LTE网络优化-物理层

陕西亿兆通信技术有限公司LTE物理层过程---LTE网络优化学习课程课程内容•物理层概述•小区初搜•小区重选•随机接入•功率控制物理层概述•物理层的位置（E-UTRAN无线用户面协议栈）4物理层概述•物理层的位置（E-UTRAN无线控制面协议栈）5物理层概述•物理层主要功能a.传输信道的错误检测，并向高层提供指示a.传输信道的纠错编码/译码b.HARQ软合并第一次缺失的和第二次完整的整合c.编码的传输信道向物理信道映射d.物理信道功率加权e.物理信道调制与解调f.频率与时间同步g.无线特征测量，并向高层提供指示h.MIMO天线处理i.射频处理（射频相关规范）物理层概述•物理层帧结构（FDD)共1024个无线帧；1个无线帧由10个子帧组成；1个子帧由2个时隙组成；每个时隙由若干个符号构成。物理层概述•物理层帧结构（TDD）共1024个无线帧；1个无线帧由2个半帧组成；每个半帧由5个子帧组成：常规子帧由2个时隙构成；特殊子帧由DwPTS导频、GP保护、UpPTS时隙构成3:9:210:2:2TDD帧结构支持5ms和10ms两种上下行转换点周期物理层概述•物理层的资源无线帧子帧时隙子载波OFDM符号协议规定，通常情况下子载波间隔15khz，NormalCP(CyclicPrefix)情况下，每个子载波一个slot有7个symbol；ExtendCP情况下，每个子载波一个slot有6个symbol。下图给出的是常规CP情况下的时频结构，从竖的的来看，每一个方格对应就是频率上一个子载波。RB(ResourceBlock)：频率上连续12个子载波，时域上一个slot，称为1个RB。如下图左侧橙色框内就是一个RB。根据一个子载波带宽是15k可以得出1个RB的带宽为180kHz。RE(ResourceElement)：频率上一个子载波及时域上一个symbol，称为一个RE，如上图所示。REG（ResourceElementGroup）：一个REG包括4个连续未被占用的RE。REG主要针对PCFICH物理格式指示和PHICH速率很小的控制信道资源分配，提高资源的利用效率和分配灵活性。CCE（ControlChannelElement）：每个CCE由9个REG组成，之所以定义相对于REG较大的CCE，是为了用于数据量相对较大的PDCCH的资源分配。每个用户的PDCCH只能占用1，2，4，8个CCE，称为聚合级别。9物理层概述•同步信号同步信号：同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。同步信号包含两个部分：主同步信号（PSS）：用于符号timing对准，频率同步，以及部分的小区ID侦测辅同步信号（SSS)：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测同步信号特点：1.无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用72个子载波1.08M2.同步信号只在每个10ms帧的第1个和第11个时隙传送3.主同步信号位于传送时隙的最后一个符号，次同步信号位于传送时隙的倒数第二个符号主3次168物理层概述•FDD与TDD同步信号位置区分TDD中，PSS位于DWPTS（下行导频时隙）的第三个符号，SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号；FDD中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号；利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区初搜的初始阶段识别系统是TDD还是FDD;物理层概述•物理信道及物理信道和物理信号的区别物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、PDSCH等.物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息。如参考信号(RS)，同步信号。下行物理信号：RS(ReferenceSignal)：参考信号，通常也称为导频信号；SCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号；上行物理信号：RS：参考信号；物理层概述•物理信道下行物理信道：PDSCH:PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)。主要用于传输业务数据，也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度。（调制方式QPSK,16QAM,64QAM）PDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。承载寻呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。（调制方式QPSK）PBCH:PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。（调制方式QPSK）aPHICH:PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARP指示信道)，用于承载HARP的ACK/NACK反馈。（调制方式BPSK）PCFICH:PhysicalcontrolFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道)，用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。（调制方式QPSK）PMCH:PhysicalMulticastchannel(物理多播信道)，用于承载多播信息（调制方式QPSK,16QAM,64QAM）物理层概述•物理信道上行物理信道：PRACH:PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)承载随机接入前导。（调制方式QPSK正交相移键控）PUSCH:PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)承载上行用户数据。（调制方式QPSK,16QAM，64QAM）APUCCH:PhysicalUplinkControlChannel(物理上行控制信道)承载HARQ的ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。（调制方式QPSK）物理层概述下行RS(ReferenceSignal)参考信号，通常也称为导频信号。和3G中导频信号的作用是一样的，主要包括：•1.下行信道质量测量；•2.下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调；•3.小区搜索；•参考信号有三种类型：小区特定参考信号，一般不特别说明，参考信号指的都是小区特定参考信号。MBSFN(MultimediaBroadcastSingleFrequencyNetwork)参考信号，与MBSFN传输关联MBSFN参考信号仅在分配给MBSFN传输的子帧传输。MBSFN导频序列仅用于扩展CP的情况。UE特殊参考信号。顾名思义，这类参考信号只针对特定UE有效。课程内容•物理层概述•小区初搜•小区重选•随机接入•功率控制物理层概述•物理层过程-UE状态转移小区搜索小区搜索流程5ms定时，获得10ms定时，获得计算得到PCI读取MIB读取SIB小区选择PSSSSSPBCHPDSCHSFN下行系统带宽PHICH配置信息(2)IDN(1)IDN18•参考信号上行参考信号下行参考信号DMRSSRS小区专用RS用户专用RSMBSFN专用RS数据解调信道测量和估计19小区搜索SubFrame0/5SubFrame1/6TS0/10TS1/11DwPTSGPUpPTS01234560123456……72SubCarriers…………主同步信号共3个PSS对应辅同步信号共168组SSS对应同步捕获过程(2)IDN(1)IDNPCI（物理小区ID）：20小区搜索主信息块MIBPBCH上发送40msTTI系统信息块SIBPDSCH上发送传输格式及资源由PDCCH调度SubFrame0/5SubFrame1/6TS0/10TS1/11DwPTSGPUpPTS01234560123456……72SubCarriers…………系统信息读取小区搜索小区选择初始小区选择未预存E-UTRA载波信息；UE需要进行全频段搜索；仅需搜索各个载频的最强小区；如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区。已存有信息的小区选择存有E-UTRA载波信息；甚至可能存有小区参数；根据存储信息进行搜索；如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区；如果不满足，则进行初始小区选择。？Iknowit小区搜索•小区选择参数-在SIB1中广播S准则：Srxlev0Srxlev=-97Qrxlevmeas手机实际测量值–(Qrxlevmin-105+Qrxlevminoffset0)–Pcompensation功率补偿23-15其中，Pcompensation=max(PEMAX_H–PPowerClass,0)课程内容•物理层概述•小区初搜•小区重选•随机接入•功率控制小区重选•小区重选流程重选参数获取邻区启测判决小区重选判决小区重选•重选参数获取26小区重选•重选优先级在LTE系统中，小区重选引入了频点优先级的概念：网络可配置不同频点的优先级；优先级配置单位是频点，相同载频的不同小区具有相同的优先级；合理设置该参数，可均衡网络负荷、提升资源利用率，保障UE信号质量。27小区重选•重选启动准则重选优先级高于服务小区的载频，UE始终对其测量；重选优先级等于或者低于服务小区的载频：同频：•当服务小区SrxlevSintrasearch-95时，UE可以不进行同频测量；A1•当服务小区Srxlev=Sintrasearch或系统消息中Sintrasearch未出现时，UE必须进行同频测量。A2异频：•当服务小区SrxlevSnonintrasearch时，UE可以不进行异频测量；•当服务小区Srxlev=Snonintrasearch或系统消息中Snonintrasearch未出现时，UE必须进行异频测量。小区重选•小区重选判决---同频准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则高优先级小区重选判决准则UE在当前小区驻留超过1s；高优先级邻区的SnonservingcellThreshx,high；且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。29小区重选•小区重选判决---异频准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则低优先级小区重选判决准则UE驻留在当前小区超过1s；高优先级和同优先级邻区不满足重选判决准则；服务小区SservingcellThreshserving,low；低优先级邻区Snonservingcell,xThreshx,low；且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。小区重选定时器时长30小区重选•小区重选判决小区重选•小区重选判决准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则UE在当前小区驻留超过1s；邻小区Srx,neighbourcell0；满足R准则；且保持一段时间(Treselection)。32小区重选•小区重选判决准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则R准则：RnRs其中，Rs=Qmeas,s+Qhyst；Rn=Qmeas,t–Qoffset；Qoffset=Qoffsets,n+Qoffsetfrequency。小区重选•小区重选判决课程内容•物理层概述•小区初搜•小区重选•随机接入•功率控制随机接入过程从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接入和TAU更新无线链路失败后的初始接入，即RRC连接重建过程在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目标小区在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需接收下行数据在RRC-CONNECTED状态，UE位置辅助定位需要，网络利用随机接入获取时间提前量（TA:TimingAdvance）竞争接入过程非竞争接入过程随机接入应用场景36随机接入过程随机接入信道结构Preamble:CP+SequencePreamble之后需要预留保护间隔（GT）随机接入过程前导序列格式Format0~3适用于TDD和FDD两种模式；Format4只适用于TDD模式，且只在长度为4384Ts和5120Ts的UpPTS中进