LTE上行鏈路的時(shí)間同步

1、LTE上行鏈路的時(shí)間同步1，概述LTE上行傳輸機(jī)制要求確保不同UE之間的時(shí)域和頻域的正交多址接入。這和WCDMA不同，WCDMA的上行鏈路并不正交；從多址接入的角度看，WCDMA不要求不同UE的上行信號(hào)必須在特定的時(shí)刻到達(dá)NodeB接收器。WCDMA系統(tǒng)中，只有功率控制環(huán)路需要考慮上行傳輸?shù)臅r(shí)間因素，要求回路時(shí)延只有1個(gè)時(shí)隙（0.666毫秒）。要做到這一點(diǎn)，在不考慮傳播時(shí)延的前提下，上行傳輸?shù)臅r(shí)間要盡可能接近一個(gè)固定的以收到下行信號(hào)的時(shí)刻為基準(zhǔn)的偏移。LTE必須確保小區(qū)內(nèi)的不同UE的上行信號(hào)到達(dá)eNodeB時(shí)是處于時(shí)間校準(zhǔn)狀態(tài)，以獲得上行鏈路的正交性。這能避免小區(qū)內(nèi)相互干擾的發(fā)生，不管給不同U

2、E分配了連續(xù)的子幀，還是不同的UE在相鄰的子載波發(fā)射信號(hào)。LTE根據(jù)接收到的下行信號(hào)的時(shí)間，在發(fā)射器設(shè)置一個(gè)時(shí)間提前量（timingadvance），以此來實(shí)現(xiàn)上行傳輸?shù)臅r(shí)間校準(zhǔn)。其中主要的工作就是抵消不同UE的不同傳播時(shí)延（如圖1所示），與GSM的相應(yīng)方法類似。DLsymbolliming別eNBULiransmrilleidsymbollimingULIransmittedsymboltimingDLsymijollimingasreceivedalHEio已NB,afterasiicrtprapag1k)ndelayTpi：ULyrmbcllimingasmc&ivetfateNBULs

3、ymbollimingasreceivedaleiNBLsymbollimingasrecEived別UElurlherfrumeNB,afterlonger占LianULtransmissionslms-alignedateHB圖1時(shí)間提前實(shí)現(xiàn)上行傳輸?shù)臅r(shí)間校準(zhǔn)：（a）沒有時(shí)間提前；（b）有時(shí)間提前2，時(shí)間提前過程（1）初始時(shí)間提前UE怎樣計(jì)算時(shí)間提前量呢？當(dāng)UE的接收器第一次與來自eNodeB的下行傳輸同步時(shí)，隨機(jī)接入的過程能夠幫助UE確定初始的時(shí)間提前量。具體的過程為：UE發(fā)送隨機(jī)接入前綴；eNodeB根據(jù)隨機(jī)接入前綴計(jì)算上行時(shí)間，并通過RAR（RandomAccessResponse）

4、消息將一個(gè)11比特的時(shí)間提前命令發(fā)送給UE。根據(jù)小區(qū)的半徑，eNodeB反饋的時(shí)間提前量在0到0.67毫秒之間，最小的調(diào)整幅度是0.52微秒。0.67毫秒的時(shí)間提前量對(duì)應(yīng)的小區(qū)半徑是100公里。相比較而言，GSM的最大時(shí)間提前量對(duì)應(yīng)的小區(qū)半徑是35公里。0.52微秒的調(diào)整幅度足以保證即便在上行鏈路CP（最小是4.7微秒）中也能確定上行傳輸?shù)臅r(shí)間。這個(gè)調(diào)整幅度也明顯比上行鏈路參考信號(hào)的循環(huán)位移要小。模擬顯示，即便有1微秒的時(shí)間誤差，由此產(chǎn)生的相互干擾也不會(huì)明顯地影響系統(tǒng)的性能。（2）時(shí)間提前的動(dòng)態(tài)調(diào)整UE的初始時(shí)間提前量確定后，還需要實(shí)時(shí)調(diào)整時(shí)間提前量，以平衡上行信號(hào)到達(dá)eNodeB的時(shí)間的變化

5、。引起變化的原因包括：UE的移動(dòng)使得傳播時(shí)延發(fā)生變化，時(shí)延的變化取決于UE相對(duì)eNodeB的速度，在500km/h（LTE能支持的最大速度）情況下，往返雙程傳播時(shí)延的變化最大可達(dá)0.93微秒/s。已有傳播路徑的消失和新的傳播路徑的出現(xiàn)也會(huì)造成傳播時(shí)延的突然變化。這種情況往往發(fā)生在密集城區(qū)環(huán)境，UE會(huì)頻繁地穿越和繞過建筑物的拐角。UE的晶振頻率的漂移經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的累積，也會(huì)造成時(shí)間的偏差。LTEUE中的晶振的漂移標(biāo)準(zhǔn)是小于0.1ppm，它產(chǎn)生的累積錯(cuò)誤最多能造成0.1微秒/s的時(shí)間錯(cuò)誤。UE移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移，特別是在LOS傳播環(huán)境下（在非LOS環(huán)境中則是多普勒擴(kuò)展），會(huì)讓上行信號(hào)產(chǎn)生額外的頻率

6、偏差。針對(duì)上述不利因素的時(shí)間提前量的動(dòng)態(tài)調(diào)整由一個(gè)封閉環(huán)路機(jī)制完成：eNodeB測(cè)量上行鏈路的時(shí)間；向UE發(fā)送時(shí)間提前量調(diào)整指令，指示UE根據(jù)上一次的情況調(diào)整本次信號(hào)的發(fā)送時(shí)間。為了發(fā)布時(shí)間提前量調(diào)整指令，eNodeB需要測(cè)量有效的上行信號(hào)，包括SRS（探測(cè)參考信號(hào)）、CQI（ChannelQualityIndicator）、ACK/NACK,以及上行數(shù)據(jù)本身。通常，被探測(cè)的上行信號(hào)的帶寬越寬，對(duì)時(shí)間的估算越準(zhǔn)確，但是時(shí)間的準(zhǔn)確估算與上行帶寬開銷之間需要平衡兼顧。同時(shí)，位于小區(qū)邊緣的UE的發(fā)射功率是有限的，因此在給定的上行SINR條件下其上行帶寬也是有限的，這種情況下就需要結(jié)合其它方法以提高時(shí)間估算的準(zhǔn)確度。這些方法沒有在LTE協(xié)議中規(guī)定，能否準(zhǔn)確地估算上行的時(shí)間，就看設(shè)備商的實(shí)力了。UE收到時(shí)間提前量的調(diào)整命令后，在4到5毫秒后對(duì)上行子幀進(jìn)行調(diào)整。時(shí)間提前量調(diào)整命令由eNodeB的MAC層否則生成，并通過MAC協(xié)議發(fā)送給UE。在PDSCH信道中，時(shí)間提前量調(diào)整命令可以和數(shù)據(jù)包放在一起。和初始時(shí)間調(diào)整一樣，時(shí)間提前的動(dòng)態(tài)調(diào)整的最小幅度也是0.52微秒。動(dòng)態(tài)調(diào)整的頻率大約是2Hz。更高的調(diào)整頻率是沒有必要的，因?yàn)榧词筓E得移動(dòng)速度達(dá)到最快的500km/h，對(duì)應(yīng)的雙向時(shí)延變化也只有0.93微秒/s。UE上有個(gè)定時(shí)器，當(dāng)收到