（通信与信息系统专业论文）基于ltea系统的中继通信技术性能分析.pdf

l 一 r e l a yp e r o r m a n c e a n a l y s i s 。嘲 b a s e do nl t e - a d v a n c e ds y s t e m ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y x u ew - e 1 1 s u p e r v i s e db y p r o f e s s o rj i a n g l i a n g - c h e n g n a t i o n a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o n sr e s e a r c h l a b o r a t o r y s o u t h e a s tu n i v e r s i t y j a n u a r y 2 0 1 0 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 日期： i 一 摘要 摘要 第三代合作伙伴计划( 3 g p p ) 的长期演进技术d , g h ( l t e l t e a ) t 致y j - y 在l t e - a 系 统中使用具有经济效益的中继接力( r e l a y ) 技术来实现小区吞吐量和覆盖范围的增益。在 蜂窝系统中使用r e l a y 技术面临的最大挑战就是克j i 曼r e l a y 产生的额外干扰。近年来对于 r e l a y 技术的研究并没有涉及到干扰问题，而且基于l t e a 系统的r e l a y 研究仍处于起步 阶段。 本文基于i e e e8 0 2 1 6 j 的r e l a y 模型基础，从系统结构角度分析了目前有可能被 3 g p pl t e - a 采用的r e l a y 构架，包括“单向”r e l a y ，“双向”r e l a y ，“共享”r e l a y ， 在干扰受限的蜂窝小区系统模型中对这些r e l a y 构架进行数学建模和性能仿真。研究结 果表明，“单向”r e l a y 较普通网络( 无r e l a y 结构) 表现出适当的性能增益： “共享” 的增益较为明显，而且同“基站协同”结构相比，内部复杂度不高；“双向”r e l a y 则 更加容易实现，但是只有当r e l a y 同用户距离很近时才能正常工作。 针对3 g p p 定义的类型ir e l a y ，本文探讨了其回程链路模型上使用m b s f n 子帧的 传输机制，就引入新型控制信号的必要性进行了讨论。结果认为，应当有必要为r e l a y 设计新型控制信号“r p d c c h ”和“r p c f i c h ”，而用作h a r q 确认字符传输的 “r p h i c h ”却没有引入的必要。 本文还就下行链路上e n b 和r e l a y 存在的潜在干扰，在多种场景中对3 g p p 定义的 两种类型的r e l a y 进行了比较分析。仿真结果分别给出了在r e l a y 和e n b 覆盖范围内信 干比s i n r 的累积分布函数，从而为优化r e l a y 的设置提供了有效参考。 使用“m b s f n ”回程链路模型的3 g p p 类型ir e l a y ，可以使得下行链路系统性能提升 显著。基于类型ir e l a y 的下行链路系统级仿真表明，通过为蜂窝小区边缘用户提供较 高的吞吐量，r e l a y 可以明显改善系统性能。除此之外，增强r e l a y 参考信号功率并降 低e n b 的发射功率来实现蜂窝小区偏置选择，可以使拥有r e l a y 的系统性能略微得到进 步提升。 关键词：l t e 中继 干扰吞吐量m b s f n 回程链路 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et h i r dg e n e r a t i o n p a r t n e r s h i pp r o j e c t sl o n gt e r me v o l u t i o n - a d v a n c e di s c o n s i d e r i n gt h eu s eo fr e l a y i n gf o rc o s t - e f f e c t i v et h r o u g h p u te n h a n c e m e n ta n dc o v e r a g e e x t e n s i o n t h em a i nc h a l l e n g ef a c e db yr e l a yd e p l o y m e n t si nc e l l u l a rs y s t e m si s o v e r c o m i n g t h ee x t r ai n t e r f e r e n c ea d d e db yt h ep r e s e n c eo fr e l a y s b a s e do nt h es y s t e mm o d e ld e f i n e di ni e e e8 0 2 16 j ，t h ep e r f o r m a n c eo fs e v e r a l e m e r g i n gr e l a ys t r a t e g i e si nt h ec o n t e x to fi n t e r f e r e n c el i m i t e dc e l l u l a rs y s t e m ：o n e w a y r e l a y s ，t w o w a yr e l a y s ，a n ds h a r e dr e l a y sa r ea n a l y z e di nt h i sp a p e r s h a r e dr e l a y i n gi ss h o w n t oa p p r o a c hm a n yo ft h eg a i n so fl o c a lb a s es t a t i o nc o o r d i n a t i o na tr e d u c e dc o m p l e x i t y ，w h i l e t w o - w a yr e l a y i n gf u r t h e rr e d u c e sc o m p l e x i t yb u to n l yw o r k sw e l lw h e nt h er e l a yi sv e r yc l o s e t ot h em o b i l ed e v i c e a c c o r d i n gt ot h et y p e lr e l a yd e f i n e db y3 g p pg r o u p ，t h et r a n s m i s s i o nm e c h a n i s mo f u s i n gm b s f ns f i bf r a m ei nb a c k h a u ll i n ki sa n a l y z e d ，a n dt h en e c e s s a r i l yo fi n t r o d u c i n gn e w c o n t r o lc h a n n e l sf o rr e l a yi sa l s od i s c u s s e d t h er e s u l t si n d i c a t e st h a ti ti sn e c e s s a r yt od e s i g n c o n t r o lc h a n n e ll i k e “r - p d c c h a n d “r p c f i c h ”f o rr e l a y ，w h i l et h e “r p h i c h , w h i c hi s a s s u m e df o rc a r r y i n gh a r qa c k n a c k ，i su n n e c e s s a r yt ob ei n t r o d u c e d p o t e n t i a li n t e r f e r e n c eb e t w e e ne n ba n dr e l a yi nt h ed o w n l i n ki sa l s od i s c u s s e df o rt w o t y p e so fr e l a yd e f i n e db y3 g p pf o rs e v e r a lt y p i c a ls c e n a r i o s t h es i m u l a t i o nr e s u l t sf o rs i n r u n d e rr e l a yo re n b sc o v e r a g ea r eg i v e n ，w h i c hm a y p r o v i d es o m ei n s i g h t sf o rt h ei m p a c to f r no nc o n v e n t i o n a l s y s t e mp e r f o r m a n c e ，o rm a yb eh e l p f u lt ot h eo p t i m i z e dr e l a y d e p l o y m e n t b a s e do nt h et y p ei r e l a y “m b s f n ”b a c k h a u lm o d e l ，t h ed o w n l i n ks y s t e m p e r f o r m a n c eg a i nw a sa c h i e v e d s y s t e ml e v e ls i m u l a t i o ns h o w st h a tr e l a yt y p i c a l l yy i e l d p e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n tb yp r o v i d i n gh i g h e rt h r o u g h p u t st ol i e st h a tw o u l do t h e r w i s eb e l o c a t e di np o o rg e o m e t r yl o c a t i o n sw i t hr e s p e c tt ot h em a c r o c e l ls i t e s b e s i d e s ，b yi n c r e a s i n g r e l a yr ss i g n a lp o w e ra n dr e d u c i n ge n bp o w e rb i a s e sc e l ls e l e c t i o nt o w a r d s r e l a y s ， p e r f o r m a n c eg a i nc a nb es l i g h t l ya c h i e v e d k e yw o r d s ：l t e r e l a y i n t e r f e r e n c e t h r o u g h p u t m b s f nb a c k h a u ll i n k 目录 摘要 a b s t r a c t 目录 目录 第一章绪论 0 0 。i l i i 1 1 1l t e 和r e l a y 技术的发展 1 2 本论文的主要工作 第二章l t e 系统及r e l a y 技术概述 2 1l t e 系统概述3 2 1 1l t e 下行链路传输方案。3 2 1 1 1o f d m a 3 2 1 1 2o f d m a 参数化4 2 1 2 下行链路数据传输5 2 1 3 物理层信道5 2 i 3 1 物理层下行链路共享信道( p d s c h ) 5 2 1 3 2 物理层下行链路控制信道( p d c c h ) 6 2 1 4 物理层信号：。7 2 1 4 1 参考信号8 2 1 4 2 下行链路参考信号结构和蜂窝小区搜索8 2 1 4 3 同步信号8 2 1 5 传输信道9 2 1 6l t em i m o 概念1 0 2 1 6 1 空分复用1 0 2 1 6 2 传输分集1 l 2 1 7 传输块结构( m a c 协议数据单元( p d u ) ) l l 2 1 8l t e 中的m b s f n 1 2 2 1 8 1m b m s 1 2 2 1 8 2m b s f n 模式下数据的传输1 2 2 2r e l a y 技术介绍。1 4 2 2 1 根据回程链路频率分类l5 2 2 1 1 回程子帧1 6 2 2 2 根据协议堆栈分类1 7 2 2 3 按透明度分类1 9 2 2 4 按移动性分类1 9 2 2 5 按3 g p p 类型分类 2 0 2 2 5 1 类型ir e l a y 2 0 2 2 5 2 类型i ir e l a y 2 0 第三章r e l a y 系统构架方案的比较分析 2 3 3 1r e l a y 系统模型假设2 3 3 1 1 “单向 r e l a y 建模2 5 3 1 2 “双向”r e l a y 建模。2 7 3 1 3 “共享”r e l a y 建模。3 0 3 1 4 基站协同结构建模3 2 3 2r e l a y 系统仿真3 3 i i i 目录 3 2 1 蜂窝小区布局3 3 3 2 2 下行链路传输速率比较3 5 3 2 3 上行链路传输速率比较3 5 3 2 4 扇区内传输速率的变化3 6 3 2 5 仿真小结3 6 3 3 关于“共享”r e l a y 和“双向”r e l a y 的讨论3 7 3 3 1 “共享”r e l a y 的实际应用3 7 3 3 2 提高“双向”r e l a y 的性能。3 8 3 4 本章小结3 9 第四章3 g p p 类型i 和类型i ir e l a y 对比分析4 1 4 1 类型ir e l a y 控制信道的设计。4 l 4 1 1r e l a y 中的m b s f n 子帧4 1 4 1 2 类型ir e l a y 的控制结构4 2 4 1 3r - p d c c h 动态资源分配4 2 4 1 4r - p d c c h 半静态资源分配4 l 4 1 4 1 问蹙ll 4 2 4 1 4 2 问题2 4 2 4 2r - p h i c h 的使用与否4 5 4 2 1 使用分开的p h i c h 作为a c k n a c k 4 6 4 2 2 无p h i c h 的操作4 7 4 2 3r - p d c c h 和r - p h i c h 开销的影响4 8 4 2 3 1 无r p d c c h 情况下r - p h i c h 的频率资源使用情况4 8 4 2 3 2 r - p d c c h 的控制信道粒子( c c e ) 数目4 8 4 2 1 3 3r p d c c h 和r p h i c h 的开销计算4 9 4 3 类型i 和类型i ir e l a y 的性能对比4 5 4 3 1 类型i 和类型i ir e l a y 的特征比较5 0 4 3 1 1 资源调度方式5 0 4 3 1 2r e l a y 覆盖范围内的弹性用户协调5 l 4 3 1 3 瞬时协同传输和干扰管理5 l 4 3 2 r e l a y 的干扰分析51 4 3 2 1 数据信号的干扰分析5 l 4 3 2 2 控制信号的干扰分析5 2 4 3 3 类型i 和类型i ir e l a y 的干扰仿真5 3 4 3 3 1 仿真参数设置5 3 4 3 3 2 传输数据信干比s i n r 的累计分布函数c d f 5 4 4 3 3 3 控制信号的信干比s i n r 累计分布函数c d f 5 6 4 4 本章小结5 4 第五章类型ir e l a y 系统的下行链路性能分析5 9 5 1 回程链路支持5 5 5 1 1 接入链路和同程链路子帧的使用规定。5 5 5 1 2 带内回程链路模型5 5 5 1 3 干扰模型5 5 5 2 仿真设置5 6 5 2 1 蜂窝小区系统布局5 6 5 2 2 回程链路s f p f 的设定5 6 5 2 3 偏置蜂窝小区选择5 7 i v v 第一章绪论 第一章绪论 1 1l t e 和r e l a y 技术的发展 第三代合作伙伴计划( 3 g p p ) 的长期演进技术小组( l t e 彤r e a ) 正致力于为移动 宽带接入开发新的协议标准，以实现第四代蜂窝通信技术吞吐量和覆盖范围的指标需求 【l 】。其中一个最大的挑战就是在小区边缘附近可以实现高吞吐量。一些相关技术如多输 入多输出( m i m o ) ，正交频分复用( o f d m ) ，差错控制编码技术可以用来提高每个链 路的吞吐量，但是本质上并没有消除干扰效应。随着蜂窝系统在发射功率不变的情况下 使用更多的带宽，并且在原先为低载频涉及的系统结构上使用更高的载频，小区边缘性 能正变得越来越重要。一个有效提高蜂窝小区覆盖范围的方案就是使用固定的中继接力 ( r e l a y ) ，与基站之间采用无线回程链路连接，在基站和移动终端之间接力传递信息。 在过去的十年中，许多r e l a y 传输技术被开发和采用。最简单的方案( 已经用于很 多商用系统中) 就是使用模拟中继器，其构成为一个定向天线和一个功率放大器，用于 转发传输信号。更先进的方案就是对接收的信号进行信号处理：放大推进r e l a y 用于将 接收的信号进行线性变换，而解码推进r e l a y 则对接收的信号进行编解码。在近来的研 发中，r e l a y 总是被假定为半双工模式( 他们发送和接收并不在同一个时间) 或全双工 模式( 收发在同一个时间段) 。现行的一半系统采用的是半双工模式，而全双工模式r e l a y 正处于研究阶段。通过在r e l a y 信道安置多天线端口，r e l a y 技术可以和m i m o 技术相 结合，称为多用户m i m or e l a y 。 第一个采用多跳中继技术的商业无线网络方案源自于i e e e8 0 2 1 6 j 的协议 2 】。协议 中规定r e l a y 为一个单一的小区基站所服务，允许它们在一个时段内只在一个方向上进 行通信( 例如，上行链路或下行链路) 。然而，从设计角度上看，i e e e8 0 2 1 6 j 的协议 具有很多局限性，这种局限性体现在系统容量受到限制。例如，对用户来说，r e l a y 是 “透明”的。用户无法侦测到系统中i 沁l a y 的存在。除此之外，r e l a y 的设计并没有考虑 到降低干扰的作用。因此，l t e a 系统可以考虑更为复杂的r e l a y 方案，通过引入r e l a y ， 可期待更大的性能增益。 1 2 本论文的主要工作 本文首先以i e e e8 0 2 1 6 j r e l a y 模型为基础，从系统构架的角度来分析不同r e l a y 策略 l 查塑奎兰堡主堂篁丝茎 的传输速率。尽管之前有对于r e l a y n 大量讨论和研究，却没有涉及到整个系统范围内 干扰的影响。本文考虑使用动态资源分配，及增加天线端口以提升空间维数等手段，分 别从系统构架和系统的传输机制这几个层面，通过比较不同的r e l a y 设计方案，来探讨 r e l a y 对系统造成的干扰问题。然后根据3 g p p 协议初步规定n r e l a y 分类，通过对类型i r e l a y 物理层传输机制的研究，比较分析了类型ir e l a y 和类型i ir e l a y 抗干扰性能的优缺 点。针对类型ir e l a y n 程链路模型，本文还分析了其在o f d m a 网络下的吞吐性能增益， 以及使用“偏置蜂窝小区选择技术”对系统性能的提升。 正文共分五章，具体结构安排如下： 第一章l t e , n r e l a y 技术的发展。介绍了l t e l t e - a 的发展趋势，针对r e l a y 技术， 介绍了其近几年的发展成果及特点。从i e e e8 0 2 1 6 j 协议延续蛩j 3 g p pl t e 协议，对于 r e l a y 在性能上提出了更高的要求。 第二章l t e 系统n r e l a y 技术概述。介绍了l 1 r e 物理层的关键技术，阐述了o f d m 技 术和m i m o 等技术的基本原理，对后面章节介绍r e l a y 需要涉及的物理层知识做了简要的 介绍，如物理层信道，物理层信号，m a c 层p d u 框架，等等。就m b s f n 和h a r q 技术 做了简要介绍，为第四章类型lr e l a y 传输机制的讨论做了铺垫。从各种不同的角度，对 r e l a y 的分类做了介绍。 第三章r e l a y 系统构架方案的比较分析。对3 g p p l t e - a 网络几种可行r e l a y 系统构 架进行对比分析。考虑了三种特别的方案，包括“单向”r e l a y ，“双向”r e l a y 和“共 享”r e l a y 。为了研究每种r e l a y 方案的性能，在假设高斯信号的情况下来推得它们可能 达到的最大传输速率。为了比较不n r e l a y 方案的性能，采用了系统级仿真结构。 第四章3 g p p 类型i 和类型i ir e l a y 对比分析。根据类型ir e l a y 的特点，就回程链 路使用m b s f n 这种传输机制进行讨论，讨论回程链路不同的资源调度方案，研究引入 新型控制信道的细节及必要性。同时根据类型i 和类型i ir e l a y 的区别，分别针对数据 传输和控制信号传输作了干扰分析及仿真，对比两种类型的r e l a y 在抗干扰能力上的表 现 第五章类型ir e l a y 系统的下行链路性能分析。基于类型ir e l a y 采用的回程链路 模型，考虑了两种不同的频率复用情况，对下行链路性能做了仿真分析，研究r e l a y 系 统的吞吐量性能增益。还探讨了“偏置蜂窝小区选择技术”对提升r e l a y 系统性能增益 的可能。 2 第_ 章l t e 系统及r e l a y 技术概述 第二章l t e 系统及r e l a y 技术概述 2 1l t e 系统概述 2 1 1l t e 下行链路传输方案 2 1 1 1o f d m a l t ef d d 模式和t d d 模式的下行链路传输方案是基于传统的o f d m 理论【1 】。在 o f d m 系统中，可用的频谱资源被分成多个载波分量，这些载波分量称作子载波。每个 子载波都由低速率的数据流进行独立调制。o f d m 同样也是用于w l a n ，w i m a x 及类 似于d v b 的宽带技术中。o f d m 具有抗多径衰落的鲁棒性强，以及接收端构造简单高效 等优点。 图2 1 为o f d m 信号的原理图。此图显示了一带宽为5 m h z 的信号，但此原理同样也 适用于l t e 其它带宽情况。数据符号先分别被独立调制，然后通过大量空间紧邻的正交 子载频发射出去。在l t e 系统中，可行的下行链路调制方案有q p s k ，1 6 q a m 和 6 4 q a m 1 3 。 在时域中，相邻符号之间可以加上保护间隔，以对抗由于信道迟延扩展导致的 o f d m 符号间干扰。在l t e 中，保护间隔称作循环前缀，被插入到每个o f d m 符号的开 头。 图2 1o d f m 信号的时间频率表示方式 在实际应用中，o f d m 信号可以通过使用i f f t ( 快速傅立叶逆变换) 数字信号处理 技术来产生。i f f t 将频域中n 个复的数据符号转换成时间域信号。这种_ 点i f f t 过程参 见图2 2 ，a ( m n + n ) 代表在时间周期m t u t 似十砂砌内，第n 个子载波调制的数据符号。 在图2 2 中，向量s m 定义为有用的o f d m 符号，由n 个窄带调制的子载波在时间域上 重叠而成。因此，来自n 个数据信源的并行数据流，每个数据符号都被独立调制后，将 会得到一个包含n 个正交子载波的波形，每个子载波的频谱函数形状同为s i n c 函数图形 东南大学硕士学位论文 ( 见图2 1 ) 回 下马c 附p 图2 2 使用i f f t 产生的有用o f d m 信号 图2 - 3 表明为了在频率域使用i f f t ，从1 个串行q a m 符号流映射n n 个并行符号流的 过程。f 1 1 i f f t 获得的n 点时间域组块又变成串行流，以产生时域信号。图3 没有显示的是 循环前缀的插入过程。 固日画陟 有用的c i f d m 符号 图2 - 3o f d m 信号的产生过程 作为l t e 系统的基础，相比于o f d m 传输方案而言，o f d m a 允许在可用带宽内的 多用户接入。每个用户被分配到一个特定的时间频率资源 2 】。数据信道为共享信道， 例如，对每次间隔为l m s 的传输时间来说，针对这次传输中哪些用户被分配给哪些时间 频率资源，都有一种新的资源调度方案。 2 1 1 2o f d m a 参数化 l t e 中定义了两种帧结构，分别是针对f d d 模式的类型l 帧结构和针对t d d 模式的 类型2 帧结构 2 】。本课题的研究基于f d d 模式。 一个帧，r f = 3 0 7 2 0 0 , = l om s 一个子帧 图2 4 类型1 的帧结构示意图 对于类型l 帧结构，一个持续1 0 m s 的帧被均匀分2 0 个持续时间为0 5 m s 的时间槽。两 4 第_ 章l t e 系统及r e l a y 技术概述 个连续的时间槽构成一个子帧，所以一个帧内包含了1 0 个子帧。图2 4 表明了帧结构和 子帧的结构。 如图2 5 所示，l t e 中的子载波具有固定的间隔：f = l s l d a z 。在频域内，1 2 个子载波 组成一个资源块。对于所有带宽，资源块的大小都相同。 。o f d m 盎信号 ，一l l 、 j i 鲻 镉 m 盘冀 1r 、 、 b 0 7 ，当g 一l 瓷源粒子( i 图2 - 5 下行链路资源网格结构 2 1 2 下行链路数据传输 l t e 物理层协议设定了系统带宽从1 2 5 m h z 至2 0 m h z 。正如前文所述，o d f m 由于 在对抗多径衰落中表现出鲁棒特性，在l t e 系统中被选做基本的调制方案。同时，通过 o f d m a 实现下行链路复用接入。下行链路支持物理层信道和物理层信号，物理层信道 将信息从高阶层转入到l t e 堆栈，而物理层信号仅适用于物理层信道。物理层信道映射 传输层信道，这些传输层信道是第2 3 层的服务接入点。物理层信道和物理层信号根据不 同的任务采用不同的调制和编码方案。 数据以资源块为单位分配给用户。例如，一个用户在频域内可以被分到整数倍资源 块的资源。这些资源块并不需要彼此紧邻。在时域中，每个l m s 的传输时段内的资源调 度方案都可以被修改。资源调度方案是在基站( e n b ) 中完成的。资源调度算法需要考虑 到不同用户情况下的链路质量，干扰情况，q o s 需求，服务优先次序等因素。 2 1 3 物理层信道 2 1 3 1 物理层下行链路共享信道( p d s c h ) 物理层下行链路共享信道( p d s c h ) 主要用于数据和多媒体的传输。因此，它被设计 为高速数据传输模式。调制方案因此包括q p s k ，1 6 q a m 和6 4 q a m 。空分复用同样用于 5 东南大学硕士学位论文 p s d c h 中。而事实上，空分复用只能用在p d s c h 中，而不能用在p d c c h ( 见后文) 等 信道中。 2 1 3 2 物理层下行链路控制信道( p d c c h ) 物理层下行链路控制信道( p d c c h ) 的用途很多。首先，它用于将资源调度方案传递 给每个个体用户。例如：上行链路和下行链路的资源调度方案。对于f d d 模式，p d c c h 位于每个子帧中的第一个o f d m 符号上。在每个子帧的第一个o f d m 符号的某些资源元 素上，还载有另一种物理层信号，称为物理层控制格式指示信道( p c f i c h ) ，它被用于指 示用作p d c c h 的o d f m 符号数量( 1 个，2 个，3 1 , - 或者4 个) 。p c f i c h 的存在是必要的， 因为p d c c h 上的负载可能发生变化，取决于在一个蜂窝小区内用户数量的情况以及传 递到p d c c h 上信号的格式。 p d c c h a z 载有的信息，被称为下行链路控制信息( d c i ) 3 】。根据控制信息的不同用于， d c ! 定义了多种格式。例如，d c i 格式1 用于非空间复用( 资源调度信息只由一个码元提 供) 情况下的下行链路共享信道资源分配，此时d c i 提供的内容帮助用户鉴别在子帧中 哪些资源里接收p d s c h ，并且如何解码的信息。除了资源组块分配的信息，d c i 内容中 还包括调制，编码方案以及混合a r q 协议的信息。 当e n b 传递资源调度方案给具体用户时，需要一个用户身份( i d ) 来识别用户，d c i 的循环冗余码校验( c r c ) 便同用户身份( i d ) 扰码在一起。 为了能在p d c c h 上节省信号资源，我们定义了更多的d c i 格式去调度码元。这些都 是在特定传输模式下的优化格式，例如，寻呼信道、随机接入响应、系统信息组块的资 源调度。d c i 格式2 和2 a 分别提供在闭环或者开环空分复用下下行链路共享信道的资源 调度信息。在这些情况下，为一个控制信息中的两个码元提供资源调度信息。除此之外， d c i 格式0 包含了上行链路的资源调度方案，d c i 格式3 和3 a 包含了上行链路传输功率控 制( t p c ) 命理。 d c i 中有不伺的资源分配信号方式，以方便在信号的开销和弹性之间做取舍。例如， d c i 格式ln - t 以采用资源分配方式0 或1 。其它d c i 格式则采用另一种资源分配方式2 。下 面将分别介绍几种资源分配方式： 在资源分配方式0 中，1 个比特映射指示了分配给1 个用户的资源块组。资源块组 ( r g b ) f l j 连续的物理资源块组成( 1 4 取决于系统带宽) 。被分配的资源块组并不需要彼 此相邻。 在资源分配方式1 中，1 个比特映射指示了在被选择的物理资源块组子集中的物理资 源块。因此p d c c h 上分配的资源块的信息被分成3 个部分：第一个比特指示被选择资源 块子集：第二个比特指示当映射资源块时，是否应当给予补偿；第三个比特映射指示了 在资源块组子集内的用户特定物理资源块。这些资源块并不需要彼此相邻。图6 为 产2 0 m h z 的情况下p = 4 资源块组子集的定义，以及每个资源块组各自的资源块组子集归 6 块映射到物理资源块上。p d d c h 上的资源块分配的信息包含了资源指示值( r i v ) 和资源 块长度，r i v 值代表虚拟资源块的开始，通过资源块长度可以得到连续分配的虚拟资源 块。虚拟资源块分配有局域式和分布式两种，区别在于d c i q h 的l 比特标记不同。 在局域式情况下，虚拟资源块和物理资源块之间有一对一的映射。举例来说：我们 价格一个1 0 m h z 的信号，有5 0 个可用的资源块。一个用户应当被分配l o 个资源块 ( l c r b s = 1 0 ) ，在频域中从第1 5 个资源块开始( r b s t a r t = 1 5 ) 。根据3 g p p 协议里的计 算公式，r i v = 4 6 5 ，r i v 值将会通过在p d c c h 上的d c i 发送给用户，用户便可以清楚地 得到资源开的起始位置以及被分配的资源块数目。对于给定的l o m h z 的带宽，在d c i 中 有l1 比特可被用作r i v 信号值，而l c r b s 和起始资源块值则需要1 2 比特。通过使用r i v 来将实际资源块的l c r b s 和起始资源块值相结合，可以节省1 比特的信息资源。 在分布式情况下，虚拟资源块的编号根据3 g p p 物理层协议的公式映射到物理资源 块上，并且在资源块间采用了跳跃技术：虚拟资源块对的第一部分被映射到一个物理资 源块上，而其它部分被映射到与之前的物理资源块有预定义距离另一个物理资源块上 ( 这样就产生了资源块间的跳跃) 。这样以来，频率分集得以实现。这种机制尤其适合 于小规模资源块分配，因为提供了较少的频率分集。 除了p c f i c h 和p d c c h ，其余的下行链路控制信道为物理层h a r o 指示信道( p h i c h ) 以及物理层广播信道( p b c h ) 。p h i c h 用于传递上层链路接收包后产生的a c k n a c k 。 p b c h 承载了主控信息块，给用户提供蜂窝小区的搜索信息。 2 1 4 物理层信号 物理层信号使用分配的资源粒子。然而，不像物理层信道，物理层信号不传递接收 来自上层的信息。有两种类型的物理层信号： 用于检测信道脉冲响应( c i r ) 的参考信号。 用于传递网络时钟信息的同步信号。 7 2 1 4 1 参考信号 参考信号是由正交序列和伪 参考信号【4 】。每一个特定的参考 别的作用。在时域上，参考信号在第一个和倒数第三个o f d m 符号中传输，在频域上， 参考信号在均匀间隔的子载波内传输。用户必须从参考信号中得到一个准确的来自发射 天线的信道脉冲响应。因此，当参考信号传输自一个天线端口是，蜂窝小区内的其它天 线端1 2 1 处于闲置状态。参考信号每隔6 个子载波就传输一次。不含有参考信号的子载波 的c i r 估计通过内插算法实现。同时，可以通过随机调频来改变含有参考信号的子载波。 2 1 4 2 下行链路参考信号结构和蜂窝小区搜索 下行链路参考信号结构对信道估计非常重要。图2 7 分别显示了个1 天线端口，2 个 天线端口情况的下行链路参考信号结构。着色部分为预定义的资源粒子，在时间频率 区域中承载了蜂窝小区特定的参考信号序列。 参考信号序列从一个伪随机序列中得到，结果以q p s k 星座呈现 4 】。将参考信号序 列映射到子载波时，采用了蜂窝小区特定频率移位。在小区搜寻的过程中，用户需要识 别不同类型的信息：符号和帧的时间，频率，蜂窝小区i d ，整个传输带宽，天线配置， 循环前缀长度。 罂 繇 h 七 _ 口 菥 螺 h m b s f n 只传输控制信号 图2 1