lte空中接口物理層過(guò)程淺析

1、LTE 空中接口物理層過(guò)程淺析趙 鐵 愛(ài)立信（中國(guó)）通信1概述LTE 是 3GPP 在 2005 年啟動(dòng)的新一代無(wú)線系統(tǒng)項(xiàng)目。LTE 采用了基于 OFDM 技術(shù)的空中接口設(shè)計(jì)，目標(biāo)是構(gòu)建出高速率、低時(shí)延、分組優(yōu)化的無(wú)線接入系統(tǒng)，提供更高的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率。MME/UPEMME/UPEEPCS1E-UTRANX2eNBeNBX2X2eNB圖 1-1 LTE 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（EPC）、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（E-UTRAN）和用戶設(shè)備（UE）3 部分組成，見(jiàn)整個(gè)系統(tǒng)由上圖。其中 EPC 負(fù)責(zé)網(wǎng)部分；E-UTRAN（LTE）負(fù)責(zé)接入網(wǎng)部分，由 eNode B 節(jié)點(diǎn)組成；UE 指用戶終端設(shè)備。系統(tǒng)支持和 TD

2、D 兩種雙工方式，并對(duì)傳統(tǒng) UMTS 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，其中 LTE 僅包含 eNode B，不再有 RNC；EPC 也做了較大的簡(jiǎn)化。這使得整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)扁平化特性。系統(tǒng)的扁平化設(shè)計(jì)使得接口也得到簡(jiǎn)化。其中 eNode B 與 EPC 通過(guò) S1 接口連接；eNode B 之間通過(guò) X2 接口連接；eNode B 與 UE 通過(guò) Uu 接口連接。2$%&(;=oLTE 9:;AB%CDE7F12.1 !#$%&2.1.1:;?ABCN0F12336STYcbPDSCHcU12YcbPBCHGPDCCHGPCFICH UPHICHc1eNode B 4w5678%N1|6STYcbPDSCHc

3、y:;N A = A = PA 10log10 (2) dB er -offsetPA dBer -offsetj:PA _er -offset = 0 dB b|?% PDSCH yzyz?j3d MIMOcPQ% UE 2tS?,3 3 A2BC 3,2,1,0,-1,-2,-3,-6 dB12.1.2.1 eNodeB RNTP (+,67DRNTP (Relative Narrowband TXer) EFstSG%N0FHI?JKZ67 X2 ;!:M_1RNTPtreshold 4NO?_ RNTP(n) TA2Y%PzpCwPRB RS7JNO1 RNTP(nPRB ) _Nz*

4、PRB QE,3%E (n) RNTP0ifAPRBtresholdE(p)RNTP(n) max, nomPRBE (n)1 APRB RNTPiftresholdE(p)max, nomj:RNTP(nPRB )-pCA2YN DL-NlmiTRBRNTPtreshold ,11,10, 9, 8, 7,6,5,4,3,2,1,0,1, 2, 3-nPRBPRB S0EA#!tu=r% OFDM =r:%STfgh%EB!tu=r% OFDM =r:%STfgh%2.1.3尋呼 物理層面尋呼用于網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的呼叫建立過(guò)程。有效的尋呼過(guò)程可以允許 UE 在多數(shù)時(shí)間處于休眠狀態(tài)，只在預(yù)定時(shí)間醒來(lái)

5、網(wǎng)絡(luò)的尋呼信息。在 WCDMA 中，UE 在預(yù)定時(shí)刻 物理層尋呼指示信道（PICH） ，此信道指示 UE 是否去接收尋呼信息。因?yàn)閷ず糁甘拘畔r(shí)長(zhǎng)比尋呼信息時(shí)長(zhǎng)短得多，這種方法可以延長(zhǎng) UE 休眠的時(shí)間。在 LTE 中尋呼依靠 PDCCH。UE 依照特定的 DRX 周期在預(yù)定時(shí)刻PDCCH。因?yàn)镻DCCH 傳輸時(shí)間很短，引入 PICH 節(jié)省的能量很有限，所以 LTE 中沒(méi)有使用物理層尋呼指示信道。如果在 PDCCH 上檢測(cè)到自己的尋呼組標(biāo)識(shí)，UE 將解讀 PDSCH 并將的數(shù)據(jù)通過(guò)尋呼傳輸信道（PCH）傳到 MAC 層。PCH 傳輸塊中包含被尋呼的 UE 的標(biāo)識(shí)。未在 PCH 上找到自己標(biāo)識(shí)的

6、UE 會(huì)丟棄這個(gè)信息并依照 DRX 周期進(jìn)入休眠。2.2 上行物理層過(guò)程2.2.1隨機(jī)接入過(guò)程層一的隨機(jī)接入過(guò)程包括隨機(jī)接入 preamble 的發(fā)送和隨機(jī)接入響應(yīng)。其余的消息不屬于層一的隨機(jī)接入過(guò)程。2.2.1.1物理非同步隨機(jī)接入過(guò)程層一的隨機(jī)接入過(guò)程包括如下步驟：1.的 preamble 發(fā)送請(qǐng)求觸發(fā)L1隨機(jī)接入過(guò)程；2.隨機(jī)接入所需的 preamble index，目標(biāo) preamble 接收功率(PREAMBLE_RECEIVED_ER)，相應(yīng)的 RA-RNTI 和 PRACH 資源作為請(qǐng)求的一部分由指示；3.preamblePPRACH 由下式計(jì)算：PPRACH = min PCM

7、AX , PREAMBLE_RECEIVED_ER + PL dBmPCMAX是配置的 UE，PL 是UE估算的下行路徑損耗；其中4.UE 使用 preamble index 在 Preamble 序列集中隨機(jī)選擇一個(gè) Preamble 序列；5. UE !p% PRACH iT0F PPRACH yz34% Preamble #$m6. UE 56!%;78%,3 RA-RNTI ./ PDCCH1;u./4?*&%PDSCH ozo4 B11xUoz,3 20 A2 UL-SCH grantpCA2.2.1.2 -./01234,3 20 A2 UL-SCH grant pCAB?+9bA

8、B !;O#&:120 A2UL-SCH grant %;!- ? RB p 10 bits- Ai% MCS 4 bits- PUSCH % TPC BC 3 bits- UL 1 bit- CQI ( 1 bit2.2.2CQI/PMI/RI JUERI!RCQI!Channel Quality IndicationGPMI !Precoding Matrix IndicatorU3FIndication%IV56_ eNB 121yz%mn3UGmn3uv1UE ST,3 PUCCH mn3?,3 PUSCH Gmn31CQI PMI %HG,UIJb subbandbLb 2M8 RB

9、?N+,lmG6 8 RB?# Subbandc?hB 2.2.2-11MN OPN DL RBSubband QR(k)6 - 7NA8 - 10411 - 26427 - 63664 - 1108S 2.2.2-1: Subband QR (k) vs.MNOP 0on PUSCH2CQI % , 5K b wideband CQI G UE selected bsubband CQI c U High layerconfiguredbsubband CQIcqv1OTqrIJ% CQI UMCS?hB 2.2.2.-21,:?34STo%|69:P3?UE oE* RI Q?|&%Z%o

10、BS1|6y9K2?RI R61S 2.2.2-2: 4-bit CQI Table2.2.3T?ABCi0F123F12#OiAYc%1+CAYc!AiSTYcbPUSCHcGAi12YcbPUCCHcU Sounding tu=r12.2.3.1 #)!5678AiSTYc PUSCH !fx i %yz0F_Nz*PPUSCH (i) minPCMAX ,10log10 ( MPUSCH (i) PO_PUSCH ( j ) ( j ) PL TF (i) f (i)dBmj:- (i) 10log(2MPRKSPUSCH1)K 1.25-STF10offsetKS 0V0 5yEFUI

11、2yz*|&%_s1 MPR OCQI / NRE ? OCQI ! CRC A2% CQI A2S0? NRE 5678Smf (i) UE 2% PUSCH +,0F12%IQ1-2.2.3.2 #)!9(78Ai12Yc PUCCH !fx i %_Nz*Pi minP PL h n, n F gi dBm, PPUCCHCMAX0_PUCCHCQIHARQF_PUCCHj:PCMAX- iT% UEmP0_PUCCH = P0_NOMINAL_ PUCCH +P0_UE_PUCCH XY=T%0F5:Qm-PO_NOMINAL_ PUCCH U PO_UE_PUCCH Z_-PL UE

12、 -,%N./01mhn _ PUCCH z4%Q1 nCQI (B CQI %YZA2S? nHARQ (BHARQ A2SmF_PUCCH (F ) BC PUCCH #Oz*|6z 1a %*|smYCpC?KLb cell 2%U UE 2%mg(i) UE 2%+, PUCCH 0F12%IQ1-2.2.3.3 Sounding :;=Sounding tu=r!fx i %_Nz* 10 log10 (MSRS ) PO_PUSCH ( j) ( j) PL f (i)dBmPSRS (i) minPCMAX ,PSRS_OFFSETj:?PCMAX iT% UE-m-PSRS_O

13、FFSET BC Sounding tu=r*|6 PUSCH ST%0F_?_C1 KS 1.25 I?VQa-3, 12 dB? KS 0 I?VQa -10.5,12mM SRS BC SRS !fx i %olm?U RB %S0mf (i) 5 PUSCH :%*OmPO_PUSCH ( j) U ( j) 5 PUSCH :%*O1XYp-2.2.4UE PUSCH UV;u PDCCH bDCI z 0c:% FH =Tb 1?UE a PUSCH V1PUSCH Vbcdfx:%uIeio?3%A56#e3*O%Vf1 PUSCH k67 UL grant l/ hopI?PU

14、SCH PRB Jq-rR6 UL grant :Ki%Jqrm-+i hoom#I?PUSCH PRB Jqr_ UL grant :Ki%JqrUa%G5 cell ID *i% hoppattern FSO412.3 Semi-Persistent ?LTE :%$I!PQ4p)%no3pOI&qr4(D%YCks1|6(|t%H Euv?+vYCmwxbyz1b4H|uv%YCks?3GPP 4&%semi-persistent I!1+vI!% |6(|t%HEuvb!; VoIPc?|( I:%56,3Ki?R)owoI$Ki?TnrYCmw1?%HARQ =,3$I!1Y 2.3

15、-1 zC4 semi-persistent I!%U HARQ =1圖 2.3-1. Semi-persistent 調(diào)度下行方向規(guī)范允許基于盲檢測(cè)的 semi-persistent 調(diào)度，即事先預(yù)配置少數(shù)幾種格式（編碼、調(diào)制和物理資源的組合），在配置的子幀中可以使用任何預(yù)配置的格式。UE 需要進(jìn)行盲檢測(cè)來(lái)確定子幀中使用的是哪一個(gè)預(yù)配置的格式。但上行方向規(guī)范只允許一個(gè)格式，即不允許盲檢測(cè)。3參考文獻(xiàn)13GPP TR 25.814 Physical layer aspect for evolved Universal Terrestrial Radio Acs (UTRA)3GPP TS 36

16、.300 Evolved Universal Terrestrial Radio Acs (E-UTRA) and Evolved UniversalTerrestrial Radio Acs (E-UTRAN); Overall description; Stage 223GPP TS 36.201 Evolved Universal Terrestrial Radio Acs (E-UTRA); Long Term Evolution (LTE) physical layer; General description33GPP TS 36.211 Evolved Universal Terrestrial Radio Acs (E-UTRA); Physical channels andmodulation3GPP TS 36.212 Evolved Universal Terrestrial Radio Acs (E-UTRA); Multiplexing and channel coding43GPP TS 36.213 Evolv