3GPP-LTE物理层

3GPPLTE物理层概况pengxiaopcnssOct.6,2007,1.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.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-LTE,1.3.2协议栈,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,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,2.1.2FS2(framestructuretype2)特点：只用于TDD；主要是为了兼容TD-SCDMA；存在争议,2.2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）；,3)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，Tailbitingconvolutionalcoding,2.2.2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。,2.2.3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,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,2.2.6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-cellpowercontrol,2.3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,2.2.3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,2.2.5广播信道(BCH)的物理层模型,2.2.6寻呼信道(PCH)的物理层模型,2.2.7多播信道(MCH)1)多播信道支持MBFSN(Multicast/BroadcastoveraSingleFrequencyNetwork)；2)inMBFSN,atime-synchronizedcommonwaveformistransmittedfrommultiplecellsforagivenduration,allowingforover-the-aircombiningofmulti-celltransmissionsintheUE,wherethecyclicprefixisutilizedtocoverthedifferenceinthepropagationdelays,whichmakestheMBSFNtransmissionappeartotheUEasatransmissionfromasinglelargecell；3)MBFSN要求MCH的传输格式和资源分配方式是准静态的(semi-static),4)多播信道的物理层模型如下：,2.2.8下行控制信道(DL-SCH)下行控制信令包含：1)传输格式、资源分配方式及HARQ信息；2)上行调度确认(Uplinkschedulinggrant)；2.2.9控制格式标示(CFI)指示PDCCH中，一个子帧里OFDM符号的个数；2.2.10HARQ标示(HI)包含HARQ的ACK/NAK,2.2.11下行参考信号与同步信号2.2.11.1下行参考信号每个参考信号对应于一个下行天线端口，共有以下三种参考信号：1)MBSFNreferencesignal，针对MBFSN传输；2)Cell-specificreferencesignal，针对non-MBFSN传输；3)UE-specificreferencesignal，只用于单天线端口传输2.2.11.2同步信号1)Primarysynchronizationsignal2)Secondarysynchronizationsignal,2.2.12下行多天线技术1)支持2或4个发射天线；2)SU-MIMO和MU-MIMO，及两者的准静态切换(semi-staticswitching)；3)支持基于码本反馈的预编码以及秩自适应机制；4)采用波束成型技术作为一个可选的MIMO模式；注：SU-MIMO:Spatialdivisionmultiplexing(SDM)ofmultiplemodulationsymbolstreamstoasingleUEusingthesametime-frequency(-code)resourceMU-MIMO:SpatialdivisionmultiplexingofmodulationsymbolstreamstodifferentUEsusingthesametime-frequencyresource,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,下列技术提案均摘自3GPPTSGRAN1#50-bisR1-074xxx系列；在07年10月8日中国上海举行的3GPP会议上这些提案将被予以讨论,Doc-ID:R1-074043Source:MotorolaTitle:CQIFeedbackSchemesforE-UTRAfor:Discussion概述：1)针对LTE系统中CQI反馈机制的过高开销，Moto提出了一些改进方案,包括BitmapFeedbackScheme,Top-Mfeedbackscheme,以及Hybridfeedbackscheme;2)这些改进的CQI反馈机制以频域选择性调度(frequency-selectivescheduling)为基础，每次CQI汇报只需10bit左右，并且基本可达到全反馈性能(fullfeedbackperformance),Doc-ID:R1-074417Source:PanasonicTitle:VoIPcapacitycomparisonbetweenNd=2andNd=3forDLdistributedtransmissionfor:DiscussionandDecision概述：1)3GPP就下行分布式传输(downlinkdistributedtransmission)暂时形成了两套方案:Nd=2,和Nd=3；(Nd:diversityorder)2)为比较这两套方案的优劣，Panasonic就VoIP（属于典型的下行分布式传输业务）的容量进行了仿真分析；他们的结果显示，相对于Nd=2而言，Nd=3有89%的容量增益。以此为依据，Panasonic认为Nd=3是更好的选择,Doc-ID:R1-074424Source:PanasonicTitle:DiscussiononCQIReportMetric(SINRvsTBS)for:DiscussionandDecision概述：1)Panasonic就CQI汇报的尺度(metric)进行了一些研究。他们认为，在决定CQI的汇报尺度时，作为汇报实体的UE和作为评估实体的eNB之间的功能划分应该作为一个考虑因素。2)Panasonic认为TBS(transportblocksize)作为汇报尺度要稍好于SINR。,Doc-ID:R1-074429Source:QualcommEuropeTitle:DetailsonScramblingfor:Discussion概述：1)针对LTE中的扰码机制，高通提出了一种新的PRN扰码生成器；他们认为这种扰码生成算法十分简便和灵活，适用于多种应用场合。2)高通给出了基于这种扰码生成器的LTE信道配置。,Doc-ID:R1-074430Source:QualcommEuropeTitle:BaselineCQIFormatfor:DiscussionandDecision概述：1)针对CQI信号可以在PUSCH,PUCCH两个物理信道上传输的事实，高通做了一些分析和比较；他们认为，在支持频率分集和频率选择性调度的情况下，两种方式各有优劣。2)仿真结果显示，在多数场景下，无论窄带还是宽带情形，PUCCH都能提供简便而良好的CQI传输；但随着粒度的增大(CQIgranularityincreasing)，PUSCH成了更好的选择。,Doc-ID:R1-074432Source:IPWireless,NextwaveWirelessTitle:TDDFrameStructurefor:DiscussionandDecision概述：1)IPWireless对FS2提出了异议。他们认为LTE-TDD的设计要力图与LTE-FDD兼容；只有这样，在芯片设计、测试耗费、设备代价以及市场前景等方面，LTE才会表现出竞争力。他们认为在这一点上FS2很成问题，因为它与LTE-FDD兼容性很差。2)IPWireless认为这种局面的原因是，FS2设计的一个前提是保证LTE-TDD和TD-SCDMA在上下行切换点处的严格对准。他们认为这个前提的必要性值得怀疑，并建议RAN1敦促RAN4对这个问题进行重新研究。,参考文献13GPPTS36.201V2.0.0(2007-09)23GPPTS36.211V2.0.0(2007-09)33GPPTS36.212V2.0.0(2007-09)43GPPTS36.213V2.1.0(2007-09)53GPPTS36.214V2.0.0(2007-09)63GPPTS36.300V8.1.0(2007-06)73GPPTR25.814V7.1.0(2006-09)83GPPTR25.913V7.3.0(2006-03)93GPPTSGRAN1#50-bisR1-074043(2007-10)103GPPTSGRAN1#50-bisR1-074