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【5G之道】第十八章:中繼

2020-10-10 08:50:28 軟體設計

LTE中的中繼:

版本10引入解碼轉發中繼方案;LTE中繼方案的基本要求是對終端透明,制度那不知道連接到的是中繼還是傳統基站;

自回傳也被作為LTE中繼方案的基本要求;中繼就是一個低功率基站,這種基站利用LTE的無線介面連接到無線接入網路的其他部分;

回傳鏈路為基站與中繼的連接,接入鏈路為中繼與終端之間的連接;

中繼通過回傳鏈路連接的小區稱為施主小區,施主小區可能除了給一個或幾個中繼服務外,也為不通過中繼連接的終端服務;

由于中繼站既與施主小區連接又和中繼服務的終端連接,必須避免接入鏈路和回傳鏈路之間的干擾;可以在頻率、時域或空間域的一個或多個進行實作;

根據接入和回傳鏈路使用的頻譜,中繼可分為帶外中繼和帶內中繼;

帶外中繼,意味著回傳鏈路和接入鏈路作業在不同頻段,但與接入鏈路使用了相同的空口技術;只要它們之間頻率間隔足夠大,可避免之間的干擾;

帶內中繼,意味著回傳和接入鏈路作業在相同的頻譜;共享頻譜需要其他方法避免干擾;

解碼和轉發中繼對射頻的需求在版本11引入;

整體架構:

中繼可以被看成具有終端側和基站側;

面向終端時,它表現為使用接入鏈路傳統基站,終端不知道時中繼還是傳統基站;中繼透明;

對于施主小區,中繼最初表現為終端,通過空口連接到施主小區,連接建立使用終端側回傳鏈路進行通信;

兩跳的中繼是重點;不支持中繼從一個施主小區切換到另一個施主小區;
施主基站充當核心網和中繼之間的代理;可以盡量減少引入中繼后對核心網的影響;

帶內中繼的回傳鏈路設計:

在帶內中繼,回傳鏈路和接入鏈路使用相同的頻率;需要一種機制在時域將接入和回傳鏈路分開,如適當的天線部署;應確保在回傳鏈路接收時不在接入鏈路傳輸(反之亦然);

空閑一些接入鏈路子幀,為中繼提供與施主基站在回傳鏈路上通信的可能性;

配置一些接入子幀為MBSFN子幀,中繼可以在這些子幀的后面部分停止發射,并接收來自施主小區的傳輸;施主小區發給中繼的L1/L2控制信令不能使用PDCCH,而是用中繼專用控制信道R-PDCCH;

接入鏈路下行中不僅需要發送間隙接收施主小區的傳輸,還需要接收間隙以便中繼通過回傳鏈路給施主小區發送訊息;間隙通過上行傳輸合適的調度產生;

接入鏈路的HARQ操作:

接入鏈路和回傳鏈路均采用HARQ;
對于PUSCH的上行傳輸,HARQ回應在PHICH傳輸;

下行PDSCH的傳輸觸發PUCCH進行HARQ回應,中繼接收;在接入鏈路接收PUCCH依賴于回傳操作,回傳鏈路通信的子幀分配;

在FDD中,回傳子幀被配置為上行子幀出現在下行子幀之后4ms,可以匹配接入鏈路HARQ時序關系,上行子幀傳輸發生在下行傳輸4ms之后;

在TDD中,中繼節點在用于回傳鏈路傳輸的上行子幀不能接收PUCCH的HARQ反饋,可以限制下行調度器來解決;

回傳鏈路HARQ操作:

設計回傳鏈路基本原則是,保持與版本8規范相同的調度授權和HARQ回應的時序關系;

對于FDD,配置為回傳鏈路下行傳輸的子幀需要遵循8ms周期的原則,以盡可能的匹配HARQ往返時延;

對于TDD,HARQ時序存在固有的10ms關系,這與MBSFN的10ms結構是相匹配的,使得回傳鏈路傳輸保持保持常規間隔稱為可能;在LTE TDD的七個支持的配置,中繼小區只支持配置1、2、3、4、6;對于每種TDD配置中,可以支持一個或多個回傳鏈路配置;

HARQ回應與上行調度授權的潛在時序準則是為了在接入鏈路保持相同的準則;對于TDD系統,回傳鏈路子幀n所傳輸傳輸塊的回應資訊在第n+k子幀發送,其中k>=4;

回傳鏈路上行HARQ行程編號方式類似接入鏈路的TDD編號方式,上行HARQ行程編號按順序分配給可獲得的回傳時機,上行HARQ行程編號是可以直接由子幀號直接獲得;

回傳下行控制信令:

施主小區發給中繼的L1/L2控制信令不能用常規PDCCH傳輸,而用中繼專用的控制信道R-PDCCH;R-PDCCH中攜帶來了下行調度配置以及上行調度開銷,采用與PDCCH相同的DCI格式;DCI格式3/3A用于低速率服務時降低開銷而且在回傳鏈路不支持;

在時域,R-PDCCH是在子幀的MBSFN區域接收;
在頻域,R-PDCCH在一個半靜態分配的資源塊上傳輸;

R-PDCCH傳輸使用的資源塊劃分為控制部分和資料部分;

下行分配在第一個時隙,對時間要求不嚴格的上行授權分配在時隙2;這樣允許對時間要求嚴格的下行分配優先解碼;為了處理沒有上行授權發送給中繼的情況,在第二個時隙的R-PDCCH資源可用于向同一個中繼的PDSCH傳輸;

R-PDCCH兩種不同映射方式:
非交錯交織;交錯交織,

1、非交錯交織,一個R-PDCCH映射到一組虛擬資源塊,而資源塊的數目(1、2、4、8)由聚合等級決定;

2、交錯交織,映射類似于PDCCH所使用的策略,并且重用了PDCCH除映射到資源單元外的大部分處理結構;

兩種映射方式,中繼節點都需要監測一組候選的R-PDCCH,中繼所檢測的R-PDCCH傳輸所占用的那組資源塊可以由施主小區配置,然后通過資源分配方式0、1、2指示所使用的哪一組虛擬資源塊;

盲檢測嘗試的次數與終端是一樣的,對應聚合等級1、2、4、8分別為6、6、2、2次的盲檢測嘗試;

回傳鏈路的參考信號:

中繼回傳鏈路的接收可以使用CRS或DMRS;R-PDCCH和PDSCH可以使用不同型別的參考信號,但如果使用DMRS接收R-PDCCH,則PDSCH的接收也是DMRS;

在施主小區和中繼小區時間對齊的情況下,中繼不能接收到最后一個OFDM符號,因此該符號用于發送到接收的切換;

不管用的什么樣的時間關系,回傳鏈路傳輸被限制為最多4層空間復用;

回傳鏈路和接入鏈路時序:

為保證中繼能接收施主小區的傳輸,允許中繼由接入鏈路傳輸切換為回傳鏈路傳輸的保護間隔,反之亦然;

用于接入鏈路時序,讓它同步到由中繼觀察到的回傳鏈路的幀時序上,以回傳鏈路下行時序為基準,可以得到接入鏈路的傳輸時序;

回傳鏈路的上行時序取決于施主小區基于通常時序的時間提前命令;

在回傳下行鏈路,資料區域第一個OFDM符號閑置,用來提供中繼切換的保護時間,一個小的時間偏移用于區分中繼Tx-Rx和Rx-Tx轉換之間的間隔;

回傳上行鏈路受限于施主小區控制的正常時間提前,保證回傳上行傳輸與施主基站接收其他上行傳輸在時間上對齊;

必要的保護時間是配置探測參考信號得到的,探測信號配置在回傳鏈路,意味著該探測信號不能用于回傳鏈路,因為用于探測參考符號的OFDM符號被用作了保護時間;

在TDD中,只需要設定一個合適的定時提前和時序偏移就可以得到保護時間間隔;

傳輸給中繼的PDSCH可以半靜態配置為第2、3、4各OFDM符號開始匹配施主小區和中繼小區不同的控制區域大小;

傳輸給中繼的R-PDCCH總是起始于第四個OFDM符號;R-PDCCH占用資源塊的數量是相對較少的;

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