《lte关键技术分析x (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《lte关键技术分析x (2)（127页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 LTE关键技术分析 2011年4月 2 培训目标 学完本课程后，您应该能： 了解LTE高阶调制、AMC、HARQ和宏分 集技术分析 掌握OFDM的基本原理 了解OFDM和CDMA技术各自的优缺点 掌握LTE的下行多址方式和上行多址方式 掌握LTE采用的MIMO方式 3 目 录 1. 高阶调制、高阶调制、AMC、HARQ和宏分集技术分析和宏分集技术分析 2. OFDM技术基本原理技术基本原理 3. OFDM技术优势和不足技术优势和不足 4. 下行多址技术和上行多址技术下行多址技术和上行多址技术 5. LTE下行和上行下行和上行MIMO技术技术 4 1 LTE的调制方式 1 3 5 7 -1
2、-3 -5 -7 1 3 5 7 -1 -3 -5 -7 I Q 011 010 000 001 101 100 110 111 111 110 100 101 001 000 010 011 b5b4b3 b2b1b0 64QAM 1 1 0 0 1 -1 1 -1 Q I b0 b1 10 01 1 -1 -1 Q I b1b0 b3b2 3 -3 -3 3 00 11 11 10 00 01 16QAM QPSK 5 LTE关键技术高阶调制对吞吐量的改善 PA3 Channel(64QAM vs 16QAM)： 小区边缘：0增益。 小区中心：010增益。 靠近基站：3050增益。 高阶调
3、制增益受信道条件影响较大 PB3 Channel(64QAM vs 16QAM)： 小区边缘：0增益。 小区中心：0增益。 靠近基站：1020增益。 6 自适应调制和编码（AMC） 信道质量的信息反馈，即Channel Quality Indicator（CQI） UE测量信道质量，并报告（每1ms或者更长的周期）给 eNodeB。 eNodeB基于CQI来选择调制方式，数据块的大小和数据速率。 eNodeB eNodeB 较差的信道环境 较多的信道编码冗余 较好的信道环境 较少的信道编码冗余 较差的信道环境 较低阶的调制 较好的信道环境 较高阶的调制 7 CQI索引 CQI索引索引 调制调制
4、 编码速率编码速率1024 频谱效率频谱效率(bit/Hz) 等效等效SNR阈值阈值(BLRE=10%) 0 出范围 1 QPSK 78 0.1523 -6.71 2 QPSK 120 0.2344 -5.11 3 QPSK 193 0.3770 -3.15 4 QPSK 308 0.6016 -0.879 5 QPSK 449 0.8770 0.701 6 QPSK 602 1.1758 2.529 7 16QAM 378 1.4766 4.606 8 16QAM 490 1.9141 6.431 9 16QAM 616 2.4063 8.326 10 64QAM 466 2.7305 10
5、.3 11 64QAM 567 3.3223 12.22 12 64QAM 666 3.9023 14.01 13 64QAM 772 4.5234 15.81 14 64QAM 873 5.1152 17.68 15 64QAM 948 5.5547 19.61 将参考信号的SINR近似地看为AWGN信道条件下的等效SNR 。 8 LTE关键技术HARQ 传统的ARQ 接收端接收数据块，并解编码 根据CRC解校验，得到误块率 如果数据块误块率高 丢弃错误的数据块 接收端要求发送端重新发完 整的错误的数据块 混合HARQ 接收端接收数据块，并解编码 根据CRC解校验，得到误块率 如果误块率较高
6、 暂时保存错误的数据块 接收端要求发送端重发 接收端将暂存的数据块和重 发的数据混合后再解编码 Packet 1 Packet 1? Packet 1 N Packet 1 A Packet 2 HARQ with Soft Combining + Packet 1? eNodeB UE 发射机发射机 接收机接收机 9 eNode_B中物理层的HARQ操作 第二次速 率匹配 Parity1比特比特 虚拟的IR 缓存区 第一次速 率匹配 系统比特系统比特 Turbo 编码比特编码比特 去物理信去物理信 道分割道分割 RV 参数参数 LTE物理层中会有一个HARQ发送、速率匹配和AMC 相结合的操
7、作过程 图中的操作会做两次速率匹配 Parity2比特比特 10 HARQ不同类型 LTE中HARQ技术主要是系统端对编码数据比特的选择重传以及 终端对物理层重传数据合并。 通过RV参数来选择虚拟缓存中不同编码比特的传送。不同RV参 数配置支持： CC（Chase Combining）（重复发送相同的数据） FIR（Full Incremental Redundancy）（优先发送校验比特）。 不同次重传，尽可能采用不同的r参数（RV），使得打孔图尽可 能错开，保证不同编码比特传送更为平均。 11 Hybrid Automatic Repeat reQuest(HARQ) Chase Comb
8、ining（CC）重传方式举例 Turbo编码器编码器 速率匹配（打孔）速率匹配（打孔） 追逐合并（追逐合并（CC）（在接收机边）（在接收机边） 原始的传送原始的传送 重传重传 Systematic Parity 1 Parity 2 Systematic Parity 1 Parity 2 Systematic Parity 1 Parity 2 12 Hybrid Automatic Repeat reQuest(HARQ) Incremental Redundancy（IR）重传方式举例 Turbo编码器编码器 速率匹配（打孔）速率匹配（打孔） 递增冗余合并（递增冗余合并（IR）（在接收
9、机边）（在接收机边） 原始的传送原始的传送 重传重传 Systematic Parity 1 Parity 2 Systematic Parity 1 Parity 2 Systematic Parity 1 Parity 2 13 多进程“停等”HARQ “停等”（Stop-and-Wait：SaW）HARQ 对于某个HARQ进程，在等到ACK/NACK反馈之前，此 进程暂时中止，待接收到ACK/NACK后，在根据是ACK 还是NACK决定发送新的数据还是进行旧数据的重传。 进程1 新包1 等待 进程1 新包2 等待 进程1 新包2 进程1 新包1 等待 进程1 新包2 等待 进程1 新包2
10、 发送发送 接收接收 14 同步和异步HARQ-按重传的时序安排分类 同步HARQ：每个HARQ进程的时域位置被限制在预定 义好的位置，这样可以根据HARQ进程所在的子帧编号 得到该HARQ进程的编号。同步HARQ不需要额外的信 令指示HARQ进程号。 异步HARQ：不限制HARQ进程的时域位置，一个 HARQ进程可以在任何子帧。异步HARQ可以灵活的分 配HARQ资源，但需要额外的信令指示每个HARQ进程 所在的子帧。 15 自适应和非自适应HARQ-按传输配置分类 自适应HARQ：可以根据无线电条件，自适应的调整每 次重传采用的资源块（RB）、调制方式、传输块大小、 重传周期等参数。可看作
11、HARQ与自适应调度、自适应 调制和编码的结合，可以提高系统在时变信号中的频谱 效率，但会大大提高HARQ流程的复杂度，并需要在每 次重传时都发送传输格式信令，大大增加了信令开销。 非自适应HARQ：对各次重传均用预定义好的传输格式， 收发两端都预先知道各次重传的资源数量、位置、调制 方式等资源，避免了额外的信令开销。 16 下行异步自适应HARQ流程 UE通过PUCCH向eNodeB反馈上次传输的ACK/NACK信 息。经过一定的延迟到达eNodeB。 eNodeB对PUCCH的ACK/NACK信息进行解调和处理， 并根据ACK/NACK信息和下行资源分配情况对重传数据 进行调度。 PDSC
12、H按照下行调度的时域位置发送重传数据，并经过 一定的下行传输延迟到达UE端。 UE经过一定的处理延迟对下行重传完成处理，并通过 PUCCH再次反馈ACK/NACK信息。 结束一个下行HARQ RTT流程。 17 下行HARQ传输时序 PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PUCCH PDSCH PDSCH 下行HARQ环回时间（RTT） eNodeB处理和下行调度延迟 3ms左右 上行传输延迟 下行传输延迟 UE处理延迟2ms左右
13、 UE上行 发送时序 eNodeB上行 接收时序 eNodeB下行 发送时序 UE下行 接收时序 1ms 18 上行同步非自适应HARQ流程 eNodeB通过PHICH（物理HARQ指示信道）向UE反馈 上次传输的ACK/NACK信息，经过一定的延迟到达UE。 UE对PHICH的ACK/NACK信息进行解调和处理，并根 据ACK/NACK信息在预定义的时域位置通过PUSCH发 送重传数据，并经过一定的上行传输延迟到达eNodeB。 eNodeB经过一定的处理延迟对上行重传完成处理，并通 过PHICH再次反馈针对此次的重传信息。 结束一个上行HARQ RTT流程。 19 上行HARQ传输时序 P
14、HICH PDCCH /PHICH PHICH PUSCH PUSCH 上行HARQ环回时间（RTT） UE处理延迟 2ms左右 下行传输延迟 上行传输延迟 eNodeB处理延迟 3ms左右 eNodeB 下行发送 时序 UE下行 接收时序 UE上行 发送时序 eNodeB上行 接收时序 1ms PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PHICH PDCCH /PHICH PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH PDCCH /PH
15、ICH PDCCH /PHICH PDCCH /PHICH 20 HARQ进程数量 对于SaW HARQ，一次重传发出后，要等待RTT时间才 能决定下一次传输是新数据还是旧数据的重传。 并发HARQ进程可以不浪费RTT等待时间。 RTT越大，需要越多的并行HARQ进程数量以填满RTT。 HARQ进程数量约等于RTT/TTI。 21 HARQ进程数量估算 UE处理延迟约为2ms。 eNodeB处理延迟约3ms。 传输延迟取决于eNodeB和UE之间的距离。传输速率约为 6.7s/km。对于较小的小区，传输延迟基本可以忽略，对于大小 区，则不能忽略。 一般对于半径15km以下小区，支持7个HARQ
16、进程就足够了。 更大的小区需要支持8个HARQ进程，最大能支持100km的小区。 LTE上行只支持8个HARQ进程，下行支持7个和8个HARQ进程。 这样可以有效支持大小区覆盖，也可以对小区进行优化。 22 HARQ性能 橙色线：传统ARQ 蓝色线：接收方分集合并的HARQ 红色线：增加FEC冗余方式的HARQ HARQ显著提升低信噪比的性能，对改善小区边缘覆盖率是有好处的 23 宏分集技术 上行宏分集 终端发送的上行信号被两个或两个以上的基站（小区） 接收到，并将接收到的信号进行选择性合并或软合并， 提高接收信号的性能。 下行宏分集 下行信号的在两个或两个以上的基站（小区）发送，终 端对不同基站（小区）来的接收信号进行软合并处理。 24 宏分集技术优点 提高系统容量和小区边缘传输速率。 增加小区覆盖范围。 25 宏分集的取舍
