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1、Do not delete this graphic elements in here: All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 LTE上行信道原理介绍 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 2 内容 LTE上行物理层基础 RACH信道介绍 PUCCH信道介绍 PUSCH信道介绍 LTE上行调度分配 Do not delete this graphic elements in here: All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 1. LTE上行物理层基础上行物理层基础 Al
2、l Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 4 LTE上行链路：多址接入方案 为了方便UE中高效的功率放大器设计，在上行链路多址接入方面，3GPP选择了 单载波频分多址接入（SC-FDMA）来支持OFDMA。 与OFDM相比，SC-FDMA能够抑制峰均功率比（PAPR） 对于QPSK提高了4 dB，对于16-QAM提高了2 dB 降低了移动台功率放大器的成本降低了移动台功率放大器的成本 降低了功率放大器的回退 增大了覆盖范围 Node B UE C UE B UE A UE A Transmit Timing UE B Transmit Timing UE C
3、Transmit Timing a a b b g g SC-FDMA仍是一种 正交频分 多址接入方案 UE使用的频率相互正交 通过使用定时提前信号（TA）达到时域上的同 步 只需在一个CP长度范围内同步 TA命令作为一个MAC控制元素以0.52ms的时间精 度进行发送 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 5 LTE上行链路：借力DFT预编码OFDMA的SC-FDMA 使用一个OFDMA前端和一个DFT预编码器实现SC-FDMA，称作DFT扩展OFDMA （DFT-SOFDMA） 优点是上行链路和下行链路之间可以共享数量关系（子载波间距、符号时间和F
4、FT大小 等） 以12个子载波为单位的可变带宽分配（与下行链路相同） 0 0 0 0 L-1 zeros L-1 zeros L-1 zeros from DFT from DFT to IFFT to IFFT 局部化 分布式 因为信道估计性能和对频 偏的敏感度不佳，被 3GPP拒绝 串并转换 IFFT 比特流 . . . 并串转换 添加 CP 编码 + 交织 + 调制 . . DFT . . . . . 子载波映 射 无小区内干扰无小区内干扰 - 不同用户使用不 同的子载波 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 6 SC-FDMA原理 相比于OFD
5、MA，SC-FDMA 能够减小PAPR OFDM中，符号并行传输，每15kHz子载波一个符号 SC-FDMA中，这些符号将串行传输，而每个符号在频域上占用Nx15kHz 对应12个子载波For one symbol of 12 subcarriers, each symbol occupies 12x15= 180kHz All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 7 LTE上行链路：帧格式 子帧长度为1ms 1ms的子帧由两个0.5ms的时隙组成（可在时隙边缘跳时） Ts为LTE的基础采样时间单位 每个0.5ms的时隙有7个SC-FDMA符号 6个SC-F
6、DMA符号用于承载数据 中间的SC-FDMA符号用于数据解调参考信号（DM-RS） 载波DM-RS 时隙 = 0.5ms 时隙 = 0.5ms 子帧 = 1.0ms=30720 Ts 66 ms符号 4.7 ms CP All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 8 LTE 无线帧结构 TDD帧结构帧结构 仅适用于TDD(时分双工) 帧长Tf307200*Ts=10ms,含两个5ms的半帧 每帧含1或2个特殊子帧，特殊子帧数目与UL/DL比 例相关 特殊子帧由三部分组成: DwPTS, GP, UpPTS DwPTS, GP, UpPTS的长度可变 UL/D
7、L比例可变 configuration Switch-point periodicity Subframe number 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 ms D S U U U D S U U U 1 5 ms D S U U D D S U U D 2 5 ms D S U D D D S U D D 3 10 ms D S U U U D D D D D 4 10 ms D S U U D D D D D D 5 10 ms D S U D D D D D D D 6 5 ms D S U U U D S U U D All Rights Reserved Alcatel
8、-Lucent 2011 9 TDD帧格式 DwPTS为动态长度，可支持为动态长度，可支持 3/9/10/11/12个符号个符号 可传送下行信令和业务信道（可传送下行信令和业务信道（PCFICH/PHICH/PDCCH/PDSCH） 承载下行同步信息（承载下行同步信息（P-SCH） UpPTS配置灵活，可支持配置灵活，可支持1或或2个符号。个符号。 可传送短可传送短 RACH，降低开销，降低开销 或传送或传送Sounding RS获得获得TDD信道环境信息，支持信道环境信息，支持Beamforming 灵活的灵活的GP 设置，可以最小化设置，可以最小化GP的开销，同时支持不同的覆盖半径的开销，
9、同时支持不同的覆盖半径 110个个 OFDM符号大小的符号大小的GP， 最大可以支持最大可以支持100Km的覆盖半径的覆盖半径 灵活的上下行时隙配比，可以支持非对称业务和其它业务应用等灵活的上下行时隙配比，可以支持非对称业务和其它业务应用等 7 个个DL/UL配置比例配置比例: 3/1, 2/2, 1/3, 6/3, 7/2, 8/1, 4/5 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 10 物理资源块快速小结（PRB） 分配的基本单元组称作物理资源块（PRB） 频率上为12个子载波（= 180 kHz） 时间上为1个子帧（= 1 ms, = 14个OFD
10、M符号） 可以为给定子帧中的用户分配多个资源块 资源块(RB Resource Block) 在一个时隙(7个符号)中，频域上连续宽度180kHz的物理资源 可用PRB总数依赖于操作带宽 1.4 MHz时为6个PRB， 10MHZ为50个PRB，20 MHz时最多100个PRB 12 sub-carriers (180 kHz) All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 11 支持LTE上行链路的物理信道 eNode-B 用于初始接入和用于初始接入和UL定时对齐的定时对齐的 随机接入随机接入 UL调度授权调度授权 业务和信道探测参考业务和信道探测参考 信号
11、信号 用于时间同步用于时间同步UE的的UL调度请调度请 求求 HARQ反馈反馈 UE All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 12 LTE上行链路：逻辑、传输和物理信道的映射 CCCHDCCHDTCH RACH UL-SCH Uplink Logical channels Uplink Transport channels Uplink Physical Channels PUSCHPUCCHPRACH CCCH: 公共控制信道 DCCH: 专用控制信道 DTCH: 专用业务信道 RACH: 随机接入信道 UL-SCH: UL共享信道 PUSCH: 物理
12、UL共享信道 PUCCH: 物理UL控制信道 PRACH: 物理随机接入信道 Do not delete this graphic elements in here: All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 2. RACH介绍介绍 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 14 LTE上行链路：随机接入信道-1 随机接入信道（RACH）用于初始接入、切换或者上行链路同步丢失期间 UE在物理随机接入前导信道上发送一个RACH前导 UE首先自SCH处获得下行链路定时，然后发送RACH前导（非同步） eNB探测定时前导并且
13、发送一个定时提前命令以便时间同步UE 每个小区的PRACH可用64个前导序列（6比特） 对于比较小的小区，前导序列都是正交的（根ZC序列的不同循环移位生成。） 对于比较大的小区不是完全正交的（需要使用不同的根ZC序列生成） 间隔时间Tgap反应了由于往返传 播延迟造成的时间不确定性 CP用于频域处理，其必须覆盖往 返传播延迟和延迟扩展 CP Zadoff-Chu (ZC)序列 Tcp Tseq Tgap RA时隙 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 15 LTE上行链路：随机接入信道-2 在信道条件差的情况下，格式#2 和#3提供了一个2 x 0.8
14、ms前导重复，以此提高检 测性能 DfRA = 1/0.8ms = 1.25 kHz 高速UE多普勒频移的敏感度（大于120 km/hr） 格式0-3共同支持FDD和TDD,前导序列长度都是839 格式4为TD-LTE专用，可以利用UpPTS在核心频率1.08MHz中传送，节省资源， 前导序列长度是139 格式格式 RA时间时间 Tcp(Ts) Tseq(Ts) Tgap(Ts) 小区最大范围小区最大范围 #0 1 ms 3168 24576 2976 15 km #1 2 ms 21024 24576 15840 77km #2 2 ms 6240 2*24576 6048 30 km #3
15、 3 ms 21024 2*24576 21984 100 km #4 1 ms(UpPTS) 448 4096 288 1.41 km 1ms=30720Ts，一个Ts 约：0.0326 微秒 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 16 LTE上行链路：随机接入信道-3 PRACH在预留的时-频域发送；为半静态配置 PRACH资源 = 6个PRB(1.08 MHz); 每个子帧最多一个PRACH资源 TD-LTE的PRACH可以不在核心频率以降低干扰 PRACH接入时隙可以配置为每1、2、5、10或者20ms出现一次 如：配置为一个10ms的PRAC
16、H周期 在碰撞概率为1%时，支持的强度为每秒钟64次接入尝试 频率 1 ms 6个PRB = 1.08 MHz PRACH窗口 PRACH周期 All Rights Reserved Alcatel-Lucent 2011 17 LTE上行链路：基于竞争的随机接入过程 1. MSG1- PRACH前导：6个比特（64个签名）， 由5个随机ID比特+1个信息位组成 2. MSG2-由DL-SCH上的MAC使用相关PDCCH上的 RA-RNTI生成RA响应 RA-RNTI与PRACH的时间/频率资源绑定 包含RA前导标识符、定时对齐信息和初始 上行链路授权 3. MSG3- UL-SCH上首次调度的UL传输 使用HARQ 对于初始接入，包含
