TD-LTE流量问题分析课件.ppt
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- TD LTE 流量 问题 分析 课件
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1、TD-LTE流量问题分析指导课程内容nLTE速率相关技术介绍速率相关技术介绍n数据传输过程n业务问题处理思路n流量相关常用参数汇总速率相关技术介绍n每个无线帧固定为10ms,分成两个5ms半帧 n每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成:n常规子帧:由两个长度为0.5ms的时隙构成n特殊子帧:由DwPTS、GP以及UpPTS构成n支持5ms和10ms DL/UL切换点周期;10ms DL/UL切换周期:特殊子帧只在第一个半帧中存在,其中,子帧0,子帧5以及DwPTS永远是下行;UpPTS以及UpPTS之后的第一个子帧永远为上行子帧配比和特殊子帧配置多天线技术传输分集-循环时延分集时延分集即通过不同
2、的天线传输同一个信号的不同时延副本,那么对于该信号本身等效于经过一个时延扩展增大的无线信道,即增加了信道的频率选择性。此时传输天线分集被转换为频率分集对于OFDM传输,可以很方便的应用循环时延分集,即其可以在增加CP之前,将在不同天线上发送的信号时域样点值进行循环移位,获得频率分集增益。如下图所示。其中,在OFDM传输情况下,时域信号的循环移位对应于频域的相位偏移多天线技术传输分集-空时/频编码如图所示,其中(a)为SFBC,(b)为CDD的频域描述,可以发现SFBC与两天线CDD的差别在于其第二根天线上的符号映射方法。SFBC相对于CDD的好处是,SFBC可以提供调制符号级别的分集,而CDD
3、必须依靠信道编码以及频域交织来提供分集多天线技术传输分集-天线切换分集TSTDFSTDSFBC+FSTD多天线技术波束赋型根据应用波束赋形的天线之间的相关性,波束赋形可以分为传统的波束赋形(或者称为long-term beam-forming)和基于预编码的波束赋形(short-term beam-forming)。当天线之间相关性比较高时,一般天线阵列为小间距的天线阵列,可以应用传统的波束赋形,如上图中(a)所示。同一个信号可以应用不同的相位偏移,映射到不同的天线上进行发送。由于天线之间高的相关性,可以在发射机端形成一个具有特定指向的较大的波束,如上图中(b)所示。通过调整不同天线上使用的相
4、位偏移值,可以调整波束的方向,从而使得该方向的信号强度得到提高,并降低对其他方向的干扰。该相位权值可以通过估计信号的来波方向获得。传统的波束赋形通常使用专用参考信号来实现,这是因为为了保证传统波束赋形的性能,一般需要较大的天线数目,如果在每一根天线上都传输彼此正交的公共参考信号的话,其参考信号的开销过大多天线技术空间复用-多码字传输如下图所示,所谓多码字传输即复用到多根天线上的数据流可以独立进行信道编码和调制;而单码字传输是一个数据流进行信道编码和调制之后再复用到多根天线上。多码字传输可以使用每个码字的传输速率控制,以及SIC接收机多天线技术空间复用-预编码技术与基于预编码的波束赋形类似,基于
5、预编码的空间复用是将多个数据流在发送之前使用一个预编码矩阵进行线性加权多天线技术空间复用-与CDD结合使用空间复用与CDD结合有两种方式,当CDD的时延较小或者为0时,传输信号首先进行预编码操作,再进行CDD操作,如右图所示(以2天线发送为例)当CDD的时延较大时,传输信号首先进行CDD操作,再进行预编码操作,如右图所示(以2天线发送为例)多天线技术空间复用-MU-MIMOSU-MIMOMU-MIMO当基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给同一个用户时,即单用户MIMO(SU-MIMO),或者叫做空间复用(SDM);当基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给不同的用户时,即多用户MIMO(M
6、U-MIMO),或者叫做空分多址(SDMA)与SU-MIMO相比,MU-MIMO可以获得多用户分集增益。即对于SU-MIMO,所有的MIMO信号都来自同一个终端上的天线;而对于MU-MIMO,信号是来自于不同终端的,它比SU-MIMO更容易获得信道之间的独立性调度算法介绍nLTE系统采用共享信道机制,为了更加有效的利用和分配共享资源,需要在不同用户间进行调度。调度的主要目标是为用户面和控制面的分钟数据分配或回收资源,包括缓冲区资源和空载接口传输资源等。n调度功能可以分为如下几个子任务:物理资源相关选择的决策、资源分配策略以及进行必要的资源管理(功率或者被使用的特定资源块)。调度时需要考虑的因素
7、包括业务的QoS需求、用户的无线信道质量、缓冲区状态、用户的功率的功率限制和小区中的干扰情况等,同时需要考虑为了进行小区间干扰协调等而对资源块集合分配过程引入的限制或优先级因素。n在LTE系统中,调度功能由调度器完成,调度器位于eNode B的MAC层,包括下行调度器和上行调度器,分别负责完成对下行共享信道的资源分配和上行共享信道的资源分配。调度算法介绍下行调度n在TDD-LTE系统中,下行调度器通过动态资源分配的方式将物理层资源分配给UE,可分配的物理资源包括PRB、MCS、天线端口等,然后再对应的下行子帧通过C-RNTI加扰的PDCCH发送下行调度信令给UE。在非DRX状态下,UE一直监听
8、PDCCH,通过C-RNTI识别是否有针对该UE的下行调度信令,如果UE检测有针对该UE的调度信令,则在调度信令指示的资源位置上接收下行数据。n此外对于数据块大小和到达周期都相对固定的业务,比如VOIP业务,下行调度器还可以为UE的HARQ进程的初始传输分配版持续下行资源,并通过SPS C-RNTI加扰的PDCCH向UE指示分配的半持续资源,半持续资源的分配周期由RRC层配置。半持续调度只用于数据块的初始传输,重传的数据块采用动态调度进行资源分配。在分配了半持续资源的下行子帧上,如果UE没有检测到C-RNTI加扰的PDCCH,则默认为使用已分配的半持续资源进行下行数据传输;否则,如果UE在分配
9、了半持续资源的下行子帧上检测到使用C-RNTI加扰的PDCCH,PDCCH中指示的动态分配资源将会覆盖半持续分配的资源,此时UE将不对分配的半持续资源进行接收。调度算法介绍上行调度n在TDD-LTE系统中,上行调度器通过动态资源分配的方式将物料层资源分配给UE,然后在第n-k个下行子帧上通过C-RNTI加扰的PDCCH将第n个上行子帧的调度信令发给UE,即上行调度信令与上行数据传输之间存在一定的定时关系。在非DRX状态下,UE一直监听PDCCH,并通过C-RNTI识别是否有针对该UE的上行调度信令,如果有针对该UE的调度信令,则按照调度信令的只是在第n个上行子帧上进行上行数据的传输。n此外,对
10、于VOIP业务,上行调度器还可以为UE的HARQ进程的初始传输分配半持续上行资源,并通过SPS C-RNTI加扰的PDCCH向UE指示分配的半持续资源,半持续资源的分配周期是由RRC层进行配置的。半持续调度只用于数据块的初始传输,数据块的重传采用动态调度进行资源分配。再分配了半持续资源的上行子帧,如果UE没有检测到C-RNTI加扰的PDCCH,则默认使用已分配的半持续资源进行上行数据传输;否则,如果UE检查到使用C-RNTI加扰的PDCCH,PDCCH中指示的动态分配的资源将会覆盖半持续分配的资源,此时UE使用PDCCH指示的动态分配的资源进行上行数据传输。n与下行不同的是,上行的数据发送缓存
11、区位于UE侧,而调度器位于eNodeB侧,为了支持QoS-aware分组调度和分配合适的上行资源,eNodeB侧需要UE进行缓存状态的上报,即BSR状态上报,从而使eNodeB调度器获知UE缓存区状态。UE上报BSR采用分组上报的方式,即以无线承载组(RBG,Radio Bearer Group)为单位上报,而不是针对每个无线承载。上行定义的4种RBG,RB与RBG的对应关系由eNodeB的RRC层进行配置。这样,上行调度器可以根据UE上报的缓冲区状态进行合理的调度与资源分配。调度算法介绍常用资源分配策略-General-PF算法nCodeNum表示当前判定的流数;n分子表示由信道质量对应出的
12、频谱效率SE,实现中使用调度时的MCS级别对应的SE,通过查表方式获得,双流时使用两个流的SE之和;n分母表示用户的历史吞吐率,实现中使用平滑的方式获得,主要分为用户得到调度与没有得到调度时的统计。CodeNum11PFiSE(i)FFHistoryThroughput调度算法介绍常用资源分配策略-轮询(RR)算法nRR,即轮询算法,按照机会均等的策略来对用户进行调度,基本原则是在一段时间内,小区内每个激活用户得到的调度机会相等。n实现中使用队列轮转的方式进行调度,初始激活UE队列保持不变,从队列的第一个UE开始,依次进行调度,每个TTI都会记录当前调度到的最后一个UE在队列中的位置,下个TT
13、I就从该位置的下一个UE开始进行调度,以此对所有UE进行队列轮转调度。调度算法介绍常用资源分配策略-MAX-C/I算法nMAX-C/I,即最大载干比算法,使用载干比作为用户的优先级,选择具有最大载干比的用户进行调度。基本原则是优先调度信道质量最好的用户,如果有剩余资源,再对信道质量差的用户进行调度。MAX-C/I算法的公平性最差,但小区峰值吞吐率最高。nCodeNum表示当前判定的流数。实现中使用调度时的MCS级别对应的SE,通过查表方式获得,双流时使用两个流的SE之和Num1)(CodeiiSEFF调度算法介绍常用资源分配策略-三种调度算法比较n这三种调度算法中,General-PF最公平,
14、轮询RR次之,MAX-C/I公平性最差。小区总吞吐率MAX-C/I最高,General-PF次之,轮询RR最低。SINR与理论吞吐量通用计算n根据协议设计,我司计算出了在各种配置下SINR与流量关系,在分析流量问题时可做参考。橙色部橙色部分为可分为可设置条设置条件件子帧配比子帧配比特殊子帧特殊子帧配置配置UE CategoryK值值UE Tbsize限制限制(单层单层)UE Tbsize限限制制(2层层)2 7 2 0.73333333351024 51024 MCSSINR BLER10%TBSIZE-100RB(单层)TBSIZE-100RB(2层)TM2(单流)TM3(单流)TM4(单流
15、)TM6(单流)TM7(单流)TM8(单流)TM3强制2层CDD0-5.8279255442047.467 2237.668 2763.521 2495.000 2674.014 3054.417 4065.600 1-4.8362472242657.600 2904.481 3587.034 3238.496 3470.855 3964.616#VALUE!2-3.7458491443361.600 3673.880 4537.242 4096.376 4390.286 5014.846 0.000 28227537614977637417.600 40893.552 50503.537 4
16、5596.310 48867.795 55819.698 0.000 课程内容nLTE速率相关技术介绍n数据传输过程数据传输过程n业务问题处理思路n流量相关常用参数汇总通常的数据处理流程数据发送过程n为数据包关联一个丢弃定时器,丢弃定时器用于在定时器超时后,如果对应的数据包仍在缓存,那么对数据包进行删除操作,以避免发生缓存溢出n为数据包关联一个PDCP层序列号(SN,Sequence Number)n如果处理的是用户面数据包,且配置了头压缩时,那么需要对接收到的数据包进行头压缩操作,控制面数据包不执行头压缩过程n如果处理的是控制面数据包,且UE的安全性已激活,那么需要对接收到的数据包进行完整性
17、保护操作,用户面数据包不执行完整性保护过程n当UE的安全性激活后,需要对发送的数据包进行加密处理n经过上述处理的数据包递交给低层通常的数据处理流程数据接收过程-RLC AM模式的DRBn判断接收到的数据包是否处于重排序窗口内n确定数据包对应的COUNT值,并采用确定的COUNT对数据包进行解密n如果配置的头压缩,那么需要对接收到的数据进行解头压缩n如果数据包位于重排序窗口外,那么将数据包解压后丢弃;如果数据包位于重排序窗口内,则进一步判断缓存中是否已存在接收到的相同数据包。如果存在则丢弃,否则将数据包放入缓存n完成上述4个步骤操作后,检查数据包状态,当接收到的数据包不是PDCP重建时RLC乱序
18、递交的数据包,那么将缓存中存在的一下数据包递交给高层:所有COUNT值小于新接收数据包对应COUNT值连续的数据包 从新接收的数据包开始往后COUNT值连续的数据包通常的数据处理流程数据接收过程-RLC UM模式的DRBn对应于RLC UM模式的DRB的数据包,PDCP不需要提供重排序和重复消除功能l确定数据包对应的COUNT值,并采用确定的COUNT对数据包进行解密l如果配置了头压缩,对接收到的数据包进行解头压缩l将经上述处理后的数据包递交给高层通常的数据处理流程数据接收过程-SRBn确定数据包对应的COUNT值,如果安全性已激活,采用确定的COUNT值对数据包进行解密和完整性验证n完整性验
19、证成功或安全性未激活,则将处理后的数据包递交给高层;否则,如果完整性验证失败,则向高层指示完整性验证失败,由高层处理重建过程中的数据处理n当发生切换和RRC连接重建时,高层会指示PDCP执行重建操作。当高层指示PDCP进行重建时,UE根据RB类型以及RB所对应的RLC模式额外的执行一次一下过程。在执行完下述过程后,UE按照通常的数据处理流程对数据包进行收发处理。对应RLC AM模式的DRB、对应RLC UM模式的DRB以及SRB所进行的PDCP 重建过程的主要差异,在于当高层指示PDCP重建时对PDCP缓存中存储的PDCP SDU和PDCP PDU的处理方式。对于对应RLC AM模式DRB,为
20、保证重建过程中数据包的无损性,由于PDCP层要在重建过程中对数据包进行重排序和按序递交。因此,重建前和重建后发送的和接收数据包时需要保持PDCP SN和HFN分配的连续性;对于对应RLC UM模式的DRB和SRB,由于没有上述要求,因此在重建后将重置PDCP SN和HFN重建过程中的数据处理数据发送处理-RLC AM模式的DRBn当上层只是PDCP重建时,处理流程如下:l(1)如果配置了头压缩,则对上行联系重置头压缩协议l(2)启用在重建过程中由高层配置的新加密算法和密钥l(3)从第一个没有被低层证实成功发送的PDCP SDU开始,对重建开始前已关联PDCP SN的PDCP SDU安装COUN
21、T 值升序进行发送或重新发送。过程如下:对PDCP SDU采用重置后的头压缩协议进行头压缩;使用与PDCP SDU关联的COUNT值采用新的加密算法进行加密;将经过处理的数据包递交低层重建过程中的数据处理数据发送处理-RLC UM模式的DRBn当上层指示PDCP重建时,处理流程如下:l(1)如果配置了头压缩,则对上行链路重置头压缩协议l(2)重置PDCP SN和HFNl(3)启用在重建过程中由高层配置的新加密算法和密钥l(4)对已经关联了PDCPSN,但是其对应的PDCP PDU还没有发送到底层的PDCP SDU进行如下处理:将这些PDCP SDU看成是从高层新接收的PDCP SDU,即需要重
22、新关联PDCP SN,进行头压缩、加密等操作;根据重建前对这些PDCP SDU关联的COUNT值的升序对这些PDCP SDU按通常的数据流程进行传输,但这些PDCP SDU对应的丢弃定时器不重新开始计时重建过程中的数据处理数据发送处理-SRB n当上层只是PDCP重建时,处理流程如下:l(1)重置PDCP SN和HFNl(2)丢弃所有存储的PDCP SDU和PDCP PDUl(3)启用在重建过程中由高层配置的新的加密算法、完整性保护算法和密钥重建过程中的数据处理数据接收处理-RLC AM模式的DRBn采用重建发生前的头压缩、加密算法对从低层接收到的由于重建而RLC乱序递交的PDCP PDU按照
23、通常数据接收流程进行解头压缩、解密处理n如果配置了头压缩,则对下行链路重置头压缩协议n启动在重建过程中由高层配置的新的加密算法和密钥重建过程中的数据处理数据接收处理-RLC UM模式的DRBn采用重建发生前的头压缩、加密算法对从低层接收到的由于重建而RLC乱序递交的PDCP PDU按通常数据接收流程进行解密、解头压缩处理后递交高层n如果配置了头压缩,则对下行联系重置头压缩协议n重置PDCP SN和HFNn启用在重建过程中由高层配置的新的加密算法和密钥重建过程中的数据处理数据接收处理-SRBn丢弃从RLC层接收到的由于重建而递交的PDCP PDUn重置PDCP SN和HFNn丢弃所有存储的PDC
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