2LTE信道及随机接入

LTE信道及随机接入专题教学内容LTE信道格式与映射UE开机流程UE随机接入过程LTE物理信道LTE下行物理信道广播信道：PBCH控制信道：PCFICH，PHICH，PDCCH业务信道：PDSCH多播信道：PMCHLTE上行物理信道控制信道：PUCCH业务信道：PUSCH随机接入信道：PRACH下行物理信道广播信道PBCH(PhysicalBroadcastChannel)广播信道分为MIB和SIB两部分，MIB信息承载在PBCH信道上。SIB信息在PDSCH信道上承载。PBCH位于子帧0时隙1的前4个OFDM符号，频域上占用中间的6个RB的72个子载波，调制方式QPSK。MIB信息主要内容：系统带宽指示，系统帧号，PHICH资源指示信息。控制信道：物理传输格式指示信道PCFICHPhysicalControlFormatIndicatorChannel(PCFICH)指示一个子帧内PDCCH所占OFDM符号数(1、2、3或4)，调制方式QPSK。资源映射：映射到该子帧第一个OFDM符号的4个REG中扩展到整个带宽，充分捕获频率分集增益。下行物理信道控制信道：物理HARQ指示信道PHICHPhysicalhybrid-ARQIndicatorChannel(PHICH)承载PUSCH信道的ACK/NACK应答，调制方式BPSK不同PHICH信道映射到相同的RE构成PHICH组：1PHICHgroup=8PHICHs(normalcp)1PHICHgroup=4PHICHs(extendcp)控制信道：下行物理控制信道PDCCHPhysicalDownlinkControlChannel(PDCCH)承载下行物理层控制信令：包括上/下行数据传输的调度信息和上行功率控制命令信息。根据PCFICH指示，映射在一个子帧的前N（N=4）个OFDM符号。调制方式QPSK。下行物理信道业务信道:下行物理共享信道PDSCHPhysicalDownlinkSharedChannel(PDSCH)承载下行业务数据。调制方式QPSK,16QAM,64QAM。物理多播信道PMCHPhysicalMulticastChannel(PMCH)在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息。调制方式QPSK,16QAM,64QAM。下行物理信道映射BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL-SCHMCHBCHPBCHPDSCHPMCH逻辑信道传输信道物理信道PDCCH上行物理信道控制信道：上行物理控制信道PUCCHPhysicalUplinkControlChannel（PUCCH）上行的控制信息（UCI）的周期上报，这些上行控制信息包括HARQ-ACK、SR、CQI、PMI、RI。不能与PUSCH同时传输，具有多种格式。PUCCH格式用途调制方式比特数1SRN/AN/A1aACK/NACKBPSK11bACK/NACKQPSK22CQIQPSK202aCQI+ACK/NACKQPSK+BPSK212bCQI+ACK/NACKQPSK+BPSK22上行物理信道业务信道：上行物理共享信道PUSCHPhysicalUplinkSharedChannel（PUSCH）承载上行数据，承载来自上层不同逻辑信道的传输内容，包括：控制信息、用户业务信息、广播业务信息调制方式QPSK,16QAM,64QAM。为保证上行单载波特性，需要将数据映射到连续的资源。上行物理信道物理随机接入信道PRACHPhysicalRandomAccessChannel（PRACH）用于UE随机接入时发送preamble信息。PRACH在频域占用6个RB。PRACH时域结构：Preamble:CP+SequencePreamble之后需要预留保护间隔PreambleCPCPTPRET6RB上行物理信道物理随机接入信道PRACHPreamble使用Zadoff-Chu序列产生，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。上行物理信道物理随机接入信道PRACHFormat0~3频域资源位置子载波间隔1.25KHz，常规子载波间隔的1/121个PRACH信道包含864个子载波（6×12×12=864）长度为839的preamble序列被映射至中间的839个子载波上。839子载波864子载波12子载波13子载波上行物理信道物理随机接入信道PRACHFormat4频域资源位置子载波间隔7.5KHz，常规子载波间隔的1/21个PRACH信道包含144个子载波(6×12×2=144)长度为139的preamble序列被映射至中间的139个子载波上139子载波144子载波2子载波3子载波上行物理信道映射CCCHDCCHDTCHUL-SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH逻辑信道传输信道物理信道LTE物理信号下行物理信号参考信号小区专属参考信号（Cell-SpecificRS，CRS）MBSFN参考信号用户专属参考信号（UE-SpecificRS，DedicateRS，DRS）同步信号主同步信号PSS(PrimarySynchronizationsignal)辅同步信号SSS(SecondarySynchronizationsignal)上行物理信号解调参考信号(DemodulationRS,DMRS)探测参考信号(SoundingRS,SRS)下行物理信号下行参考信号作用下行信道质量测量（信道探测）下行信道估计，用于UE侧的相干检测和解调下行同步。小区专用参考信号在不支持MBSFN的小区的所有下行子帧上传输若子帧已用于传输MBSFN，那么只有子帧的前两个OFDM符号可以用于传输小区专用参考信号。小区专用参考信号能在天线端口0～3中的一个或几个上传输。参考信号序列与小区ID，帧的位置，OFDM符号序号，CP等有关。下行物理信号小区专用参考信号参考信号映射初始位置与小区ID，RB序号，天线端口号，OFDM符号序号等有关。NormalCP，CellID=0时ExtendCP，CellID=0时下行物理信号MBSFN参考信号在分配给MBSFN传输的子帧上传送，使用天线端口4。只支持扩展CP。0l5l0l5leven-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport44R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R0l2l0l2leven-numberedslotsAntennaport44R4R4R4R4R4R4R4R4Rodd-numberedslots4R4R4R4R4R4R4R4R4RExtendedCPΔf=15kHzExtendedCPΔf=7.5kHz下行物理信号UE专用参考信号在普通子帧中发送，该信号以用户为单位，高层指示是否发送了该信号并且是否用作终端下行数据解调。仅在承载该用户数据的资源块上传输，天线端口5发送。0leven-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport55R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R0l6l6l0leven-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport55R5R0l5l5l5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R常规CP15kHz扩展CP15kHz下行同步信号LTE同步信号PSS(PrimarySynchronizationsignal)SSS(SecondarySynchronizationsignal)同步信号的作用小区ID（共504个），由组ID和组内ID组成，分成168组，每组3个获得小区ID:通过检测PSS和SSS来获得小区IDSSS:与小区ID组一一对应,范围0-167PSS:与组内ID号,范围0-2小区ID:定时同步:在检测PSS和SSS的过程中获得5ms定时和10ms定时PSS:5ms定时同步SSS:10ms定时同步FDD/TDD系统识别，常规CP/扩展CP识别下行同步信号主同步信号序列的生成一个小区中的主同步信号在3个不同序列中选择。3个序列和一个物理层小区id组下的3个物理层小区id有一一对应的关系由频域Zadoff-Chu序列产生。辅同步信号序列的生成两个长度为31的二进制交错级联产生。二进制序列是由生成长31的M序列循环移位得到。级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进行加扰。125xx下行同步信号Slot0/Slot10Ncsubcarriers72subcarriersSlot1/Slot11控制区域数据区域辅同步信号主同步信号Slot0/Slot10Ncsubcarriers72subcarriersSlot1/Slot11控制区域数据区域辅同步信号主同步信号DwPTSFS1，常规CPFS2，常规CP主同步信号在DwPTS域发送辅同步信号在子帧0的最后一个OFDM符号发送主同步信号仅仅在时隙0和时隙10中发送辅同步信号仅仅在时隙0和时隙10中发送上行物理信号解调参考信号（PUSCH用）用作求取信道估计矩阵使用Zad-offChu序列生成，产生之后直接映射到资源元上，不作任何编码的处理。占用每一个Slot中的第4个SC-FDMA符号，其频域宽度与PUSCH占用的PRB一致，频域上连续，不同用户使用参考信号序列的不同循环移位值进行区分。PUCCH用解调参考信号用作求取信道估计矩阵，与PUSCH用解调参考信号基本一致PUSCH使用的子载波数据部分OneSlot参考信号常规CP上行物理信号探测参考信号(SoundingRS,SRS)独立进行发射，用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信道的CINR，用于上行信道调度。符号位置：位于配置SRS的上行子帧的最后一个SC-FDMA符号；对于UpPTS，其所有符号都可以用于传输SRS子帧位置（SRSsub-frameconfiguration）：UE通过广播信息获得哪一个子帧中存在SRS。配置了SRS的子帧的最后一个SC-FDMA符号预留给SRS，不能用于PUSCH的传输子帧偏移（Sub-frameoffset）：UE通过RRC信令获得SRS所在的具体子帧位置持续时间（Duration）：UE通过RRC信令获知其传输时间是一次性的还是无限期的周期（Period）：UE通过RRC信令获知其在一个持续时间内传输的周期，支持2、5、10、20、40、80、160msFDD下行物理信道时频示意图SSCHPDCCH#0#1#3#4#5#6#7#8#9PSCHPBCHPSCHSSCH#2一个子帧（1ms）PCFICHPHICHPDCCHPBCHP-SCHS-SCHPDSCH第二个时隙（0.5ms）第一个时隙（0.5ms）TDD下行物理信道时频示意图教学内容LTE信道格式与映射UE开机流程UE随机接入过程下行同步上行初始同步：UE在随机接入信道上发送preamble码eNodeB根据preamble码的到达位置，将调整信息反馈给UEUE根据该信息进行后续的发送时间调整上行同步保持：eNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时间控制命令字UE在子帧n接收到的时间控制命令字，UE在n+x子帧按照该值对发送时间提前量进行调整下行初始同步：初始下行同步是小区搜索过程。UE通过检测小区的主要同步信号，以及辅助同步信号，实现与小区的时间同步下行同步保持：小区搜索成功后，UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以保持与eNB之间的时间同步LTE物理层过程——同步接收数据小区搜索，获得和小区的时频同步正常通信过程中周期性地进行同步跟踪和补偿能否可以正常同步跟踪是否是否和小区