LTE eMTC 协议介绍.pdf
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1、eMTC IntroductionBL/CE:Bandwidth-reduced Low-complexity and Coverage Enhanced,R13 中对(eMTC)UE 的代称;1 物联网几个标准的对比3GPP 物联网标准包括:Cat.1Cat.0(MTC)Cat.M(eMTC)NB-IOT:R8 就已经发布:R12 发布:R13 发布:R13 与 eMTC 同版本发布Cost reduction和的数据有效带宽是相同的(都是 6 个 RB 带宽),在协议中定义的一个子帧内上下行最大传输数据量也是相同的。但是是按照小区带宽来接收的,因此收发过程中不需要接收发送频点的 retun
2、ing。是一个过渡协议,是在没有 release 的时候的过渡标准。Table:Downlink physical layer parameter values set by the field ue-CategoryDLUE DLUE DLCategoryCategoryMaximum numberMaximum numberof DL-SCH transportof DL-SCH transportblock bits receivedblock bits receivedwithin a TTI(Note 1)within a TTI(Note 1)1000100010296Maximu
3、mMaximumnumber of bits ofnumber of bits ofa DL-SCHa DL-SCHtransport blocktransport blockreceived within areceived within aTTITTI1000100010296Total number ofTotal number ofMaximum numberMaximum numbersoft channelsoft channelof supportedof supportedbitsbitslayers for spatiallayers for spatialmultiplex
4、ing inmultiplexing inDLDL2534425344250368111DL Category M1DL Category 0(Note 2)Category 1Table:Uplink physical layer parameter values set by the field ue-CategoryULUE UL CategoryUE UL CategoryMaximum number ofMaximum number ofUL-SCH transportUL-SCH transportblock bits transmittedblock bits transmitt
5、edwithin a TTIwithin a TTI100010005160Maximum numberMaximum numberof bits of an UL-of bits of an UL-SCH transportSCH transportblock transmittedblock transmittedwithin a TTIwithin a TTI100010005160Support forSupport for64QAM in UL64QAM in ULUL Category M1UL Category 0Category 1NoNoNoeMTC 可以支持 VoLTE,N
6、B-IOT 不能支持。eMTC 支持切换重选等移动性需求,NB-IOT 不支持(后续可能增强支持)。物理层参数对比 eMTC Vs NB-Iot Vs Legacy LTE系统带宽工作模式最大传输速率频带部署方式覆盖范围(MCL)(REF:子载波间隔LTE R93M/5M/10M/15M/20Mfull duplex FDD or TDDDL:150Mbps;UL 50MbpsLTE 授权频段FDD:PRACH(142dB);PUSCH(141dB)PDSCH(145dB);PBCH(149dB)Suppose UE at data rate of 20kbpsDL/UL:15kHzNB-Io
7、T200kHzhalf-duplex FDD(typeB)DL/UL:60 kbps/50kbps带内,带外,保护带三种部署方式half-duplex or full-duplex,FDD or TDDDL/UL:1MbpsLTE 授权频段目标是相比于 R9 中 MCL 最小的信道提升 15dB 的覆盖,差不多要求所有信道的 MCL 达到 155dB与 R9 相同CEModeA:TM1/TM2/TM6/TM9;CEModeB:TM1/TM2/TM9单天线或双天线发射分集,TM6 可以支持单 layer 的 CLSM与 R9 相同基本沿用 R9 的 MIB,只是每个 OS 分别增加 35 次重传
8、SIB1-BR 取代 SIB1,固定时频资源调度,不需要接收 MPDCCH,没有SI-RNTI固定时频资源调度,不需要接收 MPDCCH,没有 SI-RNTI与 R9 基本相同,MPDCCH 取代 PDCCH与 R9 基本相同CEModeA 支持 CSI 和 SRS,CEModeB都不支持PDSCH,增加重传,CEModeB 还支持解调前的数据合并QPSK/16QAM1/3 turbo coding多 HARQ 并行单子帧传输一个传输块MPDCCH(类似于 EPDCCH)164dB for standalone,FFS othersDL:15kHz,UL:15kHz or传输模式同步信号TM1
9、-TM9PSS/SSSMIBTM1/TM2(单天线或双天线发送分集)NPSS/NSSS,构造以及相对间隔都与R9 PSS/SSS 不同重新设计的 NPBCH,占用整个子帧单独的 SIB1-NB,调度和 MCS 都在MIB-NB 中获得,没有 SI-RNTI,不需要接收 NPDCCHSIBx-NB 的调度都在 SIB1-NB 里面,不需要接收 NPDCCHNPRACH/NPDSCHDL:NRS UL:NDMRS没有 CSI,没有 SRSNPDSCHQPSK1/3 Tail biting convolutional coding单 HARQ单个或多个子帧传输一个传输块NPDCCH占用单独的下行子帧
10、DCI Format N0/N1/N2SIB1,SI-RNTI 加扰的 PDCCH系统信息随机接入解调信号上下行信道探测SIBx,SI-RNTI 加扰的 PDCCHPreamble/RAR/MSG3/MSG4DL:CRS UL:DMRS下行 CSI,上行 SRSPDSCHQPSK,16QAM,64QAMP1/3 turbo coding多 HARQ 并行单子帧传输一个传输块或二个传输块PDCCH和 PDSCH 在同一个子帧,占用前几个OSDCI Format 0/1/1A/2/2A/3/3APUSCH15kHz sub-carrier spacing1/3 turbo coding单子帧传输一
11、个传输块或二个传输块UL-SCH 和 UCI 在同一个子帧发送多 HARQ 并行,同步 HARQ,支持自适应重传下行数据信道下行控制信道占用单独的下行子帧DCI format 6-0A/6-0B/6-1A/6-1B/6-2PUSCH,增加重传,CEModeB 还支持解调前的数据合并NPUSCH15kHz or sub-carrier spacing15kHz sub-carrier spacing1/3 turbo coding1/3 turbo coding以 Resource Unit(可以跨多个子帧)作单子帧传输一个传输块为传输块的传输单位UL-SCH 和 UCI 在不同子帧发送PSMe
12、xt.I-DRX(up to 3hr)C-DRX(support and23 dBm,others TBDUL-SCH 和 UCI 在同一个子帧发送多 HARQ 并行,异步 HARQ,不支持自适应重传(没有 PHICH)PSMext.I-DRX(up to 44min)C-DRX(support and23 dBm,20dBm上行数据信道省电技术Power ClassDRX23 dBm2 eMTC 基本参数和性能列表(与 R9 的对比)eMTC 基本特性:可以部署在任何 LTE 频段上在同样的带宽内和其他 LTE 业务共存支持 FDD,TDD,half duplex modesLTE 基站仅需
13、要软件升级Main PHY/RF features:窄带收发,bandwidth窄带跳频以获得频率分集增益上下行数据重传以获得覆盖增强(DL/UL harq 都支持重传子帧解调前数据合并)相比于 Cat 0,reduced bandwidth,reduced TM support,reduced HARQExtended C-DRX and I-DRXConnected Mode(C-eDRX)Extended DRX cycles of and are supportedIdle Mode(I-eDRX)Extended DRX cycles up to 44min3 物理层信道和信号描述
14、Narrowbands BL/CE 接收和发送的带宽被称为 Narrowband,是在当前小区带宽中定义的连续6 个RB,并且对小区整个带宽的 Narrowband 进行了编号,在 PUSCH/PDSCH 的调度 Grant 中,都会指示当前发送/接收使用哪一个 narrowband。协议描述如下:A narrowband is defined as six non-overlapping consecutive physical resource blocks in thefrequency domain.The total number of uplink narrowbands in t
15、he uplink transmissionbandwidth configured in the cell is given byUL1 in order of increasing physical resource-blockThe narrowands are numberednNB 0,.,NNBnumber where narrowbandnNBis composed of physical resource-block indiceswhere下图显示了不同系统带宽下 narrowband 的分配情况:Guard period for narrowbands retuning不管
16、是上行发送还是下行接收,BL/CE UE 都可能出现相邻子帧之间在不同的narrowband 上收发,因此需要重新配置 RF 的收发中心频点,这个过程称之为narrowbands retuning。Retuning 期间需要打掉 2 个 OS 的收发。发送期间的 narrowbands retuning,针对连续两个子帧在不同的 narrowband 上发送的情况:如果前后子帧都是 PUSCH,或前后子帧都是 PUCCH,则需要打掉前一个子帧的最后一个 OS 和后一个子帧的前一个 OS;如果前一个子帧是 PUCCH,后一个子帧是 PUSCH,如果 PUCCH 本身已经使用了shortened
17、PUCCH format(最后一个 OS 不发送),则仅需要再打掉 PUSCH 子帧的第一个 OS;如果前一个子帧是 PUCCH,后一个子帧是 PUSCH,但 PUCCH 没有使用 shortenedPUCCH format(为什么不主动使用难道只能是因为 SRS 使用 shortened PUCCH,而不能因为 narrowbands retuning 主动使用 shortened PUCCH),则打掉后一个 PUSCH 子帧的前 2 个 OS如果前一个子帧是 PUSCH,下一个子帧是 PUCCH,打掉 PUSCH 的后 2 个 OS.猜测这里的原则:能靠打掉 PUSCH 作出 2 个 OS
18、 guard period 的,就不要主动打 PUCCH的 OS 了。接收期间的 narrowbands retuning:当 UE 前一个子帧和后一个子帧的接收在不同的narrowband 上,则可以最多打掉后一个子帧的头两个 OS 作为 guard period。对于 TDD,从上行切换到下行时,如果上下行在不同的narrowband,则会须打掉下行子帧的头两个 OS 作为 guard peirod。下图说明不同子帧在不同 Narrowband 接收导致的 RF retuning:Valid BL/CE UL/DL subframe在 SIB1-BR 里面如果携带了 fdd-Downlin
19、kOrTddSubframeBitmapBR-r13 和 fdd-UplinkSubframeBitmapBR-r13,则根据这两个参数确定 BL/CE 的有效上下行子帧;否则,所有非 MBSFN 子帧都是有效的 BL/CE 上下行子帧 PUSCH与 Legacy LTE 的 PUSCH 处理基本相同,几个不同的地方如下:Repetition根据 DCI format 6-0A/B 里面的 repetition number 以及 PUSCH-Config 里的 pusch-maxNumRepetitionCEmodeA/B参数共同确定 PUSCH repetition levels。CEMo
20、deA 支持的repetition level 范围是 132 子帧,CEModeB 支持的 repetition level 范围是 12048 子帧。Scrambling PUSCH 的重传子帧范围内,划分成多个Nacc长度的子帧,在每个Nacc子帧内使用相同的扰码,方便数据解调前合并。CEModeA 的Nacc=1,CEModeB 的Nacc=4 for FDD,Nacc=5 for TDD。所以实际上CEModeA 不支持数据解调前的合并。Mapping CEModeB,PUSCH 的最后一个 OS 如果因为 cell-specific SRS 被打掉,则在 ratematching
21、的时候要作为 mapping 资源计算,但不发送。而 CEModeA 的处理和 Legacy UE 相同:最后一个 OS 不算作 rate matching 资源,同时也不发送。因为 narrowband retuning 被打掉的 OS(1 个或 2 个),在 rate matching 的时候要作为mapping 资源计算,但不发送。MCS and Resource AllocationCEModeA在 DCI format 6-0A 里面指示了 narrowband index在 DCI format 6-0A 里面配置 5 bit 的 RIV,根据 Uplink resource al
22、location type0 的描述,从 RIV 计算得到 RBStart 和 Lcrbs;可以支持在 narrowband 内 1 到 6 个 RB 的任意分配;在 DCI format 6-0A 里面配置了 4 bit 的 MCS,最大支持 MCS 15,16QAM 调制在 DCI format 6-0A 里面包含 hopping flag,如果 hopping enable,则本次 PUSCH 传输不同子帧所在的 narrowband index 会跳频,但 narrowband 内部的 PRB 分配不变;如果 hopping disable,则本次 PUSCH 传输所有子帧的 narr
23、owband index 相同,内部 PRB 分配也相同。CEModeB在 DCI format 6-0B 里面指示了 narrowband index在 DCI format 6-0B 里面配置 3 bit 的 resource allocation,通过查表得到在narrowband 内分配的 1 个或 2 个 RB。但在选择 TBS 时,要按照 3 个或 6 个 RB 查表(why)。在 DCI format 6-0B 里面配置了 4 bit 的 MCS,最大支持 MCS 10,QPSK 调制。CEModeB 不支持 narrowband hopping。PUCCHFDD CEModeA
24、 支持 PUCCH format 1/1a/2/2a/2b;TDD CEModeA 支持 PUCCH format 1/1a/1b/2/2a/2b;FDD/TDD CEModeB 支持 PUCCH format 1/1a/1b;BL/CE 的 PUCCH 与 Legacy LTE 的 PUCCH 处理基本相同,不同之处如下:Repetition PUCCH 重传子帧数根据高层配置参数 pucch-NumRepetitionCE-Msg4-Level0/1/2/3 或pucch-NumRepetitionCE-format1/2-r13设置。不同子帧的 PUCCH 发送 RB 不同,根据相关参数
25、计算,与 Legacy LTE 的发送资源计算没有区别。Shortened PUCCH由于 narrowband retuning 导致 PUCCH 需要打掉第一个或最后一个 OS 的时候,针对PUCCH forma 1/1a/1b,可以使用 type-0/1/2/三种 shortened PUCCH 实现打掉不同 OS 的目的。对于 PUCCH format 2/2a,需要打掉第一个 OS 或最后一个 OS 的时候,在生成 SC-FDMA 符号时不考虑打掉的问题,但是在发送时不发送相应符号。PUCCHNSF for PUCCH formats 1a and 1b for PUCCH form
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