史上最全的LTE葵花宝典(三)-网优雇佣军
史上最全的LTE葵花宝典(三)
▊62 PDSCH 如何实现功率控制 ?由于PDSCH使用AMC和HARQ,对于PDSCH的功控协议不强制要求,PDSCH功控主要 作用是与ICIC结合改善小区边缘用户数据速率,提高小区覆盖.PDSCH功率控制分为针对动态调度的功率控制和针对半静态调度的功率控制.对采用动 态调度的非Vo......
▊62 PDSCH 如何实现功率控制 ？由于PDSCH使用AMC和HARQ,对于PDSCH的功控协议不强制要求,PDSCH功控主要 作用是与ICIC结合改善小区边缘用户数据速率,提高小区覆盖。PDSCH功率控制分为针对动态调度的功率控制和针对半静态调度的功率控制。对采用动 态调度的非VoIP业务和混合业务进行功率控制(均匀/非均匀)或设置两档功率(结合ICIC); 对采用半静态调度的VoIP业务进行闭环功率控制。1. 动态调度PDSCH? 对动态调度的功率控制PDSCH功率(P_A)初始设置(用户QoS以及功率利用率与资源利用率平衡准则);PDSCH 功率(P_A)调整(根据新的参考信号SINR得出新的功率利用率)。? IBLER目标值调整对不同的小区干扰情况设置不同的IBLER目标值, 最大化小区吞吐率。? HARQ最大发送次数调整??通过调整最大重传次数,保证业务的RBLER满足要求。2. 半静态调度PDSCH半静态调度下,用户的PDSCH 所占RB 资源相对固定,MCS 也相对固定。eNodeB 根 据VoIP数据包的IBLER(Initial Block Error Rate)测量值和IBLER Target 间的差异,周期性 调整PDSCH 发射功率,以满足IBLER Target要求。如果IBLER测量值小于IBLER Target, 减小发射功率,反之,增大发射功率。▊63 什么是 ICIC?它有什么作用? ICIC就是Inter Cell Interference Coordination的首字母缩写? ? ?/span& LTE每个小区使用全带宽,相互间存在干扰,尤其在小区边缘地带,小区干扰成为影响LTE系统性能的主要因素之一。ICIC 是一种与调度、功率控制技术紧密结合来降低小区间干扰的技术,作用于MAC层。eNodeB 对中心用户(CCU:CellCenterUser)或者小区边缘用户(CEU:CellEdgeUser) 时频资源和功率资源的分配加以限制,把对邻区干扰较大的小区边缘用户?? 到降低相邻小区间的干扰,提高小区边缘用户的吞吐率和增强系统覆盖能力的目的。▊64 ICIC 中的几个相关概念介绍1. CCU和CEUICIC 实现的关键技术之一是确定用户类型,即CCU(Cell Center User) 和CEU(Cell Edge User)。在LTE系统中,处在小区中心的用户一般无线环境较好,受到干扰较小而无需 进行干扰协调,这些用户称为CCU。而处于小区边缘的用户受到邻区的干扰较严重,需采取 一定的手段抑制干扰,这些用户称为CEU。2. 中心频带和边缘频带LTE小区下行系统频带全部作为ICIC 工作频带,上行系统频带分为ICIC 工作频带和PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)频带。ICIC 工作频带分为中心频带和边缘频带。 其中边缘频带主要分配给 CEU 使用,中心频带主要分配给CCU 使用。当边缘频带还有剩余时,可以把剩余的边缘频带资源分配给CCU,反之亦然。3. 时域协调和频域协调时域协调就是指同站小区之间,由于时间同步,可以在奇偶帧分别调度,达到干扰协调 目的;频域协调将频带分为三份,每个小区使用其中一份作为其边缘用户频带,相邻小区使 用不同的模式,故相邻小区的边缘用户由于使用不同的频率资源,避免了彼此之间的干扰。4. 同站邻区和异站邻区 若服务小区与其邻区属于同一个eNodeB,则该邻区是服务小区的同站邻区;反之则该邻区为服务小区的异站邻区。下行ICIC 中,小区间的干扰来源是基站,即不管小区边缘是否有 CEU,干扰均存在。故下行ICIC 不区分同站邻区和异站邻区,均采用频域干扰协调。上行ICIC 中,小区间的干扰来源是邻区CEU。当服务小区和邻区边缘同时均有CEU 时干扰会较大,没 有CEU 时干扰较小。在FDD 模式下,由于同站邻区间在时间上是同步的,故对同站邻区除 了采用频域干扰协调之外,还可采用同站时域干扰协调。异站邻区之间由于帧不同步,故只 能采用频域干扰协调。TDD 模式下,由于是时分双工,因此同站干扰协调也不适合采用时域协调。5. 基于RSRP测量的ICIC A3事件在下行和上行ICIC 中,都采用基于A3事件上报RSRP(Reference Signal Received Power)测量报告来确定UE 是否处于服务小区边缘范围之内。ICIC A3 事件的定义公式如下:不等式中涉及到的参数如下:■Mn:邻区RSRP 测量结果。■Ms:服务小区RSRP 测量结果。■Hys:ICIC A3事件的迟滞参数。■Ofn:同频测量中邻区的频率偏置。■Ofs:同频测量中服务小区的频率偏置。■Ocn:邻区的小区偏置。■Ocs:服务小区的小区偏置。■Off:ICIC A3事件的偏移参数。当UE 满足ICIC A3 事件进入条件或离开条件时,都会上报RSRP 测量报告。邻区的 RSRP 测量值满足ICIC A3 事件进入条件,则UE 会上报服务小区和邻区的RSRP 测量值。 邻区的RSRP 测量值满足ICIC A3事件离开条件,则UE 只上报服务小区的 RSRP测量值。▊65 上行 ICIC 有哪些特点?是否有分类?采用了哪些关键 技术来实现的???上行ICIC分为上行静态ICIC(基本特性)与上行动态ICIC(可选特性)■上行静态ICIC(针对不同eNodeB确定频带划分模式)有以下特点:? 边缘频带主要分给CEU,中心频带主要分给CCU,? 相邻基站的小区频带划分方式不一样,同一基站内的小区频带划分方式相同? 上行静态ICIC对同站邻区采用时域干扰协调,对异站邻区采用频域干扰协调■上行动态ICIC,则有以下特点:? 上行动态ICIC算法在上行静态ICIC算法的基础上,对于异站间频域协调增加了自适应边缘频带调整功能,即可以根据服务小区边缘负荷情况动态调整边缘频带。■上行ICIC对不同的CEU有不同的操作约束和策略上行小区间干扰与CEU的分布强相关,某CEU对本小区的A邻区有较大干扰, 但 可 能 对 B邻区干扰较小。因此,上行ICIC针对不同的CEU,判断其邻区, 据此进行相关操作。■上行同站ICIC采用时域协调,不同站采用频域协调 上行CEU的邻区关系复杂,若由此确定CEU的频带划分,将导致频带划分算法过于复杂,网规配置复杂,可实现性差。同站小区在时间上是同步的,所以同站采用时域协调方式。■上行ICIC主要关键技术有以下几种:? 初始频带划分? 用户类型判定? 邻区列表管理? OI消息处理? HII消息处理(仅针对上行动态ICIC)? 边缘频带调整(仅针对上行动态ICIC)▊66 下行 ICIC 的主要功能特点?分类?关键技术? 下行ICIC包括下行静态ICIC(基本特性)和下行动态ICIC(可选特性)■下行静态ICIC? 下行静态ICIC通过预先分配边缘频带,把对邻区干扰较大的CEU限制在互相正交的边缘频带 上,减少了邻区干扰。? 关键技术:初始频带划分、用户类型判定■下行动态ICIC? 下行动态ICIC可以根据服务小区边缘负载的变化,动态调整服务小区边缘频带,调整的结果形成RNTP消息发送到所有邻区。? 关键技术:初始频带划分、用户类型判定、邻区列表管理、RNTP处理、 频带调整▊67 初始频带划分上,下行静态 ICIC 与动态 ICIC 区别■下行频带全部作为下行ICIC工作频带■下行静态ICIC与下行动态ICIC初始频带划分方式不同■下行动态ICIC初始频带划分:基站会在服务小区初始化或重配置时把系统频带全部设为中心频带,即边缘频带为,不存在边缘频带。■下行静态ICIC初始频带划分: 与上行ICIC以eNodeB为基础划分服务小区的ICIC工作频带不同,下行静态ICIC根据小区进行划分。在网规过程中,可以根据小区地理位置将小区分为三类,同时,系统的RB也被分为三个集合,每个集合RB数约占系统RB总数的/3,这样每类小区可以使用其中一个RB集合作为该小区的边缘频带。▊68 什么是 MIMO 技术?可带来那些增益? MIMO(Multiple Input Multiple Output)即多收多发,指在发送端或接收端采用多天线进行 数据传输并结合一定的信息处理技术来达到系统容量最大化,质量最优的技术的集合。常用 的 MIMO 有 DL 4*2 及 DL 2*2 MIMO。DL 4*2 表示基站侧有 4 根天线进行发射数据,UE侧采用 2 天线接收。无线空口技术在时域及频域的使用达到极限,如何更高的容量达以满足日益发展的需求? MIMO 能够利用空间维度的资源、提高频谱效率。使信号获得更大的系统容量、更广的覆盖 和更高的用户速率。MIMO 是 LTE系统的重要技术,理论计算表明,信道容量随发送端和接收端最小天线数目线性增长,所有 MIMO 模式下信道容量大于单天线模式下的信道容量。MIMO 能够更好的 利用空间维度的资源、提高频谱效率。使信号在空间获得阵列增益、分集增益、复用增益和 干扰抵消增益等,从而获得更大的系统容量、更广的覆盖和更高的用户速率。■复用增益在相同带宽,相同总发射功率的前提下,通过增加空间信道的维数(即增加天线数目)获得的吞吐量增益。■分集增益MIMO 系统对抗信道衰落对性能的影响,利用各天线上信号深衰落的不相关性,减少合并后信号的衰落幅度(即信噪比的方差)而获得性能增益。■阵列增益MIMO 系统利用各天线上信号的相关性和噪声的非相关性,提高合并后信号的平均 SINR 而获得的性能增益。■干扰抵消增益通过利用 IRC(Interference Rejection Combining)或其它多天线干扰抵消算法,为系统带来 的干扰场景下的增益。▊69 MIMO 技术的分类 MIMO 技术包含很多类别,根据是否利用空间信道信息可分为两类:开环 MIMO(发射 端不利用信道信息)和闭环 MIMO(发射端利用信道信息)。根据同时传输的空间数据流个数 (即 RANK)可分为两类:空间分集技术(RANK=span&)和空间复用技术(RANK&=span&)。这些类别可交叉组合成多种 MIMO 模式,华为 eNodeB 支持如下 MIMO 模式:■多天线接收--接收分集(UL 2 天线接收、UL 4 天线接收)。 --多用户虚拟 MIMO(UL 2*2MU-MIMO)。 --以下两种模式间的自适应选择和自适应切换。■多天线发射(DL 2*2 MIMO、DL 4*2 MIMO)--开环发送分集--闭环发送分集--开环空间复用--闭环空间复用--以上四种模式间的自适应选择和自适应切换。说明:DL a*b MIMO 的含义是 eNodeB 使用 a 根天线发射数据,UE 使用 b 根天线接收。UL a*b MU-MIMo 的含义是 a 个 UE 占用同一时频资源发射数据,eNodeB 使用 b 要天线接收。▊70 空间复用的基本原理空间复用是指在相同的时频资源上,用不同的天线传输多个空间数据流。由于空间信道 的维数比单天线模式增加了,故空间复用能够扩大系统容量,获得复用增益。空间复用主要 包括层映射和预编码两个操作。根据预编码矩阵是否由 UE 反馈得到,可将空间复用分为开环 空间复用(模式 3)和闭环空间复用(模式 4)。天线配置为 2×2 的空间复用信道如下图所示。2T2R 空间复用 MIMO 信道▊71 发射分集的基本原理发送分集是利用空间信道的弱相关性,结合时间、频率上的选择性,在接收端将经历不同衰落的信号副本进行合并,降低合并后信号处于深衰落的概率,以此获得分集增益,提高信号传输的可靠性。根据发射端是否利用 UE 反馈的信道信息发送分集分为开环发送分集(模式 2)和闭环 发送分集(模式 6)。开环发送分集(模式 2)模式下,当发射天线数为 2 时采用 SFBC(Space-Frequency Block Coding, 空频块码) 开环发送分集技术,发射天线数为 4 时采用 SFBC 结合 FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity, 频率转换发送分集)的技术。■SFBC发送分集技术采用了在空间和频率上进行编码的方式,称为 SFBC(Space Frequency Block
Code,空频块编码)。其发送格式如下:x1 和 x2 是 SFBC 编码前需要发送的信息,*表示取共轭操作,f1 和 f2 表示不同的子载波,Tx1 和 Tx2 表示不同的发送天线。SFBC 将 x1 和 x2 编码到不同的天线和子载波上发送。在天线 Tx1 的 f1 子载波上发送 x1,在天线 Tx1 的 f2 子载波上发送 x2,在天线 Tx2 的 f1 子载波上发送-x2*,在天线 Tx2 的 f2 子载波上发送 x1*,因此,通过在不同的天线和频率上传送 x1 和 x2 的副本,SFBC 能够获得分集增益。■ SFBC+FSTDFSTD 技术就是当发射端存在多根天线时,在频率上按一定的顺序依次选择其中部分天线 进行传输。SFBC 结合 FSTD 的发送格式如下:其中 x1、x2、x3 和 x4 是编码前需要发送的信息,f1~ f4 表示不同的子载波,Tx1~ Tx4 表示不同的发送天线, *表示取共轭操作,0 表示不传输任何信息。▊72 MIMO 各种模式的适用场景在用户的信干噪比较高以及无线信道的相关特性适合空间复用传输的时候,空间复用相对发送分集技术能带来吞吐量增益,而信干噪比较低的时候,发送分集相对于空间复用有更好的性能。因为闭环发送分集(模式 6)和闭环空间复用(模式 4)需要利用 UE 反馈信道信息, 反馈的信道信息的准确性会影响其性能,因此闭环发送分集和闭环空间复用主要是适用于 UE 移动速度较低的场景,即相对开环发送分集和开环空间复用有性能增益。在 UE 移动速度较高的场景,闭环技术相对开环技术没有性能增益,反而增加了系统的反馈开销,这时适合采用 开环发送分集(模式 2)和开环空间复用(模式 3)技术。 综上所述,多天线发射的典型应用场景如下如所示。多天线发射场景列表开环空间复用和闭环空间复用,适用于能力级别大于 1 的 UE。▊73 LTE 调度实现的目标是什么,包括哪些调度模式?在LTE系统中采用共享信道传输,时频资源在UE之间是动态共享的。eNodeB为上下行链路 分配时频资源通过调度来实现。调度是根据UE的业务类型,数据量和信道质量最终确定时频资源的过程。调度的基本目标是在满足QoS(Quality of Service)的前提下,利用不同UE之间的信道质量 的不同,尽可能在质量较好的信道上传输数据以及最大化系统容量。eNodeB在MAC层实现 调度功能。华为的eNodeB中,调度模式有两种,包括动态调度与半静态调度。动态调度是在每个TTI(Transmission Time Interval)中做一个调度决定并将调度信息通过控 制信令通知被调度的所有UE。一个TTI为1ms。动态调度对于数据包大小与到达时刻没有约束, 可适用于任何业务。动态调度在每TTI都需要重新分配资源,并通过PDCCH信道指示用户资 源分配情况。半静态调度是为了降低控制信令的开销,引入的另一个调度模式。半静态调度是在一定的半 静态调度周期内(华为eNodeB中固定为20ms),同一用户使用相同时频资源直到释放。半静态调度由于采用预先分配资源,网络不需要每个TTI都传输控制信令,从而节省了控制信令 PDCCH的传输开销。半静态调度一般用来处理速度不变、数据周期到达以及时延小的业务, 如VoIP业务。VoIP业务采用半静态调度可节省控制信令的开销,增加系统的VoIP容量。▊74
LTE 使用的调度策略有哪些 ?目前华为调度策略支持以下四种调度策略: Max C/I、RR(Round Robin)、PF(Proportional Fair)和EPF(Enhanced Proportional Fair)。上下行调度策略的选择分别由参数决定,其 中Max C/I、RR、PF为基本调度策略,EPF为增强调度策略。基本调度策略:Max C/I :对所有待服务用户,根据用户的信道质量进行排序,信道质量好的优先发送数据, 从而最大化系统容量。但无法保证公平性,QOS无法保证。验证系统最大容量可采用。 RR:对所有调度以轮循的方式依次调度,保证绝对公平。 PF:以用户的瞬时速率和前段时间的平均速率作为考量,进行优先级的权重计算,兼顾公平 性有保证了系统的总吞吐量。验证系统容量、覆盖和公平性时可采用。增强调度策略:下行增强调度:在满足用户QOS的提前下,尽量利用信道质量状态信息,即CQI反馈,在考 虑用户差异性和公平性的前提下,最大化系统吞吐量 上行增强调度:在进行用户优先级排序时,考虑了用户QOS保证因素,满足运营商对用户公 平性和差异化的控制要求,同时也能达到较高的系统容量。其中Max C/I、RR、PF调度策略中,对任何业务都是用动态调度。在EPF调度策略中,只用VoIP业务采用半静态调度。▊74 调度相关的基本概念【CQI】(Channel Quality Indicator)是在下行调度中用来反映信道质量的标识。CQI由eNodeB控制UE上报,可以由周期上报,也可以事件触发上报,可同时配置为周期上报和事件触发上报;当两种上报方式同时发生时,以非周期上报为准。??【SINR】 (Signal to Interference plus Noise Ratio)是在上行调度中用来反映信道质量的标识, SINR由物理层测量,eNodeB将根据上行数据的ACK/NACK来调整SINR,从而使得UE的 IBLER收敛于目标值。■ 资源分配方式【频选调度】?下行调度中频选调度为UE分配连续子载波或者资源块,该方式需要eNodeB获取比较详细的 信道质量信息,通过子带CQI选择质量比较好的资源块,提高系统的利用率和UE峰值速率;?上行调度中,频选调度是为UE分配信道质量较好的资源块,信道质量通过SINR来获取;?频段调度可以获得频选增益和多用户分集增益?适用于低速移动的用户【非频选调度】?下行调度中,非频选调度为UE分配离散的子载波或者资源块,该方式需要eNodeB获取全带的CQI即可,可以减少信令开销;?上行调度中,非频选调度是在给定的频带上,从高端到低端搜索连续可用的资源块。当小区待调度的UE较少时,使用频选调度会产生大量的碎片,所以优先使用非频选调度;?适用于高速移动的场景以及用户数较少的场景。?术语解释▊75 上下行调度方式和流程■下行调度?下行调度是分配PDSCH上的时频资源用于系统消息或下行数据的发送;?下行调度根据当前剩余功率计算可调度的资源,并根据RLC层待调度的数据量大小、各承载的QoS要求以及UE的信道质量(UE上报的CQI)决定调度优先级和MCS。下行调度流程:?调度的优先级:VOIP业务、控制面数据/IMS信令、重传数据、其它初传业务数据;?其中VoIP业务采用半静态调度,其它数据采用动态调度;?控制面数据调度优先级仅次于VoIP,采用动态调度。控制面数据包括公共控制消息和UE级控制消息,IMS信令的调度与UE级控制消息处理(SRB1,SRB2)一致;?上行调度是在适合的时刻选择合适的UE,并为其分配PUSCH上合适的资源,默认基于EPF调度;图3 下行调度■上行调度?上行调度在收到UE的调度请求后,开始对UE进行调度。并根据UE当前的信道质量、待调度的数据量大小和功率余量信息,进行MCS选择以及分配RB个数。?上行调度中,UE的信道质量通过eNodeB物理层测量的SINR获得,待调度的数据量大小由UE上报的BSR决定,功率余量由UE上报的PHR决定。上行调度流程?调度的优先级:VOIP业务、控制面数据/IMS信令、重传数据、其它初传业务数据;?其中VoIP业务采用半静态调度,其它数据采用动态调度;?控制面数据调度优先级仅次于VoIP,采用动态调度。控制面数据包括公共控制消息和UE级控制消息,IMS信令的调度与UE级控制消息处理(SRB1,SRB2)一致;图4 上行调度▊76 什么是 TTI bundling,有何作用??TTI 即Transmission Time Interval,是调度的最小时间单位,一个TTI为1ms。TTI bundling是指几个连续子帧上传输同一传输块,这几个子帧绑定作为同一资源处理。因此 TTI bundling可减少调度信令开销。在上行调度中,UE信道质量较差或者发射功率受限(比 如处于小区边缘)的情况下,可以利用TTI bundling功能来提高传输质量。是否使用TTI bundling功能可用通过参数控制。华为ENODEB中,TTI bundling固定连续4个子帧绑定,在这绑定的4个子镇上传输相同的数 据。若TTI bundling传输的数据需要重传,则重传也是TTI bundling,这种情况下,每个UE的 HARQ进程也会相应减少。在FDD系统中,重传间隔由8个TTI变成16个TTI;在TDD系统中, 上下行配比不同,重传间隔也不同。在TTI bundling功能开通的情况下,当UE信道质量较差,功率受限时,通过为UE配置TTI bundling,可以在空口时延预算内获得更多传输机会,提高上行覆盖。▊77 什么是负载控制,负载控制的目的 负载控制的目的在于最大化资源利用率的同时,通过拒绝业务或释放业务保持系统稳定。负 荷控制通过控制小区的负载来保证已接入业务的QoS,为独立的连接提供系统要求的QoS和 保证系统容量的最大化。华为负载控制管理主要由负载检测、准入控制、负载平衡和拥塞控制四个部分组成。准入控制、负载平衡和拥塞控制依据系统负载检测的结果进行相应的处理。同时拥塞控制会 为准入和负载平衡提供过载和过载的接触指示。负载检测是对小区各类资源进行检测,如PRB(Physical Resoure Block)利用率、GBR (Guaranteed Bit Rate)业务QoS满意率以及各类资源受限指示,一次评估小区当前的状态, 为准入控制、负载平衡和拥塞控制决策提供重要依据和参考。负载检测通过数据测量,跟踪无线承载的激活、修改和释放情况,估计系统时频资源消耗情况,进行评估系统负载状态。空口资源准入控制根据负载检测反馈的小区负载情况,即PRB利用率、GBR业务QoS满意率 以及资源受限指示来决定是否允许GBR业务准入。负载平衡是判定相邻小区的负载高低,协调同系统或异系统小区之间的负载分布,实现资源 利用最大化和提升接入成功率,提高系统性能。拥塞控制:通常情况下,准入控制可保证已接入用户的QoS,防止系统拥塞。但是如下两种情况可能导致拥塞:?业务多样且某些业务速率不是恒定的,而是时高时低,因此业务数据量变化对负载必然产生影响?由于用户移动所导致的无线信道条件变化,同一个业务,相同的数据速率,在不同的时刻对 于无线资源的影响是不同的。因此即使无线通信系统内的用户数不发生任何变化,仅凭上述两个因素也会导致小区负载变 化,进而影响已建业务的QoS。当上述情况导致小区拥塞时需要进行拥塞控制。▊78 LTE 准入控制的目的和原则 ??准入的目的除了最大化资源的使用,还应设法保证系统中业务的QoS,而业务QoS则是通信 最终需要社保设法保证的目标。当系统拥塞的时候,通常意味着系统中业务的QoS无法得到 保证,因而QoS满意率可以反映系统的拥塞情况。因此当前的准入控制算法是基于QoS设计的。准入控制效果的评价准则:图5 准入控制评价标准LTE的准入控制的原则:1) 新的业务请求以其QoS作为其请求资源的依据。比如:QCI: QoS Quality Identifier,每一种业务数据流对应唯一的QCI和相应的QoS参数,QCI典型配置:???2) 信令连接(SRB)请求不做判断,一律准入。SRB建立失败,不执行抢占,因为此时执行抢 占会导致别的用户掉话。3) 对于紧急呼叫业务,只要资源不受限,始终准入。如果资源受限,则触发抢占。4) 当系统过载时,除信令连接(SRB)和紧急呼叫意外的所有业务(新业务、切换业务)均不准入。过载定义来自过载控制。5) 如果系统不过载,根据新业务请求的QCI级别查找系统内该级别已接入业务的满意率,如果满意率低于对应的准入门限,则该拒绝该业务请求,否则准入该业务请求。6) 为体现对用户的差异化服务,将QoS属性中的ARP参数映射到金银铜三个用户优先级,金银铜用户使用不同的新业务准入门限,但切换业务准入门限不再进一步区分。7) 若业务准入失败,可以通过抢占算法抢占低优先级业务资源而准入到系统中.▊79 TDD LTE 与 WiMAX 的主要技术对比主要技术对比:??????????????????????????1) 网络架构对比:?2) 帧结构对比:3) 多址方式对比:WiMAX上下行均采用OFDMA,TD-LTE下行使用OFDMA,上行使用SC-OFDM。 由于上行受限受终端电池容量和成本的限制,所以需要采用PAPR比较低的调制技术,提高功放的效率。SC-OFDM优点在于:较低的PAPR(Peak-Average Power Ratio);对频率偏移的敏感度低;功放效率高。缺点:频率资源效率比OFDMA低。4) 上下行 MIMO 对比????????????????????5) 频率规划对比:WiMAX FFR与TD LTE静态ICIC (即SFR)的对比:?区别:FFR主要基于时分,而SFR主要基于频分。在FFR中,小区中心用户可以分配整个带宽全部子载波,小区边缘用户仅使用1/3子载波;SFR小区中心用户只允许分配整个带宽2/3的子载波, 小区边缘用户分配剩余1/3的子载波。6) HARQ 机制对比:HARQ(Hybrid automatic repeat request)混合自动重传请求,主要是通过ARQ与FEC相结 合的方式提高传输效率。WiMAX使用CC-HARQ(Chase Combining),即chase合并HARQ;??LTE使用的是IR-HARQ((Incremental Redundancy),即增量冗余HARQ。CC-HARQ:传统的HARQ方式,重传的数据包与原始数据包相同IR-HARQ:接收错误的数据分组不会丢弃,而是与重传的冗余信息合并之后进行解码。重传数据通常 与第一次传输不一样,它携带了新的冗余信息来协助解码。新的冗余信息与先前收到的初次传输信息一 起,形成了纠错能力更强的前向纠错码,使差错率进一步降低。IR-HARQ与CC-HARQ相比,约有2dB左右的增益。▊80 TDD LTE 与 FDD LTE 技术上有哪些相同点及不同点 1、TDD LTE 和FDD LTE技术相同点如下:?CSFB(CS Fallback): 发生语音呼叫,终端切换到3G接入网去实现,实际使用3G 接入网,不是LTE 网络;?SRVCC (Single Radio Voice Call Continuity):3GPP TS 23.216 中提出的双模单待无线语音呼叫连续性;2、TDD LTE 与 FDD LTE 技术不同点如下:?ASS(Adaptive Antenna System): 自适应天线系统▊81 TDD LTE 与 FDD LTE 相比有哪些优势和劣势频分双工(FDD) 和时分双工(TDD) 是两种不同的双工方式。FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送,用保护频段来分离接收和发送信 道,其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱, 但在支持非对称业务时,频谱利用率将大大降低。TDD用时间来分离接收和发送信道,接收和发送使用同一频率载, 其单方向的资源在时 间上是不连续的,时间资源在两个方向上进行了分配,基站和终端之间必须协同一致才能顺 利工作。TDD 双工方式的工作特点使TDD具有如下优势:??1. 能够灵活配置频率,使用FDD 系统不易使用的零散频段2. 可以通过调整上下行时隙转换点,提高下行时隙比例,能够很好的支持非对称业务3. 具有上下行信道一致性,基站的收/发可以共用部分射频单元,降低了设备成本4. 接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需一个开关即可,降低了设备的复杂度5. 具有上下行信道互惠性,能够更好的采用传输预处理技术,如预RAKE 技术、联合传输(JT)技术、智能天线技术等, 能有效地降低移动终端的处理复杂性。TDD双工方式相较于FDD,存在的不足:1. TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行,因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半,如果TDD要发送和FDD同样多的数据,就要增大TDD的发送功率;2. 在相同带宽条件下,TDD的峰值速率要低于FDD3. TDD系统上行受限,因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站;4. TDD系统收发信道同频,无法进行干扰隔离,系统内和系统间存在干扰;5. 为了避免与其他无线系统之间的干扰,TDD需要预留较大的保护带,影响了整体频谱利用效率。▊82 TDD LTE 无线帧格式3GPP定义TDD LTE帧结构为Type2,每个10ms无线帧被分为2个5ms的半帧,每个半帧 由4个数据子帧和一个特殊子帧组成。特殊子帧包括三个时隙:DwPTS、GP 和 UpPTS,总长 1ms。其中 DwPTS 和 UpPTS 长度可配,为了节省网络开销,TDD LTE 允许利用特殊时隙 DwPTS 和 UpPTS 传输系统控制信息。?DwPTS可看作一个特殊的下行子帧,最多12个symbol,最少3个symbol,可用于传送下行数据和信 令?UpPTS不发任何控制信令或数据,长度为2个或1个2个符号时用于传输RRACH Preamble 或Sounding RS,当为1个符号时只用于Sounding RS。在FDD中,上行Sounding是在普通数 据子帧中传输的。?GP根据DwPTS、UpPTS长度,GP长度对应为1~10个symbol。 保证距离天线远近不同的UE上行信号在eNodeB的天线空口对齐;提供上下行转化时间 (eNodeB的上行到下行的转换实际也有一个很小转换时间Tud,小于20us),避免相邻基站 间上下行干扰 ;GP大小决定了支持小区半径的大小,LTE TDD最大可以支持100km 。▊83 TDD LTE 与 FDD LTE 同步信号设计的差异 TDD LTE和FDD LTE的主同步信号(PSS)、辅同步信号(SSS)生成方式、传递信息 一样。但在帧结构中,同步信号的相对位置不同。TDD中P-SCH在DwPTS的第三个符号,S-SCH 在第一个子帧和第6个子帧的最后一个符号。图7 TDD 与 FDD 同步信号设计利用主辅同步信号的相对位置不同,UE可以在小区搜索的初始阶段识别系统是FDD还是TDD 小区。▊84 TDD LTE 子帧配比可调是什么?有多少种配比?有什么作用?TDD LTE可根据不同业务类型调整上下行配比,以满足上下行非对称业务的需求,最大 限度增大频谱效率;而FDD仅有1:1一种子帧配比,无法根据业务需要最大化频谱效率。TDD 子帧配比如下图所示:图8 TDD LTE 子帧配比▊85 TDD LTE 与 FDD LTE 在 HAQR 的设计上的差异弄清这个问题前,首先需要明确下行数据必须在上行子帧上反馈ACK/NACK,且与初传 数据存在定时关系,以节省信令开销,这个是协议定义的。由于FDD的上下行子帧配比固定,因此,ACK与初传数据的间隔固定为4个TTI,即HARQ 的RTT(Round Trip Time)固定为8ms,且ACK/NACK位置固定。TDD由于上下行子帧配比不固定,4个TTI后不一定是期望的上行子帧,因此ACK与初传 数据的时间间隔也是一个变量,给系统的设计增加了难度。以下举个例子说明图9 TDD与FDD的HARQ对比示例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TDD 系统中(3UL:2DL为例),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。▊86 TDD LTE 与 FDD LTE 上下行参考信号是什么?有什么不同点?TDD LTE 和FDD LTE上行参考信号包括两类:?DM RS(Demodulation reference signal )解调参考信号,它随着PUSCH或PUCCH一起传输,能够实时的反馈上行信道质量?SRS(Sounding reference signal )探测参考信号,不与PUSCH或PUCCH一起传输需要注意的是FDD模式中,SRS仅在普通数据子帧上传输,在TDD中为了提高频谱效率, SRS既可以在普通子帧上传输,也可以在特殊子帧UpPTS上传输。至于下行参考信号也有两类:?CRS(cell-specific RS) 用作小区级下行信道测量,TDD与FDD共有?DRS(UE-specific RS), TDD LTE独有的参考信号,仅用于估计Beamforming的信道特性,以对Beamforming加权数据信道进行解调▊87 怎样进行 TDD LTE 的 PRACH 参数规划(ZC 根序列规划)?和 FDD 规划是否一致? 在TDD模式下PRACH规划的目的和FDD模式相同,ZC根序列、Ncs等基本概念一致,根序列 的分配思路也基本一致。主要区别在于TDD与FDD相比,增加了前导格式4,如下表所示:表1 前导格式 CP 与序列长度以及小区半径对应关系?当TDD采用前导格式4时,ZC根序列长度Nzc以及循环移位Ncs有所不同(也可参考协议 [TS36.211]),如下表2和表3所示:表2 不同前导格式与 ZC 根序列长度关系表3 前导格式4时Ncs取值?????因此TDD PRACH规划时,Ncs的约束条件如下:?明确了小区半径、前导格式和Ncs约束条件后,其它规划原则和方法与FDD类似?采用前导格式在0~3时,TDD与FDD都可采用自研U-Net进行规划。如果TDD模式下采用前导 格式4,则只能手动进行根序列规划,U-Net不支持。▊88 如何理解 TDD LTE 中采用的 Beamforming 技术? Beamforming 即波束赋形,一种应用于小间距天线阵列的多天线传输技术,要原理是利用 空间信道的强相关性,利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图,使得辐射方向图的主 瓣自适应地指向用户来波方向,从而提高信噪比,提高系统容量或者覆盖范围。当天线以多 个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户,在接收模式下,来波方向之外的信号被抑制,发射模式下,能使期望用户接收的信号功率最大,同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。 FDD系统上下行分开,信道没有互易性,因此很难利用上行信道估计下行信道信息,要实现 beamforming难度较大,因此,Beamforming主要在TDD LTE中应用。▊89 LTE 系统消息介绍LTE系统消息主要包括MIB和SIB,如下所示:?MIB: 下行链路带宽,SFN和PHICH信道配置信息?SIB1:小区接入信息和SIB(除了SIB1)的调度信息?SIB2:小区接入bar信息以及无线信道配置参数?SIB3:服务小区重选信息?SIB4:同频邻区重选信息?SIB5:异频重选信息?SIB6: UTRAN重选信息?SIB7: GERAN重选信息?SIB8: CDMA2000重选信息?SIB9: HOME ENB ID?SIB10~SIB11: ETMS (Earthquake and Tsunami Warning System)通知系统消息MIB在BCH上传送,SIB在DL-SCH信道传送,如下图所示:???UE会在以下几种情况启动系统消息的获取:?小区选择、重选?切换?异系统切换?掉线后回复?收到系统消息改变指示(Paging)?超过系统信息的最大有效时限实际中在UE侧跟踪信令观察系统消息时,只能直接观察到MIB和SIB1,其它的SIB系统消息 类型只能打开后才能看出到底是SIB几。▊90 LTE 缺省承载和专用承载介绍 ■缺省承载的建立主要有下面两种场景:?UE在ATTACH过程中,网侧为UE建立一条固定数据速率的缺省承载,以保证其基本的业 务需求;如下图所示,Initial Context建立过程对应的就是缺省承载建立的过程。 缺省承载对应的QCI通常为9.?在UE ATTACH成功,第一条缺省承载建立的前提下,UE请求访问其它PDN时,网络侧将 会触发与UE请求PDN的缺省承载的建立。■当UE需要访问特定业务时,而该业务缺省承载无法满足其QoS要求时,UE和核心网之间就需要 建立专有承载。专有承载的建立只能由网络侧来发起,但是UE可以触发网络侧建立专有承载。 如下图所示的eRAB建立过程:▊91 LTE RRC Connection Reconfiguration介绍LTE L3信令中,经常看到很多情况下都是RRC Connection Reconfiguration和RRC Connection Reconfiguration Complete,虽然表面上看起来相同,但实际所起的作用是不同的。比如下面所示的切换流程,第一个RRC Connection Reconfiguration是发切换命令;第二个RRC Connection Reconfiguration是测量配置。成功的RRC Connection Reconfiguration如下图所示:?RRC Connection Reconfiguration失败情况如下图所示,此时RRC连接重建将会被触发:?RRC Connection Reconfiguration的目的主要是修改RRC Connection,比如建立/修改/释放 RB;执行切换;配置/修改/释放测量。NAS专用信息也可以通过此流程从E-UTRAN传递给UE。 实际中判断RRC Connection Reconfiguration的作用要基于其中信元包含的一些内容来判断:1) 如果RRC Connection Reconfiguration中包含mobilityControlInfo,那主要作用就是eNodeB 发切换命令给UE执行切换;2) 如果RRC Connection Reconfiguration紧跟在RRC Connection Re-establishment之后,其作 用通常都是重建SRB2和DRB;3) 如果RRC Connection Reconfiguration中包含measConfig,那其主要作用就是进行测量配置; 主要包括测量对象增加/修改或删除、测量ID增加/修改或删除、测量报告配置增加/修改或删??除、测量Gap等参数;4)如果RRC Connection Reconfiguration中包含radioResourceConfigDedicated,其作用主要 是执行无线资源配置,主要包括:SRB增加和重配置、DRB增加/重配置和释放、Mac和SPS(半 静态调度)配置以及物理信道配置等;▊92 LTE UE 能力等级介绍 根据协议36.306,LTE UE能力等级主要分为5种。下表是下行UE不同能力的一些具体参数, 可以看出2×2MIMO情况下,单个UE的峰值速率在150M左右,对应CAT4,实测速率可以达 到140M左右。对于采用4×4MIMO的Cat5来说,峰值速率接近300M。??下表是上行不同UE能力等级的一些参数,从中可以看出,只有Cat5可以支持64QAM,峰值 速率可以达到75M左右。上下行峰值速率之所以差别这么大,主要由于上行是单天线发射, 无法实现MIMO,但可以通过虚拟MIMO技术来提高上行小区吞吐率。实际中,UE的能力等级信息可从S1口的Initial UE Context Setup Request信令或空口的 UE_Cap_Info消息中看到。▊93 为什么实际 LTE 测试中打开邻小区情况下下行吞吐率有严重下降?LTE上行采用SC-FDMA技术,每个用户使用不同的频带,因此上行本小区内用户之间没有干 扰,上行的干扰主要来自邻小区的用户。实际中,在建网初期,由于网络用户比较少,所以 上行受到的邻区干扰会小一些。 单小区情况下,下行各用户由于使用不同的RB,在频域和时域上是错开的,因此也不存在干 扰。多小区情况下的干扰主要来自邻区,邻区的RS、公共信道还有数据信道都会对邻区的RS、 公共信道或数据信道造成干扰。下图是一个站两个小区干扰的示意图,从中可以看出Sector0 子帧0的RS受到了邻区Sector1信道 PCFICH 和BCH的干扰,子帧1~9 RS受到邻区PCFICH 干扰。因此实际中单小区情况和多小区情况相同位置情况下,有实例表明SINR会从28dB恶化 到18dB,吞吐率从80M左右恶化到30M左右。这只是一个例子,实际中不同场景不同位置具 体表现会有所不同,但趋势是相同的,也就是有邻区影响的情况下比单小区情况下,下行吞 吐率会有较大的恶化,这是正常现象。通过良好的RF优化可以减轻这种现象,但无法避免。▊94 LTE 上下行峰值速率计算?下行峰值速率:以 20M 带宽为例,可用 RB 为 100。1) 以常用的双天线为例,RS的图案如下图所示。可以看出每个子帧RS的开销为16/168=span&。2) PCFICH、PHICH占用的是每个子帧的第一个Symbol,PDCCH通常占用每个子帧的前三个Symbol, 如下图所示。考虑到和RS信号重复的部分,PCFICH、PHICH和PDCCH的开销为(36-4)/168=span&。3) SCH信号时域占用第0个和第5个子帧的第一个时隙的第5个和第6个符号,分别对应SSS(从同步 信号)和PSS(主同步信号),如上图所示。频域占用中间的6个RB。从时域上一帧及整个频率上来考虑,SCH的开销为(2*12*2*6)/(12*14*100)=span&。4) BCH时域上占用第一个子帧的第7、8、9、10符号,每4帧出现一次,频率占用中间6RB。因此BCH的开销为(4*12-4)*6/(4*12*14*100)=span&。这样下行在采用 64QAM、2*2 MIMO 以及编码率为 1 情况下,峰值速率为: 100*12*14*(1-2/21-4/21-0.9%)*2*6*Mbps.100 ---- 100 个 RB;12 ----- 每个 RB12 个子载波;14 ----- Normal CP 情况下,每个子帧 14 个符号;2 ------ 采用 2*2 MIMO 复用模式情况下,速率加倍;6------ 64QAM 每个符号对应 6 个 上面只是一个简单的估算,实际中用户少的时候,PDCCH 占用的符号数可以减小,此时单用 户峰值速率可以提高。此外,上面假设编码效率是 1,实际中不可能完全做到 1。目前实际中 测到的最大速率基本在 140M 左右。协议规定的理论峰值速率在 150.75Mbps。?上行峰值速率上行的计算和下行类似,20M 带宽情况下,假设 PUCCH 占用 2 个 RB,根据调度的 RB 数应该 是 2/3/5 乘积原则,可用 RB 数为 96。上行导频开销为 1/7。PRACH 占用 6RB,假设周期为 20ms。 此时最大吞吐率可以达到:96*12*14*(1-1/7)*4* *0.855+ 90*12*14*(1-1/7)*4* *0.855= 47.13Mbps 此处假设上行不支持 64QAM,最大编码率为 0.855。本文作者：华为 源于网络编辑/网优雇佣军 微信订阅号：hr_opt通信路上，一起走！
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