3GPP LTE物理层概况

3GPPLTE物理层概况pengxiao@pcnssOct.6,20071.LTE概述2.LTE物理层的当前状态3.针对物理层的一些最新技术提案1.LTE概述2.LTE物理层的当前状态3.针对物理层的一些最新技术提案1.1商业目的保证未来十年内3GPP无线接入技术的领先地位（主要竞争对手为Wimax）1.2主要技术目标1.上下行峰值速率分别为100Mbps和50Mbps；（相应频谱利用率分别为5bps/Hz和2.5bps/Hz）2.基于分组交换；3.非常低的延时（以支持大型在线网游以及VoIP）；4.对低速移动优化系统，同时支持高达350km/h的高速移动；5.支持最大达100km的小区半径；6.强大的多媒体多播广播业务能力1.3体系结构1.3.1网络拓扑注：E-UTRAN就是3gpp-LTEeNBMME/S-GWMME/S-GWeNBeNBS1S1S1S1X2X2X2E-UTRAN1.3.2协议栈RadioResourceControl(RRC)MediumAccessControl(MAC)TransportchannelsPhysicallayerControl/MeasurementsLayer3LogicalchannelsLayer2Layer11.LTE概述2.LTE物理层的当前状态3.针对物理层的一些最新技术提案2.1帧结构2.1.1FS1(framestructuretype1)特点：同时适用于全双工FDD、半双工FDD和TDD#0#1#2#3#19#18Oneradioframe,Tf=307200Ts=10msOneslot,Tslot=15360Ts=0.5msOnesubframe2.1.2FS2(framestructuretype2)特点：只用于TDD；主要是为了兼容TD-SCDMA；存在争议#0#1#2#3#4#5#6Onesubframe,20736Ts=0.675msGuardperiod,1536Ts=50µsUpPTS,4352Ts=141.66...µsDwPTS,2560Ts=83.33...µsOneradioframe,Tf=307200Ts=10msOnehalfframe,153600Ts=5ms2.2上行链路2.2.1基本传输技术1)为控制PAPR，采用SC(单载波)-FDMA多址技术；2)SC-FDMA信号通过DFT扩展OFDM的方法在频域生成（以获得与OFDM参数配置最大程度的相似）；DFTSub-carrierMappingCPinsertionSize-NTXSize-NFFTCodedsymbolrate=RNTXsymbolsIFFT3)两种子载波映射方案：Localizedmapping和Distributedmapping;后者可以获得额外的频率分集；两者间的切换由链路自适应体制负责；4)主要调制方式：BPSK,QPSK,16QAM,64QAM；5)主要编码方式：Turbo，Tailbitingconvolutionalcoding0000L-1zerosL-1zerosL-1zerosfromDFTfromDFTtoIFFTtoIFFT2.2.2物理层资源映射——resourcegrid每一个slot映射到一个resourcegrid;每个resourcegrid包含多个resourceblock；每个resourceblock包含时域上连续的多个SC-FDMAsymbol和频域上连续的多个子载波。ULsymbNSC-FDMAsymbolsOneuplinkslotslotT0l1ULsymbNlRBscULRBNNsubcarriersRBscNsubcarriersRBscULsymbNNResourceblockresourceelementsResourceelement),(lk2.2.3传输信道(transportchannel)划分1)上行共享信道(UplinkSharedChannel即UL-SCH)2)随机接入信道(RandomAccessChannel即RACH)3)控制信道资源(ControlChannelResource)传输信道与物理信道的映射关系如下：2.2.4上行共享信道(UL-SCH)的物理层模型CRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcedemappingDecoding+RMDatademodulationDeinterleavingMACschedulerNodeBResourceassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQinfoACK/NACKAntennademappingCRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcemappingCoding+RMDatamodulationInterleavingHARQUEHARQinfoACK/NACKAntennamappingNTransportblocks(dynamicsizeS1...,SN)ErrorindicationsResource/powerassignmentModulationschemeAntennamappingHARQUplinktransmissioncontrolChannel-stateinformation,etc.CRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcedemappingDecoding+RMDatademodulationDeinterleavingMACschedulerNodeBResourceassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQinfoACK/NACKAntennademappingCRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcemappingCoding+RMDatamodulationInterleavingHARQUEHARQinfoACK/NACKAntennamappingNTransportblocks(dynamicsizeS1...,SN)ErrorindicationsResource/powerassignmentModulationschemeAntennamappingHARQUplinktransmissioncontrolChannel-stateinformation,etc.2.2.5随机接入信道(UL-SCH)1)物理层随机接入burst的时域结构如下图；其中Preamble由Zadoff-Chu序列生成。2)两种随机接入：非同步随机接入和同步随机接入PreambleCPCPTPRET2.2.6控制信道资源(controlchannelresource)1)由物理控制信道(PUCCH)映射而来，其实就是一个简单的上行控制信道；2)传输的信令包括：CQI(信道状态指示);N/ACK(用于HARQ);调度请求2.2.7上行参考信号1)上行参考信号的产生基于Zadoff-chu序列；2)共有两种上行参考信号：i)解调参考信号：PUSCH解调参考信号；PUCCH解调参考信号；ii)回声参考信号(soundingreferencesignal)2.2.8上行多天线技术1)上行MIMO的基本配置是MU-MIMO(Multi-UserMIMO，即多个SDM数据流用于多个用户)；2)MU-MIMO必须与预编码(pre-coding)联合使用,UE周期性地汇报PMI(Pre-codingMatrixIndicator)；3)FDD中将支持闭环天线选择分集(UE可选)2.2.9上行功控上行同时支持开环和闭环功控1)小区内上行功控(intra-celluplinkpowercontrol):theclosedloopcomponentadjustsasetpointdeterminedbytheopenlooppowercontrolcomponent;2)小区间上行功控(inter-celluplinkpowercontrol):acellwideoverloadindicator(OI)isexchangedforinter-cellpowercontrol2.3下行链路2.3.1基本传输技术1)多址技术为OFDMA；2)子载波（物理资源块）的映射仍然有Localized和Distributed两种方式；3)主要调制方式为QPSK,16QAM,64QAM；4)主要编码方式为Turbo和Tailbitingconvolutionalcoding；5)采用很小的最小交织长度（以满足低数据传输延迟的要求）2.3.2物理层资源映射与上行类似，只不过SC-FDMAsymbol换成了OFDMsymbol而已DLsymbNOFDMsymbolsOnedownlinkslotslotT0l1DLsymbNlRBscDLRBNNsubcarriersRBscNsubcarriersRBscDLsymbNNResourceblockresourceelementsResourceelement),(lk2.2.3传输信道(transportchannel)划分1)下行共享信道DL-SCH5)寻呼信道PCH2)下行控制信道DL-CCH6)广播信道BCH3)控制格式标示CFI7)多播信道MCH4)HARQ标示HI传输信道与物理信道的映射关系大致如下：2.2.4下行共享信道(DL-SCH)的物理层模型CRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcemappingCoding+RMQPSK,16QAM,64QAMDatamodulationInterleavingHARQMACschedulerNTransportblocks(dynamicsizeS1...,SN)NodeBRedundancyfordatadetectionRedundancyforerrordetectionMulti-antennaprocessingResource/powerassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQinfoACK/NACKChannel-stateinformation,etc.AntennamappingCRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcedemappingDecoding+RMDatademodulationDeinterleavingHARQUEHARQinfoACK/NACKAntennademappingErrorindicationsCRCRBmappingCoding+RMDatamodulationInterl.CRCResourcemappingCoding+RMQPSK,16QAM,64QAMDatamodulationInterleavingHARQMACschedulerNTransportblocks(dynamicsizeS1...,SN)NodeBRedundancyfordatadetectionRedundancyforerrordetectionMulti-antennaprocessingResource/powerassignmentModulationschemeRedundancyversionAntennamappingHARQinfoACK/NACKChannel-stateinformation,etc.AntennamappingCRCRBmap