LTE学习相关笔记2014(2)

2020-04-03 12:19

1D 2 2A 带有预编码和功率偏置信息的单码字PDSCH紧凑型调度(对应MIMO发射模式5-多用户MIMO) 通常用于多天线端口、多码字模式(对应MIMO发射模式4-闭环空分复用) 通常用于多天线端口、多码字模式(对应MIMO发射模式3-开环空分复用) 类型2 类型0或1 类型0或1 无 3、3A 分别用于A2\\A1-比特上行信道(PUCCH和PUSCH)功率控制命令发送 上表中除了呈现资源调度信息由不同DCI格式所承载外,还包含了一个信息,那就是资源调度的方法,即资源分配的类型,每一种DCI格式都与资源分配类型对应。资源分配一共有3种类型,分别是类型0、1、2,通常情况下,分配类型0用于数据或信令的资源分配,分配PRB的资源组粒度由系统带宽决定,如20Mhz带宽,组粒度为4.

下行系统带宽RB数 <=10 11~26 27~63 64~110 RBG(无线资源组)大小(P) 1 2 3 4 类型0分配的资源可以是整个系统带宽,由于是按组来进行分配,可提供最大的速率,因此最适合数据传输场景,一般与DCI=1、2、2A进行对应。

对于资源分配类型2,一般用户公共信道的资源分配,承载信令或者控制信息。与DCI=1A\\1B\\1C\\1D进行对应。

关于资源分配的方法是,每个PDCCH信道中包含两部分资源分配字段,一部分是类型字段,指示是类型0或1,另一部分是真正的资源分配信息。对于资源分配类型0和1,因为有着相同的PDCCH格式,所以只能通过类型字段区分,当系统带宽所能提供的PRB数量小于等于10个时,PDCCH内仅包含真正的资源分配信息,而不包括类型字段信息。对于资源分配类型2与类型0或1的PDCCH格式不同,因此,不需要类型字段。

资源分配类型0,采用位图的方式分配RBG(无线资源组)给调度的UE,RBG的大小与系统带宽相关(如上表),与位图的bit数是一致的,如20Mhz带宽,100个RB,25个RBG,也就是由25bit组成的位图,这样相对于用1个比bit标识一个RB而言,位图的方式减少了开销。对于位图分配方式很多资料都没有解释清楚,但下图做了很好诠释。

资源分配类型1,同样采用位图的方式,但RB资源被划分成多个子组(P),增加了频率分集增益,每一个位图表征一个子组的资源分配,分配的RB数最大为子组带宽。由于资源子组的存在,相对于分配类型0,位图bit开销更少。类型1资源分配由三部分字段决定-子组识别bit、偏移bit、位图bit。例如下图RB被分为2个子组调度。

在资源分配类型2中,通过PDCCH信道中的1bit标志,可以分配给UE一组连续的物理资源或者VRB(虚拟资源块),资源分配范围可以是一个RB到整个系统带宽。VRB的资源分配方式有两种,一种为区域型方式,即资源调度信息包含在11bit的RIV(资源指示值)中,由VRB的开始位置和VRB连续RB的长度

决定资源分配;如下图所示。

另一种为分布式方式,VRB资源分配可以在整个系统带宽中,但在频域不是连续的(可能存在1个或2个Gap),需要通过跳频实现。值得注意的是,DCI格式-1C总是采用分布式VRB分配方式,而其他的如DCI格式-1A\\1B\\1D可以通过1bit标志指示采用区域性方式或者分布式方式。

最后,网络侧通过带有DCI格式的PDCCH信道发送资源调度信息给UE,但对于公共信道的信息,UE是如何判断DCI格式是属于自己的呢,答案是RNTI,因为PDCCH信道有用RNTI加扰处理,因此可是实现对UE的资源分配。

5、LTE网络中Ts的含义

在LTE网络中有一个最基本的时间单元:Ts,无论帧长(=307200*Ts)、时隙长度(=15360*Ts)、循环前缀长度(=144*Ts或者512*Ts)都是通过TS定义的。那么Ts值是多少呢?下面等式明确给出了Ts的定义。

Ts =1/(15000*2048) 单位是:秒

计算结果大约时间为32.6纳秒。虽然规范中定义了Ts公式,但没有给出明确的解释,这个公式缘何而来,刚接触时会有点陌生。有两点可以帮助更好的理解Ts的含义。

第一,LTE系统中OFDM符号生成所采用的FFT SIZE为2048(以20MHZ带宽为例),采样频率为15kHz,那么20M带宽的采样率=15kHz*2048=3.072MHz,这样Ts可以理解为OFDM符号的采样周期,即一个OFDM符号的周期为Ts=1/15000*2048。

第二,Ts的大小可与UMTS或者CDMA的码片周期匹配。如UMTS系统的码片周期=1/3.84Mhz,CDMA系统的码片周期=1/1.2288Mhz,正好等于8*Ts和25*Ts,这样有利于减少多模芯片(同时支持LTE和UMTS或CDMA)实现的复杂度。

6、LTE网络中TA距离计算

UE从网络侧接收TA命令,调整上行PUCCH/PUSCH/SRS的发射时间,目的是为了消除UE之间不同的传输时延,使得不同UE的上行信号到达eNodeB的时间对齐,保证上行正交性,降低小区内干扰。在GSM网络中,1TA表征的距离大约在550m,那么在LTE网络中TA命令对应距离是如何计算?

? 首先,TA表征的是UE与天线端口之间的距离。

1Ts对应的时间提前量距离等于:(3*10^8*1/(15000*2048))/2=4.89m。含义就是距离=传播速度(光速)*1Ts/2(上下行路径和)。TA命令值对应的距离都是参照1Ts来计算的。

? 在随机接入过程中:

eNodeB测量到上行PRACH前导序列,在RAR(随机接入响应)的MAC payload中携带11bit信息,TA的范围在0~1282之间,根据RAR(随机接入响应)中TA值,UE调整上行发射时间Nta=TA*16,值恒为正。

例如:TA=1,那么Nta=1*16Ts,表征的距离为16*4.89m=78.12m,同时可以计算得到在初始接入阶段,UE与网络的最大接入距离=1282*78.12m=100.156km。

? 在业务进行中:

周期性的TA命令在Mac层的信息为6bit,即TA的范围在0~63之间。

TA命令Nta_新 = Nta_旧 +(TA-31)*16,时间提前量值可能为正或负。

例如:TA=30,那么Nta_新 = Nta_旧 +(30-31)*16Ts,距离等于-1*16*4.89m=-78.12m

根据公式可以算出最小的TA距离为-31*16*4.89m=-2.42Km,最大TA距离为32*16*4.89m=2.5Km。

7、LTE网络CDRX功能

DRX功能,在2G和3G中都有应用,主要目的是降低空闲态UE的功耗,增加手机电池寿命。随着网络演进HSPA在R7版本后引入了连接态的DRX功能,主要改善高速数据业务带来的高能量消耗。对于空闲态,UE没有占用无线资源,而在连接态,终端占用空口无线资源,保持高能量消耗。

CDRX(CONNECTED DRX)功能的应用与分组业务(HTTP、EMAIL、IM)特性相关,由于分组业务在使用中具有明显的突发性,即实际发送/接收的分组包周期短、但频率高,呈梳状分布,如下图。在LTE网络中,当UE处于RRC_CONNECTED状态,即使没有数传,UE仍要每子帧监听PDCCH信道,判断是否有数据发送,所以要一直保持较高的发射功率,消耗大量的电能。同时PS业务特性也会造成额外的信令开销,占用用户面资源,降低了系统容量。

在LTE网络中,RRC实体得到优化,UE仅存在RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两个状态,在空闲态UE附着在EPS进行移动性管理,没有实际的数据激活,在这个状态UE可以被寻呼进行下行数传,也可发起RRC连接请求进行上行数传,进入RRC_CONNECTED状态。而这个状态若开启DRX功能,UE在数传阶段的分组包间隔期可进入DRX睡眠期,关闭射频单元,降低手机功耗。CDRX具体实现是网络侧通过RRC CONNECTIONRECONFIGURATION或者RRC CONNECT SETUP通知UE,按照相关参数进行“小睡”或者“深睡”。具体参数包括“drx-inactivity timer”、“onDurationTimer”、“drx-Retransmission timer”、“HARQ RTT Timer”、“shortDRX-Cycle”、“drxShortCycleTimer”、“longDRX-Cycle”等。参数具体含义结合下图进行说明。

DRX功能流程在3GPP 36.321中有明确定义,当网络配置CDRX功能后,如上图UE成功解码PDCCH信道进行数据传输,UE处于业务态(Traffic态),当在“drx-inactivity timer”内都没有监测到本UE的调度信息时,UE进入DRX Cycle模式(短DRX周期模式或者长DRX周期模式),选择哪种模式根据网络参数设置决定,长DRX周期模式可以深度节电,但会增加业务响应时延;短DRX周期模式对用户体验影响较小,周期较短,但频繁的“唤醒”和“睡眠”,节电效果不如长DRX周期,也可以两种模式都配置。DRX Cycle周期由“onDurationTimer”+“DRX Sleep”组成,在RRC消息中没有定义,需要根据子帧号与DRX Cycleoffset计算得到。“onDurationTimer”相当于一个DRX Cycle周期中的“CONNECTED态”,用于监听PDCCH信道上的调度信息,而“DRX Sleep”相当于一个DRX Cycle周期中的“IDLE态”,在此态中射频单元关闭,实现UE节电的目的。

还有另一种情况就是HARQ重传模式,系统为每一个HARQ进程都配置了一个“HARQ RTT Timer”、“drx-Retransmission timer”用于在重传模式下的控制。DRX流程如下图。


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