LTE學習筆記：物理層過程二

1、LTE學習筆記：物理層過程二2019 年 06 月 05 日 10:37:14 Zimri 閱讀數(shù) 47.測量過程物理層的測量過程一般是由高層配置和控制的，物理層只是提供測量的能力而已。根據(jù)測量性質(zhì)的不同，測量可分為同頻測量、異頻測量、異系統(tǒng)測量；根據(jù)測量的物理量不同，可分為電平大小測量、信道質(zhì)量測量、負荷大小測量等。根據(jù)測量報告的匯報方式，可分為周期性測量、事件測量等。協(xié)議中一般根據(jù)測量的位置不同，將測量分為UE側(cè)的測量、eUTRAN側(cè)的測量。手機側(cè)測量UE側(cè)的測量有連接狀態(tài)的測量和空閑狀態(tài)的測量。手機處于連接狀態(tài)的時候，eUTRAN給UE發(fā)送RRC連接重配置消息，這個消息相當于eUTRAN

2、對UE進行測量控制命令。 這個命令包括：要求UE進行的測量類型及ID,建立、修改、還是釋放一個測量的命令，測量對象、測量數(shù)量、測量報告的數(shù)量和觸發(fā)報告的方式（周期性報告、事件性匯報）等。手機處于空閑狀態(tài)的時候，eUTRAN的測量控制命令是用系統(tǒng)消息（System Information ）廣播給UE的。UE側(cè)測量的參考位置是在 UE的天線連接口處。UE可以測量的物理量包括：RSRP （ Reference Signal Received Power ,參考信號接收電平）：一定頻帶內(nèi)，特定小區(qū)參考信號RS的多個RE的有用信號的平均接收功率（同一個 RB內(nèi)的RE平均功率）。RSSI （ Recei

3、ved Signal Strength Indicator ,接收信號強度指示）：系統(tǒng)在一定頻帶內(nèi)，數(shù) 個RB內(nèi)的OFDM符號的總接收功率的平均值，包含有用信號、循環(huán)前綴干擾、噪聲在內(nèi)的所有功率。eUTRAN內(nèi)的RSSI主要用于干擾測量。RSRQ （ Reference Signal Received Quality ,參考信號接收質(zhì)量）：是一種信噪比，即 RSRP和RSSI的比值RSRP 一般是單個 RB的功率，RSSI可能是N個RB的功率，所以RSRQ= （N*RSRP ） /RSSI。RSRQ測量用于基于信道質(zhì)量的切換和重選預判。UE處于空閑狀態(tài)時，進行小區(qū)選擇或重選一般使用RSRP ;

4、而UE處于連接狀態(tài)進行切換時，通常需要比較 RSRP和RSRQ。如果僅比較 RSRP可能導致頻繁切換，僅比較 RSRQ 雖可減少切換次數(shù)，但可能導致掉話。RSTD （ Reference Signal Time Difference ,參考信號時間差）：UE接收到的兩個相鄰小區(qū)發(fā)送的、同一子幀的時間差。基站側(cè)測量 參考位置在天線的接口處，一般會指明是發(fā)射天線還是接收天線。總結(jié)如下表表9-3 LTE的手機側(cè)和基站側(cè)測量RSRT手機測量RSRQ其他翼系統(tǒng)間的測證戰(zhàn)站測量手機時間差asst基站發(fā)送功率瀏鼠翦站上行測盤RSTD手機接收發(fā)送時間差(UERx-Tx時間差)下行參考信號發(fā)射功率(DL RS

5、Tx Powfr)接也干擾功率(Received Interference Power)熱唳聲功率(Thermal Noise P4)wcr基站時間差)逅干擾業(yè)荷泅量基站接收發(fā)送時間差CRx-TxTinWDifkr3i) 時網(wǎng)盤明成(Tadv)HII01.共享信道物理過程LTE的物理共享信道是業(yè)務數(shù)據(jù)承載的主體。他還順便幫忙攜帶一些尋呼消息，部分廣播消息，上下行功控消息等。物理共享信道主要包括 PUSCH和PDSCH 。這兩個共享信道的物理層過程主要做三件事: 數(shù)據(jù)傳輸、HARQ和鏈路自適應。包括自送應帶責配置過程共享信道物溟層過程,下行共享信過數(shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)傳輸過程上行共享借道敢據(jù)傳輸過程

6、下行異曲口道應11ARQ上行同步HAKQ、 自適應帶寬配置鏈路自適應過程自ISIS調(diào)閘編碼 ,自適應天領(lǐng)式選擇、(功率自適應控制)官檢測過程是數(shù)據(jù)仕輸過程的子過程里相班據(jù)進行自 遇皮調(diào)制埼內(nèi)同步,固定重伯向網(wǎng)異步：不固定重侑的R8圖9-14 共享信道物理層過程的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)傳輸過程中出錯了怎么辦？這就需要HARQ過程來解決；數(shù)據(jù)傳輸過程還需要根據(jù)無線環(huán)境自適應調(diào)制傳輸方式。數(shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)傳輸就是把要傳送的數(shù)據(jù)，放到LTE視頻資源上，通過天線發(fā)射出去，然后接收端在特定的時、頻資源上將這些數(shù)據(jù)接收下來。不管是下行還是上行數(shù)據(jù)傳輸，干活的人不一樣，分別是 PDSCH、PUSCH，但負責協(xié)調(diào) 調(diào)度的

7、人是一樣的，都是 PDCCH。PDCCH攜帶的信息有時、頻資源的位置，編碼調(diào)制方式，HARQ的控制信息等。基站是上下行資源調(diào)度的決策者，他通過PDCCH控制上下行數(shù)據(jù)傳輸。通過PDCCH的格式控制， PDSCH和PUSCH可以傳送多種類型的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)需要配置PDCCH參數(shù)來決定如何分配和使用資源，主要依據(jù)以下因素：QoS參數(shù)(2)在eNodeB中準備調(diào)度的資源數(shù)據(jù)數(shù)量(3) UE報告的信道質(zhì)量指示(CQI)(4) UE能力(5)系統(tǒng)帶寬(6)干擾水平下行方向，在長度為 1ms的子幀結(jié)構(gòu)中，13個符號傳送協(xié)調(diào)調(diào)度信息(PDCCH ),剩余 的符號傳送數(shù)據(jù)信息(PDSCH )。也就是說調(diào)度信息和對

8、應的數(shù)據(jù)信息可以位于同一個子幀 內(nèi)。在下行數(shù)據(jù)接收的時候，終端不斷檢測PDCCH所攜帶的調(diào)度信息。發(fā)現(xiàn)某個協(xié)調(diào)調(diào)度信息屬于自己的，則按照協(xié)調(diào)調(diào)度信息的指示接收屬于自己的PDSCH數(shù)據(jù)信息。在上行方向，終端需要根據(jù)下行的PDCCH的調(diào)度信息，進行上行數(shù)據(jù)的發(fā)送。由于無線傳輸和設(shè)備處理都需要時間，因而下行的PDCCH和上行的PUSCH之間存在時延。對于FDD,這個時延固定為 4ms,即4個子幀，如圖所示。對于 TDD模式，時延和上下行時隙的比例有關(guān)，但也必須大于等于4ms oS9-16上行數(shù)據(jù)的調(diào)度卻傳輸CFDD)上行數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，終端需要等待基站給自己的下行協(xié)調(diào)調(diào)度信息，發(fā)現(xiàn)自己允許傳輸數(shù)據(jù)，

9、則在PUSCH上發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。對于某些較規(guī)律低速業(yè)務，如 VoIP,在LTE中為了降低PDCCH信令開銷，定義了半持續(xù)調(diào)度 (Semi-Persistent Scheduling , SPS )的模式。半持續(xù)調(diào)度的主要思想是對于較規(guī)則的低速業(yè)務，不需要每個子幀都進行動態(tài)資源調(diào)度?？?以按照一次指令的方式，工作較長時間，從而節(jié)省信令開銷。盲檢測過程eNodeB針對多個UE同時發(fā)送PDCCH ,終端如何保證接收到屬于自己的控制信息，又不給系統(tǒng)帶來過多開銷？答案是終端需要不斷檢測下行的PDCCH調(diào)度信息。但在檢測之前，終端并不清楚PDCCH傳輸什么樣的信息，使用什么樣的格式，但終端知道自己需要什么

10、。有哪些我不知道，有哪些需要我知道，在這種情況下只能采用盲檢測的方 式。了解盲檢測之前先了解兩個概念：RNTI和DCI。RNTI ( Radio Network Temporary Identifier，無線網(wǎng)絡臨時標識) 是高層用來告訴物理層，需要接收或者發(fā)送什么樣的控制信息。根據(jù)不同的控制消息，RNTI可以表示為X-RNTI。SI-RNTI ( System Information RNTI )：基站發(fā)送系統(tǒng)消息的標識。P-RNTI ( Paging RNTI )：基站發(fā)送尋呼消息的標識。RA-RNTI (Random Access RNTI )：基站發(fā)送隨機接入響應的標識，用戶用來發(fā)送隨

11、 機接入的前導消息。C-RNTI (Cell RNTI ):基站為終端分配的用于用戶業(yè)務臨時調(diào)度的標識。TPC-PUCCH-RNTI (Transmit Power Control PUCCH RNTI )： PUCCH 上行功率控 制信息標識。TPC-PUSCH-RNTI : PUSCH 上行功率控制信息標識。SPS C-RNTI (Semi-Persistent Scheduling RNTI )：半靜態(tài)調(diào)度時，基站為終端分配的用于用戶業(yè)務臨時調(diào)度的標識，用法和 C-RNTI 一樣。M-RNTI (MBMS RNTI ):基站為終端分配的用于MBMS業(yè)務臨時調(diào)度的標識。為提高終端RNTI的

12、效率，根據(jù)RNTI屬性的不同，將其分在兩個不同的搜索空間中：公共搜索空間（Common Search Space ）和 UE 特定的搜索空間（UE Specific Search Space ）。前者每個UE都可以在此查找相應的信息；后者UE只能在屬于自己的空間中搜索空間信息。SI-RNTI、P-RNTI、RA-RNTI屬于公共搜索空間的信息；其他RNTI屬于UE特定的搜索空間的信息。UE使用X-RNTI對PDCCH進行盲本測，X-RNTI如同開啟PDCCH的鑰匙。UE既要查看 公共搜索空間，又要查看UE特定搜索空間。終端要使用SI-RNTI、P-RNTI、RA-RNTI等公共鑰匙查看公共搜索

13、空間；基站為終端分配 了 C-RNTI、TCP-PUCCH-RNTI 等私人鑰匙，來開啟自己的私人空間。DCI （Downlink Control Information ,下行控制信息）有上行資源調(diào)度信息、下行資源調(diào)度 信息、上行功率控制信息。一個 DCI對應一個RNTI。每個UE在每一個子幀中只能看到一 個下行控制信息（DCI）。針對不同的用途，物理層設(shè)計了不同的DCI格式。根據(jù)調(diào)度信息J勺方向（上行 or下行）、調(diào)度信息的類型（Type）、MIMO傳輸模式（Mode）、資源指示方式的不同，定義了不同的 DCI格式，如圖表g-4 DCI桃式定義DC】格式褪控制苗 思的方向調(diào)度使息類型天裝傳

14、輸模式僚既揩這方式DClFftrtHftlO上行PUMCH貨源調(diào)度Type 2DCI Format I單碼字Pb&CH調(diào)度借總?cè)A天戰(zhàn)、段法分架CM出1、Mode 2)Type /1DCI Fwrn*i 1A行施鳥字PDSCH調(diào)度情息，臟機接入的電發(fā)喘息_單天純、貪送分集t期聞已1、Mod2)一Type iDCJ Formal Lb下打號亂痂瑪信號的單式字PUSCH綱摩信息一閉環(huán)空間髭用(Mode4)Type 2DCI Ffinnat C下行小型單再學MDSCH月度信息，如將坪信息. 例史裱福響她，調(diào)度信息等單天建、步送分柒IMokLMode 2)Type 2DCI Fornul ID下行帶很籟

15、碼侑息和勸串偏每指信息的單崎子PDSCH明展宿息MU*MIMC C ModeS)Type 2DCI Fomai Z下方_能謝理信息陽環(huán)至阿曼用(Modc4Ty” 0/1DCF Formal 2ATr貸卻調(diào)度值息開拜空間餐用(ModeType ft/lDC! Furn血 3上行_HJ5-CH和FUCCH的2 bll功率笆制指令MJ Femi 3科上擰.FU3CH和PUCCH的1岫曲舉控制播令i_ 時、頻資源指示是告訴終端，信息被放在了什么位置。協(xié)議定義了3種時頻資源的指示方式：Type0 、 Typel 、 Type2 。Type0、Typel采用時、頻資源分組。Type2是以資源起始位置，加上

16、連續(xù)時、頻資源塊的長度，來定義時、頻資源占用的位置的。這種方式無須指示RB位置，信令開銷小，但只能分配連續(xù)的VRB。X-RNTI和DCI就是PDCCH通過加擾和CRC穿在身上的外衣，攜帶了很多標識自己特性的信息，可以讓終端方便地識別出屬于自己的、自己所需的控制信息。終端就是根據(jù)這些控制信息的指示，在PDSCH信道上的特定時、頻資源上，把屬于自己的下行數(shù)據(jù)取下來；同時終端按照這些控制信息的要求，在PUSCH相應的時頻資源上用一定的功率把上行信息發(fā)出去?；疽獙ず鬠E,就要通過P-RNTI標識PDCCH，并指示DCI UE會用P-RNTI解碼PDCCH ,并根據(jù)DCI的信息，在PDSCH上找到下行

17、尋呼數(shù)據(jù)。在隨機接入過程中，UE會在特定的時、頻資源上發(fā)送一個前導碼Preamble ;基站根據(jù)收到PARCH消息(包括前導Preamble )的時、頻資源位置推算 RA-RNTI ,并用該RA-RNTI 標識PDCCH ,然后發(fā)送隨機接入響應，該響應中包含基站為終端分配的臨時調(diào)度標識號 TC-RNTI (Temporal C-RNTI )。當隨機接入成功后，便將TC-RNTI轉(zhuǎn)正為C-RNTI?；九c終端建立連接后，通過C-RNTI或SPS-RNTI對PDCCH進行標識。終端對PDCCH察言觀色，進而獲得上下行調(diào)度信息。HARQ重傳合并機制HARQ (Hybrid AutomaticRepe

18、at reQuest，混合自動重傳請求)技術(shù)是自動重傳請求 (ARQ)和前向糾錯(Forword Error Correction , FEC )兩種技術(shù)的結(jié)合。所謂混合( Hybrid ),即 指重傳和合并技術(shù)的混合。LTE知錯就改的基站就是基于重傳和合并。ARQ是重傳，但系統(tǒng)對錯誤的忍耐有限度，于是定義了最大重傳次數(shù)。不但要重傳，收到兩次或多次重傳的內(nèi)容還要比對起來看。合起來看，試圖把正確的內(nèi)容盡快找出來，以便降低重傳次數(shù)。這就是 FEC技術(shù)。HARQ的重傳機制有三種：(1)停止等待(Stop-And-Wait , SAW)(2)回退(3)選擇重傳。停止等待協(xié)議是發(fā)送每一幀數(shù)據(jù)后，等待接收

19、方的反饋應答ACK/NACK 。 一旦接受方反饋ACK)后才發(fā)數(shù)據(jù)錯誤的 NACK ,發(fā)送方就需呀重發(fā)該數(shù)據(jù)，直到接收方反饋確認無誤(送新數(shù)據(jù)，如圖所示。圖/20停止等待重傳機制回退機制是指按照數(shù)據(jù)幀的順序不停的發(fā)送數(shù)據(jù)后，無須等待接收方的反饋，直到接收方反 饋數(shù)據(jù)錯誤NACK。發(fā)送方就重發(fā)出錯數(shù)據(jù)幀和其后的所有數(shù)據(jù)幀，相當于回退了 N幀,到出錯幀處，然后繼續(xù)順序發(fā)送，如圖所示。圖91回退重發(fā)機制選擇重傳是指發(fā)送發(fā)按照數(shù)據(jù)幀的順序不停地發(fā)送數(shù)據(jù)，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲下倆，當接收 方反饋數(shù)據(jù)錯誤 NACK ,發(fā)送方就重發(fā)出錯數(shù)據(jù)幀，如圖所示:只整些據(jù)，不一發(fā)3部據(jù)堂送方 解 1招 2# 望2H4#

20、5#圖9-22選擇重傳機制LTE中采用的重傳機制是停止等待（ SAW）協(xié)議。HARQ合并技術(shù)也有以下三類：第一類HARQ就是接收到錯誤數(shù)據(jù)后，直接丟棄，然后請求重傳，接收到重傳數(shù)據(jù)后自然無法進行合并，直接譯碼。第二類HARQ 是一種完全增量冗余（Incremental Redundency , IR）的HARQ 合并技術(shù)，接收到的錯誤數(shù)據(jù)不丟棄，重傳的完全是數(shù)據(jù)的編碼冗余部分，而沒有原始數(shù)據(jù)本身， 也就是說重傳的數(shù)據(jù)沒有自解碼功能，重傳的冗余數(shù)據(jù)和錯誤數(shù)據(jù)合并以后進行再次解碼。第三類HARQ和第二類HARQ相同的是錯誤數(shù)據(jù)不丟棄，重傳數(shù)據(jù)與錯誤數(shù)據(jù)合并；但不同的是第三類HARQ重傳的數(shù)據(jù)具有自

21、解碼功能，有原始數(shù)據(jù)，也有冗余數(shù)據(jù)。第三類HARQ又分為兩種情況： 第一種是每次重傳的冗余版本完全一樣，叫做 Chase合并（Chase Combining , CC ）技術(shù)；第二種是每次重傳的冗余版本不一樣，叫做部分增量冗余（部分IR）的合并技術(shù)。LTE中使用的HARQ合并技術(shù)有：Chase合并（CC）和增量冗余（IR）。Chase合并技術(shù)，重發(fā)原始數(shù)據(jù)和相同版本的冗余編碼數(shù)據(jù)，提高正確解碼的概率；增量冗余（IR）,逐步發(fā)送不同的冗余版本，降低信道編碼速率（對應于低階的冗余編碼版 本），提高編碼增益。當數(shù)據(jù)速率較高的時候一般使用不能自解碼的第二類HARQ ;速率較低時可使用自解碼的Chase合并或部分增量冗余技術(shù)。LTE HARQ 過程LTE中，下行采用異步的自適應HARQ ,上行采用同步 HARQ。異步是指重傳時間間隔不固定，同步指預定義的固定重傳時間間隔。對于單個HARQ進程來說，采用的是停止等待重傳機制，1個數(shù)據(jù)包發(fā)送出去以后，等待ACK/NACK ,如果出錯則需要重傳，直到數(shù)據(jù)包被正確接收或者超出最大重傳次數(shù)被丟棄。 下行HARQ過程如圖所示。PDCCHPJSCH:新散據(jù)式速傳敷據(jù)在大于 ;等于重信