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LTE空中接口:物理层过程

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LTE空中接口:物理层过程
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TS 36.213 Physical layer procedures

物理层过程

LTE系统中的物理层过程包括:小区搜索、功率控制、上行链路同步、随机接入、混合自动重传等。

小区搜索

UE在完成PLMN(陆地移动通信网)的选择之后,会选择合适的小区驻留。

当驻留在一个小区之后,UE定期确认是否有更好的小区:这就是小区重选。

小区搜索主要完成以下几个任务:时隙同步、帧同步、信道推测、获取系统信息(MIB+SIB)。

  • 时隙同步
    :UE开机后会在可能存在LTE小区的中心频点上搜索主同步信号(PSS),捕获主同步信号后可以完成时隙同步,PSS以5ms周期重复。同时从PSS中可以获得小区ID的部分情报。
  • 帧同步
    :在完成时隙同步的基础上,搜索SSS同步信号,SSS由两个随机序列组成来完成确定帧边界,完成帧同步的任务。SSS中还可以获取到剩余一部分的小区ID情报。
  • 信道推测:利用下行的参考信号(RS)来完成信道估计,对读取PBCH做好准备。
  • 获取系统信息
    :系统信息被分成MIB和SIB两部分。MIB部分由PBCH传输,SIB部分由PDSCH传输。UE首先捕获PBCH中传输的系统信息MIB,获取PHICH的配置,然后解调PCFICH中的获得PDCCH的符号数目,进而读取PDCCH获取PDSCH相关信息,最后读取PDSCH获取SIB部分的系统信息。

随机接入

随机接入过程的不确定性体现在:UE在随机时刻随机选择前导序列接入,这样的接入结果也具有随机性,并不能保证100%成功。

随机接入有两种方式:基于竞争,和基于非竞争的随机接入。是否基于竞争,取决于UE是已经与eNodbB建立连接,否拥有网络分配的专用随机接入资源。

初始的基于竞争的接入过程,主要通过以下几个

  1. 发送随机接入前导
  2. 随机接入前导响应
  3. RRC Connection Request
  4. RRC Connection Setup



功率控制

eNB通过测量物理上行控制信道(PUCCH)、物理上行共享信道(PUSCH)、以及探测参考信号(SRS)的“信号与干扰加噪声比(SINR)”,然后根据SINR测量结果和SINR目标值的比较结果,将决定的TPC命令通过PDCCH通知UE,干预相应子帧的上行发送信号的发射功率。

HARQ

HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)即混合自动重传请求。

  • 有线传输,当一次数据传输失败时,就要求重传该数据,即自动请求重传(ARQ)机制。ARQ会导致系统产生较大的延时。
  • 无线传输,主要是为了抑制各种干扰,采取了前向纠错编码(FEC)机制。FEC因为引入了冗余编码,会降低系统的吞吐量。
  • HARQ作为一种混合方案,将ARQ和FEC二个子系统融合在一起,以改善延时和系统吞吐量。

3G和LTE都采用了HARQ技术来降低系统的误码率以保证服务质量。HARQ根据重传发生的时刻不同,可以分为两类:

  • 同步HARQ:接收端预先已知传输时刻。
  • 异步HARQ:传输可以发生在任何时刻。

下行:采用异步自适应HARQ技术。

上行:采用同步非自适应HARQ技术。

HARQ技术分类

  • HARQ-I型:基于追赶合并的HARQ,发送端把上一次发送的数据全部或部分发送,接收端对所有接受的数据帧合并后的结果进行解码。
  • HARQ-II型:部分增量冗余,发送的数据封包是可以自解码的。
  • HARQ-III型:全部增量冗余,发送的数据封包不能自解码。

※增量冗余(IR),每次重发会改变数据帧的编码调制方式,使得编码的荣誉程度为递增趋势。其观点认为,数据帧的编码冗余度不够导致了发送失败,重发时传输条件不会改善,应该增加编码冗余度以提高正确性。

DCI

Downlink Control Infomation,下行链路控制信息,在PDCCH中传输。

UCI

Uplink Control Infomation,上行链路控制信息,在PUCCH中传输。

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