LTE物理层上行链路.ppt

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1、LTE物理层上行链路3GPP长期演进长期演进第一页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理层设计上行物理层设计1上行链路参考信号上行链路参考信号2上行物理信道结构上行物理信道结构 3上行传输过程上行传输过程4第二页，编辑于星期六：十三点 五分。物理层多址方式物理层多址方式nLTELTE的下行采用的下行采用OFDMOFDM技术提供增强的频谱效率和能力，上行技术提供增强的频谱效率和能力，上行采用采用SC-FDMASC-FDMA（单载波频分多址）方案。（单载波频分多址）方案。OFDMOFDM和和SC-FDMASC-FDMA的子的子载波宽度确定为载波宽度确定为15kHz15kHz，采用该参数值，可以兼顾

2、系统效率和，采用该参数值，可以兼顾系统效率和移动性。移动性。nLTELTE上行采用的上行采用的SC-FDMASC-FDMA具体采用具体采用DFT-S-OFDMDFT-S-OFDM技术来实现，该技技术来实现，该技术是在术是在OFDMOFDM的的IFFTIFFT调制之前对信号进行调制之前对信号进行DFTDFT扩展，这样系统扩展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免发射的是时域信号，从而可以避免OFDMOFDM系统发送频域信号带系统发送频域信号带来的来的PAPRPAPR问题。问题。第三页，编辑于星期六：十三点 五分。SC-FDMASC-FDMA原理原理LTELTE上行链路上行链路SC-FDMASC

3、-FDMA采用采用DFT-S-OFDMDFT-S-OFDM方式实现方式实现DFT-S-OFDM系统框图M点DFTN点IFFT并串转换循环前缀串并转换调制用户数据星座映射调制星座映射调制星座映射第四页，编辑于星期六：十三点 五分。SC-FDMASC-FDMA物理层物理层参数参数参数值描述子帧持续时间1ms时隙持续时间0.5ms子载波间隔15kHzSC-FDMA符号时间66.67usCP持续时间常规CP每时隙第一个符号里为5.2us，其他为4.69us扩展CP所有符号里为16.67us每时隙符号数7(常规CP)6(扩展CP)每RB子载波数12第五页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理层设计上行物

4、理层设计1上行链路参考信号上行链路参考信号2上行物理信道结构上行物理信道结构 3上行传输过程上行传输过程4第六页，编辑于星期六：十三点 五分。n上行上行RSRS的作用包括用于进行相干解调所需的信道估计，用的作用包括用于进行相干解调所需的信道估计，用于上行调度的信道质量探测、功率控制、定时估计以及支于上行调度的信道质量探测、功率控制、定时估计以及支持下行波束成形的到达方向估计等。持下行波束成形的到达方向估计等。上行链路支持两种上行链路支持两种RSRS：n解调解调RSRS（DM RSDM RS），在物理上行共享信道（），在物理上行共享信道（PUSCHPUSCH）上与上）上与上行链路数据的传输相关联

5、，并且和控制信令在物理上行控制行链路数据的传输相关联，并且和控制信令在物理上行控制信道（信道（PUCCHPUCCH）相结合，这些）相结合，这些RSRS主要用于信道估计的相干解主要用于信道估计的相干解调。调。n探测探测RSRS（SRSSRS），不与上行数据和（或）控制传输相关联，），不与上行数据和（或）控制传输相关联，主要用于确定信道质量，使得在上行链路中能够进行频率主要用于确定信道质量，使得在上行链路中能够进行频率选择性调度。选择性调度。上行链路参考信号（上行链路参考信号（RSRS）第七页，编辑于星期六：十三点 五分。DM RSDM RSn用于解调的用于解调的RSRS是为了接收端进行均衡和检测

6、所需信道估计的是为了接收端进行均衡和检测所需信道估计的RSRS，其带宽与用户信号带宽相等。其带宽与用户信号带宽相等。n由于上行采用集中式映射发送方式，则不同由于上行采用集中式映射发送方式，则不同UEUE的的DM RSDM RS和该和该UEUE的数据一起在不同发送频带里，自然以的数据一起在不同发送频带里，自然以FDMFDM方式互相正交，不方式互相正交，不需要以其他方式进行区别。需要以其他方式进行区别。nDM RSDM RS的时频结构如下：的时频结构如下：在在Normal CPNormal CP情况下，每个子帧包含情况下，每个子帧包含2 2个个0.5ms0.5ms的时隙，每个的时隙，每个0.5ms

7、0.5ms的时隙中包含的时隙中包含7 7个等长的块，第个等长的块，第4 4个块用于传送上行个块用于传送上行DM RSDM RS，其余，其余6 6块用于传送数据。具体结构如下：块用于传送数据。具体结构如下：第八页，编辑于星期六：十三点 五分。SRSSRS 对上行信道质量对上行信道质量进行估计，用于上进行估计，用于上行信道调度行信道调度主要作用主要作用 对于对于TDDTDD，可，可以利用信道对称以利用信道对称性获得下行信道性获得下行信道质量；质量；第九页，编辑于星期六：十三点 五分。SRSSRS-主要参数主要参数子帧偏移子帧偏移是否同时传输是否同时传输SRSSRS与与ACK/NAKCACK/NAK

8、C持续时间持续时间子帧位置子帧位置周期周期时域参数时域参数符号位置符号位置第十页，编辑于星期六：十三点 五分。SRSSRS-频域参数频域参数1.UE通过广播信息获得小区允许的带宽信息；4.UE通过RRC信令获得具体的带宽配置；5.UE通过RRC信令获知其是否进行RS跳频；3.UE通过RRC信令获知其使用的Comb信息2.UE通过RRC信令获得具体的SRS传输PRB位置；带宽配置带宽配置频域位置频域位置 Comb信息信息跳频信息跳频信息SRS带宽带宽第十一页，编辑于星期六：十三点 五分。SRSSRS时频结构时频结构第十二页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理层设计上行物理层设计1上行链路参考信

9、号上行链路参考信号2上行物理信道结构上行物理信道结构 3上行传输过程上行传输过程4第十三页，编辑于星期六：十三点 五分。资源网格资源网格第十四页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理信道上行物理信道PUSCH：物理控制格式指示信道：物理控制格式指示信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPRACH:物理随机接入信道物理随机接入信道调制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道：物理上行控制信道调制方式：QPSK上行物理信道第十五页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理层信道及高层信道之间的映射关系上行物理层信道及高层信道之间的映射关系第十六页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理信道发送

10、端上行物理信道发送端第十七页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理信道接收端上行物理信道接收端第十八页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理共享信道上行物理共享信道PUSCHPUSCH n 用于承载上行业务数据；用于承载上行业务数据；n上行资源只能选择连续的上行资源只能选择连续的PRBPRB，并且，并且PRBPRB个数个数满足满足2 2、3 3、5 5的倍数；的倍数；n在在RERE映射时，映射时，PUSCHPUSCH映射到子帧中的数据区映射到子帧中的数据区域上；域上；nPUSCHPUSCH的基带信号产生的流程：的基带信号产生的流程：加扰加扰调制调制传输预传输预编码编码RERE映射映射SC-FD

11、MASC-FDMA信信号产生号产生第十九页，编辑于星期六：十三点 五分。PUSCH DM RSPUSCH DM RS常规CP扩展CP第二十页，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理控制信道上行物理控制信道PUCCHPUCCHPUCCH格式用途调制方式比特数1SRN/AN/A1aACK/NACKBPSK11bACK/NACKQPSK22CQIQPSK202aCQI+ACK/NACKQPSK+BPSK212bCQI+ACK/NACKQPSK+QPSK22n PUCCHPUCCH格式格式：第二十一页，编辑于星期六：十三点 五分。PUCCH DM RSPUCCH DM RSPUCCH format 1/

12、1a/1b结构（结构（常规CP）PUCCH format 2/2a/2b结构结构（常规CP）第二十二页，编辑于星期六：十三点 五分。PUCCH PUCCH 格式格式 1/1a/1b RE1/1a/1b RE映射映射n 1 1比特比特SRSR信息经过序列扩展和正交复用，形成信息经过序列扩展和正交复用，形成9696个比特，映射到个比特，映射到PUCCH PUCCH format 1format 1中的数据部分；中的数据部分；n 1 1比特比特ACK/NACKACK/NACK信息，经过信息，经过BPSKBPSK调制，序列扩展和正交复用，形成调制，序列扩展和正交复用，形成9696个符号，个符号，映射到

13、映射到PUCCH format 1aPUCCH format 1a中的数据部分；中的数据部分；n 2 2比特比特ACK/NACKACK/NACK信息，经过信息，经过QPSKQPSK调制，序列扩展和正交复用，形成调制，序列扩展和正交复用，形成9696个个符号，映射到符号，映射到PUCCH format 1bPUCCH format 1b中的数据部分；中的数据部分；n 参考信号序列经过正交复用后，映射到参考信号序列经过正交复用后，映射到PUCCH format 1/1a/1bPUCCH format 1/1a/1b中的参考信号部中的参考信号部分；分；PUCCH format 1/1a/1b PUC

14、CH format 1/1a/1b的具体映射的具体映射RBRB位置与其序号、位置与其序号、PUCCHPUCCH带宽以及时隙位带宽以及时隙位置有关。置有关。第二十三页，编辑于星期六：十三点 五分。PUCCH PUCCH 格式格式 2/2a/2b RE2/2a/2b RE映射映射n 2020比特比特CQICQI信息经过信息经过QPSKQPSK调制，形成调制，形成1010个符号，经过序列扩展之后形成个符号，经过序列扩展之后形成120120个符号，映射到个符号，映射到PUCCH format 2/2a/2bPUCCH format 2/2a/2b中的数据部分；中的数据部分；n 1 1比特比特ACK/N

15、ACKACK/NACK信息，经过信息，经过BPSKBPSK调制，形成调制，形成1 1个符号，经过与参考信号相乘之个符号，经过与参考信号相乘之后形成为后形成为1212个符号，映射到个符号，映射到PUCCH format 2aPUCCH format 2a中每个时隙中的第二个中每个时隙中的第二个RSRS上；上；n 2 2比特比特ACK/NACKACK/NACK信息，经过信息，经过QPSKQPSK调制，形成调制，形成1 1个符号，经过与参考信号相乘个符号，经过与参考信号相乘之后形成为之后形成为1212个符号，映射到个符号，映射到PUCCH format 2aPUCCH format 2a中每个时隙中

16、的第二个中每个时隙中的第二个RSRS上；上；n 参考信号序列经过正交复用后，映射到参考信号序列经过正交复用后，映射到PUCCH format 2/2a/2bPUCCH format 2/2a/2b中的参考信号部中的参考信号部分；分；PUCCH format 2/2a/2b PUCCH format 2/2a/2b的具体映射的具体映射RBRB位置与其位置与其序号以及时隙位置有关根据序号从小到大一次映射序号以及时隙位置有关根据序号从小到大一次映射到到m=0m=0，m=1m=1，m=2m=2的的RBRB上；上；LTELTE支持一个支持一个PRBPRB上，上，format1/1a/1bformat1/

17、1a/1b与与format2/2a/2bformat2/2a/2b混合存在。混合存在。第二十四页，编辑于星期六：十三点 五分。PUCCHPUCCH格式到格式到PUSCHPUSCH域的物理映射域的物理映射第二十五页，编辑于星期六：十三点 五分。PRACHPRACH时隙间隔时隙间隔GTGT小区中间用户发送小区中间用户发送PreamblePreamble小区边缘用户发送小区边缘用户发送PreamblePreamble上行物理随机接入信道上行物理随机接入信道PRACHPRACHn 时域结构时域结构n Preamble:CP+SequencePreamble:CP+Sequencen Preamble

18、Preamble之后需要预留保护间隔（之后需要预留保护间隔（GTGT）第二十六页，编辑于星期六：十三点 五分。n 序列产生序列产生n PreamblePreamble使用使用Zadoff-ChuZadoff-Chu序列产生序列产生 n 序列长度序列长度n Preamble format 0-3Preamble format 0-3：839839n Preamble format 4 Preamble format 4：139139n频域结构频域结构n 一个一个PRACHPRACH占用占用6 6个个RBRBn PreamblePreamble信号采用的子信号采用的子载载波波间间隔与上行隔与上行其

19、它其它SC-FDMASC-FDMA符号不同符号不同n Preamble format 0-3Preamble format 0-3：1250Hz1250Hzn Preamble format 4:7500Hz Preamble format 4:7500HzPreamble format 03Preamble format 4第二十七页，编辑于星期六：十三点 五分。PRACHPRACH 格式格式n 根据时域结构、频域结构以及序列长度的不同，可以将根据时域结构、频域结构以及序列长度的不同，可以将PreamblePreamble分为分为如下五种格式如下五种格式:PreamblePreamble格式

20、格式4 4在帧结构在帧结构2 2中的中的UpPTSUpPTS域中传输域中传输 第二十八页，编辑于星期六：十三点 五分。PRACH PRACH 资源映射资源映射n TDDn 一个上行子帧（包括一个上行子帧（包括UpPTSUpPTS）中可以同时存在多个）中可以同时存在多个PRACHPRACH信道；信道；n 当存在多个上行当存在多个上行PRACHPRACH信道时，优先考虑占用不同的子帧，如果时间上分信道时，优先考虑占用不同的子帧，如果时间上分配不开，再考虑一个子帧中支持多个配不开，再考虑一个子帧中支持多个PRACHPRACH信道；信道；n 不同小区的不同小区的PRACHPRACH信道在时域尽量错开；

21、信道在时域尽量错开；n 对于对于format 0-3format 0-3，PreamblePreamble与与PUCCHPUCCH相邻，对于多于一个相邻，对于多于一个PRACHPRACH时，分别与时，分别与频带两侧的频带两侧的PUCCHPUCCH相邻；相邻；n 对于对于format 4format 4，PreamblePreamble放置在频带边缘，并且根据系统帧号变换是高放置在频带边缘，并且根据系统帧号变换是高频的一侧，还是低频的一侧。频的一侧，还是低频的一侧。第二十九页，编辑于星期六：十三点 五分。PRACHPRACH和和PUSCHPUSCH以及以及PUCCHPUCCH的复用的复用第三十页

22、，编辑于星期六：十三点 五分。上行物理层设计上行物理层设计1上行链路参考信号上行链路参考信号2上行物理信道结构上行物理信道结构 3上行传输过程上行传输过程4第三十一页，编辑于星期六：十三点 五分。随机接入过程随机接入过程nUEUE通过随机接入与基站进行信息交互，完成后续通过随机接入与基站进行信息交互，完成后续如呼叫，资源请求，数据传输等操作；如呼叫，资源请求，数据传输等操作；n实现与系统的上行时间同步；实现与系统的上行时间同步；n随机接入的性能直接影响到用户的体验，能够适应随机接入的性能直接影响到用户的体验，能够适应各种应用场景、快速接入、容纳更多用户的方案；各种应用场景、快速接入、容纳更多用

23、户的方案；第三十二页，编辑于星期六：十三点 五分。UEUE侧随机接入流程侧随机接入流程n 1.解析传输请求，获得随机接入配置信息；解析传输请求，获得随机接入配置信息；n 2.2.选择选择preamblepreamble序列序列 1)1)基于竞争的随机接入：随机选择基于竞争的随机接入：随机选择preamblepreamble 2)2)无竞争的随机接入：由高层指定无竞争的随机接入：由高层指定preamblepreamblen 3.3.按照指定功率发送按照指定功率发送preamblepreamblen 4.4.盲检用盲检用RA-RNTIRA-RNTI标识的标识的PDCCHPDCCH -检测到，接收对

24、应的检测到，接收对应的PDSCHPDSCH并将信息上传；并将信息上传；-否则直接退出物理层随机接入过程，否则直接退出物理层随机接入过程，由高层逻辑决定后续操作；由高层逻辑决定后续操作；第三十三页，编辑于星期六：十三点 五分。基于竞争的随机接入流程基于竞争的随机接入流程1.UE1.UE端通过在特定的时频资源上，发送端通过在特定的时频资源上，发送可以标识其身份的可以标识其身份的preamblepreamble序列，进行序列，进行上行同步；上行同步；2.2.基站端在对应的时频资源对基站端在对应的时频资源对preamblepreamble序序列进行检测，完成序列检测后，发送随机列进行检测，完成序列检测

25、后，发送随机接入响应；接入响应；3.UE3.UE端在发送端在发送preamblepreamble序列后，在后续的一序列后，在后续的一段时间内检测基站发送的随机接入响应；段时间内检测基站发送的随机接入响应；4.UE4.UE在检测到属于自己的随机接入响应，在检测到属于自己的随机接入响应，该随机接入响应中包含该随机接入响应中包含UEUE进行上行传输的进行上行传输的资源调度信息；资源调度信息；5.5.基站发送冲突解决响应，基站发送冲突解决响应，UEUE判断是否判断是否竞争成功；竞争成功；第三十四页，编辑于星期六：十三点 五分。无竞争的随机接入流程无竞争的随机接入流程 1.1.基站根据此时的业务需求，给

26、基站根据此时的业务需求，给UEUE分分配一个特定的配一个特定的preamblepreamble序列。（该序列序列。（该序列不是基站在广播信息中广播的随机接入不是基站在广播信息中广播的随机接入序列组）序列组）2.UE2.UE接收到信令指示后，在特定的接收到信令指示后，在特定的时频资源发送指定的时频资源发送指定的preamblepreamble序列；序列；3.3.基站接收到随机接入基站接收到随机接入preamblepreamble序序列后，发送随机接入响应。进行后续的列后，发送随机接入响应。进行后续的信令交互和数据传输。信令交互和数据传输。第三十五页，编辑于星期六：十三点 五分。功率控制功率控制p

27、 PUSCHPUSCH功率控制功率控制对于对于UE,UE,子帧子帧i i发送发送PUSCHPUSCH时按照以下公式计算发射功率时按照以下公式计算发射功率:n 为为RAN4RAN4定义的与终端功率等级对应的最大发射功率；定义的与终端功率等级对应的最大发射功率；n 为该次为该次PUSCHPUSCH传输分配的传输分配的PRBPRB个数；个数；n 为为PUSCHPUSCH期望接收功率，是小区专属部分期望接收功率，是小区专属部分 和和UEUE专属部分专属部分 两者之和。两者之和。其中包括两套参数：其中包括两套参数：j=0j=0对应非动态调度的对应非动态调度的PUSCHPUSCH传输，传输，j=1j=1

28、对应动态调度的对应动态调度的PUSCHPUSCH传输；传输；n 为路径损耗补偿因子，通过选择合适的因子可以获得小区为路径损耗补偿因子，通过选择合适的因子可以获得小区 边缘吞吐边缘吞吐 量和小区间干扰之间的折衷；量和小区间干扰之间的折衷；n PLPL为为UEUE测量的下行路径损耗；测量的下行路径损耗；n 为传输格式相关调整量；为传输格式相关调整量；n f(i)f(i)为闭环功率调整命令，通过为闭环功率调整命令，通过PDCCHPDCCH发送；发送；第三十六页，编辑于星期六：十三点 五分。p PUCCH PUCCH功率控制功率控制对于对于UEUE,子帧子帧i i发送发送PUCCHPUCCH时按照以下

29、公式计算发射功率时按照以下公式计算发射功率:n 为为PUCCHPUCCH期望接收功率，它是小区专属部分期望接收功率，它是小区专属部分 和和UEUE专属部分专属部分 两者之和两者之和；n 为为PUCCHPUCCH格式相关的功率调整量，定义为每种格式相关的功率调整量，定义为每种PUCCHPUCCH类型相对于基准类型相对于基准PUCCHPUCCH格式格式(PUCCH format 1a)(PUCCH format 1a)的功率偏置；的功率偏置；n g(i)g(i)为闭环功率调整命令，通过为闭环功率调整命令，通过PDCCHPDCCH发送；发送；n 计算公式中其他参数与计算公式中其他参数与PUSCHPU

30、SCH相同相同；第三十七页，编辑于星期六：十三点 五分。p 上行上行SRSSRS的功率控制的功率控制对于对于UE,UE,子帧子帧i i发送发送SRSSRS时按照以下公式计算发射功率时按照以下公式计算发射功率:n 为与为与PUSCHPUSCH相比的相比的SRSSRS功率偏移量，该偏移量有两套参数，具体选择哪一功率偏移量，该偏移量有两套参数，具体选择哪一套参数中的哪个值由高层配置套参数中的哪个值由高层配置 ；n 为当前子帧中的为当前子帧中的SRSSRS发送带宽发送带宽；n 计算公式中其他参数与计算公式中其他参数与PUSCHPUSCH相同相同 ；第三十八页，编辑于星期六：十三点 五分。p 随机接入功

31、率控制随机接入功率控制随机接入随机接入PreamblePreamble的发射功率按照如下公式计算的发射功率按照如下公式计算:nPo_prePo_pre是随机接入是随机接入PreamblePreamble的发射功率初始值，其动态范围为的发射功率初始值，其动态范围为 -120,-90 dBm-120,-90 dBm，并以并以2dB2dB为颗粒度，用为颗粒度，用4bits4bits信令指示；信令指示；n dP_rampupdP_rampup是随机接入是随机接入PreamblePreamble的发射功率调整步长，取值可能为的发射功率调整步长，取值可能为0,2,4,6 dB0,2,4,6 dB，用用2b

32、its2bits信令指示；信令指示；n _Preamble_Preamble是不同随机接入是不同随机接入PreamblePreamble格式的特定的偏移量，随机接入格式的特定的偏移量，随机接入PreamblePreamble长度长度越短，需要的发射功率越高：越短，需要的发射功率越高：对于格式对于格式0 0和格式和格式1 1的的PreamblePreamble，_Preamble_Preamble 0dB0dB对于格式对于格式2 2和格式和格式3 3的的Preamble Preamble，_Preamble_Preamble -3dB-3dB对于格式对于格式4 4的的Preamble Pream

33、ble，_Preamble_Preamble 8dB8dB 第三十九页，编辑于星期六：十三点 五分。同步控制同步控制过程程n为了使各个用户信号之间到达接收机时保持正交性为了使各个用户信号之间到达接收机时保持正交性,需保证需保证来自不同距离的不同用户终端的上行信号能同步到达基站来自不同距离的不同用户终端的上行信号能同步到达基站;n由于系统中由于系统中CPCP的存在，同步精度的要求有所降低，的存在，同步精度的要求有所降低，理论上同步误差在理论上同步误差在CPCP范围内对即可在范围内对即可在时间同步；时间同步；n下行同步在用户端检测和调整下行同步在用户端检测和调整,上行同步在基站测上行同步在基站测进

34、行检测，并通过闭环反馈的方式对用户上行发进行检测，并通过闭环反馈的方式对用户上行发送时间进行调整；送时间进行调整；第四十页，编辑于星期六：十三点 五分。p上行同步控制的方法上行同步控制的方法上行同步TA的确定上行同步控制方法上行同步控制方法控制UE采用不同的时间提前量(TA),使各UE的信号基本同时到达eNodeB；eNodeB通过上行时钟控制信令指示UE采用适当的TA；当UE进行上行数据发送,eNodeB可估计其上行接收时钟,产生时钟控制指令；当UE暂没有发送上行数据时,TA的测量可根据SRS、Preamble码等来确定；第四十一页，编辑于星期六：十三点 五分。p上行同步控制的上行同步控制的

35、流程流程n1.LTELTE的上行定时调整颗粒度为的上行定时调整颗粒度为16Ts(0.52uS)16Ts(0.52uS)，上行定时调整命令通过，上行定时调整命令通过MACMAC层层信令的方式发送给信令的方式发送给UEUE；n2.UE2.UE接收到定时调整量接收到定时调整量 后，需要按照此相应的下行帧定时提前后，需要按照此相应的下行帧定时提前;n3.3.的时刻发送相应的上行帧数据，如下图；的时刻发送相应的上行帧数据，如下图；对于对于TD-LTETD-LTE，为基站侧上行至下行的切换保护时间，约为为基站侧上行至下行的切换保护时间，约为614Ts614Ts，即，即20us20usDownlink radio frame#iUplink radio frame#i第四十二页，编辑于星期六：十三点 五分。谢谢！第四十三页，编辑于星期六：十三点 五分。