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就这一次整清楚LTE随机接入参数计划

发布时间:2017-10-04

就这一次整清楚LTE随机接入参数规划 LTE物理层流程中最主要也是最庞杂的一个流程就是UE的随机接入,对随机接入信道相关的参数配置取决于网络的实践场景,既要考虑下行覆盖,也要考虑接入容量。 每个小区有64个前导序列(preamble sequence),前导码有5种格式

就这一次整清楚LTE随机接入参数规划

LTE物理层流程中最主要也是最庞杂的一个流程就是UE的随机接入,对随机接入信道相关的参数配置取决于网络的实践场景,既要考虑下行覆盖,也要考虑接入容量。

每个小区有64个前导序列(preamble sequence),前导码有5种格式,分别对应着不同的小区覆盖场景。

针对不同覆盖场景的小区,如何准确的设置装备摆设随机接入前导码的相干参数,我们应当至多处理如下三个成绩:

1、如何经过根序列生成前导序列

2、前导序列在物理层子帧中的配置情况

3、不同的前导序列格式对应什么样的场景

4、对于随机接入计划的思考。

好,我们缓缓来细细聊聊。

1、若何经过根序列天生随机接入前导序列。

随机接入前导序列是一些存在0相关性的Zadoff-Chu序列(中文翻译为祖冲之序列),而这些序列源自于一个或许多个ZC根序列。收集侧可以经过配置根序列来配置随机接入前导序列。

一个小区包括64个随机接入前导序列,这64个随机接入前导序列的产生规矩是经过系统新闻里配置的RACH_ROOT_SEQUENCE的一切循环移位产生,假如单个根序列的一切循环移位无奈填满64个随机接入前导序列,那么依次按照索引的循环移位产生随机接入前导序列,直到满意64个前导序列为止。逻辑根序列从0~837停止循环。实践的根序列叫做物理根序列,随机接入前导序列的生成取决于物理根序列的循环移位,逻辑根序列是物理根序列的索引映射。

第u个物理根序列定义如下:

这是一个长度为NZC=839(格式0~3)或许139(格式4)的ZC序列。而随机接入前导序列是根据该原始根序列循环移位失掉。循环移位后的序列的计算公式如下:

循环位根据如下界说:

值得一提的是,所谓限度集循环位跟非制约集循环位是由高层参数High-speed-flag决议的,限制集循环位的拔取是LTE体系中专门为了高速挪动性场景下,抗衡多普勒频移停止响应的频偏改正,咱们暂且不斟酌限制集的情形。

我们按照非限制集中Ncs的取值,计算一下相应的循环移位

前导格式0-3

依照Ncs的取值,分辨对应的循环位个数为,这也是一个根序列能够发生的随机接入前导序列个数。

前导格式4

异样,针对前导格式4,按照Ncs的取值,分别对应的循环位个数为,这是前导格式4下,一个根序列可以产生的随机接入前导序列个数。

根据如许的计算,可知经过高层配置参数zeroCorrelationZoneConfig以及抉择随机接入前导格式,可以肯定每个小区需要配置的根序列的数目。例如zeroCorrelationZoneConfig=10,采取随机接入前导格式0~3,那么每个根序列可以经过循环位移产生11个随机接入序列,那么64/11向上取整=6个根序列。

2、前导序列在物理层子帧中的配置情况。

起首需要廓清一个概念,99贵宾会,随机接入前导序列与随机接入前导码。这两种说法常常被混用,为了阐明便利,有需要特殊明白一下。随机接入前导序列是Zadoff-Chu 序列。不同的前导序列格式的长度不同。

这是基带调制之前的原始序列,映射在下行的资源网格中。

而随机接入前导码可以以为是随机接入序列经由基带调制,头部加循环前缀后在空口的传输形式,个别认为是时域的采样情势。

我们固然不倡议混用,然而协定在英文中并没有特此外辨别,而良多文献也不明确这一点。

随机接入前导码与随机接入前导序列服从如下关联:

承载随机接入前导序列的资源根据PRACH资源标识(PRACH Resource Index)严格映射在特定的时频资源上。LTE FDD系统中,由于下行子帧较多,划定在一个子帧上最多只要一个随机接入资源。LTE FDD系统中经过高层配置的参数prach-ConfigurationIndex 确定了前导码的传输格式以及随机接入信道配置的子帧。

对于PRACH Resource Index配置为 0,1, 2, 15, 16, 17, 18, 31, 32, 33, 34, 47, 48, 49, 50,63,在跨小区切换中,UE假设邻小区与本小区的绝对时延差小于5ms(153600*Ts)。

LTE FDD系统内长度为839前导序列(preamble formats0~3)的频域起始位置取决于参数prach-FrequencyOffset,占全部频域的6个PRB。

TD-LTE的随机信道时频资源要绝对复杂一点,由于TDD系统下行子帧资源受限,有可能存在一个下行子帧包含多个随机接入资源的情况。在TD-LTE系统中,经过高层配置的prach-ConfigurationIndex表征了资源配置三元组(前导码格式,PRACH密度DRA,版本索引rRA)。异样,对于PRACHConfiguration Index配置为0, 1, 2, 20, 21, 22, 30,31, 32, 40, 41, 42, 48, 49, 50,在跨小区切换中,UE假设邻小区与本小区的相对时延差小于5ms(153600*Ts)。

PRACH Configuration Index还独一断定了一个四元组

(......表未完整,欲查具体,请查阅3GPP 36.211)

是子帧内的频域索引。

指明随机接入资源能否反复呈现在一切的无线帧,偶数无线帧,或许奇数无线帧。

指明随机接入资本在前半帧仍是后半帧。

是随机接入前导在下行两个持续的DL-UL转换点内的下行起始时隙号,而两个连续DL-UL转换点内的下行肇端时隙以0标识。*对应随机前导格局4,代表特别子帧中的UpPTS地位。

以PRACH Configuration Index=15为例,Preamble Format=0,Density Per 10ms DRA=5,Version rRA=0,对应了5个四元组(0,0,0,0),(0,0,0,1),(0,0,0,2),(0,0,1,1),(0,0,1,2),这象征着对应TDD Uplink-Dowlink配置0时,每10ms的无线帧周期中,分别在子帧2,3,4,8,99贵宾会,9中可以配置随机接入资源。对于前导码格式0~3,参数prach-FrequencyOffset和fRA决定了频域随机接入起始位置,计算公式如下

而对于前导序列格式4,参数fRA唯一确定了随机接入其实位置,计算公式如下

与LTE FDD系同一样,TD-LTE为每个随机接入前导序列也调配连续6个PRB。

3、不同的前导序列格式对应什么样的场景

随机前导格式一共有4种,分歧的随机接入前导格式对应了不同的笼罩场景。


因为UE在下行随机接入同步时,并不确定地点子帧的位置,因而前导格式剩下的维护时光GT被用来设计避免与下一个子帧停止碰撞。我们假设TD-LTE系统小区覆盖招致的基站到UE的传输延时nTs,那么针对随机接入前导格式0而言,n=(30720×3-30720×2-3168-24576)/2=1488Ts,那么小区覆盖距离=3x10^8x1488Ts=14.531公里。对于LTE FDD系统,高低行子帧也需要在基站侧停止同步,只不外同步精度不需要像TDD系统那么请求严厉,因此计算方式与TD-LTE是一样的,对应前导格式0而言,小区覆盖间隔仍然是14.531公里。同理我们顺次计算出不同随机前导格式对应的小区覆盖分别如下:

随机前导格式1---77.34公里

随机前导格式2---29.53公里

随机前导格式3---107.34公里

随机前导格式4---1.41公里

由于不同的前导格式对应小区的覆盖距离纷歧样,因此下一步需要确定不同覆盖小区与循环移位Ncs之间的关系。为什么不同小区的覆盖还有考虑Ncs个循环移位呢,这里和基站侧对于ZC序列的处置相关,简略来说,由于不同UE与基站之间的位置不同,随机接入前导序列达到基站的位置也不同,不考虑下行功率的情况下,基站为了保障每次在随机接入配置子帧中可能对最大64个随机接入序列分别停止正确解码,需要知足小区边沿UE随机接入前导序列到基站侧延时不超越Ncs(以下示用意节自网络)

我们演绎出如下公式:

那么我们分离对格式0~3对应的最小Ncs盘算,可得如下成果:

随机前导格式0---14.531公里---Ncs=119(>107.89)

随机前导格式1---77.34公里---Ncs=0(轮回移位839>547.054)

随机前导格式2---29.53公里---Ncs=119(>106.382)

随机前导格式3---107.34公里---Ncs=419(>378.4)

同理,可以根据Nzc=139计算格式4,结果如下:

随机前导格式4---1,99贵宾会.41公里---Ncs=10(>9.77,疏忽delay spread)

以前导格式0举例,因为每个小区含有64个随机接入前导序列,依据Ncs=119可知,一个根序列可以经过循环移位产生7个随机接入前导序列,那么该小区至多须要配置64/7取整+1=10个根序列。

值得一提的是,不过FDD还是TDD系统,针对前导格式0~3,长度为839的ZC序列按照频域子载波距离为1.25kHz停止放置,这样预留两头合计25个子载波作为频域掩护带。(以下示例图节自网络)

4、关于随机接入规划的思考

经过以上剖析,我们大抵摸清了一些波及到随机接入规划参数的配置原则。不同的随机接入前导格式对应的Ncs不同,例如随机接入前导格式0的Ncs实在可以配置为119,167,279,419,该值越年夜,一个根序列循环移位产生的随机接入前导序列就越少,而一个小区需要的根序列就越多,由于根序列总数是无限的,这样会形成根序列的复用度受限,因此对于Ncs的选取应该在小区覆盖距离和根序列的复费用两个要素之间停止均衡,采用够用即可的准则。。

另外一个成绩是针对小区覆盖距离对随机前导格式的选取,以TD-LTE系统举例,普通密集城区站间距都在200~300米摆布,那么采取最小的小区覆盖距离对应的随机接入格式4能否合适呢?谜底是否认的。我们假设UE随机接入发射功率可以覆盖周边1公里范畴,假设Ncs=10,那么每个根序列可以产生13个循环移位的随机接入前导序列,一个小区起码需要配置5个根序列,格式4总共可用136个根序列,小区复用度为136/5取整27,而一公里规模小区数量大致100个左右,很轻易形成周边小区不同用户之间的碰撞。

看来针对中心城区的平均站间距情况,不论从随机接入所占时频资源,还是小区覆盖综合情况来看,随机接入格式0是比拟适当,但是Ncs=119必定是最好的挑选么?也未必。Ncs太高会招致每小区所需根序列太多,招致周边小区复用度受限,因此,根据实践的小区均匀站间距取舍适合的Ncs比较合适。

别的针对小区的用户数量,以及营业模型,可以确定一个无线帧傍边随机接入的资源配置情况,例如当VoLTE用户越来越多的情况下,经过用户接入业务模子可以大体计算所需要配置的资源数量。还有,在这篇文章中我们只提到了非限制集的根序列设置原则,对于限制集中Ncs对应循环移位规则产生的随机接入前导序列临时没有涉及,这是另一个成绩了。

信任读到这里的你也犹如写作到这里的我一样疲乏不胜,或许依然感到头晕,不要紧,我们总结一下,对于LTE系统随机接入规划只有配置好四元组参数就好了

{rooSequenceIndex,

prach-ConfigIndex,

zeroCorrelationZoneConfig,

prach-FreqOffset}


至于怎样配置,交给那些优良的网优工程师就好了。

本文作者:坂上

起源大众号:网优小谈