This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Slide 1DL Physical Layer Procedures
Mendukung lingkungan propagasi multi-path.
OFDM Concept
Sinyal-sinyal multipath datang pada waktu yang berbeda dengan
amplitudo dan pergeseran fasa yang berbeda, yang menyebabkan
pelemahan dan penguatan daya sinyal yang diterima.
Propagasi multipath berpengaruh terhadap performansi link dan
coverage.
Selubung (envelop) sinyal Rx berfluktuasi secara acak.
*
*
Data is serial-to-parallel converted
OFDM Concept
*
*
OFDM mengatasi delay spread, multipath dan ISI secara efisien
sehingga dapat meningkatkan throughput data rate yang lebih
tinggi.
Memudahkan ekualisasi kanal terhadap sub-carrier OFDM individual,
dibandingkan terhadap sinyal single-carrier yang memerlukan teknik
ekualisasi adaptif lebih kompleks.
OFDM vs Single-Carrier Mode
*
*
OFDM Concept – Peak to Average Power Ratio (PAPR)
*
*
Nilai PAPR yang besar pada OFDM membutuhkan amplifier dengan
dynamic range yang lebar untuk mengakomodasi amplitudo sinyal. Jika
hal ini tidak terpenuhi maka akan terjadi distorsi linear yang
menyebabkan subcarrier menjadi tidak lagi ortogonal dan pada
akhirnya menurunkan performansi OFDM.
OFDM Concept – Peak to Average Power Ratio (PAPR)
*
*
Pilot Sub-carriers
Null Subcarrier
Guard Sub-carriers
DC Sub-carrier
Guard Interval (cyclic prefix) : 1/4, 1/8, 1/16 or 1/32
Guard Interval (Cyclic Prefix)
Misal : 802.16-2004
Misal : 802.16e-2005 dan 802.16m
*
*
*
*
Untuk struktur generik, frame radio 10 ms dibagi dalam 20 slot yang
sama berukuran 0.5 ms.
Suatu sub-frame terdiri dari 2 slot berturut-turut, sehingga satu
frame radio berisi 10 sub-frame.
Ts menunjukkan unit waktu dasar yang sesuai dengan 30.72 MHz.
Struktur frame tipe-1 dapat digunakan untuk transmisi FDD dan
TDD.
Generic Frame Structure in LTE Downlink – Type 1
Tf = 307200 x Ts = 10 ms
Tslot = 15360 x Ts = 0.5 ms
*
*
*
*
Generic Frame Structure in LTE Downlink – Type 2
Struktur frame tipe-2 hanya digunakan untuk transmisi TDD.
Slot 0 dan DwPTS disediakan untuk transmisi DL, sedangkan slot 1
dan UpPTS disediakan untuk transmisi UL.
DwPTS = Downlink part of the special subframe
UpPTS = Uplink part of the special subframe
*
*
*
*
PCFICH = Phy Control Format Indicator Channel
*
*
*
*
Suatu RB (resource block) terdiri dari 12 subcarrier pada suatu
durasi slot 0.5 ms.
Satu subcarrier mempunyai BW 15 kHz, sehingga menjadi 180 kHz per
RB.
LTE Downlink Resource Grid
Bandwidth (MHz)
180
Transmission BW
1.25 MHz
2.5 MHz
5 MHz
10 MHz
15 MHz
20 MHz
Sub-frame duration
0.5 ms
Sub-carrier spacing
15 kHz
Sampling frequency
7/6
Long
(16.67/32)
(16.67/64)
(16.67/128)
(16.67/256)
(16.67/384)
(16.67/512)
*
*
PDCCH (Phy DL Control Channel) menginformasikan alokasi time/freq
resource dan format transmisi yang digunakan kepada user.
Scheduler mengevaluasi berbagai tipe informasi (parameter QoS,
pengukuran dari UE, kapabilitas UE, buffer status)
Link Adaptation
Skema modulasi dan coding untuk shared data channel diadaptasi
sesuai dengan kualitas link radio.
Untuk tujuan ini, UE secara teratur melaporkan Channel Quality
Indicator (CQI) ke eNodeB.
Hybrid ARQ (Automatic Repeat Request)
DL Physical Layer Procedures
Synchronization & Cell Search
UE yang ingin mengakses suatu sel LTE, terlebih dahulu harus
melakukan prosedur Cell Search.
Cell Search terdiri dari serangkaian tahapan sinkronisasi, dimana
UE menentukan parameter waktu & frekuensi yang diperlukan untuk
mendemodulasi sinyal DL dan untuk mengirimkan sinyal UL dengan
timing yang tepat.
Tiga kebutuhan sinkronisasi utama :
Symbol timing acquisition : penentuan posisi awal simbol yang
benar, misalnya untuk mengatur posisi FFT window.
Carrier frequency synchronization : diperlukan untuk mengurangi
atau mengeliminasi efek dari error frekwensi yang disebabkan oleh
ketidaksesuaian (mismatch) local oscillator antara TX dan RX,
termasuk juga pergeseran Doppler akibat pergerakan UE.
Sampling clock synchronization : sinkronisasi clock untuk frekwensi
sampling.
*
*
*
*
*
*
INITIAL SYNCHRONIZATION
UE mendeteksi suatu sel LTE dan mendekode semua informasi yang
diperlukan untuk registrasi.
Diperlukan pada saat UE di-ON-kan atau ketika kehilangan koneksi
dengan serving cell.
NEW CELL IDENTIFICATION
*
*
Pendeteksian dua kanal ini :
memungkinkan dilakukannya sinkronisasi waktu & frekwensi.
memberikan identitas phy layer dari sel dan panjang cyclic prefix
kepada UE.
memberitahu UE apakah sel menggunakan FDD atau TDD.
RS : Reference Signal
*
*
*
*
Berbeda dengan jaringan berorientasi paket, LTE tidak menggunakan
PHY Preamble untuk memfasilitasi estimasi carrier offset, estimasi
kanal, sinkronisasi waktu, dsb.
Sebaliknya LTE menggunakan sinyal referensi khusus yang disisipkan
dalam PRB.
Sinyal referensi tsb dikirimkan selama simbol OFDM pertama dan
kelima dari setiap slot untuk short CP, dan simbol OFDM pertama dan
ke-empat untuk long CP.
Simbol-simbol referensi dikirimkan setiap selang 6
subcarrier.
Dalam LTE downlink, terdapat 3 tipe RS :
Cell-specific RS
UE-specific RS
MBSFN-specific RS
*
*
*
*
Problem estimasi kanal berhubungan dengan model kanal yang
diasumsikan, yang ditentukan oleh karakteristik propagasi fisik,
termasuk jumlah antena Tx/Rx, bandwidth transmisi, carrier
frequency, konfigurasi sel dan kecepatan relatif antara eNodeB dan
UE.
Kondisi propagasi mencirikan fungsi korelasi kanal dalam 3-dimensi,
yaitu : domain frekwensi, domain waktu dan domain ruang
(spatial).
Frequency-Domain Channel Estimation
menggunakan Normalized Least-Mean-Square
Spatial-Domain Channel Estimation
P-SCH and S-SCH
Physical Multicast Channel
P-SCH : Primary Synchronization Channel S-SCH : Secondary
Synchronization Channel
*
*
*
*
*
*
Prinsip link adaptation menjadi landasan perancangan suatu
interface radio yang efisien untuk trafik data berbasis
paket-switched.
Link adaptation dalam LTE dilakukan dengan mengatur laju data
informasi yang dikirim (skema modulasi dan channel coding rate)
secara dinamis, sesuai dengan kualitas radio link.
Link adaptation mempunyai hubungan yang sangat erat dengan
perancangan skema channel coding yang digunakan untuk FEC.
Skema channel coding untuk FEC yang digunakan dalam LTE :
Convolutional Coding
Turbo Coding
LDPC (Low Density Parity Check) coding
*
*
*
*
Adaptive Modulation & Coding memastikan error rate tetap
dibawah limit yang dapat diterima, dengan pengaturan modulasi dan
coding rate secara dinamis.
Level modulasi yang lebih rendah meningkatkan link budget dan fade
margin.
Perubahan lingkungan propagasi menyebabkan perubahan skema modulasi
dan coding.
Dalam perencanaan kapasitas, variasi kanal propagasi jangka-panjang
harus diperhitungkan.
Adaptive Modulation
*
*
Pada dasarnya merupakan kombinasi dari teknik ARQ dan FEC.
Terdapat dua tipe : Chase Combining (HARQ Type-I) dan Incremental
Redundancy (HARQ Type-II).
HARQ (Hybrid ARQ)
Multi User Scheduling
Scheduler (untuk transmisi unicast) secara dinamis mengontrol
resource waktu dan frekwensi mana yang akan dialokasikan kepada
suatu user pada suatu waktu tertentu.
DL control signalling memberitahu UE, resource dan format transmisi
seperti apa yang sudah dialokasikan.
Scheduler dapat secara dinamis memilih strategi multiplexing
terbaik dari beberapa metode yang ada, misalnya : localized atau
distributed allocation.
Scheduling berinteraksi erat dengan link adaptation dan HARQ.
Pertimbangan scheduling antara lain didasarkan pada :
minimum & maximum data rate
Persyaratan target BER
kapabilitas UE
Berkonsultasi dengan modul LA (Link Adaptation) untuk memperoleh
estimasi data rate yang dapat disuport untuk user tertentu dalam
sel.
LA dapat menggunakan frequency-selective CQI feedback dari user,
untuk memastikan estimasi data rate yang sesuai dengan target BLER
tertentu.
Modul Offset calculation dalam proses link-adaptation dapat
digunakan untuk menstabilkan performansi BLER dalam kondisi LA yang
tidak pasti.
*
*
Pemilihan OFDMA dianggap optimum untuk memenuhi persyaratan LTE
pada arah downlink, tetapi OFDMA memiliki properti yang kurang
menguntungkan pada arah Uplink.
Hal tsb terutama disebabkan oleh lemahnya peak-to-average power
ratio (PAPR) dari sinyal OFDMA, yang mengakibatkan buruknya
coverage uplink.
Oleh karena itu, skema transmisi Uplink LTE untuk mode FDD maupun
TDD didasarkan pada SC-FDMA, yang mempunyai properti PAPR lebih
baik.
Pemrosesan sinyal SC-FDMA memiliki beberapa kesamaan dengan
pemrosesan sinyal OFDMA, sehingga parameter-parameter DL dan UL
dapat diharmonisasi.
Untuk membangkitkan sinyal SC-FDMA, E-UTRA telah memilih
DFT-spread-OFDM (DFT-s-OFDM).
*
*
SC-FDMA Only
*
*
*
*
*
*
Baseband and shifted frequency domain representations of an SC-FDMA
symbol
*
*
Parameters for UL generic frame structure
*
*
*
*
Physical Random Access Channel
Physical Uplink Shared Channel
Physical Uplink Control Channel
PUSCH : used for uplink shared data transmission.
*
*
Pada uplink, data dialokasikan dalam beberapa resource block
(RB).
Ukuran RB untuk uplink sama dengan yang digunakan untuk downlink,
tetapi untuk menyederhanakan disain DFT dalam pemrosesan sinyal
uplink, tidak semua kelipatan bulat digunakan (hanya kelipatan 2, 3
dan 5).
Interval waktu transmisi uplink adalah 1 ms (sama dengan
downlink).
User data dibawa pada Physical Uplink Shared Channel (PUSCH), yang
ditentukan oleh BW transmisi dan pola frequency hoping.
*
*
Random Access
Suatu LTE UE (User Equipment) hanya dapat di-scheduled untuk
transmisi uplink, apabila uplink transmission timing-nya
sinkron.
Oleh karena itu LTE RACH (Random Access Channel) memainkan peran
penting sebagai interface antara non-synchronized UE dan skema
transmisi othogonal pada akses radio uplink LTE.
Prosedur LTE random access mempunyai dua bentuk, yaitu :
contention-based atau contention-free.
Dalam prosedur contention-based, suatu random access preamble
signature dipilih secara acak oleh UE, yang kemungkinan dapat
menyebabkan lebih dari satu UE mengirimkan signature yang sama
secara simultan.
Dalam prosedur contention-free, eNodeB memiliki opsi untuk mencegah
terjadinya contention dengan mengalokasikan suatu dedicated
signature kepada UE.
*
*
Step 3 : L2/L3 message
*
*
*
*
PDCCH (Phy DL Control Channel) menginformasikan alokasi time/freq
resource dan format transmisi yang digunakan kepada user.
Scheduler mengevaluasi berbagai tipe informasi (parameter QoS,
pengukuran dari UE, kapabilitas UE, buffer status)
Uplink Adaptation
Uplink timing control
Diperlukan untuk menyelaraskan waktu transmisi dari UE-UE yang
berbeda, dengan receiver window dari eNodeB.
Hybrid ARQ