波束赋形天线时每用户占用所有rb吗

TD-LTE规模技术试验主要内容和规范体系 14:58:16&&&&&&来源:电信网技术 &&&&&&TD-LTE【摘要】2011年,我国在六个城市开始实施TD-LTE规模技术试验,试验将分为两个阶段,进行终端、核心网、传输和承载、无线网络性能和网络质量、多天线技术、网管等多项测试。通过这些测试,将对TD-LTE系统的同频组网能力进行验证,并促进TD-LTE产品成熟与完善。  从促进TD-LTE产品成熟与完善角度出发,第一阶段“六城市测试”规划了单模数据卡测试、核心网测试、传输和承载测试等内容。  (1)单模数据卡测试:主要是在规模外场实际环境中,对TD-LTE单模数据卡的协议功能及吞吐量、时延、覆盖、多用户容量、系统内切换性能进行测试,验证终端的功能、性能、业务能力和稳定性等是否达到预期指标,符合规模技术试验的要求。  (2)核心网测试:主要是在规模外场实际环境中,对MME,SGW,PGW,HSS等LTE核心网网元的功能,包括基本业务、移动性管理、会话管理、UE能力、网元选择、安全管理、QoS控制、IP地址分配、用户管理等进行测试,验证TD-LTE核心网设备的功能、性能和可靠性满足规模试验测试要求。另外,还规划了核心网计费测试,对SGW计费,PGW计费,CG等功能进行测试。  (3)传输和承载测试:规模技术试验考虑两种传输解决方案:“PTN+CE”方案和“PTN+支持L3”方案,将分别测试这两种方案的功能、性能和可靠性。承载测试将对TD-LTE承载子系统的连通性、业务端到端性能、信令面可靠性、媒体面可靠性等进行验证。  第一阶段“六城市测试”的核心内容是验证TD-LTE系统的同频组网能力。TD-LTE是否能同频组网是对判断TD-LTE的技术先进性和竞争力、规划TD-LTE频谱分配的重要参考,因此需要尽早进行验证。为了验证TD-LTE系统的同频组网能力,第一阶段“六城市测试”中规划了“无线网络性能和网络质量”测试。  无线网络性能和网络质量测试需要在50个小区连续覆盖的测试环境进行,除中心小区外,构成两圈基站包围的同频干扰。其核心内容包括:  ●单小区吞吐量测试:即在“下行模拟加扰、上行真实加扰”的环境下,对多用户构成的小区的上下行吞吐量进行测试。加扰方法如图2所示,除中心主测小区外,各加扰小区采用模拟波束方式进行下行模拟加扰,一个小区在四个方向上进行波束加扰,每个波束内占用一定比例的资源块(RB)。上行主要在主测小区正方向120o内加扰小区内放置终端进行真实加扰。这种加扰方法也同样用于终端测试和多天线技术测试(见图2)。 &&&   图2 TD-LTE规模技术试验采用的“下行模拟加扰、上行真实加扰”方法 &&& ●单小区用户容量测试:即在一个小区内放置至少200个终端,同时接入网络,在空扰和加扰环境下验证TD-LTE系统是否可以在一个小区内为200个终端同时提供数据业务。  ●多小区网络KPI测试:即在50个小区连续覆盖、每个小区2个终端真实加载的环境下,通过遍历50个小区的路测,验证TD-LTE同频组网下的网络KPI指标,包括开机附着成功率、连接建立成功率、连接建立时延、寻呼成功率、掉线率、移动中业务长保能力等。  无线网络性能和网络质量测试需要达到的指标包括:  ●用户容量:每小区支持200个终端同时运行数据业务。  ●吞吐量和频谱效率:小区下行平均吞吐量达到20Mbit/s;小区边缘单用户下行频谱效率不低于小区下行平均频谱效率的25%。  ●KPI:在实际用户占用50%网络资源的条件下,接通率高于95%,掉线率低于4%,系统内切换成功率高于95%。  在同频组网的无线网络性能和网络质量测试基础上,还将进行2:2时隙配比和3:1时隙配比对比测试,以及同频、异频组网对比测试。  第一阶段“六城市测试”的另一个重要内容是验证智能天线等MIMO模式的性能增益。在这方面规划了如下测试内容:  (1)多天线技术测试:TD-LTE采用了多种多天线(MIMO)技术,包括开环发送分集(模式2)、开环空间复用(模式3)、波束赋形(模式7)。第一阶段“六城市测试”规划了对各种MIMO模式和各种天线形态规划了对比测试。具体包括:  ●多天线技术基本性能测试:在8天线基站的基础上,对MIMO模式2,模式3,模式7进行覆盖、吞吐量等性能的对比测试,验证各种MIMO模式,尤其是模式7(波束赋形)的性能增益。  ●2天线/8天线对比测试:在不采用波束赋形时,TD-LTE基站可以采用2天线阵列。而采用波束赋形时,基站需要采用8天线阵列。本项测试将在相同测试环境中,对2天线基站(采用模式2,3,4自适应)和8天线基站(采用模式2,3,7自适应)的性能进行对比,验证8天线基站所能带来的性能增益。  ●0.5λ/0.7λ天线对比测试:同时支持F频段,A频段,D频段的FAD天线(天线间隔0.7λ)可以实现TD-SCDMA和TD-LTE系统共天线,但理论上相对支持D频段的D天线(天线间隔0.5λ)将损失一定的天线增益。因此本项测试将对这两种天线的在实际外场的性能进行对比。  (2)室内分布系统性能测试:双通道系统可以实现2天线MIMO传输,系统吞吐量高于单通道系统,但双通道系统会带来额外的室内分布工程改造难度,因此本项测试将对比双通道系统和单通道系统的覆盖、吞吐量等性能。同时,本测试还将对TD-LTE分布式系统的小区间切换和重选、与其他室内分布系统之间的干扰等进行测试。 共 3 页
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关键点:LTE网络结构实体
LTE网络结构中,取消了CS域,只有PS域,之中语音采用VoIP;GGSN的功能被移植到S_GW和P_GW;SGSN的功能被移植到MME;取消RNC节点,并将功能移植到MME和eNodeB上;eNodeB通过S1直接连接EPC(S_GW\P_GW\MME);
1)& && &&&MME:(Mobility Management Entity),是一个信令实体,主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能;NAS (Non-Access Stratum)非接入层信令的加密和完整性保护;AS (Access Stratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制;EPS (Evolved Packet System)承载控制;支持寻呼,切换,漫游,鉴权。
2)& && &&&SGW:(Serving GW),SGW终结和E-UTRAN的接口,主要负责用户面处理,负责数据包的路由和转发等功能,支持3GPP不同接入技术的切换,发生切换时作为用户面的锚点;E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持
3)& && &&&PGW:PDN Gateway(Packet Data Network),PGW终结和外面数据网络(如互联网、IMS等)的SGi接口,是EPS锚点,即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点,负责管理3GPP和non-3GPP间的数据路由,管理3GPP接入和non-3GPP接入(如WLAN、WiMAX等)间的移动,还负责DHCP、策略执行、计费等功能。
关键点:LTE相关接口
1)& && &&&S1-MME
ü& && &&&E-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点
2)& && &&&S1-U
ü& && &&&E-UTRAN和发Serving-GW之间的接口
ü& && &&&每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换(切换过程中)
3)& && &&&X2
ü& && &&&eNodeB之间的接口,类似于现有3GPP的Iur接口
4)& && &&&LTE-Uu
ü& && &&&无线接口,类似于现有3GPP的Uu接口
eNodeB具有现有3GPP R5/R6/R7的Node B功能和大部分的RNC功能,包括物理层功能(HARQ等),MAC,RRC,调度,无线接入控制,移动性管理等等。
关键点:LTE协议版本
LTER8:提出了LTE采用的关键技术 OFDM/MIMO, 5类终端,上下行速率:10M/5M,50/25/,100/50,150/50,/300/75;
LTE R9:支持多播传输、网络辅助定位、双流波束赋形。
LTE R10:扩展了多天线传输方案,下行最大支持8个传输层,上行支持最大4个传输层,提出了载波聚合技术,使得下载速率1000M 上传速率 500M,提出中继小区。
关键点:LTE频率
•& && &&&LTE应用频带如下:
•& && &&&2.1GHz,1.9GHz,1.7GHz,2.6GHz,900 MHz,800 MHz,450 MHz等等,详细请参考36.101协议
•& && &&&传输带宽:
Channel bandwidth BWChannel[MHz]& && &&&1.4& && &&&3& && && &5& && &&&10& && &&&15& && &&&20
Transmission bandwidth configuration NRB& && &&&6& && &&&15& && && &25& && &&&50& && &&&75& && &&&100
关键点:频率频点转换公式
知道频点如何转换到频率?例如:38350(频点)
38350=(Freq39-50
Freq39=1890(频率)
关键点:NAS过程
为了从网络得到非接入层服务,网络中非接入层节点必须知道有关UE的信息。为了这个目的,UE不得不发起附着过程,该过程是在UE开机和初始接入网络时必须被执行的。
一旦该过程成功,MME上就会建立好一个该UE相关的上下文,并且UE与PDN GW 间的默认承载也建好了,还分配好了IP地址。既然UE已经基于IP连通,他就可以使用基于IP的网络服务了。如果IMS网络可以获得并且UE订阅了该服务,那么也可以使用IMS服务了。
NAS(Non-Access Stratum)非接入层协议,UE与核心网侧直接交互信息,eNB只作消息的转发功能。NAS的主要功能包括:
•& && &&&PLMN的选择
•& && &&&TA的更新
•& && &&&鉴权
•& && &&&LTE-IDLE状态下的寻呼和移动性管理
•& && &&&NAS消息和RRC消息常在空口共用同一传输块,比如在RRC建立成功的消息中可同时附加核心网侧下发到UE的NAS信息。
NAS附属过程步骤如下:
1. UE建立与eNodeB间的RRC连接;
2. UE为在已经建立好的RRC连接上确定PDN联通,发送ATTACH REQUEST 消息和PDN CONNECTIVITY REQUEST消息给MME。同时,eNB为该UE建立与MME的S1逻辑连接;
3. 如果网络无法通过ATTACH REQUEST消息中的UE ID识别该UE,网络会通过发起鉴权和加密过程来标识该UE;
4. MME通过发送Update Location request消息(用Diameter协议)更新HSS中UE位置。它也通过使用这个消息从HSS请求用户面;
5. HSS将UE当前位置更新到数据库中,并通过发送Diameter Update Location Acknowledge用户面消息给MME;
6. 现在MME为在SGW上建立默认承载建立一个eGTP用户隧道,MME发送一个Create Session Request给SGW;
7. SGW为该UE创建默认承载,并请求PGW为该UE创建SGW与PGW之间的承载,用来提供端到端的连通。然后PDN-GW创建一个承载并分配IP地址给该UE;
8. SGW一接收到PGW的响应,它立即用Create Session Response 响应MME;
9. 现在MME必须在eNodeB与SGW之间建立一个承载。它发送S1 AP Initial Context Setup Request消息给eNodeB为该UE创建上下文,该消息中携带着承载信息和安全信息;
10. eNodeB收到建立请求消息后,通过Initiating the AS Security Mode Command 过程与UE建立安全参数;
11. UE建立安全参数,并发送Security Mode Complete 消息给eNodeB。从现在开始,所有在UE与eNodeB之间交换的无线接口消息都是加密的;
12. eNodeB通过发送RRC ConnectiongReconfig Request给UE重新配置资源,在该消息中,eNodeB携带”激活默认EPS承载上下文请求”消息给UE;
13. UE更新它的RRC 链接配置,并通过RRC Connection Reconfig Complete消息响应eNodeB;
14. eNodeB发送Initial Context Setup Response消息给MME;
15. MME发送eGTP-C Modeify Bearer Request 消息给SGW为更新eNB默认承载隧道ID;
16. 更新完信息后,SGW用Modify Bearer Response消息响应MME;
17. MME发送Attach Accept和Activate Default Bearer Context Request 消息给UE;
18. 如果当发送Attach Accept时,MME已经分配了GUTI,UE需要处理它并用Attach Complete消息响应MME。
关键点:RRC(LTE与UMTS区别)
RRC(Radio Resource Control)层主要通过信令传输来控制UE的行为。主要功能包括:
•& && &&&系统信息广播,包括对处于RRC-CONNECTED状态和RRC-IDLE状态UE的系统广播
•& && &&&RRC连接的建立,修改,释放。包括寻呼,SRB建立,DRB建立,以及在切换过程中的RRC重建,上下文传递等
•& && &&&测量配置上报,以及UE能力的传输等
•& && &&&RRC信息通过SRB来传输,SRB通过PDCP和RLC映射到逻辑信道
1)& && &&&RRC状态:LTE中只有2种RRC状态:RRC_IDLE和RRC_CONNECTED;UMTS有5种状态:IDLE,CELL_FACH,CELL_DCH,CELL_PCH和URA_PCH。在LTE中没有CELL_FACH和CELL_DCH状态的原因之一是无公共和专用传输信道的概念。LTE的数据传输由共享传输信道完成,因此会简化RRC状态机并改进RRC性能,同时会简化RRM判决RRC状态的算法。
2)& && &&&SRB:LTE中只有3个SRB:SRB0,SRB1,SRB2;而UMTS一般有5个SRB:SRB0,SRB1,SRB2,SRB3,SRB4(可选)。LTE中SRB0下行使用RLC TM实体映射到CCCH,UMTS中SRB0下行使用RLC UM实体映射到CCCH。
3)& && &&&MAC实体:LTE中只需配置1个MAC实体,而UMTS中基于不同传输信道包括MAC-d,MAC-c/sh,MAC-hs,MAC-e/es,MAC-ehs,MAC-i/is等。因此UMTS中处理MAC配置的状态机非常复杂,如CELL_DCH到CELL_FACH的状态跃迁会有很多信令消息。LTE中由于只有1个MAC实体,配置和状态机都相对简单。
4)& && &&&RB mapping:LTE中由于没有定义公共和专用传输信道,RB mapping比UMTS简单。LTE中也没有Cell Update和URA Update过程。
5)& && &&&域标识:LTE中只有PS域,不需要像UMTS中需要信令指示是CS域还是PS域,因此RRC设计上降低了信令的冗余和复杂度。
6)& && &&&系统信息:LTE中MIB包含最经常传输的参数,SIB1包含调度信息指示何时传输SI;UMTS中MIB包含最经常传输的参数和调度信息。
7)& && &&&信道:LTE中只使用共享信道,RRC在RRC Reconfiguration消息中不需要定义下行传输信道的配置。这会显著减少信令消息的大小,所有DL-SCH传输信道信息在系统信息中广播。
8)& && &&&功耗:如上文所言,所有下行数据均承载在共享信道,DRX(非连续性接收)也是LTE的一个重要特性。eNB通知UE何时解码/监听无线帧,这会显著降低UE功耗。
9)& && &&&寻呼类型:LTE中只有一种寻呼类型,UMTS有两种,寻呼类型1和寻呼类型2。
10)& && &&&重配置:LTE中只有一种重配置消息,重配所有逻辑信道、传输信道和物理信道,这减少了信令消息。UMTS中包含RB重配,传输信道重配和物理信道重配。
11)& && &&&延时降低:LTE中不存在RNC,也没有NBAP协议栈,这会降低RRC连接建立和RB管理过程的延时。
12)& && &&&唯一UE标识:LTE中只存在一个共享的MAC实体,因此不需要像UMTS中定义若干UE标识:U-RNTI,H-RNTI,E-RNTI等。
13)& && &&&无激活时间: LTE中不需要定义激活时间,而在UMTS中基于激活时间的有RL同步过程,不同MAC实体间的同步等。这会显著降低RB建立和重配过程的延时。
14)& && &&&RRC状态:LTE中RRC消息不需要区分RRC状态。
15)& && &&&CQI报告:CQI报告在网络移动性管理方面起了重要作用,LTE中为了移动性判决的需要,CQI报告应快速准确。
16)& && &&&信令连接释放:由于LTE中只有PS域,因此不存在信令连接释放过程。UE上下文在MME和eNB中共享,也就是说,UE在eNB中处于激活状态,在MME中也应处于激活状态。
关键点:PDCP
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)层主要处理控制面上的RRC消息以及用户面上的数据包。
a)& && &&&主要功能包括:
b)& && &&&报头压缩和解压缩(针对用户面,控制面不进行报头压缩)
c)& && &&&消息完整性保护
d)& && &&&消息加密解密,
e)& && &&&对切换时进行重排序和重传的支持
f)& && &&&丢弃超时的用户面数据
关键点:RLC
RLC(Radio Link Control)层位于PDCP和MAC层之间,主要完成组包分包,往上下层传递,以及进行ARQ纠错。RLC层提供了三种不同的传输类型
•& && &&&TM(透明模式)对于PDCP层来的RLC SDU, RLC层不做任何处理,直接映射到RLC PDU,反之依然。LTE中对TM传输模式使用要求非常严格,所有用户面的数据都不能选择TM模式,只有系统广播消息,寻呼消息,以及在SRB0上传输的RRC消息才能使用TM模式
•& && &&&UM(非应答模式)在发射端,对接收到RLC SDU进行分段重排,并加上RLC层的包头传递给下层。在接收端,对接收到的RLC PDU进行重排,去包头,重新排序等操作传递给上层。这种传输模式主要用于VOIP,以及其他对时延敏感的流媒体业务
•& && &&&AM(应答模式)AM模式下的RLC层,提供了ARQ技术来支持无差错传输。配合MAC层所使用的HARQ,误码率可以降低到10 -7次方。这种模式主要用在高错误敏感,低时延要求的非实时业务中
关键点:MAC
MAC(Media Access Control)主要实现与调度和HARQ相关的功能。
•& && &&&主要功能包括:
•& && &&&在逻辑信道与传输信道之间映射
•& && &&&RLC PDU的复用和解复用
•& && &&&测量上报
•& && &&&HARQ进行纠错
•& && &&&不同UE之间的优先级调度,以及同一UE不同逻辑信道之间的调度
•& && &&&随机接入
•& && &&&传输格式选择
关键点:PHY
PHY(Physic)物理层向高层提供数据传输服务,通过MAC子层并使用传输信道来接入这些服务
•& && &&&物理层主要功能包括:
•& && &&&传输信道的错误检测,以及FEC编解码
•& && &&&传输信道与物理信道之间的速率匹配和映射
•& && &&&物理信道调制解调,频率时间同步。
•& && &&&MIMO天线处理
•& && &&&传输分集,波束赋形,射频处理
•& && &&&HARQ软合并
关键点:QPSK、16QAM、64QAM
关键点:&&RE、REG、RB、CCE
l& && &&&RE:即最小资源粒子,在时域上占用1个OFDM符号(1/14ms),在频域上占用1个子载波(15KHZ);
l& && &&&RB:一个RB在时域上包含7或者6个连续的OFDM符号(常规CP为7个OFDM符号,扩展CP为6个OFDM符号),大小为一个时隙,即0.5ms,在频域上包含12个连续的子载波,大小为180KHZ。
l& && &&&REG:资源单元组(REG),控制区域中RE集合,用于映射下行控制信道。1个REG中包含4个数据RE(注意剔除用于承载RS的RE,如下图第一个OFDM符号);
l& && &&&CCE:控制信道单元,一个CCE包含36个RE或者9个REG组成;
关键点:LTE上下行配置
关键点:特殊子帧配置
配置号& && &&&常规CP下特殊时隙的长度(符号)& && &&&扩展CP下特殊时隙的长度(符号)
& && &&&UpPTS& && &&&GP& && &&&DwPTS& && &&&UpPTS& && &&&GP& && &&&DwPTS
0& && &&&1& && &&&10& && &&&3& && &&&1& && &&&8& && &&&3
1& && &&&1& && &&&4& && &&&9& && &&&1& && &&&3& && &&&8
2& && &&&1& && &&&3& && &&&10& && &&&1& && &&&2& && &&&9
3& && &&&1& && &&&2& && &&&11& && &&&1& && &&&1& && &&&10
4& && &&&1& && &&&1& && &&&12& && &&&2& && &&&7& && &&&3
5& && &&&2& && &&&9& && &&&3& && &&&2& && &&&2& && &&&8
6& && &&&2& && &&&3& && &&&9& && &&&2& && &&&1& && &&&9
7& && &&&2& && &&&2& && &&&10& && &&&--& && &&&--& && &&&--
8& && &&&2& && &&&1& && &&&11& && &&&--& && &&&--& && &&&--
关键点:&&TDD、FDD、H-FDD双工方式
TDD:上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行;
基站、终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送;
FDD:上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行;
H-FDD:上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行;
基站、终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送;
H-FDD和FDD最大的区别在于不允许终端同时接收和发送信息,两者基站相同,但是H终端相对FDD可以简化,只保留一套收发信机节省双工器成本;
关键点: FDMA、OFDMA、SC-OFDMA
FDM:为避免载波间干扰,需要在相邻的载波间保留一定保护间隔,频谱效率低。
OFDM:各子载波重叠排列,同时保持子载波的正交性(通过FFT实现)。从而在相同带宽内容纳数量更多子载波,频谱效率高。
SC-OFDM:和OFDMA相同,将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源,将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址,不同的是:调度给任一终端的子载波必须连续,而OFDMA调度给任一终端的子载波可以连续可以分开。
连续的RB分给同一用户,可使调度开销小,非连续的RB分给同一用户,可使频选调度增益大。
关键点:&&TDD、FDD无线帧
TDD帧结构适用于TDD。一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成,每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成。
常规子帧:由两个长度为0.5ms的时隙构成;特殊子帧:由DwPTS、GP以及UpPTS构成,支持5ms和10ms DL与UL切换点周期。
每一个子帧是14个符号,其中每个OFDM符号为1/14ms,每个RB由7个OFDM符号组成,即每个RB占用一个时隙,如下表所示:
FDD帧结构适用于FDD与H-FDD。一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成;每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成。在每一个0.5MS时隙结构中,由数据符号和CP组成,针对不同的CP,OFDM符号数也不同,常规CP,每个时隙的符号数为7个,扩展CP每个时隙为6个,如下图所示:
TD-LTE和TD-SCDMA帧结构主要区别:
1.& && &&&时隙长度不同。TD-LTE的子帧(相当于TD-S的时隙概念)长度和FDD LTE保持一致,有利于产品实现以及借助FDD的产业链
2.& && &&&TD-LTE的特殊时隙有多种配置方式,DwPTS,GP,UpPTS可以改变长度,以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要。
3.& && &&&在某些配置下,TD-LTE的DwPTS可以传输数据,能够进一步增大小区容量
4.& && &&&TD-LTE的调度周期为1ms,即每1ms都可以指示终端接收或发送数据,保证更短的时延。而TD-SCDMA的调度周期为5ms
关键点:SRB/DRB介绍
LTE中,SRB(signalling radio bearers—信令无线承载)作为一种特殊的无线承载(RB),其仅仅用来传输RRC和NAS消息,在协议36.331中,定义了SRBs的传输信道:
1)& && &&&SRB0用来传输RRC消息,在逻辑信道CCCH上传输;
2)& && &&&SRB1用来传输RRC消息(也许会包含piggybacked NAS消息),在SRB2承载的建立之前,比SRB2具有更高的优先级。在逻辑信道DCCH上传输;
3)& && &&&SRB2用来传输NAS消息,比SRB1具有更低的优先级,并且总是在安全模式激活之后才配置SRB2。在逻辑信道DCCH上传输;
4)& && &&&下行piggybacked NAS消息仅仅使用在附着过程(例如连接成功/失败):承载的建立/修改/释放。上行的piggybacked NAS消息在连接建立期间初始化NAS消息(也就是发起连接建立,MSG3)
1)& && &&&通过SRB2传输NAS消息也是被包含在RRC消息中的,但是这些NAS消息不包括任何RRC协议控制信息,只是在RRC消息传输的时候包含在RRC中,相当于此时RRC是一个载体的形式。
2)& && &&&一旦安全模式被激活,所有SRB1和SRB2的RRC消息(包括某些NAS或者3GPP消息),都会通过PDCP来进行完整性保护和加密,NAS只是单独对NAS消息进行完整性保护和加密。换句话说,LTE存在的2层加密和保护:NAS只进行控制信令的加密工作,而PDCP同时进行控制平面和数据平面的完保和加密工作,
3)& && &&&SRB2的使用还要注意联系一点就是:它是建立在专用承载基础上的,使用DCCH逻辑信道。
1)& && &&&在LTE里面,SRB有三个,SRB0对应的是CCCH,在信令建立过程中不需要建立,对SRB1,SRB2,会在RRCconnectionsetup和RRCReconfig消息里面进行配置
2)& && &&&rrcConnectionReqest是在SRB0上传输的, SRB0一直存在,用来传输映射到CCCH 的RRC信令。UE收到NodeB的rrcConnectionSetup信令后,UE和NodeB之间的SRB1就建立起来了。
3)& && &&&eNodeB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息,建立SRB2和DRB
4)& && &&&对DRB,确实在RRC协议里面对应的逻辑信道是5个比特,但去看DRB的取值它是从3到11的,总共8个,这里的逻辑信道的ID只是比特位上的对应,在MAC层标识DRB,两个ID的数值有可能相同,也可以不同。
5)& && &&&所以最多总共有3个SRB,8个DRB。
DRB: Data Radio Bearer 数据无线承载。主要作用是在UE和ENodeB之间传输ERAB数据包。
关键点:多天线技术-发射分集、空间复用(MIMO)和波束赋形
发射分集:
多路信号可同时传输相同的信号(时间分集、空间分集、频率分集)
空间复用:
关键点:码字、层、天线
码字是指来自上层的业务流经过信道编码之后的数据,实现空分复用。由于LTE系统接收端最多支持2天线,所以发送的数据流数量最多为2,码字q最多只为2。当发送天线只有一根时,实际能支持的的码流数量也只能为1,所以码字数量只能为1。码字q的数量决定用于信道矩阵的秩。
由于码字数量和天线数量不一致,需要将码字流映射到不同的发送天线上,因此需要使用层与预编码。层映射与预编码实际上是映射码字到发送天线过程的两个子过程:
1)& && &&&层映射首先按照一定的规则将码字流重新映射到多个层(新的数据流)。(注:层的数量小于信道传输所使用的天线端口数量P)
2)& && &&&预编码再将数据映射到不同的天线端口上。
天线端口:
天线端口指用于传输的逻辑端口,与物理天线不存在定义上的一一对应关系。天线端口由用于该天线的参考信号来定义,等于说,使用的参考信号是某一类逻辑端口的名字。具体地说:p=0,p={0,1},p={0,1,2,3} 指基于Cell-specific参考信号的端口,P=4指基于MBSFN参考信号的端口,p=5是基于UE-Specific参考信号的端口。
从层到物理天线端口传输是通过预编码来完成的,无论层数是多少,只要其小于物理传输的端口数,即可通过预编码矩阵W(i)将其映射到物理的传输天线上。对于p=4,5时,LTE规范中,仅适用于单天线端口的预编码。
层数(L)& && &&&码字数目(Q)& && &&&映射关系
1& && &&&1& && &&&第1码字à第1层
2& && &&&1& && &&&第1码字à第1层和第2层
2& && &&&2& && &&&第1码字à第1层;第2码字à第2层
3& && &&&2& && &&&第1码字à第1层
第2码字à第2层和第3层
4& && &&&1& && &&&第1码字à第1层、第2层、第3层、第4层
4& && &&&2& && &&&第1码字à第1层和第2层
第2码字à第3层和第4层
总结:码字用于区分空间复用的流,层用于重拍码字数据,天线端口决定预编码天线映射。
关键点:TM类型
Mode& && &&&传输模式& && &&&技术描述& && &&&应用场景
1& && &&&单天线传输& && &&&信息通过单天线进行发送& && &&&无法布放双通道室分系统的室内站
2& && &&&发射分集& && &&&同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送& && &&&信道质量不好时,如小区边缘
3& && &&&开环空间复用& && &&&终端不反馈信道信息,发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号& && &&&信道质量高且空间独立性强时
4& && &&&闭环空间复用& && &&&需要终端反馈信道信息,发射端采用该信息进行信号预处理以产生空间独立性& && &&&信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好
5& && &&&多用户MIMO& && &&&基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户,接收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。& && &&&
6& && &&&单层闭环
空间复用& && &&&终端反馈RI=1时,发射端采用单层预编码,使其适应当前的信道& && &&&
7& && &&&单流
Beamforming& && &&&发射端利用上行信号来估计下行信道的特征,在下行信号发送时,每根天线上乘以相应的特征权值,使其天线阵发射信号具有波束赋形效果& && &&&信道质量不好时,如小区边缘
8& && &&&双流
Beamforming& && &&&结合复用和智能天线技术,进行多路波束赋形发送,既提高用户信号强度,又提高用户的峰值和均值速率& && &&&
1)& && &&&TM1,单天线端口传输:主要应用于单天线传输的场合。
2)& && &&&TM2,发送分集模式:适合于小区边缘信道情况比较复杂,干扰较大的情况,有时候也用于高速的情况,分集能够提供分集增益。
3)& && &&&TM3,大延迟分集:合适于终端(UE)高速移动的情况。
4)& && &&&TM4,闭环空间复用:适合于信道条件较好的场合,用于提供高的数据率传输。
5)& && &&&TM5,MU-MIMO传输模式:主要用来提高小区的容量。
6)& && &&&TM6,Rank1的传输:主要适合于小区边缘的情况。
7)& && &&&TM7,Port5的单流Beamforming模式:主要也是小区边缘,能够有效对抗干扰。
8)& && &&&TM8,双流Beamforming模式:可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。
9)& && &&&TM9, 传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式,可以支持最大到8层的传输,主要为了提升数据传输速率。
关键点:UE 等级
UE共支持5个终端等级
LTE终端等级的下行参数
UE等级& && &&&在一个TTI中所有DL_SCH传输块能够接受的最大bit数量& && &&&在一个TTI中,在一个DL_SCH传输块能够接受的最大bit数量& && &&&下行空间复用的最大层数& && &&&最大速率
1& && &&&约10Kbit& && &&&约10Kbit& && &&&1& && &&&10M
2& && &&&约50Kbit& && &&&约50Kbit& && &&&2& && &&&50M
3& && &&&约100Kbit& && &&&约75Kbit& && &&&2& && &&&100M
4& && &&&约150Kbit& && &&&约75Kbit& && &&&2& && &&&150M
5& && &&&约300Kbit& && &&&约100Kbit& && &&&4& && &&&300M
LTE终端等级的上行参数:
UE等级& && &&&在一个TTI中,在一个UL_SCH传输块能够接受的最大bit数量& && &&&支持的上行最大速率(bps)& && &&&支持64QAM发送
1& && &&&约10Kbit& && &&&5M& && &&&否
2& && &&&约50Kbit& && &&&25M& && &&&是
3& && &&&约100Kbit& && &&&50M& && &&&是
4& && &&&约150Kbit& && &&&50M& && &&&是
5& && &&&约300Kbit& && &&&75M& && &&&是
关键点:LTE MCS类型
CQI index& && &&&modulation& && &&&code rate x 1024& && &&&efficiency
0& && &&&out of range
1& && &&&QPSK& && &&&78& && &&&0.1523
2& && &&&QPSK& && &&&120& && &&&0.2344
3& && &&&QPSK& && &&&193& && &&&0.3770
4& && &&&QPSK& && &&&308& && &&&0.6016
5& && &&&QPSK& && &&&449& && &&&0.8770
6& && &&&QPSK& && &&&602& && &&&1.1758
7& && &&&16QAM& && &&&378& && &&&1.4766
8& && &&&16QAM& && &&&490& && &&&1.9141
9& && &&&16QAM& && &&&616& && &&&2.4063
10& && &&&64QAM& && &&&466& && &&&2.7305
11& && &&&64QAM& && &&&567& && &&&3.3223
12& && &&&64QAM& && &&&666& && &&&3.9023
13& && &&&64QAM& && &&&772& && &&&4.5234
14& && &&&64QAM& && &&&873& && &&&5.1152
15& && &&&64QAM& && &&&948& && &&&5.5547
MCS Index(I_Mcs)& && &&&Modulation Order(Q_m)& && &&&TBS Index(I_tbs)
0& && &&&2(QPSK)& && &&&0
1& && &&&2& && &&&1
2& && &&&2& && &&&2
3& && &&&2& && &&&3
4& && &&&2& && &&&4
5& && &&&2& && &&&5
6& && &&&2& && &&&6
7& && &&&2& && &&&7
8& && &&&2& && &&&8
9& && &&&2& && &&&9
10& && &&&4(16QAM)& && &&&9
11& && &&&4& && &&&10
12& && &&&4& && &&&11
13& && &&&4& && &&&12
14& && &&&4& && &&&13
15& && &&&4& && &&&14
16& && &&&4& && &&&15
17& && &&&6(64QAM)& && &&&15
18& && &&&6& && &&&16
19& && &&&6& && &&&17
20& && &&&6& && &&&18
21& && &&&6& && &&&19
22& && &&&6& && &&&20
23& && &&&6& && &&&21
24& && &&&6& && &&&22
25& && &&&6& && &&&23
26& && &&&6& && &&&24
27& && &&&6& && &&&25
28& && &&&6& && &&&26
29& && &&&2& && &&&reserved
30& && &&&4& && &&&
31& && &&&6& && &&&
关键点:MIB/SIB
MIB : MIB的映射过程应该是:BCCH--&BCH--& BCH MIB内容非常少,在PBCH上传输。MIB被调度传输的周期是40ms。其上面传输的是一些必要的以及最重要的系统参数以及后续继续获取系统消息所必须的一些前提参数信息。MIB在其传输周期40ms会执行重复传输的操作。MIB 只包含:带宽,phich的特征,以及SFN system Frame Number。
PSS/SSS 同步,解出PCI, PCI模6可以知道同步信号位置。同步信号的作用:
1.& && &&&频率校正。
2.& && &&&基准相位。
3.& && &&&信道估计。
4.& && &&&测量。
SIB :&&它包含了除MIB中的系统消息之外的所有系统消息,SIB的映射是BCCH--&DL_SCH--& DSCH,通过PDCCH的SI-RNTI指示。
SIB信息从SIB1到SIB8,其中SIB1消息中包含的是调度信息列表,而这些调度信息列表里面的内容就对应着如何在一个调度周期中将SIB2至SIB12映射到各个SI消息中,以及各个SI消息发送的时间窗口长度以及周期。
SIB1 主要包含小区接入的相关信息。
关键点:ICI/ISI/CP
ICI-Inter-Carrier Interference(子载波间干扰):
高速移动引起的Doppler频移,系统设计时已通过增大导频密度(大致为每0.25ms发送一次导频,时域密度大于TD-S)来减弱此问题带来的影响;
ISI-Inter-symbol Interference(符号间干扰):
折射、反射较多时,多径时延大于CP(Cyclic Prefix,循环前缀),将会引起ISI及ICI;
系统设计时已考虑此因素,设计的CP能满足绝大多数传播模型下的多径时延要求(4.68us),从而维持符号间无干扰;
CP-Cyclic Prefix(符号间保护间隔):
保护间隔中的信号与该符号尾部相同,即循环前缀(Cyclic Prefix,简称CP),既可以消除多径的ISI,又可以消除ICI。
关键点:CSI(CQI,RI,PMI)
CQI:信道质量指示
PMI:预编码矩阵指示
关键点:PCI模干扰
1)& && &&&PCI mod 3:
LTE网络中PCI = 3* Group ID ( S-SS)+ Sector ID (P-SS),如果PCI mod 3值相同的话,那么就会造成P-SS的干扰;
2)& && &&&PCI mod 6:
在时域位置固定的情况下,下行参考信号在频域有6个freq shift。如果PCI mod 6值相同,会造成下行RS的相互干扰。(在一个TX antenna下);
3)& && &&&PCI mod 30:
在PUSCH信道中携带了DM-RS和SRS的信息,这两个参考信号对于信道估计和解调非常重要,他们是由30组基本的ZC序列构成,即有30组不同的序列组合,所以如果PCI mod 30值相同,那么会造成上行DM RS和SRS的相互干扰。
关键点:RS功率计算
对于目前2通道的RRU,单个通道20W,每个天线端口按照20W的总共计算,对于8通道RRU,单个通道5W,在2天线端口配置下,每个天线端口对应的是4个通道阵元,总功率为4*5W=20W。RS是承载在不同的RE上,不承载RS的RE仍需承载业务数据,同样需要分享功率,因而RS的功率一般取总功率线性分布在频域上RE的均值。不同频率配置的情况下,RS功率配置范围如下表:
不同频率配置下RS功率配置范围:
频宽& && &&&频域RB数目& && &&&RE数目& && &&&天线端口功率& && &&&RS建议最大功率
5M& && &&&25& && &&&300& && &&&20W& && &&&10*log(20*1000)-10*log(300)=18.2dBm
10M& && &&&50& && &&&600& && &&&20W& && &&&10*log(20*1000)-10*log(600)=15.2dBm
20M& && &&&100& && &&&1200& && &&&20W& && &&&10*log(20*1000)-10*log(dBm
根据覆盖要求,RS发射功率可在不超过上表的最大范围内调整。
关键点:PDCCH信道
物理下行控制信道(PDCCH):用于指示PDSCH相关的传输格式、资源分配、HARQ等,采用QPSK调制;
逻辑映射:
一个PDCCH是一个或者几个连续CCE的集合;根据PDCCH中包含CCE的个数,可以将PDCCH分为如下四种格式:
物理映射:
多个用户的PDCCH进行复用和加扰等操作后,映射到没有用于传输PCFICH和PHICH的REG上;
关键点:PDSCH信道
物理下行共享信道(PDSCH):用于数据块的传输,采用QPSK、16QAM、64QAM。PDSCH资源分配优先级等级最低,只能使用其它信道或者信号不用到的RB。
关键点:PBCH信道
物理广播信道(PBCH):传递UE接入系统所需的系统消息,如:下行带宽、SFN子帧号、PHICH指示信息、天线数目等,其中天线信息映射在CRC的掩码当中(具体如下图示),采用QPSK调制;
无论是否CP是常规还是扩展,PBCH在时域上占用4个OFDM符号(每个OFDM符号位1/14ms),在频域上占用72个字载波(每个子载波15khz);
关键点:PCFICH信道
物理控制格式指示信道(PCFICH):指示一个子帧中用于PDCCH传输所用的OFDM符号个数,用CFI来表示(CFI为2bit信息,下图CF1:表示占用1个符号),采用QPSK调制,1/16编码方式;
PCHICH映射到控制区域的第一个额OFDM符号的4个REG上,REG的符号上的位置取决与小区ID;
关键点:PHICH信道
物理HARQ指示信道(PHICH):用于NodeB向UE反馈与PUSCH相关的ACK/NACK信息(1bit),采用QPSK调制;通过FDM、CDM以及I/Q复用承载多个用户的HARQ反馈;
常规CP:一个信道占12个RE,3次重复,4倍扩频、8PHICHS/PHICH Group
扩展CP:一个信道占12个RE,3次重复,2倍扩频、4PHICHS/PHICH Group
每个PHCIH组承载最多8个ACH/NACK
PHCIH group的资源映射:
PHICH占用的OFDM符号个数如下表:
一个PHCIH group由3部分组成,分别映射到3个REG上,但是3个RFG可能不在同的符号中;
关键点:PMCH信道
物理多播信道(PBCH):一传输MBMS相关的数据,采用QPSK、16QAM、64QAM调制;
关键点:PSS/SSS
PSS/SSS用于确认物理小区ID的惟一性;
FDD帧中PSS/SSS的位置:存在于无线帧第1个和第6个子帧的时隙0种,频域占用72个子载波;
TDD帧中PSS/SSS的位置:存在于无线帧第1个和第6个子帧的时隙1中以及第2个和第7个子帧的时隙0中;
关键点:CRS/SRS/DRS
CRS:小区专用参考信号指示,正常CP前期下,在一个RB中(时域上7个OFDM符号、频域上12个子载波,共计84个RE资源粒子),其中用于发射小区参考信号(CRS)占用4个RE;对于扩展CP情况下,在一个RB中(时域上6个OFDM符号,频域上12个子载波,共计72个RE资源粒子),其中用于发射小区参考信号(CRS)占用4个RE;下面以2根天线为例:
SRS:探测参考信号指示
DRS:终端专用参考信号指示
关键点:PUCCH信道
物理上行控制信道(PUCCH):当没有PUSCH时,UE用PUCCH来发送ACK、NACK、CQI以及调制调度请求(SR、RI)等,如果有PUSCH时,UE用PUSCH来发送这些信息采用QPSK、16QAM调制方式。
PUCCH在频域的两个边带上进行发送,同时在时隙上支持调频,具体如下图示:
关键点:PUSCH信道
物理上行共享信道(PUSCH):用于数据块的传输,采用QPSK、16QAM、64QAM调制方式,只能选择连续的PRB进行传输,并且PRB为2、3、5的倍数,RE映射是,映射到子帧的数据传输区域,如下图所示:
关键点:PRACH信道
物理随机接入信道(PRACH):用于随机接入,发送随机接入相关信息,如:preamble等,采用QPSK调制方式。
关键点:DMRS/SRS
解调用参考信号(DMRS):对上行信道质量估计,用于eNodeB端的相干检测和解调(PUSCH和PUCCH相干解调)。
探测用参考信号(SRS):上行信道质量测量,用于上行信道调度等,对于TDD,可以利用信道对称性获取下行信道质量。
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