4G LTE

Planningsprincipe

Inzet van gedeelde kanalen biedt de mogelijkheid voor planning. Op deze manier kan informatie over variërende kanaalomstandigheden worden benut om de algehele doorvoer te vergroten.

Snelle planning in tijd- (1 ms) en frequentiedomein vermindert de latentie en verbetert de pieksnelheid. Adaptieve modulatie en codering leidt tot hogere datasnelheden en optimaliseert de spectrale efficiëntie. Hybride ARQ leidt tot een hogere efficiëntie bij verzending en foutcorrectie. Een planner zet mechanismen in om te bepalen welke gebruiker(s) wordt (worden) bediend in een bepaald transmissietijdsinterval.

Dynamische toewijzing van radiobronnen aan de UE wordt gedaan door rekening te houden met kanaalomstandigheden en prioriteitstelling voor de UE met de betere kanaalomstandigheden.
Het voordeel is de maximalisatie van de Node B-doorvoer, hoge piekdatasnelheden voor de UE en een efficiënt gebruik van de radiobronnen.

Verder maakt OFDMA/MIMO planningsbeslissingen mogelijk op basis van drie dimensies: tijd, frequentie en ruimte.

Frequentie- en tijddomein

De decorrelatie van het kanaal in frequentie en tijd biedt de mogelijkheid om de wisselende omstandigheden te benutten. De planningsbron is het tijd-frequentieraster. In detail bestaat de geplande basisbron uit een 1 ms (subframe, TTI) en 12 subdraaggolven, 180 kHz. De efficiëntie van de planning is sterk afhankelijk van het ingezette algoritme.

Bovendien zijn de prestaties afhankelijk van de UE-snelheid. Bovendien kan de winst van de planning hoger zijn naarmate het aantal geplande UE’s hoger is. De planningsfunctionaliteit wordt geleverd door de MAC-laag.

De UE wordt verzocht periodieke of periodieke rapporten te sturen over

• Rangindicatie (RI)
Rapporten zijn van toepassing op ruimtelijke multiplexing met gesloten en open lus. In het geval van open-lus komt TRI=1 overeen met zenddiversiteit en TRI>1 met CDD met grote vertraging.

• Precoderingsmatrixindicator (PMI)
PMI-rapportage is relevant voor ruimtelijke multiplexing (open en gesloten lus), MU-MIMO, gesloten lus RANK=1 precodering. PMI en RI zijn beperkt tot een subset van het codeboek die wordt gemaakt door middel van een codebookSubsetRestriction-parameter.

• Kanaalkwaliteitsindicatie (CQI)
CQI kan breedbandig zijn of verband houden met subbanden. Net als bij HSPA is de CQI-definitie gericht op 10% BLER, waarbij de totale energie per bit bijna wordt geminimaliseerd.

Voor periodieke rapportage wordt gebruik gemaakt van de PUCCH, er worden periodieke rapporten verzonden op de PUSCH. Deze laatste rapporten worden expliciet opgevraagd door het CQI-verzoekveld in te stellen in verband met een uplink-toekenning. In geval van een “botsing” wordt het aperiodieke rapport verzonden.

Bovendien kan de planningsmodus frequentie-niet-selectief (periodiek) of frequentieselectief (periodiek en aperiodisch) zijn.

De offset wordt gesignaleerd door de naam PDSCH-RS-EPRE-Offset.

Gebaseerd op DCI-formaten In LTE worden drie soorten toewijzingen gebruikt:
type 0: DCI-formaten 1, 2, 2A
type 1: DCI-formaten 1, 2, 2A
type 2: DCI-formaten 1A, 1B, 1C, 1D
Eén bit in de header geeft aan of DCI-formaten 1, 2, 2A van type 0 of type 1 zijn.

Type 0:
Een aantal resourceblokken vormt een resourceblokgroep (RBG). Een bitmap geeft aan welke RBG(s) in de bijbehorende TTI is/zijn toegewezen. D.w.z. Er wordt gebruik gemaakt van een groepsgewijze adressering van bronnen. Het aantal PRB’s per groep (RBG-grootte) P hangt af van de celbandbreedte – zie onderstaande tabel.

Type 1:
Bij type 1 toewijzing worden P RGB-subsets gebruikt. Er zijn 3 velden in de toewijzing aan
adresseer enkele PRB’s van een aangegeven groep. Bovendien is er sprake van een verschuiving van de toewijzing van middelen
kan worden toegepast.

Type 2:
Aaneengesloten toewijzingen worden gedaan volgens type 2. De virtuele RB’s zijn gelokaliseerd of gedistribueerd. In het geval van 1A, 1B of 1D wordt de gedistribueerde versie gesignaleerd door een vlag, terwijl dit voor 1C altijd het geval is.

Toepasselijke bandbreedtes:
– gelokaliseerd: 1 VRB .. systeem BW
– 1A verdeeld: 1 .. N_VRB als P-RNTI, RA-RNTI of SI-RNTI gecodeerd is.
– 1B, 1D of 1A verdeeld, C-RNTI gecodeerd:1 :: N_VRB (BW = 6 .. 49) en 1 .. 16
(BW = 50..110).
– 1C : N_stap .. vloer(N_VRB / N_stap) * N_stap.
N_stap = 2 (BW = 6..49), = 4 (BW=50 .. 100).

Modulatie en TB-grootte

LTE-modulatietechnieken

In Long-Term Evolution (LTE)-netwerken is modulatie een fundamenteel aspect van de fysieke laag die verantwoordelijk is voor het coderen van digitale informatie in analoge signalen voor verzending. LTE maakt gebruik van verschillende modulatieschema’s om zich aan te passen aan verschillende kanaalomstandigheden en de datasnelheden te maximaliseren. De primaire modulatieschema’s die in LTE worden gebruikt, zijn onder meer:

Kwadratuuramplitudemodulatie (QAM)

QAM is een veelgebruikte modulatietechniek in LTE en biedt verschillende constellaties zoals 16-QAM en 64-QAM. QAM van hogere orde zorgt voor hogere datasnelheden, maar is gevoeliger voor ruis en interferentie.

Binaire faseverschuivingssleutel (BPSK) en kwadratuur faseverschuivingssleutel (QPSK)

BPSK en QPSK zijn eenvoudigere modulatieschema’s die in LTE worden gebruikt voor scenario’s met uitdagende kanaalomstandigheden. Ze bieden robuustheid tegen ruis, maar gaan ten koste van lagere datasnelheden vergeleken met QAM van hogere orde.

LTE Transportblok (TB) Grootte

In LTE is een Transport Block (TB) een gegevenseenheid die wordt verzonden tussen het basisstation (eNodeB) en de gebruikersapparatuur (UE). De grootte van de TB is cruciaal bij het bepalen van de hoeveelheid informatie die in één transmissie kan worden verzonden. Factoren die de TB-grootte beïnvloeden zijn onder meer:

Kanaalvoorwaarden

De TB-grootte wordt dynamisch aangepast op basis van de kwaliteit van het radiokanaal. Bij goede kanaalomstandigheden kunnen grotere TB-groottes worden gebruikt om hogere datasnelheden te bereiken.

Modulatie- en coderingsschema (MCS)

Het voor een transmissie geselecteerde modulatie- en coderingsschema heeft invloed op de TB-grootte. Modulatieschema’s van hogere orde maken het mogelijk dat meer bits per symbool worden verzonden, waardoor de TB-grootte toeneemt.

HARQ (Hybride automatisch herhaalverzoek)

LTE gebruikt HARQ om de betrouwbaarheid te verbeteren. Als een verzending mislukt, verzendt het systeem de TB opnieuw. De feedback van HARQ beïnvloedt de beslissing om de TB-grootte te behouden of aan te passen.

Een 5-bits “modulatie- en coderingsschema” levert de modulatievolgorde op, d.w.z. QPSK,
16QAM of 64QAM. Impliciet wordt de codeersnelheid gegeven door een combinatie van het aantal geplande RB’s en de gesignaleerde TB-grootte.

De bepaling is gebaseerd op de gesignaleerde MCS Index IMCS.

Door middel van een tabel van 27×110 kan de resulterende TB-grootte worden bepaald. Deel van de
tabel (voor niet-tweelaags ruimtelijke multiplex) wordt getoond in de figuur. Hieronder ziet u een grafische weergave.
Let op: voor ruimtelijke multiplex met twee lagen moet bovendien een vertaaltabel worden toegepast.
In het geval van DCI-formaat 1C wordt een aparte tabel gebruikt.

Het begrijpen van de wisselwerking tussen modulatietechnieken en TB-grootte is essentieel voor het optimaliseren van de LTE-systeemprestaties, het balanceren van de datasnelheid en de betrouwbaarheid op basis van de heersende netwerkomstandigheden.

Open-loop-stroomregeling samen met optionele stroomverhoging wordt gebruikt tijdens het willekeurige toegangsproces aan het begin van de verbinding totdat nauwkeurigere besturingsinformatie beschikbaar is.

Vermogensverlies als gevolg van de transmissieafstand hangt af van de toename van de afstand tussen NodeB en de UE. In een dergelijk geval is feedbackinformatie van een andere kant niet nodig om het vermogensverlies te schatten. Dit type stroomverlies wordt geregeld door de open-lus-stroomregeling. RACH (Random Access Channel) maakt gebruik van open-lus-stroomregeling.

De Open Loop Power Control wordt uitgevoerd door de UE, na ontvangst van informatie die wordt verzonden via het systeeminformatieblok in het uitzendkanaal (BCH) en waarbij het padverlies in de downlink wordt gemeten.

De NodeB zendt het initiële zendvermogensniveau en de vermogensstap uit naar de UE in het BCH (uitzendkanaal).

De UE stelt het initiële zendvermogen in de eerste preambule in en wacht op de UL-toekenning op PDCCH. Als dit niet wordt bevestigd, verhoogt het MS het zendvermogen van de preambule met een gespecificeerde vermogenscompensatiestap.

De procedure voor willekeurige toegang wordt uitgevoerd voor de volgende vijf gebeurtenissen:

• Initiële toegang vanaf RRC_IDLE;
• Procedure voor het opnieuw tot stand brengen van de RRC-verbinding;
• Overhandigen;
• Aankomst DL-gegevens tijdens RRC_CONNECTED waarvoor een willekeurige toegangsprocedure vereist is;
• UL-gegevensaankomst tijdens RRC_CONNECTED waarvoor een willekeurige toegangsprocedure vereist is;
Bijvoorbeeld wanneer de UL-synchronisatiestatus ‘niet-gesynchroniseerd’ is of er geen PUCCH-bronnen voor SR beschikbaar zijn.

Bovendien neemt de willekeurige toegangsprocedure twee verschillende vormen aan:
• Op twist gebaseerd (van toepassing op alle vijf evenementen);
• Niet op conflicten gebaseerd (alleen van toepassing op overdracht en aankomst van DL-gegevens).
Normale DL/UL-transmissie kan plaatsvinden na de willekeurige toegangsprocedure.

CONTENTIEGEBASEERDE WILLEKEURIGE TOEGANGSPROCEDURE

In totaal zijn er 64 preambules per cel. De 64 preambules zijn gegroepeerd om de lengte van de benodigde hulpbron aan te geven. Bovendien zijn de preambules gereserveerd voor toegang zonder conflicten.

De willekeurige toegangsprocedure volgt de stappen:

1. Een preambule wordt door UE geselecteerd en verzonden in het beschikbare subframe. Op basis van correlatie kan de NB de toegang detecteren en bovendien de timing van de UE-transmissie meten.

2. De NB antwoordt met dezelfde preambule en op dit punt wordt een timingvooruitgang vastgesteld. Informatie over de geplande bron wordt uitgewisseld en er wordt een tijdelijke C-RNTI toegewezen.

3. De UE verzendt zijn ID. Het type ID is afhankelijk van de staat. In het geval van inactieve status moet NAS-informatie worden verstrekt (IMSI, TMSI), anders wordt de C-RNTI gebruikt.

4. De geschiloplossing wordt uitgevoerd, dat wil zeggen dat de NB de UE aanspreekt met behulp van de CRNTI.

CONTENTIE – GRATIS WILLEKEURIGE TOEGANG

Bijv. tijdens de overdracht wordt een tijdelijk geldige preambule afgegeven. Het is gewijd aan deze UE. Er is geen oplossing voor geschillen nodig, omdat de preambule niet mag worden gebruikt door UE’s die geen speciale preambule hebben gekregen, d.w.z. er willekeurig één selecteren.

De eNodeB bepaalt de downlink-zendenergie per resource-element (lte epre). Downlink celspecifiek referentiesignaal (RS) De lte epre is constant over de bandbreedte van het downlinksysteem en constant over alle subframes totdat verschillende celspecifieke RS-vermogensinformatie wordt ontvangen. De downlink RS lte epre wordt gegeven door de parameter Referentiesignaalvermogen geleverd door hogere lagen.

In gevallen 16QAM, 64QAM, ruimtelijke multiplex TRI>1 of multi-user MIMO wordt het DL-vermogen gegeven door ρA en ρB

A = + P vermogensverschuiving ρ δ
of
10log (2) power-offset 10 = + + A A ρ δ P

(als precodering voor zenddiversiteit met 4 celspecifieke antennepoorten wordt gebruikt.) Verder zijn PA en PB gesignaleerde waarden, waarbij ook de verhouding wordt ingesteld

δpower-offset wordt gebruikt voor MIMO voor meerdere gebruikers. Afhankelijk van het aantal antennepoorten en CP-configuratie worden ρA en ρB toegepast op de OFDM-symbolen 0..6.

dat is het simpele idee achter lte epre downlink-stroomregeling in lte

Uplink Power Control-berekening in LTE

Zendvermogen van PUSCH
in subframe i wordt gedefinieerd door
PPUSCH (i) = min{PMAX,10 log10 (MPUSCH (i)) + PO_PUSCH ( j) +α ( j) ⋅ PL + ΔTF (i) + f (i)} [dBm]

Pmax: max. toegestane macht,
MPUSCH: aantal geplande RB’s,
PL: padloos [dB].
ΔTF (i) = 10 log 10 (2MPR Ks– 1) voor Ks = 1,25 anders 0,
MPR = TBS/NRE, NRE: aantal Res,
UE-specifiek, Ks gedefinieerd door deltaMCS-Enabled,

PO_PUSCH(j) = PO_NOMINAL_PUSCH(j) + PO_UE_PUSCH(j).
semi-persistente / dynamische subsidie; j=0 / j=1:
PO_NOMINAL_PUSCH(j): celspecifiek
PO_UE_PUSCH(j): UE-specifiek
α (0,1) = 0,0, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0

Willekeurige toegangsverlening; j=2:
PO_UE_PUSCH(2) = 0
PO_NOMINAL_PUSCH(2) = PO_PRE + ΔPreambule_Msg3
α (2) = 1

Het gesloten-lusgedeelte wordt gegeven door:
f(i) = f(i-1) + δPUSCH (i – KPUSCH)
of
f(i) = δPUSCH (i – KPUSCH)
waarbij δPUSCH de gesignaleerde TPC is.

of de recursieve of absolute methode moet worden toegepast -> gegeven door de parameter
Accumulatie ingeschakeld

Vermogen hoofdruimte:
( ) {10log ( ( )) ( ) ( ) ( )} MAX 10 PUSCH O_PUSCH TF PH i = P − M ik + P j +α ⋅ PL + Δ ik + f ik [dB]

zendvermogen van PUCCH
wordt op soortgelijke wijze bepaald. Het open-lusgedeelte wordt echter altijd volledig toegepast.

Vermogensregeling – die al wordt toegepast in netwerken van de tweede en derde generatie – heeft een groot potentieel voor het verbeteren van de prestaties van mobiele netwerken.

De belangrijkste voordelen zijn:

1. Het kan de interferentie in de up- en downlink verminderen en daardoor de capaciteit van de netwerken vergroten.

2. Bovendien helpt het het stroomverbruik van de uplink laag te houden, waardoor de stand-by-tijd voor de UE wordt vergroot.

3. Bovendien kan dit vanuit EMC-oogpunt (elektromagnetische compatibiliteit) de situatie aanzienlijk verbeteren.

Principe: Het zendvermogen wordt aangepast om de gewenste QoS (BLER/BER) te bereiken. Deze aanpassing is noodzakelijk omdat het voortplantingskanaal onderhevig is aan verschillende omstandigheden, die doorgaans variëren in ruimte en/of tijd, b.v.
• padverlies
• log normale vervaging
• vervaging op korte termijn
• UE-snelheid
• locatie (buiten, binnen, in de auto) etc.

Downlink-vermogensregeling bepaalt de energie per hulpbronelement (EPRE). De term energie van het hulpbronelement duidt de energie aan vóór de CP-invoeging. De term energie van het hulpbronelement duidt ook de gemiddelde energie aan die over alle constellatiepunten wordt genomen voor het toegepaste modulatieschema.

Uplink-vermogensregeling bepaalt het gemiddelde vermogen over een DFT-SOFDM-symbool waarin het fysieke kanaal wordt verzonden. In tegenstelling tot UTRAN op basis van WCDMA zijn de vereisten voor UL-vermogensregeling echter meer ontspannen, aangezien een soortgelijk bijna-ver-probleem van UTRAN niet bestaat. Vergeleken met UTRAN is de UL-vermogensregeling langzamer. De PUSCH en de PUCCH zijn onderworpen aan een gecombineerd open en gesloten lus vermogensregelalgoritme, d.w.z. om het zendvermogen voor UL-kanalen te regelen is een combinatie van een open (invoer: padloos, sysinfo en signalering) en een gesloten lus (TPC) methode nodig. gebruikt.

Een celbrede overbelastingsindicator (OI) en een High Interference Indicator (HII) om UL-interferentie te controleren worden via X2 uitgewisseld. Er wordt een indicatie gegeven welke PRB’s een eNodeB-planner toewijst aan celrand-UE’s en daarom het meest gevoelig zullen zijn voor interferentie tussen cellen.

Timing vooraf lte

wat is timingvooruitgang in lte: -De eNB meet de vereiste timingvooruitgang op basis van de ontvangen aankomsttijd van het UE-signaal. Het geeft de UE de opdracht om de transmissietijd aan te passen. Dit gebeurt per behoefte.

Het wordt gesignaleerd door middel van een speciaal MAC-controle-element; LCID = 11101.

De gesignaleerde granulariteit is 16 Ts.

Het waardebereik voor aanpassing is 8 bit en gerelateerd aan de huidige UL-timing voor time Advance.

Als de UE een RRC-verbinding met de eNB tot stand wil brengen, verzendt deze een willekeurige toegangspreambule, en de eNB schat op basis daarvan de transmissietijd van de terminal.

Nu verzendt de eNB een willekeurig toegangsantwoord dat bestaat uit een timingvoorschotcommando gebaseerd op de UE die de transmissietijd van de terminal instelt.

Het vervroegen van de tijd wordt door E-UTRAN geïnitieerd met een MAC-bericht, wat een time-out-instelling impliceert.

Timing vooraf rekenmachine

lte timing vooraf afstandsberekening: – Als Ts. = 1 / (2048 x 15000) sec = 1 / 30720000 sec de granulariteit wordt gegeven door 0,52 μsec (overeenkomend met 78 m betekent lte timingvooruitgang 78m)

Als UE synchroon is, is de timingvooruitgang geldig. Anders stelt de RACH-procedure een geldige timingvooruitgang vast. Een 11-bits waarde (bereik 0,1..1282) wordt gesignaleerd om de initiële offset vast te stellen.

LTE-timing vooruit

De BASIC achter TA (Timing Advance) is zoals hieronder.

Timingvooruitgang in GSM: – Voor GSM wordt een Timingvooruitgang (TA) gebruikt om de voortplantingsvertraging te compenseren terwijl het signaal zich verplaatst tussen het mobiele station (MS) en het basiszendontvangerstation (BTS).

Het basisstationsysteem (BSS) wijst de TA toe aan het MS op basis van hoe ver het denkt dat het MS is.

Het bepalen van de TA is normaal gesproken een functie van de Base Station Controller (BSC), maar deze functie kan overal in de BSS worden afgehandeld, afhankelijk van de fabrikant.

Lte TA

TA is een basisberekening van de padafstand (voortplantingsvertraging) die wordt afgelegd door het signaal (beweging van mobiel naar BTS). Het kan een direct pad of een indirect pad zijn. De waarde is 0 tot 63. De standaardwaarde is 63. Het is de maximale afstand Z/w MS en BTS, 1 TA-waarde gelijk aan 550 m, d.w.z. 0,5×63 =31,5 km. We kunnen deze eigenschap beperken met Dmax (BTS-parameter)