TD-LTE系统的详细分析和讲解.ppt

LTE-TDD系统简介,王轶,LTE 基本要求,相关协议：25.814,下行峰值速率： 100 Mb/s （20 MHz带宽），对应 5 bps/Hz频谱效率 上行峰值速率：50Mb/s （20 MHz带宽），对应 2.5 bps/Hz频谱效率峰值速率：,带宽5MHz时，每小区至少同时支持200 个active的用户可容纳用户能力：,􀂄 对于低速 0 至15 km/h环境，系统提供最优性能 􀂄 对于中速15 至120 km/h环境，系统提供较好的性能 对于高速120 km/h to 350 km/h环境，系统保证通话能力 也考虑高达500 km/h环境中的传输移动性：,一般情况，小区半径5 km,满足所以的性能要求 小区半径30 km时，允许少许性能损失，但仍能提供常规服务 也考虑小区半径高达100 km的情况覆盖范围：,支持灵活带宽配置：,支持六种带宽配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz及20MHz相关协议：36.211,,,时隙结构：7个OFDM符号,,,上下行业务分配比例: 7种,下行：,上行：,LTE TDD 帧结构,,,LTE TDD 基本物理单元,Resource Block： 频率上连续的12个子载波， 时域上对应1个时隙。

这是LTE里调度的最小单元 Resource element： RB内的各个时频单元，以（k,l）来表征，k为子载波，l为OFDM符号LTE TDD 基本参数,相关协议：36.211,36.212,36.104,LTE TDD 下行物理信道及导频信号,相关协议：36.211，36.212,LTE TDD 上行物理信道及导频信号,相关协议：36.211，36.212,注意：PUCCH不与PUSCH同时存在，当不存在上行业务时，控制信令由PUCCH承载,,发送端信号流程,LTE TDD 下行共享信道：PDSCH,信源数据（业务数据） 24位CRC校验码，生成多项式CRC24A CRC编码块分割，再加一次24位CRC校验码，生成多项式CRC24B，（若第一次CRC码块长度6144） 信道编码（Turbo编码，1/3码率，QPP(Quadrature Permutation Polynomial)交织器） 速率匹配（包括以Turbo块为单位的频域交织及根据HARQ的冗余版本对数据进行打孔或重复） 6. 比特级加扰 （扰码为寄存器长度＝31的Golden序列,初始状态与小区的Cell_id,用户的nRNTI及时隙号有关）,7. 调制 （采用QPSK, 16QAM、64QAM） 8. 层映射及预编码处理 a. 层映射：即将1个或2个传输块TB的数据串并变换为M并行数据流，M为层数。

M必须小于等于发送天线数对于基于码书的Precoding中，M需小于等于接收天线数以保证左伪逆的存在 b. 对各个层的数据，进行相应的预编码处理在LTE中，所有的MIMO方式均可表示为一个预编码矩阵与原始信号的相乘，不同MIMO方式，其预编码矩阵不同包括SFBC, Codebook precoding with CDD or without CDD 9. 资源块的映射（包括数据的子载波映射，并对导频信号做相同的子载波映射，导频与数据满足时分的关系） 10. IFFT变换 11. 加入同步时隙，成帧 （加入Dw PTS, UpPTS）,,发送端信号流程,应用MIMO的不同目的： improving received SINR （ 适应于低信噪比情况，发送分集，beamforming） sharing SINR （适用于高信噪比情况，多码字的Precoding）,PDSCH采用的MIMO,SFBC Precoding with CDD Precoding without CDD Beamforming,LTE中采用的MIMO方式：,,,开环MIMO,闭环MIMO,,,,低相关性,,高相关性,均可表示为一个预编码矩阵与原始信号的相乘：,,,,Precoding matrix,,,,Resource element group（REG）的概念：用于下行控制信息，每个element group包含4个有效子载波。

除了PBCH）,下行控制信道：PBCH/ PCFICH/ PHICH/PDCCH,Control Channel Elements (CCE)包含9个REG,PDCCH 承载控制信息： 上行传输的相关信息（如资源块个数，位置，调制编码方式等），下行 传输的相关信息（for SIMO,MIMO）,上行物理信道的功率控制命令 承载的不同信息，对应不同的DCI （downlink control information）Format 而DCI信号所需比特数的不同，则对应不同的PDCCH FormatLTE TDD 下行控制信道：PDCCH,1.16位CRC校验码，生成多项式CRC16 2. 信道编码（卷积码，1/3码率） 3. 速率匹配（频域交织及根据HARQ的冗余版本对数据进行打孔） 4. 复用与加扰（多个PDCCH相连接） 5. 调制（QPSK调制） 6. 频域资源映射（4个符号一组映射，REG） 7. IFFT变换,PDCCH Format 0,发送端信号流程：,LTE TDD 下行控制信道：PDCCH,注意： 接收端需先解出PCFICH，获得PDCCH占用的OFDM符号个数其起始位置，找到PDCCH 通过对PDCCH的CRC加扰，使得PDCCH 包含用户的ID信息 对于DCI format 0，也是通过对PDCCH的 CRC加扰来包含天线选择信息。

LTE TDD 下行同步信道：P-SCH,S-SCH,－主同步信号：粗同步，判断出主同步序列 （3选1），子帧的同步； 由P-SCH承载 －次同步信号：细同步，判断出次同步序列（168选1），联合粗同步结果确定cell id，并实现无线 帧的同步及更准确的符号同步；由S-SCH承载,,,,,相关协议：36.211, 36.213,主同步信号：长为62的Zad-off Chu序列，映射到系统带宽中间的6个RB，特殊时隙中的第3个OFDM符号内（notes：最短的DwPTS长为3个OFDM符号）下行同步信号分为两种：,次同步信号：2个长为31的PN序列的交织级连映射到系统带宽中间的6个RB，映射到 第2个及第12个时隙中的最后一个OFDM符号内0,1,9,10,11,19,,,2,,12,S-SCH: 最后一个符号,S-SCH: 最后一个符号,,P-SCH: 第3个符号,,P-SCH: 第3个符号,,LTE TDD 下行导频信号：RS,－Cell specific RS，做为下行物理信道估计的导频 －MBSFN中用的RS，仅在MBSFN中应用 －UE specific RS，Beamforming时下行物理信道估计的导频,,,,,相关协议：36.211, Sec. 6.10,Cell specific RS：由Golden码构造的伪随机序列,下行导频信号分为三大类：,,其中,为下行可用的最大资源块数，c（m）为Golden序列 ，该序列的初始值由,小区ID，时隙index及OFDM符号index共同决定。

与上行导频不同，下行导频在频域上散状分布（上行导频为集中式） 且下行导频在整个系统带宽上广播（上行导频只在用户占用的频带内发送）将该导频序列为散状序列，频域间隔=6,LTE TDD 下行导频信号：RS,Tr=1,Tr=2,Tr=4,,LTE TDD 上行共享信道：PUSCH,发送端信号流程：,24位CRC校验码，生成多项式CRC24A CRC编码块分割，再加一次24位CRC校验码，生成多项式CRC24B，（若第一次CRC码块长度6144） 信道编码（Turbo编码，1/3码率，QPP(Quadrature Permutation Polynomial)交织器） 速率匹配（包括以Turbo块为单位的频域交织及根据HARQ的冗余版本对数据进行打孔或重复） 加入控制信息（包括控制信息的信道编码（1/3卷积码、线性分组码）控制信息与数据满足时分的关系）,相关协议：36.212， Sec. 5.1~5.2,LTE TDD 上行共享信道：PUSCH,发送端信号流程：,6.比特级交织 （将上行控制信息按规定得位置映射到数据序列内后，进行行进列出交织，将一个传输块相邻载波映射到不同的OFDM符号内） 7. 比特级加扰 （扰码为寄存器长度＝31的Golden序列,初始状态与小区的Cell_id,用户的nRNTI及时隙号有关） 8. 调制 （采用QPSK, 16QAM、64QAM） 9. DFT变换（上行单载波传输） 10. 资源块的映射（包括数据的子载波映射，并对导频信号做相同的子载波映射，导频与数据满足时分的关系） 11. IFFT变换 12. 加入同步时隙，成帧 （加入Dw PTS, UpPTS）,相关协议：36.211,,LTE TDD 上行控制信道：PUCCH,PUCCH用于承载对下行链路的控制信息，包括HARQ的ACK/NACK信息，下行链路的CQI信息，根据下行信道情况获得的PMI （Precoding Matrix Index）与RI（Rank index）信息。

对于PUCCH是无需做DFT变换数据少，不会导致高的PAPR避免单载波特性带来的性能损失错位概率 控制于1％以内） 对于PUCCH所有的Format，均采用了长为12的Zad-off Chu序列进行频域扩频 对于PUCCH所有的Format，均占用1个RB，即12个子载波且按照一定的准则，占用频谱边缘的RB 对于相同Format的多个PUCCH信道，是采用码分的形式进行时频资源的复用 对于Format1，借助Zad-off Chu序列在频域的相移（step＝2）可支持6个同格式的PUCCH，同时借助于3组正交码字（时域扩频），可支持3个同格式的PUCCH，共6×3＝18个PUCCH 对于Foramt2，借助 Zad-off Chu序列在频域的相移（step＝1）可支持12个同格式的PUCCHPUCCH Format 2,格式2/2a/2b 发送端信号流程：,,信道编码：采用(20,A)的线性分组码 （若有ACK/NACK信息，加在CQI的20个bit后） 比特级加扰：Golden码 QPSK调制 长为12的Zad-off Chu序列对QPSK符号频域扩频 资源块映射 （若系统共有50个RB,则只能映射到0～1RB,或者48～49RB） 导频信号的产生与映射 IFFT变换 成帧,,相关协议：36.211, 36.212,,1BPSK/QPSK symbol （ACK/NACK）,LTE TDD 随机接入信道：PRACH,,用户完成小区搜索后，若有业务到来，则需进行随机接入过程。

UE通过该过程向eNB发起接入请求，包括以下步骤：,,PRACH sequence: Zadoff-Chu序列 （FDD: 长为839，TDD: 长为139）,,循环位移得到多个码字序列：,不同的u对应不同码组：,,,PRACH:为支持不同小区半径，共有5种Format， （Format 4 为TDD专用，在UpPTS中发送，频域占用6个RB）,1. UE上行发送PRACH序列 2. eNB通过该序列可获知UE的上行同步定时提前量，通过下行控制信 令告知UE调整同步；并为UE分配临 时ID（TC-RNTI）及接入请求 所需资源，供UE发起接入请求，并表明身份 3. UE获得该ID后，以该ID标识自己身份，并根据eNB分配的资源发送 RRC信令 4. 若eNB接受UE请求，则为UE分配资源，发送下行RRC信令 5. 随机接入过程结束UE成功接入，获得eNB为其分配的C-RNTI ID,UE发送数据。