☆LTE基本原理+物理层
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通信基础
通信的目的:传递消息中所包含的信息
度量信息量的方法
◆事件的不确定程度可以用其出现的概率来描述:
◆消息出现的概率越小,则消息中包含的信息量就越大。☐设:P(x) -消息发生的概率,
I-消息中所含的信息量,
☐则P(x) 和I 之间应该有如下关系:
➢I 是P(x) 的函数:I =I [P(x)]
➢P(x) ↑,I ↓;P(x) ↓,I ↑;
P(x) = 1时,I= 0;P(x) = 0时,I=∞;
因此满足条件的
I=log a
1
P(X)
若a= 2,信息量的单位称为比特(bit) ,对于64QAM就相当于是64进制调制,000000-111111等概出现,均为1/64
I=log21
1/64
=log264=6bit
L TE系统模型图
1:串并转换:
将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,设N为载波数,并行码元速率降低为串行码元速率的1/N,好处:可以有效地对抗多径干扰
发送信号经过两条路径到达接收端,路径二码元1对路径一码元2的干扰,就是码间干扰。
OFDM扩大码元周期的好处:码元虽然被干扰,但是距离抽样时刻还有一段时间,因此造成的码间干扰将会减小很多。
2:QPSK调制:
说QPSK调制前先说什么叫正交调制
先说调制过程:
我们在I和Q路分别输入a数据和b数据,a数据与cosw0t相乘,b数据与sinw0t 相乘,输出信号s(t)=a×cosw0t-b×sinw0t。
解调过程:
接收端分为两路,一路乘以cosw0t再积分就得到数据a,另一路乘以−sinw0t得到数据b。
正交调制满足的条件:
1,正弦波和余弦波的乘积在一个基波周期内的积分等于0。即:
2,自身乘积的积分在一个基波周期内的积分大于0
OFDM正是利用了
QPSK调制:用四个相位分别表示00、01、11、10
比如输入00,s(t)=
√20t−
√20
t=cos(w0t+π
4
)
输入01,s(t)=
√2cosw0t
√20
t=cos(w0t+3π
4
)
前面说到增加码元周期可以减小码间串扰,但不能从根本上解决问题,这里就说到为什么要插入含循环前缀的保护间隔了。
保护间隔大于最大多径时延即可实现无码间串扰。
但是却带来的问题是破坏了正交性:
之前正交的波形:可以看出来在一个周期内积分为0
插入保护间隔后,解决了码间干扰ISI,带来了载频干扰ICI:明显看到周期内积分不为0。
解决方法:加循环前缀:
可以明显的看到加了循环前缀后,解决了载频干扰ICI
最后我们把加完含循环前缀的保护间隔的OFDM码串到一起通过载波调制,搬移到高频发射出去~~
L TE测试中主要关注
1.PCI(物理小区标识)、
2.RSRP(Reference Signal Receiving Power参考信号接收功率)
RSSI(Received Signal Strength Indicator,指的是UE接收到的信号总功率,包括有用信号、干扰和底噪)
RSRQ(Reference Signal Receiving Quality参考信号的接收质量)
N为RSSI测量带宽的RB个数
3.PUSCH Power(UE的发射功率)、Prach Power、PUCCH Power
4.SINR(S/(I+N),≈信噪比)、
5.Transmission Mode(传输模式)、
6.UL Throughput, DL Throughput(上下行吞吐率)、
7.Rank Indicator(简称RI ,Rank指示,表示秩)、
8.RxChCorFactor(天线相关性)、
9.PUCCH UL Grant Count,PDCCH DL Grant Count(上下行子帧调度数)
PUSCH RB Number ,PDSCH RB Number(上下行共享信道RB调度数)
10.EARFCN(频点)
11.掉线率、连接成功率、切换成功率
物理层
1.1物理层概述
物理层位于最底层,它直接面向实际承担数据传输的物理媒体。
1.1.1物理层时域构成
帧:(时域)数据在网络中传输的单位,帧由几部分组成,不同的部分执行不同的功能
FDD帧结构:在不同的频段划分上下行。
一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成;
每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成;
FDD中所有子帧全部做下行,或者全部做上行。
TDD帧结构:在时间上划分上下行。
一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成
每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成
⏹常规子帧:1ms,由两个长度为0.5ms的时隙构成,常规CP每个时隙
由7个OFDM符号组成(扩展6个)
⏹特殊子帧:1ms,由DwPTS、GP以及UpPTS构成
支持5ms和10ms DL→UL切换点周期
特殊时隙功能:
DwPTS:最多12个symbol,最少3个symbol,DwPTS≥9可用于传送下行数据和信令UpPTS: UpPTS上不发任何控制信令或数据,UpPTS长度为2个或1个symbol,2个符号时用于短RACH或Sounding RS,1个符号时只用于sounding
GP:
a) 保证距离天线远近不同的UE的上行信号在eNB的天线空口对齐
b) 提供上下行转化时间(eNB的上行到下行的转换时间,约20us)
c) GP大小决定了支持小区半径的大小,LTE TDD最大可以支持100km
假设X为覆盖半径,GP长度为9个OFDM符号,不考虑上下行转换时间
2X=C×GP→X=C×GP
2
=3×108×
9
14
2000
=96.4km
d) 避免相邻基站间上下行干扰
下面来看一下TDD中的上下行子帧配比(7种)和特殊子帧配比(9种)
测试中PUCCH UL Grant Count,PDCCH DL Grant Count(上下行子帧调度数)即是根据上图配比算的。
1,无锡现网F频段采用2:5配比(上下行配比为2,特殊子帧配比为5)
由上图上下行配比2可以看出一个无线帧10ms用作上行子帧(U)有2个,用作下行子帧(D)有6个;再由上图特殊子帧配比5,DwPTS=3,不满足条件DwPTS≥9可用于传送下行数据和信令,因此特殊子帧不用做下行数据传输。扩大到1s的时间,有100个无线帧,因此可得时域上每秒的调度数:
PDCCH UL Grant Count为200,PDCCH DL Grant Count为600,
2,若是采用2:6配比,上下行配比不变,特殊子帧中DwPTS=9,满足条件DwPTS≥9可用于传送下行数据和信令,特殊子帧S可看做是下行子帧D,因此可得时域上每秒的调度数:
PDCCH UL Grant Count为200,PDCCH DL Grant Count为800,
3,类比2:7,可得时域上下行调度为200和800
4,常用的配比为1:5;1:6;1:7;2:5;2:6;2:7。上下行调度自行计算熟记。