4,6,0,26,1,3,0,58,27,1,4,0,59,28,1,5,0,60,29,1,6,0,61,30,2,0.5,0,62,31,2,0.5,1,63,随机接入过程,基于竞争的随机接入,由,Idle,状态进行初始接入,无线链路失败后进行初始接入,切换时进行随机接入,在,Active,情况下，下行数据到达，如果没有建立上行同步，则需要随机接入,在,Active,情况下，上行数据到达，如果没有建立上行同步，或者没有资源发送调度请求，则需要随机接入,无竞争的随机接入,切换时进行随机接入,在,Active,情况下，下行数据到达，如果没有建立上行同步，则需要随机接入,基于竞争的随机接入过程,Preamble,：,5 bits,随机,id,1 bit,信道质量信息,PDCCH:,RA-RNTI,PDSCH:,随机,id,TA,UL grant,Temporary C-RNTI,PUSCH:,主要用于建立,RRC,链接,PDCCH:,Temporary C-RNTI,PDSCH:,UE,Contention Resolution Identity,其他,RRC,消息,无竞争的随机接入过程,PDCCH:,RA-RNTI,PDSCH:,TA,UL grant,Preamble id,Preamble,资源分配,Preamble:,Preamble id,谢谢！,