LTE学习宝典(5)

2018-11-19 20:29

(4)同步信号设计

除了TDD固有的特性之外(上下行转换、特殊时隙等),TDD帧结构与FDD帧结构的主要区别在于同步信号的设计。LTE 同步信号的周期是5ms,分为主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)。LTE TDD和FDD帧结构中,同步信号的位置/相对位置不同,如图3所示。在TDD帧结构中,PSS位于DwPTS的第三个符号,SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号;在FDD帧结构中,主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置的不同,终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。

图3:FDD和TDD的同步信号设计 (5)HARQ的设计

LTE FDD 系统中,HARQ的RTT(Round Trip Time)固定为8ms,且ACK/NACK位置固定,如图4所示。TD-LTE系统中HARQ的设计原理与LTE FDD相同,但是实现过程却比LTE FDD复杂,由于TDD上下行链路在时间上是不连续的,UE发送ACK/NACK的位置不固定,而且同一种上下行配置的HARQ的RTT长度都有可能不一样,这样增加了信令交互的过程和设备的复杂度。

如图4所示,LTE FDD系统中,UE发送数据后,经过3ms的处理时间,系统发送ACK/NACK,UE再经过3ms的处理时间确认,此后,一个完整的HARQ处理过程结束,整个过程耗费8ms。在LTE TDD系统中,UE发送数据,3ms处理时间后,系统本来应该发送ACK/NACK,但是经过3ms处理时间的时隙为上行,必须等到下行才能发送

ACK/NACK。系统发送ACK/NACK后,UE再经过3ms处理时间确认,整个HARQ处理过程耗费11ms。类似的道理,UE如果在第2个时隙发送数据,同样,系统必须等到DL时隙时才能发送ACK/NACK,此时,HARQ的一个处理过程耗费10ms。可见,LTE TDD系统HARQ的过程复杂,处理时间长度不固定,发送ACK/NACK的时隙也不固定,给系统的设计增加了难度。

图4:FDD和TDD 的HARQ 设计

与FDD模式一样,在LTE TDD模式中支持VoIP面临着诸多挑战,主要包括:时延要求严格,HARQ RTT较长;不同上行链路/下行链路配置方案中的各种控制信道限制条件;由不连续传输导致的严重上行链路覆盖范围问题,由于存在多个可能的上行链路/下行链路配置方案,它可用于实现高的VoIP总容量。

我们给出当系统带宽为5 MHz时,LTE TDD模式中的VoIP系统级性能。容量估计标准与FDD相同,它可定义为当中断概率不超过5%时,每个扇区VoIP支持的用户最大数。VoIP容量数可以从宏蜂窝场景1和宏蜂窝场景3中的系统仿真结果中得到。

11.调度器

eNB负责上下行的调度,上下行是不同的调度器负责,因为上下行使用完全独立的资源,而且在链路性能的监测方面几乎也是独立的,因此设计时,尽量能够独立,但是如果采用TD-LTE的制式,能够结合上下行结合起来调度呢?我想这是应该做的,比如上行调度,完全可以参考下行反馈的信道质量,乃至于空间复用方式选择上;

调度器是实现快速分组调度技术的功能实体,它是LTE系统eNB侧MAC层的核心功能,对系统性能有重大影响,决定哪些用户得到调度,以及这些用户的时频资源、调制编码方案(MCS,Modulation and Coding Scheme)、MIMO等,它分为上行调度器和下行调度器,分别负责给上行共享传输信道UL.SCH和下行共享传输信道DL—SCH分配物理层资源。物理层资源主要包括物理资源块(PRB)和调制编码方案(MCS),多天线情况下还包括天线选择方案。调度器在LTE协议中的位置,以及它和HARQ、AMC等关键技术的实现关系如图2.5所示。其功能是判决在什么时间分配给哪些用户什么样的无线资源(如频率、时间、调制编码方案和天线等)来进行通信。这种判决是以最大化系统吞吐量为目标,以保证用户间

的公平性为前提,以确保不同业务流服务质量要求为基础的。3GPP Release5以前的版本一般将无线分组调度功能放在RNC上进行,借鉴了计算机网络的做澍51。但对无线网络有其自身的特点(或者说QoS要求),如信道的快速时变特性,将调度器放罱在RNC侧就不钱很好地、自适应地、迅速地反映当前时变信道的传输信息,从而无法进行快速的链路自适应和快速调度,所以在LTE系统中把调度器放置在基站侧进行控制,这样调度器可以及时地根据信道情况和衰落特性自适应改变调制方式或其他传输参数,同时减少用户设备(UE)的内存要求和系统的传输延迟。

调度器进行调度需要知道以下信息:

1)可用时频资源(含可用PRB、小区负载、功率、干扰协调等信息) 2)用户的QoS参数(各个业务的类别、优先级、GB刚MB肿B洲BR等) 3)Buffer Status(区分不同优先级组) 4)空口质量(如不同频带的CQI/CPI等)

5)UEn—P.力(例如HOM能力、MIMO能力、内存大小、处理能力等) 6)HARQ信息(如HARQ重传信息、persistent scheduling等) 调度器的输出:

1)调度用户的上下行时频资源分配(资源分配):UE标识、分配的资源位置和分配时长 2)调度用户的上下行MCS/MIMO信息(传输格式):多天线信息、调制方式和负载大小

3)调度用户的HARQ参数:的内容视HARQ的类型有所不同,异步HARQ信令包括HARQ流程编号、增量冗余(IR)、HARQ的冗余版本和新数据指示等,同步HARQ信令包括重传序列号。

在采用多天线的情况下,资源分配信息和传输格式可能需要对多个天线分别进行传送。

调度器进行多业务调度时应该考虑每个用户设备和相应的无线承载的业务量及QoS要求,当一个用户存在多种业务,即多个无线承载时,上行调度器应采取“每用户”的调度分配原则,即每次调度时调度器给一个用户只发一个调度命令,多业务间的资源分配或者按照事先默认的原则进行分配或者由用户决定,即UE侧需要进行二次调度。考虑调度准许信令和HARQ的因素,“每承载\的调度分配原则,即每个承载发一个调度命令的方式在LTE系统中不予采用。

在同一个传输信道(比如DL.SCH和UL.SCH)上发送的同一个用户的多个逻辑信道上的数据经过调度模块最终复用成一个TB(Transport Block)块。在没有MIMO的情况下,每个用户每个TTl只能发一个TB块。只能发送一个TB块意味着当调度算法分配给同一个用户多个RB块时,需要针对该用户的信道质量在多个RB块上进行合并,给出统一的调制编码方式。

三、LTE语音仿真平台

我们把整个无线系统的IP 语音质量仿真分为链路级仿真、系统级仿真和VoIP 语音质量仿真三部分分开进行,每一级仿真为下一级仿真提供统计结果,如图所示。

1.链路级仿真

链路级仿真是通过对物理层和链路层传输的建模,输出错误概率和信干噪比(SINR)的关系。通常采用的错误概率为BER(误比特率)或BLER(误块率)或FER(误帧率)。一个好的链路级性能是达到好的系统级性能的必要条件但并不是充分条件。

1.1主要模块功能

Codec模块。该模块对数据进行信道编码,编码模块不仅实现了检错纠错功能,而且还包含有交织、速率匹配和信道映射等功能。LTE的信道编码模块主要可以分为以下几个子模块,程序严格按照R8协议依照子模块的次序进行编写。

Scheduler模块。属于频域资源调度模块,其主要内容是进行CQI计算,并为UE选择适当的RB传输方案,包括rank,MCS,TBS,RBG等。在测量CQI时,以几个RBG为单位,一般选取为5,不同的RBG组内的反馈信息是不同的。在计算预编码矩阵时考虑了基于码本和非基于码本两种方式。


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