LTE網絡優(yōu)化-物理層

1、陜西億兆通信技術有限公司陜西億兆通信技術有限公司 LTE物理層過程 - LTE網絡優(yōu)化學習課程 課程內容 物理層概述 小區(qū)初搜 小區(qū)重選 隨機接入 功率控制 物理層概述 物理層的位置（E-UTRAN無線用戶面協(xié)議棧） 4 物理層概述 物理層的位置（E-UTRAN無線控制面協(xié)議棧） 5 物理層概述 物理層主要功能 a. 傳輸信道的錯誤檢測，并向高層提供指示 a. 傳輸信道的糾錯編碼/譯碼 b. HARQ軟合并 第一次缺失的和第二次完整的整合 c. 編碼的傳輸信道向物理信道映射 d. 物理信道功率加權 e. 物理信道調制與解調 f. 頻率與時間同步 g. 無線特征測量，并向高層提供指示 h.MIM

2、O天線處理 i. 射頻處理（射頻相關規(guī)范） 物理層概述 物理層幀結構（FDD) l共1024個無線幀； l1個無線幀由10個子幀組成； l1個子幀由2個時隙組成； l每個時隙由若干個符號構成。 物理層概述 物理層幀結構（TDD） l共1024個無線幀； l1個無線幀由2個半幀組成； l每個半幀由5個子幀組成： 常規(guī)子幀由2個時隙構成； 特殊子幀由DwPTS導頻、GP保護、UpPTS時隙構成3:9:2 10:2:2 lTDD幀結構支持5ms和10ms兩種上下行轉換點周期 物理層概述 物理層的資源 無線幀 子幀 時隙 子載波 OFDM符號 協(xié)議規(guī)定，通常情況下子載波間隔15khz，Normal C

3、P(Cyclic Prefix)情況下，每個子載波一個slot有7 個symbol；Extend CP情況下，每個子載波一個slot有6個symbol。下圖給出的是常規(guī)CP情況下的時 頻結構，從豎的的來看，每一個方格對應就是頻率上一個子載波。 RB(Resource Block)：頻率上連續(xù)12個子載波，時域上一個slot，稱為1個RB。如下圖左側橙色框內 就是一個RB。根據一個子載波帶寬是15k可以得出1個RB的帶寬為180kHz。 RE(Resource Element)：頻率上一個子載波及時域上一個symbol，稱為一個RE，如上圖所示。 REG（Resource Element Gro

4、up）：）：一個REG包括4個連續(xù)未被占用的RE。REG主要針對PCFICH物理 格式指示和PHICH速率很小的控制信道資源分配，提高資源的利用效率和分配靈活性。 CCE（Control Channel Element）：）：每個CCE由9個REG組成，之所以定義相對于REG較大的CCE，是 為了用于數據量相對較大的PDCCH的資源分配。每個用戶的PDCCH只能占用1，2，4，8個CCE， 稱為聚合級別。 9 物理層概述 同步信號 同步信號：同步信號用于小區(qū)搜索過程中UE和E-UTRAN的時頻同步。 同步信號包含兩個部分： 主同步信號（PSS）：用于符號timing對準，頻率同步，以及部分的小

5、區(qū)ID偵測 輔同步信號（SSS)：用于幀timing對準，CP長度偵測，以及小區(qū)組ID偵測 同步信號特點： 1. 無論系統(tǒng)帶寬是多少，同步信號只位于系統(tǒng)帶寬的中部，占用72個子載波1.08M 2. 同步信號只在每個10ms幀的第1個和第11個時隙傳送 3. 主同步信號位于傳送時隙的最后一個符號，次同步信號位于傳送時隙的倒數第二個符號 主 3 次168 物理層概述 FDD與TDD同步信號位置區(qū)分 TDD中，PSS位于DWPTS（ 下行導頻時隙）的第三個符號，SSS位于5ms第一個子幀的最后一 個符號； FDD中，主同步信號和輔同步信號位于5ms第一個子幀內前一個時隙的最后兩個符號； 利用主、輔同

6、步信號相對位置的不同，終端可以在小區(qū)初搜的初始階段識別系統(tǒng)是TDD還 是FDD; 物理層概述 物理信道及物理信道和物理信號的區(qū)別 物理信道：對應于一系列RE的集合，需要承載來自高層的信息稱為物理信道；如PDCCH、 PDSCH等. 物理信號：對應于物理層使用的一系列RE，但這些RE不傳遞任何來自高層的信息。如參考 信號(RS)，同步信號。 下行物理信號：下行物理信號： RS(Reference Signal)：參考信號，通常也稱為導頻信號；：參考信號，通常也稱為導頻信號； SCH(PSCH,SSCH)：同步信號，分為主同步信號和輔同步信號；：同步信號，分為主同步信號和輔同步信號； 上行物理信號

7、：上行物理信號： RS：參考信號：參考信號； 物理層概述 物理信道 下行物理信道： PDSCH: Physical Downlink Shared Channel(物理下行共享信道) 。主要用于傳輸業(yè)務數據，也 可以傳輸信令。UE之間通過頻分進行調度。 （調制方式QPSK,16QAM,64QAM） PDCCH: Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。承載尋呼和用戶數據的資源 分配信息，以及與用戶數據相關的HARQ信息。 （調制方式QPSK） PBCH: Physical Broadcast Channel(物理廣播信道)。承載小區(qū)ID等系統(tǒng)信息

8、，用于小區(qū)搜索過 程。 （調制方式QPSK） a PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARP指示信道) ，用于承載HARP的 ACK/NACK反饋。（調制方式BPSK） PCFICH: Physical control Format Indicator Channel(物理控制格式指示信道)，用于 承載控制信 息所在的OFDM符號的位置信息。 （調制方式QPSK） PMCH: Physical Multicast channel(物理多播信道)，用于承載多播信息（調制方式 QPSK,16QAM,64QAM） 物理層概述 物理信道 上行

9、物理信道： PRACH: Physical Random Access Channel(物理隨機接入信道) 承載隨機接入前導。（調制方式 QPSK正交相移鍵控） PUSCH: Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道) 承載上行用戶數據。 （調制方式 QPSK,16QAM，64QAM） A PUCCH: Physical Uplink Control Channel(物理上行控制信道) 承載HARQ的ACK/NACK，調度請 求，信道質量指示等信息。 （調制方式QPSK） 物理層概述 下行RS(Reference Signal)參考信號，通常也稱為導頻信號

10、。和3G中導頻信號的作 用是一樣的，主要包括： 1. 下行信道質量測量； 2. 下行信道估計，用于UE端的相干檢測和解調； 3. 小區(qū)搜索； 參考信號有三種類型： 小區(qū)特定參考信號，一般不特別說明，參考信號指的都是小區(qū)特定參考信號。 MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network)參考信號，與MBSFN傳 輸關聯(lián)MBSFN參考信號僅在分配給MBSFN傳輸的子幀傳輸。MBSFN導頻序列僅用 于擴展CP的情況。 UE特殊參考信號。顧名思義，這類參考信號只針對特定UE有效。 課程內容 物理層概述 小區(qū)初搜 小區(qū)重選 隨機接入 功率控制 物理層概

11、述 物理層過程-UE狀態(tài)轉移 小區(qū)搜索 小區(qū)搜索流程 5ms 定時，獲得定時，獲得 10ms 定時，獲得定時，獲得 計算得到計算得到PCI 讀取讀取MIB 讀取讀取SIB 小區(qū)選擇小區(qū)選擇 PSS SSS PBCH PDSCH SFN 下行系統(tǒng)帶寬下行系統(tǒng)帶寬 PHICH配置信息配置信息 (2) ID N (1) ID N 18 參考信號 上行參考 信號 下行參考 信號 DMRS SRS 小區(qū)專 用RS 用戶專 用RS MBSFN 專用RS 數據解調 信道測量和估計 19 小區(qū)搜索 SubFrame0/5SubFrame0/5SubFrame1/6SubFrame1/6 TS0/10TS0/1

12、0TS1/11TS1/11 DwPTSDwPTSGPGPUpPTSUpPTS 0 01 12 23 34 45 56 60 01 12 23 34 45 56 6 72SubCarriers72SubCarriers l 主同步信號主同步信號 共3個PSS 對應 l 輔同步信號輔同步信號 共168組SSS 對應 n 同步捕獲過程同步捕獲過程 (2) ID N (1) ID N PCIPCI（物理小區(qū)（物理小區(qū)IDID）：）： 20 小區(qū)搜索 l 主信息塊主信息塊MIBMIB PBCH上發(fā)送 40msTTI l 系統(tǒng)信息塊系統(tǒng)信息塊SIBSIB PDSCH上發(fā)送 傳輸格式及資源 由PDCCH調度

13、 SubFrame0/5SubFrame0/5SubFrame1/6SubFrame1/6 TS0/10TS0/10TS1/11TS1/11 DwPTSDwPTSGPGPUpPTSUpPTS 0 01 12 23 34 45 56 60 01 12 23 34 45 56 6 72SubCarriers72SubCarriers n 系統(tǒng)信息讀取系統(tǒng)信息讀取 小區(qū)搜索 小區(qū)選擇小區(qū)選擇 l 初始小區(qū)選擇 未預存E-UTRA載波信息； UE需要進行全頻段搜索； 僅需搜索各個載頻的最強小區(qū)； 如果滿足駐留條件，UE將駐留在該小區(qū)。 l 已存有信息的小區(qū)選擇 存有E-UTRA載波信息； 甚至可能存有

14、小區(qū)參數； 根據存儲信息進行搜索； 如果滿足駐留條件，UE將駐留在該小區(qū)； 如果不滿足，則進行初始小區(qū)選擇。 ？ ？ ？ I know it 小區(qū)搜索 小區(qū)選擇參數-在SIB1中廣播 S準則： Srxlev 0 Srxlev =-97 Qrxlevmeas 手機實際測量值 (Qrxlevmin -105+ Qrxlevminoffset 0) Pcompensation 功率補償 23-15 其中， Pcompensation = max(PEMAX_H PPowerClass, 0) 課程內容 物理層概述 小區(qū)初搜 小區(qū)重選 隨機接入 功率控制 小區(qū)重選 小區(qū)重選流程 重選參數獲取重選參數獲

15、取 鄰區(qū)啟測判決鄰區(qū)啟測判決 小區(qū)重選判決小區(qū)重選判決 小區(qū)重選 重選參數獲取 26 小區(qū)重選 重選優(yōu)先級 在LTE系統(tǒng)中，小區(qū)重選引入了頻點優(yōu)先級的概念： l網絡可配置不同頻點的優(yōu)先級； l優(yōu)先級配置單位是頻點，相同載頻的不同小區(qū)具有相同的優(yōu)先級； l合理設置該參數，可均衡網絡負荷、提升資源利用率，保障UE信號質量。 27 小區(qū)重選 重選啟動準則 重選優(yōu)先級高于服務小區(qū)的載頻，UE始終對其測量； 重選優(yōu)先級等于或者低于 服務小區(qū)的載頻： l同頻： 當服務小區(qū)Srxlev Sintrasearch-95時，UE可以不進行同頻測量；A1 當服務小區(qū)Srxlev Snonintrasearch時，

16、UE可以不進行異頻測量； 當服務小區(qū)Srxlev Threshx,high ； 且保持一段時間(Treselection-EUTRA)。 29 小區(qū)重選 小區(qū)重選判決 - 異頻 準則準則1：優(yōu)先級不同的異頻小區(qū)重選判決準則：優(yōu)先級不同的異頻小區(qū)重選判決準則 l低優(yōu)先級小區(qū)重選判決準則 UE駐留在當前小區(qū)超過1s ； 高優(yōu)先級和同優(yōu)先級鄰區(qū)不滿足重選判決準則； 服務小區(qū)Sservingcell Threshx,low ； 且保持一段時間(Treselection-EUTRA)。小區(qū)重選定時器時長 30 小區(qū)重選 小區(qū)重選判決小區(qū)重選判決 小區(qū)重選 小區(qū)重選判決小區(qū)重選判決 準則準則2：同頻小區(qū)及

17、同優(yōu)先級異頻小區(qū)重選判決準則：同頻小區(qū)及同優(yōu)先級異頻小區(qū)重選判決準則 UE在當前小區(qū)駐留超過1s； 鄰小區(qū)Srx,neighbourcell0； 滿足R準則； 且保持一段時間(Treselection)。 32 小區(qū)重選 小區(qū)重選判決 準則準則2：同頻小區(qū)及同優(yōu)先級異頻小區(qū)重選判決準則：同頻小區(qū)及同優(yōu)先級異頻小區(qū)重選判決準則 R準則： Rn Rs 其中， Rs = Qmeas,s + Qhyst； Rn = Qmeas,t Qoffset； Qoffset = Qoffsets,n + Qoffsetfrequency 。 小區(qū)重選 小區(qū)重選判決 課程內容 物理層概述 小區(qū)初搜 小區(qū)重選 隨機

18、接入 功率控制 隨機接入過程 l 從RRC-IDLE狀態(tài)到RRC-CONNECT的狀態(tài)轉換，即RRC連接過程，如初始接入 和TAU更新 l 無線鏈路失敗后的初始接入，即RRC 連接重建過程 l 在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需發(fā)送上行數據和控制信息或雖未 上行失步但需要通過隨機接入申請上行資源 l 在RRC-CONNECTED狀態(tài)，從服務小區(qū)切換到目標小區(qū) l 在RRC-CONNECTED狀態(tài)，未獲得上行同步但需接收下行數據 l 在RRC-CONNECTED狀態(tài)，UE位置輔助定位需要，網絡利用隨機接入獲取時間 提前量（TA: Timing Advance） 競爭接入過程競爭

19、接入過程 非競爭接入過程非競爭接入過程 隨機接入應用場景 36 隨機接入過程 隨機接入信道結構 Preamble: CP + Sequence Preamble之后需要預留保護間隔（GT） 隨機接入過程 前導序列格式前導序列格式 Format 03適用于TDD和FDD兩種模式； Format 4只適用于TDD模式，且只在長度為4384 Ts和5120 Ts的UpPTS 中進行傳輸。 隨機接入過程 lMsg1：UE發(fā)送preamble序列，進 行上行同步； lMsg2：基站檢測到preamble序列 后，發(fā)送隨機接入響應。 lMsg3：UE檢測到屬于自己的隨機 接入響應后，利用分配的資源發(fā)送高

20、層信令消息； lMsg4：基站發(fā)送沖突解決響應， UE判斷是否競爭成功。 基于競爭的隨機接入基于競爭的隨機接入 隨機接入過程 基于非競爭的隨機接入基于非競爭的隨機接入 lMsg0：基站根據需求，給 UE分配一個特定的preamble序 列； lMsg1：UE使用特定的資 源發(fā)送指定的preamble序列； lMsg2：基站接收到隨機接 入preamble序列后，發(fā)送隨機 接入響應。 隨機接入過程 UEUE物理層處理流程物理層處理流程 l解析傳輸請求，獲得隨機接入配置信息 l選擇preamble序列 基于競爭的隨機接入：隨機選擇preamble 無競爭的隨機接入：由高層指定preamble l按照指定功率發(fā)送preamble l盲檢用RA-RNTI標識的PDCCH 檢測到，接收對應的PDSCH并將信息上傳 否則退出物理層隨機接入過程，由高層邏 輯決定后續(xù)操作 隨機接入過程 隨機接入相關參數隨機接入相關參數 課程內容 物理層概述 小區(qū)初搜 小區(qū)重選 隨機接入 功率控制 功率控制 功率控制的作用： l 抑制小區(qū)間干擾； l 省電，減少發(fā)射功率； l 在小區(qū)內，主要用于補償路損和陰影； l 上行采用慢功控； l 下行不進行功控，只進行功率功率分配。 功率控制