LTE的几个物理层过程

LTE的几个物理层过程 contents 小区初搜过程随机接入过程上行时钟控制过程功率控制过程 contents 小区初搜过程随机接入过程上行时钟控制过程功率控制过程 为什么要进行小区初搜 1 完成UE与基站之间的时间和频率的下行同步 并识别小区id 2 完成小区初搜后 UE接收基站发出系统信息 3 小区搜索是UE接入系统的第一步 关系到能否快速 准确的接入系统 一 小区搜索的过程通过若干的下行信道来实现 包括SCH BCH RS SCHBCH PSCH SSCH PSS SSS PBCH DBCH 二 小区搜索信号的介绍 1 BCH和SCH的时域结构 已明确的是 SCH和BCH总是用于下行时隙中BCH应在SCH之后固定的时间偏移t出现需明确的问题 BCH和SCH成对出现否 在一个10ms无线帧内发送几组SCH 最终方案 LTE确定在一个10ms无线帧内发送两次PSCH和SSCH 对于FS1 PSCH和SSCH在第0号和第10号的0 5ms时隙发送 对于FS2 PSCH在每个5ms半帧的DwPTS时隙中发送 SSCH在每个5ms半帧的时隙1中发送 时隙0 SCH所在时隙 SCH所在时隙 SCH在一帧中的位置 以FS1为例 时隙10 2 时隙内SCH的位置 终端利用SCH与eNodeB进行同步 SCH在一个时隙内的位置是应该是固定的 在LTE系统中至少要支持两种CP长度 SCH的位置不能因为CP长度的不同而不同 SCH SCH 把SCH放在时隙的最后一个OFDM符号上 那么 SCH的位置就保持固定了 3 SCH和BCH的频域结构 SCH 无论小区的带宽有多大 总是在小区带宽中心的62个子载波发送 发送带宽总是1 25MHz 这样可以实现快速 低复杂度 低开销的小区搜索 BCH 总是在小区带宽的中心位置发送 先用一个1 25MHz的主广播信道发送一部分系统信息 然后再用一个更大带宽的动态广播信道发送余下的系统信息 无论eNodeB的传输带宽有多大 无论系统带宽和UE的接收带宽能力多大 UE总是通过检测系统带宽的中央部分 以实现快速的小区搜索 4 PSCH和SSCH的TDM复用方式 以FS1为例 系统带宽 一个时隙 SSCH PSCH 10ms无线帧 20个时隙 2个SCH传送周期 需解决SSCH的CP长度盲检测的问题 5 SCH的信号结构 有两种选择 1 分级的SCH 系统发送2或3个SCH信号 第1个SCH信号只用于获得时间和频率同步 该信号对各小区是相同的 或只有少数几种选择 第2个SCH信号是对各小区不同的 携带小区ID或小区组ID 如果第2个SCH信号只携带小区组ID 则可用小区的公共参考符号获得具体的小区ID 如果没有第2个SCH信号 则可以直接通过小区的公共参考信号获得完整的小区ID 2 不分等级的SCH信号 SCH信号对各小区是不同的 可能占用不同子载波 直接携带小区ID或小区组ID 观点逐渐统一到支持分级SCH信号上 小区搜索流程图 获取5ms时钟 获得具体小区ID PSS 获取10ms无线帧时钟 小区ID组 BCH天线配置等 检测下行参考信号 用于获得BCH天线配置 是否采取位移导频 读取BCH 用于获取小区其他信息 SSS 三 小区搜索的具体过程 搜索小区并驻留接受PSCH 获取小区ID 确定5ms定时边界检测SSCH 确定10ms帧边界 四 至此 UE实现了和eNodeB的定时同步 要完成小区搜索 仅仅接收PBCH是不够的 还需要接SIB 即UE接收承载在PDSCH上的BCCH信息 在数据接收过程中 UE还要根据接收信号测量频偏并进行纠正 实现和eNB的频率同步 其它 contents 小区初搜过程随机接入过程上行时钟控制过程功率控制过程 为什么要进行随机接入过程 UE通过随机接入与基站进行信息交互 完成后续如呼叫 资源请求 数据传输等操作 实现与系统的上行时间同步 随机接入的性能直接影响到用户的体验 能够适应各种应用场景 快速接入 容纳更多用户的方案 一 基于竞争的随机接入过程 在本过程中 随机接入的前导序列有UE随机选择 这样可能导致多个UE同时传输同一前导序列 所以需解决一个竞争的过程 1 UE端通过在特定的时频资源上 发送preamble序列 进行上行同步 2 基站端在对应的时频资源上对preamble序列进行检测 完成序列检测后 发送随机接入响应 3 UE在检测到属于自己的随机接入响应 UE在UL SCH信道上传输首次上行传输的调度信息 4 基站发送冲突解决响应 UE判断是否竞争成功 无竞争的随机接入过程 eNodeB可以通过给UE分配一个专用的前导序列来避免竞争的发生 即非竞争模式 省去了选择前导这个过程 故快于基于竞争的随机接入 适用于切换 或有下行数据到达且需要重新建立上行同步时 这几个过程要求系统的时延尽可能的小 1 基站根据此时的业务需求 给UE分配一个特定的preamble序列 2 UE接收到信令指示后 在特定的时频资源发送指定的preamble序列3 基站接收到随机接入preamble序列后 发送随机接入响应 进行后续的信令交互和数据传输 contents 小区初搜过程随机接入过程上行时钟控制过程功率控制过程 一 上行时钟控制的目的 LTE上行采用的是SC FDMA传输技术 为保持UE上行信号之间的正交性 必须保证各UE信号在接收机端的接收时钟一致 二 上行同步控制方法 控制UE采用不同的时间提前量 TA 使各UE的信号基本同时到达eNodeB eNodeB通过上行时钟控制信令指示UE采用适当的TA 上行同步TA的确定 当UE进行上行数据发送 eNodeB可估计其上行接收时钟 产生时钟控制指令 当UE暂没有发送上行数据时 TA的测量可根据周期性的发送上行同步信号如SRS 信道探测参考信号 Preamble码等来确定 上行同步的保持 UE是移动的 它到基站的距离总是在变化 所以在整个通信过程中 基站必须不断地检测UE上行突发中Midamble 训练序列 的到达时刻 并对UE的发送时刻进行闭环控制 以保持可靠的同步 contents 小区初搜过程随机接入过程上行时钟控制过程功率控制过程 下行功率控制 决定每个RE的能量 采用OFDMA技术 信号之间相互正交 不存在因为远近效应而进行功率控制的必要性 下行功控的主要目的主要是补偿路径损耗和阴影 一 PDSCH 功控 冲突 频域调度 下行控制信道 PDCCH PCFICH PHICH 不能采用频域调度的方法 故可采取半静态的功率分配方案 上行功率控制 控制不同物理信道的传输功率 采用SC FDMA技术 没有因远近效应进行功控的必要性 主要补偿路损和阴影 并尽可能的抑制小区间干扰 二 当一个UE的信道质量下