LTE物理層過程

基本介紹

  • 中文名:LTE物理層過程
  • 外文名:LTE Physical layer process
小區搜尋與下行同步,上行傳輸時間的調整與同步,功率控制,3.1上行功率控制,3.2下行功率分配,隨機接入過程,下行共享信道傳輸的相關過程,5.1下行共享信道的接收,5.2下行HARQ過程和ACK信息的上報,上行共享信道傳輸的相關過程,6.1上行共享信道的傳輸,6.2上行HARQ過程和ACK信息反饋,參考文獻,

小區搜尋與下行同步

通過小區搜尋的過程,終端與服務小區實現下行信號時間和頻率的同步,並且確定小區的物理層ID。
物理層小區搜尋的過程主要涉及兩個同步信號,即主、輔同步信號(PSS/SSS)。過程中包括了下行時間和頻率的同步、小區物理ID的檢測和OFDM信號CP長度的檢測(Normal或ExtendedCP)。完成這些操作後,終端就可以開始讀取服務小區的廣播信道(PBCH)中的系統信息,進行進一步的操作。
這期間,在通過同步信號的檢測與服務小區獲得同步以後,終端可以利用下行導頻信號(CRS)進行更精確的時間與頻率同步以及同步的維持。小區搜尋過程,如圖1所示。
圖1小區搜尋過程
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上行傳輸時間的調整與同步

通過上行傳輸時間的調整,終端與服務小區實現上行信號時間的同步,使得不同用戶的上行信號同步到達基站。相關過程包括異步隨機接入過程中的傳輸時間調整,以及連線狀態下的上行同步保持。
在異步隨機接入過程中,作為隨機接入的回響訊息,基站向終端傳送長度為11bit的定時調整命令(TimingAdvanceCommand),終端根據該信息調整上行的傳送時間,實現上行同步。
在連線狀態下,MAC層的控制信息攜帶了長度為6bit的定時調整命令,終端將根據該信息對上行的傳送時間進行調整,實現上行同步的保持。
定時調整命令的精度是(即15/(15000*2048)),從收到命令到調整後上行傳送之間的延時是6ms,即在子幀收到調整命令之後,該信息將終端套用於從子幀開始的上行傳送中,如圖2所示。
圖2同步保持過程
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功率控制

針對上行和下行信號的傳送特點,LTE物理層定義了相應的功率控制機制。
對於上行信號,終端的功率控制在節電和抑制用戶間干擾的方面具有重要意義,所以,相應地採用閉環功率控制的機制,控制終端在上行單載波符號上的傳送功率。
對於下行信號,基站合理的功率分配和相互間的協調能夠抑制小區間的干擾,提高同頻組網的系統性能,所以,相應地採用開環功率分配的機制,控制基站在下行各個子載波上的傳送功率。

3.1上行功率控制

上行功率控制以各個終端為單位,控制終端到達基站的接收功率,使得不同距離的用戶都能以適當的功率到達基站,避免“遠近效應”。同時,通過小區之間交換干擾情況的信息,進行協調的調度,抑制小區間的同頻干擾。
作為上行調度和功率控制的參數,在小區間X2接口上互動的信息有兩種。
(1)過載指示(OverloadIndicator,OI):指示本小區每個PRB上受到的上行干擾情況。相鄰小區通過交換該訊息了解對方目前的負載情況,並進行適當的調整。
(2)高干擾指示(HighInterferenceIndicator,HII):指示本小區每個PRB對於上行干擾的敏感度情況。該訊息反應了本小區的調度安排,相鄰小區通過交換該信息了解對方將要採用的調度安排,並進行適當的調整以實現協調的調度。例如,本小區用於調度小區邊緣用戶的PRB將對干擾比較敏感,而用於調度小區中心用戶的PRB對干擾比較不敏感。
1.上行共享信道的功率控制
LTE物理層上行共享信道PUSCH採用部分功率控制(FractionalPowerControl)結合閉環功率控制的方案,對無線鏈路的大尺度衰落和小尺度衰落進行補償。在子幀i,終端PUSCH信道的發射功率可以表示為
(dBm)
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其中,
(1)PCMAX表示終端的最大發射功率。
(2)MPUSCH(i)表示PUSCH的傳輸頻寬(RB數目)。
(3)
,是由高層信令設定的功率基準值。它可以反應上行接收端的噪聲水平,針對小區內用戶不同類型的上行傳輸數據包有不同的數值,例如,由PDCCH調度的數據包,沒有PDCCH的半靜態SPS調度的數據包,根據隨機接入回響上行傳送的數據包。
(4)表示部分功率控制算法中對大尺度衰落的補償量。由高層信令使用3bit信息指示本小區所使用的數值。其中,是終端測量得到的下行大尺度損耗。
(5)
表示由調製編碼方式和數據類型(控制信息或者數據信息)所確定的功率偏移量。它的數值滿足
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,其中MPR與採用的調製編碼方式相關,表示每個資源符號上傳輸的比特數;=1.25或者0,表示是否針對不同的調製方式進行補償;而
則表示當PUSCH用於傳輸控制信息時可能進行的補償。
(6)是由終端閉環功率控制所形成的調整值,它的數值根據PDCCHformat0/3/3A上的功率控制命令進行調整。物理層有兩種閉環功率控制類型——“累計型(accumulation)”和“絕對值型(absolute)”。與上行數據調度相類似,在FDD情況下,PDCCHformat0/3/3A功率控制命令和相應的PUSCH傳送之間的時延是4ms;在TDD情況下,該時延的數值根據上下行時間分配比例的不同而有所不同。
定義:終端的功率空間(PowerHeadroom)—作為功率控制過程的參數,物理層對終端剩餘的功率空間進行測量,即終端最大發射功率與當前實際發射功率的差值,並上報高層。
2.上行控制信道的功率控制
上行控制信道PUCCH採用大尺度衰落補償結合閉環功率控制的方案。在子幀i,終端PUCCH信道的發射功率可以表示為下式:
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其中,
(1)
表示終端的最大發射功率。
(2)
,是由高層信令設定的功率基準值。
(3)是終端測量得到的下行大尺度損耗。與PUSCH不同的是,這裡使用了完全功率補償,即
(4)
是根據所承載的CQI和ACK/NACK比特的數目所設定的PUCCH傳送功率的偏移量。
(5)
表示由PUCCH格式(1/1a/1b/2/2a/2b)所設定的傳送功率的偏移量。
(6)
是由終端閉環功率控制所形成的調整值。它的功率控制命令由下行調度訊息PDCCHformat1/1A/1B/1D/2/2A或者功率控制訊息PDCCHformat3/3A所承載。
3.SRS的功率控制
除了數據信道和控制信道之外,物理層上行還對SRS的發射功率進行控制,採用了與數據信道PUSCH類似的部分功率補償結合閉環功率控制的方法。在子幀i,終端SRS的發射功率可以表示為
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其中,
(1)
表示用於SRS的功率偏移,由用戶高層信令半靜態地進行指示。
(2)
表示SRS的傳輸頻寬(RB數目)。
(3)其他參數與PUSCH中的定義相同。

3.2下行功率分配

下行功率分配以每個RE為單位,控制基站在各個時刻各個子載波上的發射功率。下行功率分配中包括提高導頻信號的發射功率(即powerboosting),以及與用戶調度相結合實現小區間干擾抑制的相關機制。
在頻率上和時間上採用恆定的發射功率,基站通過高層信令指示該發射功率的數值。在接收端,終端通過測量該信號的平均接收功率並與信令指示該的發射功率進行比較,獲得大尺度衰落的數值。
下行共享信道PDSCH的發射功率表示為PDSCHRE與CRSRE的功率比值,即
。其中,
表示時隙內不帶有CRS的OFDM符號上(例如,2天線、NormalCP的情況下,時隙內的第1、2、3、5、6個OFDM符號),PDSCHRE與CRSRE的功率比值;
表示時隙內帶有CRS的OFDM符號上(例如,2天線、NormalCP的情況下,時隙內第0、4個OFDM符號),PDSCHRE與CRSRE的功率比值。
(1)提高CRS的發射功率(即powerboosting)
小區通過高層信令指示
的比值,通過不同的比值可以設定信號在基站總功率中不同的開銷比例,由此實現了不同程度提高CRS發射功率的功能。
例如,以發射天線數目等於2為例,規範中支持4種不同的小區配置,
分別對應於CRS占總功率開銷為[1/6,1/3,3/6,2/3]的情況。圖3表示了
時天線連線埠#0的信號功率情況,對應的CRS功率開銷分別是
,分別實現了CRS高於同一OFDM符號中數據元素3dB和9dB的傳送功率。
圖3提高CRS導頻信號發射功率(2發射天線的情況)
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(2)用戶功率分配和小區間干擾協調
在指示
比值的基礎上,通過高層參數
可以確定
的具體數值,得到基站下行針對用戶的PDSCH發射功率,該信息將用於16QAM、64QAM和MU-MIMO等需要幅度信息的檢測過程。
的數值關係是
,其中用於MU-MIMO的場景,例如
可以表示功率平均分配給兩個用戶的情況(LTE物理層採用SFBC+FSTD作為4天線的傳送分集方案,該方案在同一時刻只有2根天線進行數據信號的發射,此時
,即3dB的偏移量補償)。
為了支持下行小區間干擾協調的操作,規範中定義了關於基站窄帶發射功率限制(RelativeNarrowbandTxPower,RNTP)的物理層測量,並在小區間X2接口上進行互動。該訊息表示了基站在未來一段時間內下行各個PRB將使用的最大發射功率的情況,相鄰小區可以利用該訊息來協調用戶調度的過程,實現同頻小區間干擾抑制的效果。

隨機接入過程

物理層異步隨機接入用於終端接入網路的過程,包括與網路獲得上行同步以及接入網路過程中的控制信令互動。異步隨機接入可以由終端發起,也可以在“有下行數據到達”的情況下由網路側通過物理層控制信令觸發。
異步隨機接入過程主要分為4個步驟,如圖4所示。
圖4物理層異步隨機接入過程
LTE物理層過程
(1)步驟1:UE在隨機接入信道(PRACH)上傳送隨機接入序列Preamble。
(2)步驟2:NodeB在檢測到隨機接入序列後,通過下行共享信道(PDSCH)傳送隨機接入回響。該訊息至少包含所收到的Preamble碼的編號、上行傳送的時間調整量(TA)、上行PUSCH調度信息和分配的臨時C-RNTI。
(3)步驟3:UE根據隨機接入回響中承載的調度信息和TA信息,進行上行數據(PUSCH)的傳送。該訊息中包含了終端的唯一ID,例如TMSI。
(4)步驟4:NodeB接收UE的上行訊息,向接入成功的UE返回競爭解決訊息。該訊息中包含了接入成功的終端的唯一ID。
其中,步驟1和步驟2是異步隨機接入在物理層的主要內容。在步驟1中,終端的物理層根據高層所指示的PRACH信道資源、序列Preamble索引號和功率值,進行相應的隨機接入序列的傳送,然後進入步驟2,即隨機接入回響的接收。在步驟2中,終端的物理層根據高層所指示的RA-RNTI檢測對應的隨機接入回響訊息。
(1)如果成功檢測到與所傳送的隨機接入序列相對應的回響訊息,那么終端將根據訊息的指示進行上行傳輸時間的調製,並進行上行數據的傳送,進入隨機接入上層控制信令互動的過程。
(2)如果沒有成功檢測到對應的回響訊息,那么終端將在等待一段時間後,重新發起步驟1中隨機接入序列的傳送過程。

下行共享信道傳輸的相關過程

5.1下行共享信道的接收

LTE物理層下行共享信道的傳輸包括“調度信息(PDCCH)”和“數據信息(PDSCH)”兩部分。在長度為1ms的子幀結構中,前面的1~3個OFDM符號用於傳輸下行控制信息,其中包括傳輸數據調度信息的PDCCH;而子幀中剩餘的符號用於傳輸數據信息(PDSCH)。下行數據傳輸的子幀結構如圖5所示。
圖5下行數據傳輸的子幀結構
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在下行數據接收的過程中,終端對子幀中PDCCH所承載的調度信息進行檢測,如果發現屬於自己的調度信息,那么終端將根據該調度信息的指示(包括資源位置、編碼調製方法等)解調接收當前子幀中屬於自己的PDSCH數據信息。
註:“半持續”調度——LTE中支持“半持續”的調度方式(Semi-PersistentScheduling,SPS)。對於某些業務量不大且較規則的業務(例如VoIP),一次性地對較長時間內的資源使用進行分配,而不需要在每次傳輸的時候都進行動態分配,通過這樣的機制,節省了PDCCH控制信令的開銷。
1.調度信息PDCCH的接收
終端對子幀中PDCCH信息的接收採用盲檢測的方式(,在公共空間(CommonSpace)和用戶專用空間(UESpecificSpace)兩個部分中根據RNTI來搜尋屬於自己的PDCCH信息(RNTI信息的長度是16bit,“異或”在PDCCH信息的CRC比特上傳輸)。其中,根據下行接收的PDSCH數據對象的屬性,高層向物理層指示需要檢測的RNTI,並由此可以確定相應的需要搜尋的PDCCH空間和PDCCH格式。
對於在下行共享信道PDSCH上傳輸的“廣播控制信息(BCCH)”、“尋呼控制信息(PCCH)”和“隨機接入回響訊息”,高層分別設定了SI(SystemInformation)-RNTI、P(Paging)-RNTI和RA(RandomAccess)-RNTI,當需要接收這些信息時,高層將對物理層進行配置,指示物理層根據相應的RNTI進行PDCCH的搜尋,進而根據所得到的PDCCH調度信息完成PDSCH信道所承載的廣播、尋呼或者隨機接入回響信息的接收。規範中規定,以上這些信息由PDCCHformat1C或者1A進行調度,相應的PDCCH訊息位於公共空間(CommonSpace)中。傳輸這些信息的PDSCH信道採用單天線或者傳送分集的傳輸方式。
為了提供最最佳化的數據通信能力,對於其他PDSCH數據信息的傳輸,物理層提供了7種可供選擇的傳輸模式。
模式1:單天線傳輸。
模式2:傳送分集。
模式3:開環空間復用預編碼傳輸(或傳送分集)。
模式4:閉環空間復用預編碼傳輸(或傳送分集)。
模式5:MU-MIMO預編碼傳輸(或傳送分集)。
模式6:閉環單流預編碼傳輸(或傳送分集)。
模式7:使用用戶專用導頻的單流賦形傳輸(或傳送分集)。
註:(1)傳送分集作為各種多天線工作模式的回退方案。
(2)在半持續調度(SPS)的情況下,由於沒有動態的PDCCH信道對預編碼信息進行指示,此時模式3~6將都回退至僅採用傳送分集的情況。而模式7由於使用了用戶專用導頻,不需預編碼信息的指示,因此可以在SPS模式下使用。
在數據通信過程中,物理層根據高層的配置,選擇其中一種傳輸模式,並在用戶專用空間和公用空間中根據C-RNTI(在半持續調度的情況下,使用SPS-RNTI)搜尋相應格式的PDCCH信道,進而根據所得到的調度信息完成PDSCH數據內容的接收。為了方便對PDCCH信息的搜尋過程,減少盲檢測的運算量,規範中以列表的方式,規定了每一種傳輸模式所對應的PDCCH控制訊息格式,以及可能位於的搜尋空間。
例如,對於模式4的閉環空間復用的傳輸方式,使用PDCCHformat2,訊息位於用戶專用空間(UESpecificSpace)中;對於模式5的多用戶MIMO的傳輸方式,使用PDCCHformat1D,訊息位於用戶專用空間(UESpecificSpace)中;傳送分集作為各種多天線工作方式的回退方案,使用PDCCHformat1A,訊息可能位於公用搜尋空間或者用戶專用搜尋空間中。
2.下行資源指示方式
PDCCH信道承載了下行物理資源的調度信息,包括物理資源分配信息、數據的編碼調製信息和HARQ過程的相關信息等,終端通過這些信息來定位所分配的PDSCH物理資源,並完成HARQ合併、解碼解調等數據接收的物理層處理過程。
根據所調度數據傳輸屬性的不同,設計了不同的PDCCH控制信息格式,用於下行調度的包括DCIformat1、1A、1B、1C、1D,2和2A。這些不同格式適應於不同的場景,而物理資源分配的指示方法是其中一個重要的區別方法。
LTE物理層資源分配的指示以VRB(VirtualResourceBlock)為單位,下行有3種類型的資源位置指示方法,即Type0、Type1和Type2。其中DCIformat1/2/2A使用Type0或者Type1的方法,以不同類型的bitmap方式指示所分配的物理資源LVRB的位置;DCIformat1A/1B/1C/1D使用Type2的方法,以“資源起始位置”結合“連續的RB長度”的方式指示所分配的邏輯序號連續的VRB的位置,這種方式的信令開銷小於Type0/1,但是只能夠分配邏輯序號連續的若干個LVRB或者DVRB。
(1)在Type0的方法中,先對下行所有的RB資源進行分組,以若干個連續的LVRB構成組(ResourceBlockGroup,RBG),然後以RBG為單位採用bitmap的方式進行指示。其中,每個RBG中包含的RB數目(RBGSize)的大小由系統頻寬決定,如表1所示。假設系統下行頻寬為,那么Type0的指示方法共需要
個比特。
表1RBGSize和系統頻寬的關係
下行系統頻寬
RBGSize(P)
≤10
1
11~26
2
27~63
3
64~110
4
例如,假設系統下行頻寬等於50個RB,查表可以得到RBG的大小,那么總共可以劃分為17個RBG,其中最後一個RBG只包含2個連續的LVRB。這時對應的bitmap訊息需要17bit,其中每個比特表示是否分配了對應位置的RBG,如圖6所示。
圖6Type0資源分配
LTE物理層過程
(2)在Type1的方法中,將下行所有資源以RBG為單位,分為個RBG子集(RBGSubset),然後在每個subset內部以LVRB為單位採用bitmap的方式進行指示。Type1的比特長度與Type0相同,即
個比特,共包含3個部分的內容。首先用
個比特指示所選擇RBGsubset;其次用1個比特指示是否進行偏移,即選擇RBGsubset中左邊的RBs,或者右邊的RBs(如圖2-74所示);最後,使用剩下的
個比特,在RBGsubset所選擇的範圍內採用bitmap指示所分配的LVRB。
例如,假設系統下行頻寬等於50個RB,查表可以得到RBG的大小是,可以分為3個RBGsubset,用於RBGsubset內部bitmap指示的比特數目為
,那么對應是否使用偏移,分別形成如圖7所示的資源位置指示。
圖7Type1資源分配
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(3)在Type2的方法中,資源指示訊息RIV由“起點RB的位置”和“邏輯序號連續的LVRB/DVRB的長度”共同確定。由和計算RIV的過程採用了“樹”的結構,RIV的數值表示了“樹”中的一個節點(如圖2-75所示),它們數學關係的表達式為
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圖8Type2資源分配
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例如,假設
=10系統下行頻寬,那么可生成如圖8所示樹形圖。假設分配的VRB資源起點RBstart=1、長度LCRBs=7,即分配邏輯序號為{1,2,3,4,5,6,7}的VRB,那么根據以上的數學表達式計算得到RIV=48,對應於“樹”結構中相應的節點,表示了該節點下的VRB資源。
3.下行鏈路自適應、調製方式和傳輸塊大小的確定
LTE物理層下行數據傳輸包含了鏈路自適應的過程,基站根據終端所上報的鏈路質量信息(CQI/PMI/RI)選擇適當的物理資源和相應的編碼調製方式進行下行數據的傳送,實現對鏈路資源的最佳化利用,達到最佳的性能,如圖9所示。
圖9信道狀態信息反饋和下行鏈路自適應傳輸
LTE物理層過程
物理層下行支持29種調製編碼格式,其中包括了QPSK、16QAM和64QAM三種不同的調製方式和不同的信道編碼速率(範圍是0.16~0.92)。根據這樣的原則,針對每一種物理資源PRB的占用數目,規範中定義了29種傳輸塊大小(TranportBlockSize)。
在進行下行數據傳輸時,下行調度信息中使用5個比特對所調度數據使用的編碼調製格式(MCS)進行指示,接收端根據該信息可以確定數據所使用的調製方式。同時,將這5bitMCS信息和調度信息中所分配的PRB數目相結合,可以查表確定傳輸塊大小,即信道編碼數據源大小的信息,由此實現下行數據正確的傳輸與接收。
值得注意的是,對於MIMO空間復用的傳輸,在HARQ過程中,初傳時1個傳輸塊映射到空間復用的1個數據流上,而重傳時根據當時的情況可能將該傳輸塊映射到2個數據流上進行傳輸,因此在設計規範時進行了考慮,“映射到2個數據流上的傳輸塊大小”與“映射到1個數據流上的傳輸塊大小”具有兼容性,以使得以上所描述的重傳操作成為可能。
4.CQI/PMI/RI的測量與上報
為了支持下行數據傳輸過程中鏈路自適應的調度,網路需要獲得下行信道的狀態信息。可以採用的方法包括終端對下行信道進行測量後,通過上行信道進行反饋;或者TDD情況下,根據同頻帶無線信道的互易性,網路可以通過對上行SRS的測量獲得上行信道信息,然後利用信道互易的特性得到所需要的下行信道信息。其中通過終端下行測量和反饋的方式是LTE物理層網路端獲得下行信道信息的主要途徑,也是本部分討論的主要內容。
LTE物理層下行信道信息的測量和反饋包括以下內容。
(1)信道質量指示(ChannelQualityIndicator,CQI),指示了無線信道的質量,用於自適應地選擇適當的調製編碼方式。終端採用4bit的訊息進行反饋,除了“0”表示無法使用以外,其他的15種組合分別代表了支持的頻譜效率為0.15~5.55bit/s/Hz範圍內的15種信道質量的可能性。
(2)預編碼矩陣指示符(PrecodingMatrixIndicator,PMI),指示了採用的預編碼矩陣,用於下行MIMO閉環空間復用的操作。根據天線和流的數目,預編碼碼本有不同的大小。例如4天線情況下,碼本大小等於16,相應的PMI反饋使用4個比特;而2天線情況下,1/2流的碼本大小分別為4和2,相應的PMI反饋使用2個或者1個比特。
(3)秩指示(RankIndicator,RI),指示了所支持的空間復用數據流的數目,用於下行MIMO開環/閉環空間復用的操作。
物理層採用“子帶”(subband)作為信道信息反饋的頻域粒度單位。將下行系統頻寬劃分為“子帶”(subband),根據系統頻寬的不同,“子帶”的大小可能是4、6或8個連續的PRB。在具體的工作過程中,可以根據所需要的頻域粒度選擇不同的CQI/PMI信息反饋格式。在反映全頻寬信道質量情況的寬頻CQI信息的基礎之上,還可以進一步地選擇具有更小頻域粒度的反饋信息以支持更加精確的自適應調度,這些信息包括“BestM”的反饋機制(終端選擇M個信道質量最好的子帶,反饋它們的位置和組合的信道質量情況),或者子帶CQI信息(終端反饋所有子帶的信道質量情況)。
規範中定義的反饋方式包括“周期性的”和“非周期性的”。在周期性的方式中,終端按照基站所配置的周期和偏移量,在指定的子幀位置周期性地進行信道信息的反饋。在非周期的方式中,終端根據事件的觸發進行信道信息的反饋,事件包括“PDCCHFormat0”或者“隨機接入回響訊息”中的CQIRequest信息。
非周期性的信道信息反饋在共享信道PUSCH上承載,PUSCH信道具有較強的數據承載能力,這種情況下系統支持子帶CQI信息的反饋模式,即在寬頻CQI信息的基礎上反饋所有子帶的信道質量情況,提供充分的信息使得鏈路自適應具有足夠的靈活性。對於非周期的信道信息反饋,一次反饋中所有CQI、PMI和RI信息承載在同一個PUSCH信道上傳輸。
周期性的信道信息反饋在控制信道PUCCH上承載,也可以以相同的反饋格式復用在共享信道PUSCH上傳輸。PUCCH信道的數據承載能力有限,這種情況下不支持全部子帶CQI信息的反饋,而是採用寬頻CQI,或者進一步結合“BestM”的反饋機制(將系統頻帶分成若干個部分,在各個部分中採用BestM(=1)的子帶CQI反饋機制)。周期性信道信息的反饋採用高層信令進行半靜態的配置,與非周期性時CQI/PMI/RI信息在一個PUSCH信道上傳送的情況不同,周期性的反饋中,“RI”、“寬頻CQI/PMI”和可能存在的“各個頻帶部分的BestM(=1)子帶CQI”信息按照各自反饋周期的定義在不同的PUCCH時刻進行傳輸,相關的配置參數包括以下這些。
(1)NP和NOffset,CQI,代表了CQI的上報周期和偏移量。
(2)H=J×K+1,寬頻CQI的上報周期為H×NP,其中是下行頻帶被分成的部分的個數,代表了在兩次寬頻CQI之間可以完成的“各個頻帶部分的BestM(=1)子帶CQI”上報的次數。
(3)MRI,RI上報周期與寬頻CQI上報周期的關係,即每MRI個寬頻CQI上報一次RI。
(4)NOffset,RI,RI上報和寬頻CQI上報之間的偏移量。
例如,假設周期性子帶CQI反饋使用參數NP=2和NOffset,CQI=1;下行系統頻寬
=50,可以得到J=3;假設K=1,可以得到H=3×1+1=4;假設MRI=2和NOffset,RI=−1,那么,相應的RI、“寬頻CQI/PMI”和“子帶CQI”反饋信息的傳送情況如圖10所示。
圖10周期性CQI/PMI/RI的傳送
LTE物理層過程

5.2下行HARQ過程和ACK信息的上報

LTE物理層下行採用異步自適應的HARQ機制,其中“異步”表示了採用不固定的重傳時間間隔,即在大於最小重傳間隔的情況下,網路可以選擇重傳數據包的傳送時機;“自適應”表示了在數據包重傳的時候,可以根據鏈路自適應的情況,選擇使用與初傳不相同的調製方式。下行數據傳輸HARQ甚本過程如圖11所示。
圖11下行數據傳輸HARQ基本過程
LTE物理層過程
單個HARQ進程內部採用“停等”的機制,1個下行數據包的傳輸過程包括下行數據傳輸、上行ACK反饋,以及可能的重傳,直至數據包被正確接收或者因為超出最大重傳次數而被丟棄。根據HARQ的重傳時延,物理層採用多個並行的HARQ進程,來支持數據的連續傳輸。
按照對終端和NodeB處理時延的假設(2~3ms)[1],規範中規定了HARQ進程內部各個訊息之間的時間關係。圖12是Type1FDDHARQ的時序圖,其中假設了採用最小重傳時間間隔(即8個子幀)的情況。
圖12Type1FDD下行HARQ時序圖
LTE物理層過程
在Type1FDD中,“下行數據傳輸(PDSCH)”與“上行ACK反饋(PUCCH)”之間的時延間隔固定等於4個子幀,而“上行ACK反饋(PUCCH)”與“可能的數據重傳(PDSCH)”之間的最小時延間隔也等於4個子幀(下行採用異步HARQ,網路可以選擇大於最小時延間隔的其他重傳時機)。所以,在Type1FDD中,每個終端最多需要8個並行的HARQ進程以支持數據的連續調度與傳輸。
TDD的情況不同於FDD,TDD對時間資源在上下行之間進行分配,不同的上下行比例配置將形成不同的HARQ時序關係。規範中以列表的形式給出了在Type2TDD各種上下行比例配置情況下,“下行數據傳輸(PDSCH)”與“上行ACK反饋(PUCCH)”之間的時延間隔關係的數值,這些數值的設計遵循兩個原則:(1)在滿足最小時延為4個子幀的前提下,在儘可能早的上行子幀上傳送ACK反饋,以減小時延;(2)在時間上,儘可能將ACK/NACK信令分布在各個上行子幀上,以平衡負載。[2]Type2TDD下行HARQ時序設計原則如圖13所示。
圖13Type2TDD下行HARQ時序設計原則(配置#3,DL:UL=7:3)
LTE物理層過程
與TDDHARQ時序相對應,可以得到在各種上下行比例配置的情況下,Type2TDD支持用戶下行數據連續傳輸所需要的HARQ進程的數目。圖14是TDD上下行比例配置#1(DL:UL=3:2)的情況,此時每個終端下行最多需要7個HARQ進程,以支持數據的連續傳輸。
圖14Type2TDD下行HARQ進程數目(DL:UL=3:2)
LTE物理層過程
對於其他上下行配比的情況,類似地可以得到下行最大HARQ進程數目,如表2所示。
表2Type2TDD下行HARQ進程數目
TDD上下行比例配置
下行最大HARQ進程數目
0(DL:UL=2:3)
4
1(DL:UL=3:2)
7
2(DL:UL=4:1)
10
3(DL:UL=7:3)
9
續表
TDD上下行比例配置
下行最大HARQ進程數目
4(DL:UL=8:2)
12
5(DL:UL=9:1)
15
6(DL:UL=5:5)
6
下面介紹下行數據包與ACK反饋的對應關係。
承載上行ACK反饋訊息的PUCCH信道的位置與對應的下行數據包之間存在固定的對應關係。以上關於HARQ時序的設計主要描述了二者之間的時間關係,即Type1FDD情況下,對於子幀n的下行數據包將在子幀n+4傳輸上行ACK反饋;而對於Type2TDD的各種上下行比例配置,規範中也進行了相應的規定。
在確定了時間關係的基礎上,規範中進一步確定了具體資源位置的映射關係。具體來說,“對數據包進行調度的下行PDCCH的CCE資源”與“傳送上行ACK的PUCCH資源”存在一一對應的關係,根據“對下行數據包進行調度的PDCCH使用的最小CCEindex”可以得到“承載相應的ACK信息的PUCCH信道位置”。
(1)對於“半持續”調度數據的ACK/NACK反饋
對於採用SPS方式傳輸的下行數據,可能不具有相應的PDCCH調度信息。在這種情況下,使用系統預留給SPS的專用資源進行ACK的反饋(在激活SPS的調度信息中指示),當終端收到激活信令並處於SPS激活狀態時,應該使用這些ACK資源,具體的方法包括以下這些。
①對於HARQ初始傳輸,使用指示的SPSACK資源。
②對於HARQ重傳,與動態調度相同,使用和PDCCHCCE相聯繫的動態ACK資源。
(2)ACK/NACKRepetition
為了獲得更大的覆蓋能力,LTE規範支持上行ACK/NACKRepetition的功能,可以通過高層信令對終端進行配置。在ACK/NACKRepetition的工作模式下,針對1個下行數據包,將根據高層配置的重複次數,使用多個上行子幀對ACK反饋信息進行重複傳輸,以提高信息的傳輸性能。
1.Type2TDD的ACK資源分配
上行ACK資源與下行控制信道CCE之間具有對應關係,在系統頻寬確定的情況下,CCE的數目取決於下行控制信道PDCCH的符號數目,因此,根據下行子幀中用於PDCCH傳輸的OFDM符號的數目可以推導出與該子幀相對應的上行子幀中所需要的ACK資源的最大值。
在傳輸過程中,根據PDCCHCCE的使用情況,實際使用的ACK資源(PUCCHformat1a/1b)是動態變化的,所以在上行信道的設計中,傳送PUCCHformat1a/1b的資源位於靠近數據資源的位置,這樣,既可以預留足夠的資源保證ACK反饋的靈活性,又可以將實際中未使用的PUCCH資源用於數據的傳輸。
在下行子幀和上行子幀一一對應的情況下(FDD以及TDD的某些情況),上面的機制實現了用於ACK反饋的PUCCH資源的合理設計。但是,對於Type2TDD某些上下行時間分配的設定,其上行子幀數目小於下行子幀數目,在這種情況下,按照對應關係,一個上行子幀可能需要提供對應於多個下行數據子幀的ACK反饋資源。
例如,針對於圖15中由圓圈標註的子幀,該子幀將為兩個下行子幀提供ACK資源,如果這兩個下行子幀都使用了3個PDCCH符號,那么直觀的,為了保證能夠為所有的下行CCE提供對應的ACK反饋,可以在該上行子幀中進行如圖16所示的ACK資源分配,分別為兩個下行子幀預留了可能需要的ACK資源的最大值,其中“N3”表示對應於3個PDCCH符號的最大CCE個數,具體的數學表達式有這樣的ACK資源分配存在的問題是:如果在傳輸過程中,對應於第1個下行子幀僅使用了部分的ACK資源,如圖中圓圈所標註,那么這一部分剩下的資源由於與PUSCH在頻域上不相鄰,無法套用於數據的傳輸,所以造成了資源的浪費。為了緩解資源浪費的問題,對於非對稱的情況,規範中採用了“分塊交織”的上行ACK資源分配方法[3]。同樣仍假設1個上行子幀對應於2個下行子幀,每個下行子幀使用3個PDCCH符號,“分塊交織”的ACK資源分配方法如圖17所示。
圖15Type2TDD下行HARQ的ACK對應關係(DL:UL=7:3)
LTE物理層過程
圖16TDD非對稱情況——“直觀的”上行ACK資源分配方法
LTE物理層過程
LTE物理層過程
圖17TDD非對稱情況——“分塊交織”的上行ACK資源分配方法
LTE物理層過程
即:將對應1個下行子幀的ACK資源總數分成了3段,分別對應CCE號碼0~N1−1、N1~N2−1和N2~N3−1。在確定ACK資源時,首先由本下行子幀中CCE的號碼,根據的關係確定它所處的分段;然後根據該上行子幀所對應的下行子幀集合的總數M(圖17中M=2),以及本下行子幀在集合中的序號m(圖2-84中),可以得到ACK對應的資源位置為
,其中N(1)PUCCH是高層配置的參數,表示用於PUCCHformat1a/1b的資源的頻域起始位置。
與前一種ACK資源分配方法相比較,使用“分塊交織”的好處是,當傳輸過程中實際使用的ACKPUCCH資源少於預留的數量時,剩餘的資源與PUSCH信道在頻域上相鄰,可以用做數據的傳輸,所以緩解了資源浪費的問題。
2.Type2TDD的ACK反饋模式
TDD上下行非對稱的配比同時帶來了對ACK反饋模式的相應設計。在Type1FDD中,上下行存在一一對應的關係,終端在任意1個上行子幀上只反饋1個下行子幀數據的ACK信息。如前所述,在Type2TDD中,存在1個上行子幀對應多個下行子幀的情況,特別的是,如果這“多個下行子幀”被調度給同一個終端,那么終端需要在對應的1個上行子幀上反饋多個下行子幀數據的ACK信息,即MultipleACK/NACK的概念。
圖18Type2TDD的MultipleACK/NACK
LTE物理層過程
由於LTE物理層上行不支持多個PUCCH信道或者PUCCH信道與PUSCH信道的復用,因此需要設計相關的機制,對與多個下行子幀數據相對應的ACK信息進行處理,將信息進行“捆綁(bundling)”或者“復用(multiplexing)”,在一個PUCCH或者PUSCH信道上進行反饋傳輸。
針對MultipleACK/NACK的概念,在LTEType2TDD中設計了兩種具體的實現方式,即“ACK/NACKbundling”和“ACK/NACKmultiplexing”,在工作過程中,可以根據實際情況,通過高層信令對終端所使用的方式進行配置。
①ACK/NACKbundling表示對多個下行數據包的ACK信息進行“捆綁”合併,形成1個ACK反饋訊息,在1個上行子幀中進行反饋。在合併過程中採用“與”的操作,即只有在多個下行數據包全部正確的情況下反饋ACK信息,否則反饋NACK信息。
②ACK/NACKmultiplexing表示對多個下行數據包的ACK信息進行“復用”,並在一個上行子幀中進行反饋,該反饋信息中復用了多個下行數據包的ACK信息,可以指示其中各個數據包接收的正確/錯誤情況。
下面介紹MultipleACK/NACK操作中數目信息的互動。
與ACK信息和下行數據子幀一一對應的情況不同,在ACK/NACKbundling/multiplexing的操作中,需要獲知關於數據包數目的信息。例如,假設在Type2TDD系統的HARQ時序關係中某個上行子幀一共對應M個下行子幀的ACK反饋信息,對於某個用戶的具體傳輸來說,可能使用了M集合中任意數目的下行子幀,因此在對應的ACK反饋過程中,基站和終端需要對相關數目的信息進行互動,避免“漏檢”情況的出現。
對於各種不同的情況,規範中定義了一系列相關的機制,包括以下這些。
(1)適用於ACK/NACKBundling的情況
①當ACK信息在PUCCH信道上傳輸的時候,在下行數據傳輸對應的PDCCH下行調度訊息中包含DAI信息,指示當前一共“捆綁”了幾個數據包(
),根據該信息,終端可以判斷是否存在下行數據包漏檢的情況。同時,完成數據接收後,終端在與最後一個下行數據包對應的PUCCH資源上傳送ACK信息,這樣“隱式”地指示了關於最後一個數據包的信息,防止由於最後一個數據包的丟失,導致誤檢的情況。
②當ACK信息在PUSCH信道上傳輸的時候。
(a)如果該PUSCH傳輸具有對應的PDCCH上行調度訊息,那么該上行調度訊息中包含DAI信息,指示一共“捆綁”了幾個數據包(
),根據該信息,終端可以判斷是否存在下行數據包漏檢的情況。同時,完成數據接收後,終端根據檢測到的下行數據包的總數,選擇1個擾碼對PUSCH中傳送的ACK信息進行加擾,由此向基站反饋了關於終端檢測到的下行數據包總數的信息,防止了由於數據包丟失導致的誤檢情況。
(b)如果該PUSCH傳輸不具有對應的PDCCH上行調度訊息(例如SPS的情況),那么終端根據數據包的PDCCH下行調度訊息中包含的DAI信息判斷是否存在漏檢。同時,完成數據接收後,終端根據檢測到的下行數據包的總數Nbundled,選擇1個擾碼對PUSCH中傳送的ACK信息進行加擾,由此向基站反饋關於終端檢測到的下行數據包總數的信息,防止了由於數據包丟失導致的誤檢情況。
(2)適用於ACK/NACKMultiplexing的情況
①當ACK信息在PUCCH信道上傳輸的時候,採用PUCCHformat1b中2個bit信息,結合M個下行子幀對應的ACKPUCCH信道位置的選擇(ChannelSelection),對集合全部M個下行子幀的接收情況進行指示,包括ACK/NACK/DTX的情況,其中DTX表示終端在相應的位置沒有檢測到下行數據傳輸,可能的原因包括該子幀沒有被調度給用戶或者終端發生了漏檢。
②當ACK信息在PUSCH信道上傳輸的時候。
(a)如果該PUSCH傳輸具有對應的PDCCH上行調度訊息,那么該上行調度訊息中包含DAI信息,指示一共復用了幾個數據包
,終端根據該信息確定反饋的ACK信息的個數
。根據下行調度訊息中指示的當前DAI數值,確定各個ACK信息的復用位置;對於沒有檢測到數據的位置,將相應的ACK信息設定為“NACK”。
(b)如果該PUSCH傳輸不具有對應的PDCCH上行調度信息,那么終端將反饋的ACK信息的個數設定為,在HARQ時序關係中,與該上行子幀對應的下行子幀集合的總數
。對於沒有檢測到數據的位置,將相應的ACK信息設定為“NACK”。
(3)Bundling/Multiplexing都適用的情況
當ACK信息與SR(SchedulingRequest,調度請求)或CQI/PMI信息需要同時傳輸的時候,可能需要在SR或者CQI/PMI的PUCCH資源位置傳送ACK信息,此時無法使用ACKPUCCH信道位置的選擇(ChannelSelection)來“隱式”或者“顯示”地指示關於子幀數目的信息。因此,在標準中規定,這種情況下終端將使用PUCCHformat1b/2b(或ExtendCP情況下的PUCCHformat2)中攜帶的2bitACK信息指示終端正確接收到的數據包的總數。

上行共享信道傳輸的相關過程

6.1上行共享信道的傳輸

上行共享信道的傳輸包括“上行調度信息(PDCCH)”和“數據信息(PUSCH)”兩個部分。根據PDCCHFormat0中上行調度信息的指示,終端使用相應的PUSCH資源進行上行數據的傳送。與下行情況不同的是,在下行共享信道的傳輸過程中,調度信息與對應的數據信息處於同一個子幀內。而在上行的情況中,終端需要根據PDCCH調度信息的指示,進行上行數據的傳送,因此二者之間存在一定的時延。考慮無線傳播和設備處理時間的因素,Type1FDD中定義該時延的數值為4ms,即對於子幀中的PDCCH上行調度信息,終端將在子幀進行對應的上行數據傳輸;對於Type2TDD,與HARQ時序相類似,在時延最小值等於4ms的前提下,具體的時延數值()與TDD上行比例配置相關,在規範中以列表的方式進行了規定。上行數據的調度與傳輸如圖19所示。
圖19上行數據的調度與傳輸
LTE物理層過程
下面介紹Type2TDD的“上行多子幀調度”。
在LTEType1FDD和Type2TDD的大多數情況下,下行子幀的數目大於或者等於上行子幀的數目,此時一個下行子幀中的PDCCH信道最多負責一個上行子幀資源的調度。但是,對於TDD上下行時間比例配置#0(即DL:UL=2:3),下行子幀的數目小於上行子幀的數目,此時需要使用“上行多子幀調度”的機制,即一個下行PDCCH信息調度多個上行子幀的資源,如圖20所示。
圖20Type2TDD上下行時間配置#0的“上行多子幀調度”
LTE物理層過程
在Type2TDD上下行時間配置#0的時候,PDCCHformat0訊息中使用2個比特的“上行子幀位置標識”,使用該標識,一個PDCCHformat0訊息可以對2個上行子幀的資源進行調度[4]。2bit標識信息與上行子幀位置的對應關係如下。
(1)下行子幀0中:“10”對應“子幀4”,“01”對應“子幀7”,“11”對應“子幀4和7”。
(2)下行子幀1中:“10”對應“子幀7”,“01”對應“子幀8”,“11”對應“子幀7和8”。
1.PDCCH調度信息的接收
終端對PDCCH信息的接收採用盲檢測的方式,在公共空間(CommonSpace)和用戶專用空間(UESpecificSpace)兩個部分中根據RNTI來搜尋屬於自己的PDCCH信息(RNTI信息的長度為16bit,“異或”在PDCCH信息的CRC比特上傳輸)。
針對用於上行數據傳輸過程的不同信息,包括上行資源調度信息、下行數據到達信息(觸發隨機接入過程)以及功率控制信息,規範中規定了對應的搜尋空間、使用的RNTI以及控制信息的格式,由此來方便盲檢測的過程。例如,採用C-RNTI的PDCCHformat0訊息對應於“上行資源動態調度信息”,採用C-RNTI的PDCCHformat1A訊息對應於“下行數據到達信息”,公共搜尋空間中採用TPC-PUCCH-RNTI的PDCCHformat3/3A訊息對應於“功率控制信息”等。在通信的過程中,終端的物理層根據高層信令的指示進行相應的PDCCH訊息的盲檢測搜尋。
2.上行資源指示方式
PDCCH信道使用DCIFormat0指示上行物理資源的調度信息,包括了物理資源分配信息、編碼調製信息和HARQ過程的相關信息等,終端將根據這些信息進行上行PUSCH數據的傳送。
用於上行資源調度的PDCCHDCIFormat0採用Type2的資源位置指示方法,以“資源起始位置”結合“連續的RB長度”的方式,指示所分配的序號連續的LVRB的位置。與下行採用的Type2指示方法不同的是,根據LTE上行多址方式和信號傳輸的特點,在上行資源分配中僅支持分配LVRB的情況,即僅分配頻域上連續的物理資源。
(1)上行頻域分集
對於下行的傳輸可以通過“分散式”的資源分配,使用分散在頻域上的物理資源實現頻域分集的效果。而上行的傳輸僅支持“集中式”的資源分配,為了實現類似的頻域分集效果,上行傳輸定義了“PUSCH跳頻(hopping)”的操作,可以通過PDCCHformat0上行資源調度信息中1bit的“跳頻標誌”進行動態的指示。
具體的PUSCH跳頻過程包括“跳頻模式”和“跳頻類型”的選擇。有2種跳頻模式,“子幀內跳頻結合子幀間跳頻”和“僅有子幀間跳頻”,由高層信令進行指示。同時,有2種跳頻類型,包括Type1——使用ULgrant結合奇偶時隙/子幀的跳頻,Type2——使用ULgrant結合預定義的、與CellID相關的hoppingpattern。具體使用的跳頻類型的信息在PDCCHDCIFormat0的跳頻信息中進行指示。
(2)Type2資源分配實現上/下行頻域分集的區別
在使用Type2資源位置指示的時候,下行方向可以通過DVRB的方式實現頻域分集的效果,包括了“DVRB向PRB的映射”和“子幀內兩個時隙之間的跳頻”[5]。
在下行分配兩個DVRB-pair的情況下,可以實現4分集的效果,如圖21所示。
與下行不同,上行僅支持Type2對LVRB頻域連續資源的分配,結合子幀之間或者子幀內的2個時隙之間的“塊跳頻”實現頻域分集的效果。
圖21下行DVRB的分配
LTE物理層過程
在上行分配兩個LVRB-pair時,以下是子幀內跳頻的情況,實現2分集的效果,如圖22所示。
圖22上行LVRB分配結合子幀內跳頻
LTE物理層過程
3.上行鏈路自適應、調製方式和傳輸塊大小的確定
物理層上行數據的傳輸包含了鏈路自適應的過程。終端在上行傳送SRS,基站利用該信號對用戶上行信道的質量進行測量,根據測量的結果選擇適當的物理資源和相應的編碼調製方式,在上行資源調度信息中進行指示,終端根據基站的指示進行上行數據的傳送,實現對鏈路資源的最佳化利用,如圖23所示。
圖23SRS和上行鏈路自適應
LTE物理層過程
與下行類似,物理層上行支持29種調製編碼格式,其中包括了QPSK、16QAM和64QAM3種不同的調製方式和不同的信道編碼速率(範圍為0.16~0.92),使用與下行相同的傳輸塊大小的表格定義,規定了在各種PRB數目的情況下,所對應的29種傳輸塊大小(TransportBlockSize)。
在進行上行數據傳輸時,上行調度信息中使用5個比特指示數據的調製編碼格式(MCS),終端根據該信息可以確定所使用的調製方法(QPSK/16QAM/64QAM)。同時,將這5bitMCS信息和調度信息中所分配的PRB數目相結合,可以查表確定傳輸塊大小,即信道編碼數據源的大小。最後,終端進行信道編碼、速率匹配的相關過程,實現上行數據的傳送。
下面介紹1個PRB的時候,用於支持上行子幀bundling情況下VoIP數據包傳輸的特殊表項。
為了提高上行的覆蓋能力,LTE物理層設計了“上行子幀bundling”的機制,即將若干個連續的上行子幀捆綁在一起用於1個上行數據包的傳送,以實現更好的覆蓋能力。這樣的機制對於數據包大小相對固定的VoIP業務具有重要的意義,能夠提高業務的鏈路預算,所以LTE標準在TBS表格中專門設計了一個特殊表項,即NPRB=1、ITBS=6時的表項,用於使用上行子幀bundling機制時VoIP數據包的傳輸。

6.2上行HARQ過程和ACK信息反饋

LTE物理層上行採用同步HARQ機制,即採用預定義的固定的重傳時間間隔,如圖24所示。
圖24上行數據傳輸HARQ基本過程
LTE物理層過程
單個HARQ進程內部採用“停等”的機制,1個數據包的傳輸過程包括了上行資源調度、上行數據傳輸、下行PHICHACK反饋和針對可能的重傳數據的上行資源調度以及可能的數據重傳,直至上行數據包被正確接收或者因為超過最大重傳次數而被丟棄。根據HARQ進程的重傳時延,與下行相似,物理層上行採用多個並行的HARQ進行,來支持數據的連續傳輸。
按照對終端和NodeB處理時延的假設(2~3ms),規範中定義了上行HARQ進程的時序關係,即圖24中和的數值。對於Type1FDD,;對於TDD,在滿足、的條件下,對於不同的上下行配比,規範中以列表的形式規定了具體的數值。
圖25是Type1FDD的上行HARQ時序,可以看出,終端最多需要8個並行的HARQ進程以支持數據的連續傳輸。
圖25Type1FDD上行HARQ時序
LTE物理層過程
對於Type2TDD,由於TDD對時間資源在上下行之間進行分配,不同的上下行比例配置將形成不同的HARQ時序。規範中以列表的形式給出了在Type2TDD各種上下行比例配置的情況下,“上行資源調度”與“上行數據傳輸”之間時延間隔的數值,以及“上行數據傳輸”與“下行ACK反饋”之間時延間隔的數值kPHICH。這些數值的設計遵循3個原則,如圖25所示:(1)在滿足最小時延為4個子幀的前提下,儘量減小調度時延和反饋時延;(2)用做反饋的PHICH資源儘量分散在各個下行子幀上,以平衡負載;(3)針對前一次傳輸進行ACK反饋的PHICH資源,與可能的重傳數據包的上行資源調度信息位於同一個子幀,以保證HARQ時序關係的一致性。
圖26Type2TDD上行HARQ時序設計原則(配置#3,DL:UL=7:3)
LTE物理層過程
與TDD的HARQ時序相對應,可以得到在各種上下行比例配置的情況下,Type2TDD支持用戶上行數據連續傳輸所需要的HARQ進程的數目。圖27是TDD上下行比例配置#1(DL:UL=3:2)的情況,此時終端上行最多需要4個HARQ進程,以支持數據的連續傳輸。
圖27Type2TDD上行HARQ進程數目(DL:UL=3:2)
LTE物理層過程
對於Type2TDD其他上下行配比的情況,類似地可以得到上行最大HARQ進程數目,如表3所示。
表3Type2TDD上行HARQ進程數目
TDD上下行比例配置
上行最大HARQ進程數目
0(DL:UL=2:3)
7
1(DL:UL=3:2)
4
2(DL:UL=4:1)
2
3(DL:UL=7:3)
3
4(DL:UL=8:2)
2
5(DL:UL=9:1)
1
6(DL:UL=5:5)
6
1.上行數據包與ACK反饋的對應關係
上行數據包的ACK/NACK信息在PHICH信道上傳輸,上行數據包與所使用的PHICH信道資源存在固定的對應關係。以上關於HARQ時序的設計主要描述了二者之間的時間關係,在確定時間關係的基礎上,規範中進一步確定了具體資源位置的映射關係。具體來說,由上行數據包傳輸所使用的第一個PRB的序號可以確定對應的PHICH信道的資源位置。
2.ULSubframeBundling
由於終端上行傳送功率受限,1ms子幀的TTI長度太短,因此LTE中提出了“上行子幀捆綁(ULSubframeBundling)”的概念,主要目的在於實現LTE的VoIP業務與UMTS電路域語音業務以及HSUPA的VoIP業務之間具有相近的業務覆蓋能力,保證LTE與WCDMA的站址重用[32]。
在ULSubframeBundling的機制中,將連續的4個上行子幀捆綁後用於數據塊的傳輸,相應的TTI長度增大到4ms,由此提高了LTE上行的覆蓋能力[6]。在系統的工作過程中,通過高層信令指示終端是否使用該機制進行上行數據包的傳輸。
對於Bundling情況下HARQ時序的設計,考慮了與正常數據傳輸時HARQ時序關係之間的兼容性。首先保持了上行資源調度與捆綁的第一個上行數據子幀之間的調度時延,同時以捆綁的最後一個上行數據子幀作為ACK反饋時間的參考。對於重傳時延的設計,將正常上行數據傳輸時的HARQ重傳時延作為主要參考(例如Type1FDD情況下,使用2倍的HARQ重傳時延作為Bundling情況下的重傳時延),由此保證了Bundling和非Bundling的數據在一起傳輸時,相互之間具有良好的兼容性,如圖28所示。
Type1FDD和Type2TDD上下行比例配置#0(DL:UL=2:3)、#1(DL:UL=3:2)及#6(DL:UL=5:5)支持ULSubframeBundling的操作。對於Type2TDD的其他比例配置情況,由於在這些情況下上行子幀的數目較少,難以提供連續的4個上行子幀,因此不支持Bundling的機制。
圖28Type1FDDULSubframeBundling時的HARQ時序關係[26]
LTE物理層過程

參考文獻

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