《LTE移動通信系統(tǒng)》課件第8章 物理層下行傳輸過程

第8章物理層下行傳輸過程物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程物理下行傳輸一般過程

LTE下行各信道的基帶處理一般過程如圖8.1，包括比特級處理、調(diào)制、層映射、預(yù)編碼以及針對各個(gè)物理天線端口的資源映射和OFDM信號生成的過程。圖8.1物理層數(shù)據(jù)處理過程物理下行傳輸一般過程

比特級處理主要完成信道編碼過程，增加比特?cái)?shù)據(jù)的冗余度，用來抵抗無線信道質(zhì)量對比特?cái)?shù)據(jù)的影響。比特級處理包括循環(huán)冗余校驗(yàn)、碼塊分割、信道編碼、速率匹配、碼塊級聯(lián)和加擾等過程。下面我們主要介紹各信道調(diào)制、層映射、預(yù)編碼以及針對各個(gè)物理天線端口的資源映射。

物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程PDSCH傳輸過程

數(shù)據(jù)調(diào)制將比特?cái)?shù)據(jù)映射為復(fù)數(shù)調(diào)制符號，增加比特?cái)?shù)據(jù)傳輸效率。物理下行共享信道(PDSCH)可以采用QPSK、16QAM和64QAM調(diào)制。8.2.1調(diào)制PDSCH傳輸過程8.2.2層映射

LTE中每個(gè)獨(dú)立的編碼與調(diào)制器的輸出對應(yīng)一個(gè)碼字，根據(jù)信道和業(yè)務(wù)狀況，下行傳輸最多可以支持兩個(gè)碼字。碼字?jǐn)?shù)和層數(shù)不是一一對應(yīng)的，碼字?jǐn)?shù)總是小于等于層數(shù)。最多只能控制兩個(gè)碼字的速率，但傳輸層數(shù)可以是1、2、3、4，因此就定義了從碼字到層的映射。PDSCH傳輸過程8.2.2層映射

層映射分為單天線發(fā)射、空間復(fù)用和發(fā)射分集三種方式下的層映射。每個(gè)發(fā)送碼字的復(fù)值調(diào)制符號將被映射到各層，，表示映射層數(shù)，表示每層的調(diào)制符號數(shù)。。PDSCH傳輸過程8.2.2層映射(1)單天線發(fā)射方式單天線發(fā)射時(shí)，數(shù)據(jù)只能被映射到一層上，單天線發(fā)射方式時(shí)的層映射如圖8.2所示，碼字個(gè)數(shù)為1，映射層數(shù)為1，層映射函數(shù)為：，此時(shí)有，即將輸入直接輸出。圖8.2單天線發(fā)射方式時(shí)的層映射PDSCH傳輸過程8.2.2層映射(2)空間復(fù)用方式空間復(fù)用時(shí)，最多允許兩個(gè)碼字，映射層數(shù)須滿足，由上層調(diào)度器給出具體數(shù)目，為基站側(cè)天線端口數(shù)目，可為2或4。映射層數(shù)和碼字?jǐn)?shù)目同映射之間的關(guān)系，如表8.1所示，表中單碼字映射到2層的情況只適用于天線端口數(shù)目為4時(shí)的映射。PDSCH傳輸過程8.2.2層映射映射層數(shù)碼字?jǐn)?shù)目

碼字到層的映射1122213242表8.1空間復(fù)用方式時(shí)的層映射PDSCH傳輸過程

下面給出的圖8.3-圖8.5是空間復(fù)用時(shí)發(fā)送方式為2：2、2：3、2：4模式的層映射的具體實(shí)現(xiàn)。8.2.2層映射圖8.3空間復(fù)用方式為2：2模式的層映射圖8.4空間復(fù)用方式為2：3模式的層映射PDSCH傳輸過程8.2.2層映射圖8.5空間復(fù)用方式為2：4模式的層映射PDSCH傳輸過程8.2.2層映射(3)發(fā)射分集方式發(fā)射分集時(shí)，調(diào)制符號按照表8.2的規(guī)則映射到層。只允許對一個(gè)碼字進(jìn)行分集，層映射層數(shù)只能為2或4。發(fā)射分集方式時(shí)要求映射層數(shù)須和天線端口數(shù)目相等，故碼字到天線端口的映射也就為1個(gè)碼字映射到2個(gè)或4個(gè)天線端口。PDSCH傳輸過程8.2.2層映射表8.2發(fā)射分集方式時(shí)的層映射PDSCH傳輸過程

圖8.6給出了在發(fā)射分集方式下，1：2模式層映射的具體實(shí)現(xiàn)，最后得到2層的輸出。圖8.7是發(fā)射分集方式為1：4模式下的層映射的實(shí)現(xiàn)，最后得到4層的輸出。8.2.2層映射圖8.6發(fā)射分集方式為1：2模式的層映射PDSCH傳輸過程8.2.2層映射圖8.7發(fā)射分集方式為1：4模式的層映射PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

預(yù)編碼模塊的輸入稱為層，每層代表一個(gè)在空間域或波束域獨(dú)立傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流。碼字與層并不總是一一對應(yīng)，碼字的數(shù)量總是小于等于層的數(shù)量。預(yù)編碼也分單天線發(fā)射、空間復(fù)用和發(fā)射分集三種方式下的預(yù)編碼。設(shè)層映射模塊的輸出為，映射的層數(shù)為，天線端口數(shù)為，預(yù)編碼后的輸出為，，p為天線端口索引，，上標(biāo)ap表示天線端口。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼(1)單天線發(fā)射方式單天線發(fā)射時(shí)，無需預(yù)編碼，即：

(8.1)是用來發(fā)射的天線端口索引，。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼(2)空間復(fù)用方式與層映射相同，LTE空間復(fù)用支持基站端兩天線或四天線配置。空間復(fù)用的預(yù)編碼僅與空間復(fù)用的層映射結(jié)合起來使用?？臻g復(fù)用支持2或者4天線端口，即可用的端口集合分別為,或者。該方式分為無延遲循環(huán)延時(shí)分集(CDD，CyclicDelayDiversity)的預(yù)編碼模式和針對大延遲CDD的預(yù)編碼模式。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

無延遲CDD按以下模式進(jìn)行預(yù)編碼：(8.2)其中，是階的預(yù)編碼矩陣，,。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

大延遲CDD按以下模式進(jìn)行預(yù)編碼：(8.3)

其中，是階的預(yù)編碼矩陣，和是支持大延遲CDD的矩陣，針對各種不同層映射，具體設(shè)置參見表8.3。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼表8.3大延遲CDDPDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

預(yù)編碼矩陣的值根據(jù)基站和用戶碼本配置進(jìn)行選擇。當(dāng)(即基站側(cè)兩天線配置時(shí))，按表8.4進(jìn)行設(shè)置，表中L2的空白欄表示標(biāo)準(zhǔn)還未完成或提供。對閉環(huán)空間復(fù)用模式，當(dāng)映射層為2時(shí)，不使用碼本的索引0。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼表8.4兩天線配置時(shí)預(yù)編碼碼本PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

當(dāng)(即基站側(cè)四天線配置時(shí))，預(yù)編碼矩陣由母矩陣得到，則按下式生成：(8.4)

即通過對向量作Householder變換，得到Householder矩陣，的階數(shù)為。這里n是碼本索引，即可選的預(yù)編碼母矩陣索引，參見表8.5，上標(biāo)是母矩陣列索引的有序集合，表示選取母矩陣的第列、第列…順序組合成新的矩陣，這個(gè)矩陣即為所需的預(yù)編碼矩陣。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼表8.5四天線配置時(shí)預(yù)編碼碼本PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

雖然碼本計(jì)算的復(fù)雜度不是很高，但從長期性而言，每次實(shí)時(shí)計(jì)算碼本仍不如一次預(yù)先計(jì)算或存儲，更能節(jié)省系統(tǒng)資源。預(yù)編碼時(shí)，只需提供映射層數(shù)和碼本索引兩個(gè)參數(shù)，從預(yù)先加載的碼本表中直接取用即可。PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

(3)發(fā)射分集方式同前面所述發(fā)射分集方式時(shí)的層映射，LTE支持基站端兩天線或四天線配置的發(fā)射分集。因發(fā)射分集方式的層映射要求映射層數(shù)和天線端口數(shù)目相等，故預(yù)編碼模塊輸入的層數(shù)也是2層或4層?，F(xiàn)針對基站端不同天線數(shù)配置，對不同的預(yù)編碼處理進(jìn)行分別敘述：PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼

當(dāng)(即基站側(cè)兩天線配置時(shí))，預(yù)編碼處理為：(8.5)即：(8.6)PDSCH傳輸過程

則圖8.8為即兩天線配置發(fā)射分集的預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)過程。8.2.3預(yù)編碼圖8.8兩天線配置發(fā)射分集方式時(shí)的預(yù)編碼處理PDSCH傳輸過程

當(dāng)(即基站側(cè)四天線配置時(shí))，預(yù)編碼處理為：

(8.7)8.2.3預(yù)編碼

當(dāng)(即基站側(cè)四天線配置時(shí))，預(yù)編碼處理為：

(8.7)PDSCH傳輸過程8.2.3預(yù)編碼即：

(8.8)PDSCH傳輸過程

圖8.9是基站側(cè)四天線配置時(shí)發(fā)射分集方式下的預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)過程，其原理與兩天線配置發(fā)射分集的預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)過程的原理相同，只是增加了輸入數(shù)據(jù)的層數(shù)。8.2.3預(yù)編碼圖8.9四天線配置發(fā)射分集方式時(shí)的預(yù)編碼處理物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程PDCCH傳輸過程

物理下行控制信道(PDCCH，PhysicalDownlinkControlChannel)承載調(diào)度以及其他控制信息。調(diào)度控制信息是指上下行傳輸信道所占用的頻率資源位置和大小，采取的多天線發(fā)射方式，以及終端上行功率大小。終端通過這些資源位置信息，在準(zhǔn)確的位置上獲取下行物理下行共享信道(PDSCH)的參數(shù)，或者在對應(yīng)資源上進(jìn)行物理上行共享信道(PUSCH)的發(fā)射。

PDCCH傳輸過程

一個(gè)物理控制信道在一個(gè)或者多個(gè)連續(xù)的控制信道元素(CCE，ControlChannelElement)上進(jìn)行傳輸，其中，一個(gè)控制信道元素對應(yīng)于9個(gè)資源組(REG)。在一個(gè)子幀中可以傳輸多個(gè)PDCCH。一個(gè)PDCCH包含個(gè)連續(xù)的控制信道元素，從第i個(gè)控制信道元素開始，滿足imodn=0。PDCCH傳輸過程

物理下行控制信道支持四種格式，表8.6給出了每種格式所包含的控制信道元素?cái)?shù)(CCE)、物理下行控制信道比特?cái)?shù)和資源組數(shù)。

表8.6

PDCCH支持的格式PDCCH傳輸過程

物理下行控制信道上傳輸?shù)膬?nèi)容被稱為下行控制信息(DCI)，針對不同調(diào)度需求定義了不同的DCI格式，不同的DCI格式對應(yīng)著不同的下行控制信息比特位，其中：上行調(diào)度信息：DCI格式0或4;下行調(diào)度信息：DCI格式1,1A,1B,1C,1D,2,2A,2B,2C；功率控制信息：DCI格式3或3A。對于傳輸功率控制(TPC)命令，用戶通過物理下行控制信道中的TPC命令來對用戶的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行閉環(huán)的功率控制。8.3.1下行控制信息(DCI)PDCCH傳輸過程8.3.1下行控制信息(DCI)表8.7

DCI的格式及其作用PDCCH傳輸過程(1)格式08.3.1下行控制信息(DCI)表8.8格式0的參數(shù)PDCCH傳輸過程8.3.1下行控制信息(DCI)

在支持PUSCH跳頻模式時(shí)：通過其中的NUL_hop比特，可以得到資源分配參數(shù)的具體值；通過其中的,比特，可以描述在上行子幀的第一個(gè)時(shí)隙中的資源分配參數(shù)。在PUSCH為非跳頻模式下：通過比特，來描述在上行子幀的第一個(gè)時(shí)隙中的資源分配參數(shù)。PDCCH傳輸過程(2)格式18.3.1下行控制信息(DCI)表8.9格式1的參數(shù)PDCCH傳輸過程

其中，P取決于下行資源塊數(shù)，如表8.10所示，表明了P的取值與帶寬的關(guān)系，其中REG(ResourceElementGroup)為資源粒子組，為下行鏈路資源塊數(shù)目。8.3.1下行控制信息(DCI)表8.10P的取值與帶寬的關(guān)系表PDCCH傳輸過程(2)格式1A8.3.1下行控制信息(DCI)表8.11格式1A的參數(shù)PDCCH傳輸過程(4)格式1C格式1C用于非常緊湊的下行共享信道傳輸，并一直采用QPSK調(diào)制方式。8.3.1下行控制信息(DCI)表8.12格式1C的參數(shù)PDCCH傳輸過程(5)格式2表8.13介紹了PDCCH格式2的參數(shù)，格式2主要用于空間復(fù)用模式配置的物理下行共享信道時(shí)序安排。由表中的信息可以確定哪個(gè)碼字可用，哪個(gè)碼字不可用。8.3.1下行控制信息(DCI)PDCCH傳輸過程8.3.1下行控制信息(DCI)表8.13格式2的參數(shù)PDCCH傳輸過程

表8.14是不同基站的天線端口數(shù)分別在不同的傳輸模式下預(yù)編碼信息的比特?cái)?shù)。8.3.1下行控制信息(DCI)表8.14

預(yù)編碼信息比特?cái)?shù)

從表8.14可以看出，2天線的開環(huán)空間復(fù)用模式?jīng)]有預(yù)編碼信息域，其他模式下，預(yù)編碼信息域的參數(shù)根據(jù)碼字可用情況而不同，具體見表8.15、表8.16和表8.17。PDCCH傳輸過程8.3.1下行控制信息(DCI)表8.152天線閉環(huán)空間復(fù)用模式下預(yù)編碼信息域參數(shù)PDCCH傳輸過程8.3.1下行控制信息(DCI)表8.164天線閉環(huán)空間復(fù)用模式預(yù)編碼信息域的參數(shù)PDCCH傳輸過程8.3.1下行控制信息(DCI)表8.174天線開環(huán)空間復(fù)用傳輸模式預(yù)編碼信息域參數(shù)PDCCH傳輸過程(6)格式3

表8.18介紹了格式3的參數(shù)，格式3用于傳輸2比特功率調(diào)整的物理上行控制信道和物理上行共享信道的傳輸功率控制(TPC)命令。8.3.1下行控制信息(DCI)表8.18格式3的參數(shù)PDCCH傳輸過程(7)格式3A表8.19介紹了格式3A的參數(shù)，格式3A主要用于傳輸1比特功率調(diào)整的物理上行控制信道和物理上行共享信道的TPC命令。8.3.1下行控制信息(DCI)表8.19格式3A的參數(shù)PDCCH傳輸過程8.3.2PDCCH的有效載荷

在每個(gè)子幀中，可以傳輸多個(gè)物理下行控制信道。各個(gè)物理下行控制信道所采用的下行控制信息格式由實(shí)際情況決定。一個(gè)物理下行控制信道的有效載荷的信息位序和長度由其下行控制信息格式及具體內(nèi)容決定。信息比特位順序也就是信息域復(fù)用的順序依照每個(gè)下行控制信息格式所列信息域的順序，每一個(gè)信息域的第一比特對應(yīng)最高有效位。表8.20列出了TDD模式下一個(gè)物理下行控制信道各種格式的有效載荷。PDCCH傳輸過程8.3.2PDCCH的有效載荷表8.20一個(gè)物理下行控制信息的有效載荷(TDD)PDCCH傳輸過程

PBCH信道的傳輸周期TTI=40ms，在每個(gè)10ms無線幀的第一個(gè)子幀上傳輸，采用盲檢測技術(shù)來提取信息。每一個(gè)子幀都是自解碼的，即在信道足夠好的條件下，PBCH可以在接收的單個(gè)子幀內(nèi)進(jìn)行解碼。PBCH信道總共占用4個(gè)連續(xù)的OFDM符號，在頻域上占用下行頻帶中心為1.08MHz的帶寬。物理下行控制信道(PDCCH)采用QPSK調(diào)制方式。PDCCH在與傳輸物理廣播信道相同的天線端口上傳輸。8.3.3PDCCH物理層過程PDCCH傳輸過程

定義一個(gè)資源粒子對REQ(ResourceElementQuadruplet)表示沒有被參考信號、物理控制格式指示信道(PCFICH)或者物理混合重傳指示信道(PHICH)占用的4個(gè)相鄰的資源粒子RE(k,l)，這4個(gè)資源粒子(RE)具有相同的OFDM符號索引l。映射過程要經(jīng)過列交換、循環(huán)移位和資源粒子映射三個(gè)步驟。8.3.3PDCCH物理層過程PDCCH傳輸過程8.3.3PDCCH物理層過程(1)列交換首先以資源粒子對(REQ)為單位，令天線端口p上的第i個(gè)REQ對應(yīng)的符號流表示為，則天線端口p上的符號流可對應(yīng)于符號流，其中，，。然后利用子塊交織方式進(jìn)行列交換，得到。交織器的列重排模式如表8.21所示，表中給出了列數(shù)為32時(shí)其列間置換模式。PDCCH傳輸過程8.3.3PDCCH物理層過程表8.21交織器的列重排模式PDCCH傳輸過程8.3.3PDCCH物理層過程(2)循環(huán)移位對符號流經(jīng)過循環(huán)移位，得到。

(8.9)(3)資源粒子映射物理下行控制信道(PDCCH)中的映射位置根據(jù)5.4.3小節(jié)資源塊及其映射來確定。物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程(1)控制格式指示(CFI)物理控制格式指示信道(PCFICH)總是位于子幀的第一個(gè)OFDM符號上，用來指示一個(gè)子幀中PDCCH在子幀內(nèi)占用符號個(gè)數(shù)，即PDCCH的時(shí)間跨度。PCFICH的大小是2比特，其承載的信息時(shí)控制格式指示(CFI)。8.4.1PCFICH當(dāng)系統(tǒng)帶寬時(shí),PDCCH的符號數(shù)目為1~3個(gè)符號，由控制格式指示(CFI)給出；當(dāng)系統(tǒng)帶寬，下行控制信息時(shí)間跨度為2~4，由CFI+1給出，即CFI=1，2或3。

PCFICH及PHICH傳輸過程8.4.1PCFICH表8.22PDCCH所占符號數(shù)PCFICH及PHICH傳輸過程(2)PCFICH的物理層處理物理控制格式指示信道(PCFICH)采用QPSK調(diào)制，物理控制格式指示信道(PCFICH)與物理廣播信道(PBCH)是在相同的天線端口上進(jìn)行傳輸?shù)摹?.4.1PCFICH

在單天線端口情況下，層映射和預(yù)編碼參考8.1.3節(jié)和8.1.4節(jié)。多天線端口的情況下，PCFICH只能采用發(fā)射分集傳輸模式，只傳輸一個(gè)碼字，層映射和預(yù)編碼參考8.1.3節(jié)和8.1.4節(jié)。PCFICH及PHICH傳輸過程8.4.1PCFICH

預(yù)編碼模塊的輸出，以資源粒子組(REG)的形式被映射到一個(gè)下行子幀的第一個(gè)OFDM符號中，REG在頻域上是4個(gè)連續(xù)的沒有被參考符號占用的資源粒子。第p個(gè)天線端口的第組REG可以表示為，每個(gè)天線端口上REG的映射都按照以序號從小到大的順序。PCFICH及PHICH傳輸過程8.4.1PCFICH

具體映射方式如下：被映射到頻率資源起始為的REG上；被映射到頻率資源起始為的REG上；被映射到頻率資源起始為的REG上；被映射到頻率資源起始為的REG上。PCFICH及PHICH傳輸過程8.4.1PCFICH

其中，。表示物理層小區(qū)ID，按照以下方式給出：總共有504個(gè)物理層小區(qū)ID，這些小區(qū)ID被分成168組，每組包含3個(gè)小區(qū)ID，每組中的每個(gè)小區(qū)ID都是相互獨(dú)立的，每個(gè)小區(qū)ID只能隸屬于一個(gè)小區(qū)ID組。因此，一個(gè)物理層小區(qū)ID可以記作，其中,表示物理層小區(qū)ID組號，表示每個(gè)小區(qū)ID組中的小區(qū)ID序號。PCFICH及PHICH傳輸過程(1)HARQ指示LTE中，物理HARQ指示信道(PHICH)承載的是1比特PUSCH信道的HARQ的確認(rèn)/非確認(rèn)(ACK/HACK)應(yīng)答信息，其承載的信息稱為HARQ指示(HI)。HI=1表示ACK，HI=0表示NACK。8.4.2PHICH多個(gè)PHICH信道可以映射在同一組資源粒子中，形成PHICH組，同一PHICH組中的各個(gè)PHICH由不同的正交序列區(qū)分。PHICH資源用來表示，是PHICH組數(shù)，是組內(nèi)的正交序列的索引號。PCFICH及PHICH傳輸過程8.4.2PHICH(2)PHICH傳輸過程PHICH采用BPSK調(diào)制。調(diào)制符號在進(jìn)行層映射和預(yù)編碼之前，首先要分配資源粒子組大小，然后得到符號塊。對于常規(guī)循環(huán)前綴，c=1，；對于擴(kuò)展循環(huán)前綴，c=2，有，。

PCFICH及PHICH傳輸過程8.4.2PHICH(2)PHICH傳輸過程然后，符號塊被映射到層，通過預(yù)編碼，得到序列。最后映射到資源粒子上，得到從天線端口p發(fā)送的符號，。物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程PBCH傳輸過程

根據(jù)第六章可知，終端搜索并同步到一個(gè)小區(qū)后，必須獲得小區(qū)系統(tǒng)信息，系統(tǒng)信息包括有關(guān)下行鏈路和上行鏈路帶寬信息、TDD模式下的上下行時(shí)隙配置信息和隨機(jī)接入相關(guān)參數(shù)。由于第六章已經(jīng)對PBCH做了描述，在本節(jié)我們僅給出對第六章PBCH相關(guān)內(nèi)容的補(bǔ)充，包括PBCH承載的信息和PBCH物理層傳輸過程。PCFICH及PHICH傳輸過程

物理廣播信道(PBCH)承載廣播信道(BCH)包含的系統(tǒng)信息。BCH包含的信息位于系統(tǒng)信息塊(SIB)的主信息塊(MIB)中，并且按照預(yù)先定義好的固定格式在整個(gè)小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)廣播。8.5.1物理廣播信道承載信息

主信息塊在物理廣播信道上傳輸，包含了接入LTE系統(tǒng)所需的最基本信息，包括有限個(gè)基本的且頻繁傳輸?shù)膮?shù)，以便從小區(qū)獲得其他信息。其中關(guān)于物理層的參數(shù)有下行系統(tǒng)帶寬、發(fā)射天線數(shù)、物理混合重傳指示信道(PHICH配置)和系統(tǒng)幀序號(SFN)等。具體內(nèi)容如表8.23所示。PCFICH及PHICH傳輸過程8.5.1物理廣播信道承載信息表8.23

BCH包含的基本信息參數(shù)PCFICH及PHICH傳輸過程8.5.2PBCH物理層過程

物理廣播信道采用QPSK調(diào)制，調(diào)制后數(shù)據(jù)被送入層映射模塊，映射到不同的天線端口。用于傳輸物理廣播信道的天線端口數(shù)目可以取值為，物理廣播信道對應(yīng)一個(gè)碼字，相應(yīng)的層數(shù)與實(shí)際用于物理信道傳輸?shù)奶炀€端口數(shù)目p相等，即。

PCFICH及PHICH傳輸過程8.5.2PBCH物理層過程

一個(gè)無線幀中只有子幀#0中時(shí)隙#1的前4個(gè)OFDM符號用于PBCH的傳輸，頻域位置為傳輸帶寬中間的72個(gè)子載波。每個(gè)天線端口對應(yīng)的符號流在連續(xù)的4個(gè)無線幀中傳輸，起始的無線幀滿足，其中為核心系統(tǒng)幀號。以開始，映射到子幀#0的時(shí)隙#1中沒有被參考符號占用的RE(k,l)中。映射的順序是先頻域子載波數(shù)k，然后是時(shí)域OFDM符號l，最后是無線幀數(shù)。PCFICH及PHICH傳輸過程8.5.2PBCH物理層過程

頻域索引k和時(shí)域索引l的取值為

(8.10)

其中為系統(tǒng)帶寬對應(yīng)的資源塊數(shù)，為頻域上資源塊大小，以載波的形式表示。計(jì)算時(shí)需要除去其中用來承載參考信號的資源粒子。PCFICH及PHICH傳輸過程

映射操作時(shí)無論實(shí)際配置情況如何都需要假設(shè)天線端口0-3的小區(qū)參考信號都存在，這些沒有被參考符號映射但卻被保留的資源粒子將不承載任何物理信號符號。8.5.2PBCH物理層過程表8.24不同帶寬下對應(yīng)的子載波映射位置信道傳輸帶寬(MHz)1.435101520615255075100物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程下行參考信號

下行鏈路參考信號的目的是對下行鏈路信道質(zhì)量進(jìn)行測量，實(shí)現(xiàn)終端相干解調(diào)或檢測所需的下行鏈路信道估計(jì)以及小區(qū)搜索和初始化信息獲取等功能。LTE在Rel-8中定義了3種參考信號：小區(qū)指定參考信號(CRS，Cell-specificReference)，MBSFN參考信號，用于PDSCH解調(diào)的用戶指定參考信號(UE-SpecificReferenceSignal)。在LTE后續(xù)版本中，還陸續(xù)增加了用于定位參考信號，CSI參考信號和EPDCCH的解調(diào)參考信號。下行參考信號(1)用戶指定參考信號在時(shí)域和頻域要設(shè)計(jì)導(dǎo)頻或參考符號，這些導(dǎo)頻符號在時(shí)間和頻率上有一定間隔，使得能夠正確地進(jìn)行信道插值。當(dāng)信道條件允許(時(shí)間彌散不大的情況)時(shí)，分別在常規(guī)循環(huán)前綴和擴(kuò)展循環(huán)前綴每個(gè)時(shí)隙的第5和第4個(gè)OFDM符號處每隔6個(gè)子載波插入主參考符號。

參考符號的排列圖案是長方形的。如果信道條件較差(如時(shí)間彌散較大的情況)，還需要插入輔參考符號，這兩組參考符號可以按對角的方式排列，這樣就能夠獲得接收端用于信道估計(jì)的最佳時(shí)頻參考符號插入圖案(如圖8.10)。下行參考信號圖8.10

下行鏈路參考信號結(jié)構(gòu)(常規(guī)循環(huán)前綴)

對于高階MIMO的多天線發(fā)送，尤其是波束成形情況下，給定波束應(yīng)該使用專門的導(dǎo)頻符號。此外，還要考慮用戶指定導(dǎo)頻符號。下行參考信號(2)MBSFN參考信號在支持非多播廣播單頻網(wǎng)(MBSFN)發(fā)送的小區(qū)中，所有下行鏈路子幀發(fā)送應(yīng)該使用小區(qū)指定參考信號。當(dāng)子幀用于MBSFN發(fā)送時(shí)，只在前2個(gè)OFDM符號發(fā)送使用小區(qū)指定參考信號。下行參考信號(3)小區(qū)指定參考信號小區(qū)指定參考信號通過天線端口(0-3)中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)送。每個(gè)下行鏈路天線端口都要發(fā)送一個(gè)小區(qū)指定參考信號。小區(qū)指定參考信號序列由2維正交序列符號與2維偽隨機(jī)序列符號的乘積構(gòu)成：。2維序列是一個(gè)復(fù)數(shù)序列，定義為，，，其中表示參考信號占據(jù)第幾個(gè)OFDM符號，是矩陣的第m行第n列的元素，定義為下行參考信號(8.11)其中

(8.12)分別對應(yīng)正交序列0，1和2。LTE規(guī)范中有個(gè)不同2維正交序列，個(gè)不同的2維偽隨機(jī)序列。每個(gè)小區(qū)能夠識別一個(gè)正交序列和偽隨機(jī)序列的惟一組合，這樣可以有個(gè)小區(qū)惟一識別碼。

物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程OFDM信號產(chǎn)生

一個(gè)時(shí)隙中的OFDM符號應(yīng)該按照l遞增的順序發(fā)送。一個(gè)下行鏈路時(shí)隙中，OFDM符號l在天線端口p發(fā)送的時(shí)間連續(xù)信號定義為

(8.13)，子載波間隔時(shí)，N等于2048；子載波間隔時(shí)，N等于4096。OFDM信號產(chǎn)生表8.25OFDM參數(shù)表8.25列出了用于兩種幀結(jié)構(gòu)的的可能取值。物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)

用戶必須用信道質(zhì)量指示(CQI)向基站報(bào)告一個(gè)資源塊或一組資源塊的信道質(zhì)量。CQI是在25或50的倍數(shù)個(gè)子載波帶寬上測量的，它是影響時(shí)頻調(diào)度選擇、鏈路自適應(yīng)、干擾管理以及下行鏈路物理信道的功率控制的關(guān)鍵參數(shù)。8.8.1下行鏈路物理層測量下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)

在LTE的下行鏈路HARQ使用N通道(N-process)停等式(SW)協(xié)議。下行混合ARQ(HARQ)采用基于增量冗余(IR)的方法，這種HARQ方法每次重傳的信息基本上是不一致的。顯然，這種解決方案要求用戶設(shè)備有很大的存儲空間。在實(shí)際中，不同重傳間每一次發(fā)送的不同編碼可以“實(shí)時(shí)”完成，也可以同時(shí)進(jìn)行編碼并且保存在緩存中。

8.8.2下行HARQ下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)

HARQ可以分為同步和異步兩類。理論上同步HARQ在每一時(shí)刻可以有任意個(gè)進(jìn)程。異步HARQ已經(jīng)支持了在每一時(shí)刻上任意個(gè)進(jìn)程。異步HARQ可以根據(jù)空中接口條件提供靈活的調(diào)度重傳機(jī)制。8.8.2下行HARQ

同步HARQ指的是對于某個(gè)HARQ進(jìn)程來說其重傳時(shí)刻是固定的。由于可以從子幀號中推導(dǎo)出的信道號，因此不需要額外的HARQ信道號的信令。按照發(fā)送的屬性，HARQ方案可以進(jìn)一步分為自適應(yīng)和非自適應(yīng)HARQ。下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)

采用同步HARQ發(fā)送時(shí)，系統(tǒng)必須按照預(yù)先定義好的重傳分組格式和時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送。與異步操作相比較時(shí)，同步HARQ能夠降低控制信令開銷(不需要HARQ信道號)，且可以通過不同重傳間的軟合并來增強(qiáng)譯碼性能。8.8.2下行HARQ

與第一次發(fā)送相比，自適應(yīng)意味著發(fā)送機(jī)可以在每一次重傳時(shí)改變其中一些或所有的發(fā)送屬性(例如由于無線信道條件改變)。因此，有關(guān)控制信息需要與重傳信息一起發(fā)送。可以改變調(diào)制方案、資源塊分配和發(fā)送周期等屬性。下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)總的來說，LTE下行鏈路ARQ主要包括如下幾點(diǎn)：①HARQ處理發(fā)送錯(cuò)誤，使用1比特同步反饋信息；②HARQ重傳單元是一個(gè)透明的傳輸塊，包含來自多個(gè)無線承載(MAC復(fù)用)的數(shù)據(jù)；③ARQ處理HARQ錯(cuò)誤，即ARQ重傳HARQ處理失敗的數(shù)據(jù)；④ARQ重傳單元是一個(gè)RLC的PDU；8.8.2下行HARQ下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)⑤RLC按照調(diào)度器的判決來實(shí)現(xiàn)分段(segment)或串聯(lián)(concatenation)，一個(gè)RLCPDU可以包含整個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU，ServiceDataUnit)的一個(gè)分段，也可以包含幾個(gè)SDU的數(shù)據(jù)(串聯(lián))；⑦在沒有MAC復(fù)用的情況，在HARQ和ARQ間重傳單元是一一映射的；⑧RLC實(shí)現(xiàn)到高層的按需傳輸。8.8.2下行HARQ下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)

基站調(diào)度器(對于單播發(fā)送)在給定時(shí)間內(nèi)動態(tài)地控制分配的時(shí)頻資源。下行鏈路信令通知用戶已經(jīng)分配了什么樣的資源和相應(yīng)的發(fā)送格式。調(diào)度器可以動態(tài)選擇最佳的復(fù)用策略，例如集中式或分布式分配。8.8.3下行分組調(diào)度下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)在給定子幀內(nèi)采用哪一種發(fā)送復(fù)用方式的依據(jù)主要包括：①最小和最大數(shù)據(jù)速率②移動用戶間可以共享的可用功率③業(yè)務(wù)的BER目標(biāo)需求④業(yè)務(wù)的時(shí)延需求⑤服務(wù)質(zhì)量參數(shù)和測量⑥緩存在基站中準(zhǔn)備調(diào)度的凈荷⑦重傳⑧來自用戶的CQI報(bào)告⑨用戶睡眠周期和測量間隔/周期⑩系統(tǒng)參數(shù)，例如帶寬和干擾大小等

8.8.3下行分組調(diào)度下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)8.8.3下行分組調(diào)度圖8.11分組調(diào)度框架

圖8.11顯示了基站中與分組調(diào)度有關(guān)的不同實(shí)體間的相互作用，其目的是在較短的往返路徑時(shí)延內(nèi)根據(jù)信道條件實(shí)現(xiàn)快速調(diào)度。下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送的基本可用時(shí)頻資源是物理資源塊(PRB)，由固定數(shù)目的相鄰OFDM子載波組成，表示頻域的最小調(diào)度單位。整個(gè)調(diào)度過程的控制實(shí)體是分組調(diào)度器，它可以與鏈路自適應(yīng)(LA)模塊進(jìn)行協(xié)商獲得某個(gè)用戶數(shù)據(jù)速率的估計(jì)。鏈路自適應(yīng)可以利用用戶的頻率選擇CQI反饋和此前發(fā)送的ACK/NACK，來保證第一次發(fā)送的數(shù)據(jù)速率估計(jì)能夠滿足一定的誤塊率(BLER)目標(biāo)需求。8.8.3下行分組調(diào)度下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)在鏈路自適應(yīng)存在不確定性時(shí)，鏈路自適應(yīng)處理中的偏移計(jì)算模塊可以進(jìn)一步穩(wěn)定誤塊率性能。偏移計(jì)算模塊在以子幀為間隔的CQI報(bào)告中提供基于用戶的自適應(yīng)偏移，以便降低偏移CQI錯(cuò)誤對鏈路自適應(yīng)性能的影響。調(diào)度器的主要目標(biāo)是在一定的負(fù)載條件下，在時(shí)間和頻域上使用調(diào)度策略來優(yōu)化小區(qū)吞吐量。HARQ管理器為接下來的HARQ重傳提供緩存狀態(tài)信息和發(fā)送格式。8.8.3下行分組調(diào)度下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)在各種不同的調(diào)度策略中，有兩種策略經(jīng)常使用，即公平分配方案和比例分配方案。8.8.3下行分組調(diào)度①公平分配方案：在每一個(gè)移動終端(在下行鏈路或上行鏈路)分配相同數(shù)目的可用PRB。僅當(dāng)小區(qū)中用戶的數(shù)目改變(切換)時(shí)，每個(gè)用戶分配的PRB數(shù)目才會發(fā)生改變。②比例分配方案：用戶帶寬根據(jù)信道條件來自適應(yīng)改變，同時(shí)盡可能地通過功率控制來匹配所需信噪比。物理下行傳輸一般過程PDSCH傳輸過程PDCCH傳輸過程PCFICH及PHICH傳輸過程PBCH傳輸過程下行參考信號OFDM信號產(chǎn)生下行資源調(diào)度及鏈路自適應(yīng)限制小區(qū)間干擾的方法E-MBMS第8章物理層下行傳輸過程限制小區(qū)間干擾的方法

抑制小區(qū)間干擾的方法有三種，它們之間并不相互排斥。①小區(qū)間干擾隨機(jī)化：包括小區(qū)指定的加擾(在信道編碼和交織后使用(偽)隨機(jī)加擾)、小區(qū)指定的交織(也稱為交織多址接入(IDMA))和不同類型的跳頻方法。②小區(qū)間干擾抵消：根本目的是在用戶上得到比處理增益更能提高性能的干擾抑制。例如，用戶可以通過使用多天線進(jìn)行干擾抑制，也可以采用基于檢測的干擾抵消或小區(qū)間干擾抑制方法。也可以采用小區(qū)指定的交織(IDMA)來實(shí)現(xiàn)小區(qū)間干擾抵消。限制小區(qū)間干擾的方法③小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)或避免：在用戶與基站間的測量的基礎(chǔ)上(CQI、路徑損耗和平均干擾等)，以及在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間(基站間)交換的測量基礎(chǔ)上，可以達(dá)到更好的下行鏈路分配，從而實(shí)現(xiàn)干擾避免。圖8.12軟頻率復(fù)用限制小區(qū)間干擾的方法(1)IDMA方案

交織多址接入(IDMA)方案是LTE中提出的一種方案，是一種抵消下行鏈路小區(qū)間干擾的方法。IDMA的原理是在鄰小區(qū)間使用不同交織圖案，于是用戶可以通過小區(qū)指定交織器來區(qū)分不同小區(qū)。IDMA與傳統(tǒng)“單用戶(基站)”采用加擾白化小區(qū)間干擾方案的效果相同。圖8.13描述了在下行鏈路使用IDMA的情況。限制小區(qū)間干擾的方法圖8.13使用IDMA來抑制小區(qū)間干擾限制小區(qū)間干擾的方法(2)使用迭代交織接收機(jī)的IDMA我們假定用戶能夠?qū)碜曰?和基站2的信息進(jìn)行迭代譯碼。在單小區(qū)接收的情況下，來自其他基站的干擾經(jīng)過被白化為噪聲。當(dāng)使用迭代多用戶接收機(jī)時(shí)，干擾能夠被有效抵消。限制小區(qū)間干擾的方法迭代多用戶接收機(jī)采用干擾抵消和迭代譯碼技術(shù)。簡單考慮一個(gè)2小區(qū)的情況。在第一次迭代中，在小區(qū)1實(shí)現(xiàn)單用戶譯碼。假定在譯碼后，幀中的某個(gè)信息比特相對來說不夠可靠(對數(shù)似然比(LLR)小)。于是，信息比特被重新編碼。這樣，不可靠的信息比特變換到N個(gè)不可靠編碼比特。在經(jīng)過小區(qū)1的重交織后，N個(gè)不可靠的編碼比特經(jīng)過加擾并分布到不同的位置。于是通過從接收信號中減去小區(qū)1的信號就可以得到小區(qū)2的信號。限制小區(qū)間干擾的方法