【5G之道】第二十一章:D2D连接

2020/10/10 15:18
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直通链路传输:

LTE直通链路连接应该支持普通LTE小区频谱,包括成对的FDD和非成对的TDD的频谱;

直通链路可以使用商用蜂窝网络未使用的频谱;

在成对频谱情况下,直通链路采用上行频谱连接,支持直通链路的设备也需要在FDD频带的上行频带接收;

在FDD中采用上行频带进行直通链路连接的原因:
设备的发送内容以及如何发送比设备的接收内容以及如何接收更关注;
设备角度来看,增加额外的接收功能比在下行频谱建立直通链路连接时增加发送功能的复杂度更低。

LTE直通链路传输采用广播方式且不存在反向的相关控制信令情况下,直通链路连接基本是单向的;

除了直通链路同步信号,所有的直通链路传输都是基于DFT-S-OFDM子帧结构进行的;

覆盖范围内和覆盖范围外的直通链路连接:

可能存在进行直通链路连接的设备部分处于网络覆盖范围内,另一部分处于网络覆盖范围外的情况;

对于覆盖范围内的场景,接收设备和=与发射设备可以位于同一个小区内,也可以位于不同小区范围内;

处于覆盖范围内的设备在RRC_CONNECTED状态,处于RRC_IDLE状态的设备也可能仍处于网络覆盖范围内;

直通链路同步:

为了确保直通链路传输采用预期的时频资源,从而减少与其他直通链路以及同频带上行链路间不可控的干扰;

处于网络覆盖内的设备,可以使用服务小区或者驻留小区的同步信号作为其直通链路传输的定时参考;

为了网络在直接覆盖区域外能控制传输定时,LTE直通链路连接设置了直通链路同步信号SLSS;

覆盖范围外且没有检测到足够强SLSS信号的设备将自主传输可以被其他覆盖范围外的设备检测以及转发的SLSS信号;

SLSS除了在覆盖范围外设备的直通链路传输中作为参考定时的功能,还可以作为直通链路接收的参考定时;

直通链路连接的配置:

设备进行直通链路连接前,需要进行正确的配置;如不同类型直通链路传输下定义可用资源集的参数;

两种新SIB用于直通链路的配置:
SIB18配置直通链路通信相关参数;
SIB19配置直通链路发现相关的参数。

RRC_CONNECTED状态的设备可以通过单独的专有RCC信令配置的方式实现直通链路连接;

覆盖范围外的设备可以在其早期处于网络覆盖内时进行参数预配置;

直通链路的架构:

为了支持直通链路连接,核心网新增了一个近距业务ProSe功能和一些网络接口;

PC5接口用于设备间直接连接;PC3接口用于拥有直通链路连接能力的设备与近距业务功能之间的接口;

近距业务功能对核心网内所有直通链路功能负责;

直通链路信道结构:

直通链路业务信道STCH是一种逻辑信道,承载直通链路通信中的用户数据;该信道映射到直通链路共享信道SL-SCH上,然后映射到物理直通链路共享信道;与PSSCH并行,物理直通链路控制信道PSCCH承载直通链路控制信息SCI以确保接收设备正确的检测并解码PSSCH;

直通链路发现信道SL-DCH是用来承载发现公告的传输信道;该信道在物理层映射到物理直通链路发现信道PSDCH;

直通链路同步基于两个信号:
SLSS与专有的直通链路身份SLI相关;
直通链路广播控制信道S-BCCH存在相应的传输信道。

直通链路通信:

意味着近距离的设备间进行直接的用户数据交互;

直通链路通信限制为组通信:
直通链路传输是由发送设备在不存在对特定接收设备链路性能假设的情况下进行广播传输;
直通链路传输可以在发送设备一定距离内被具有直通链路通信能力的任何设备进行接收和解码;
直通链路传输的控制区域包含一个组ID信息,允许接收设备确定其是否是数据的期待接收放。


直通链路通信两个物理信道基础:
物理直通链路共享信道PSSCH传输实际的传输信道SL-SCH数据;
物理直通链路控制信道PSCCH传输控制信息,以确保接收设备正确检测并解码PSSCH。

资源池及传输资源的配置/选择:

配置资源池:
通过RRC信令为RRC_CONNECTED模式的设备单独配置资源池;
公共资源池可以采用直通链路专有的系统信息配置;
向覆盖范围外的设备预配置可用资源池。


直通链路通信每个资源池包括:
一个PSCCH子帧池定义了可用于PSCCH传输的子帧的集合;
一个PSCCH资源块池定义了PSCCH子帧池内可用于PSCCH传输的资源块集合;
一个PSSCH子帧池定义了可用于PSSCH传输的子帧集合;
一个PSSCH资源块池定义了PSSCH子帧池内可用于PSSCH传输的资源块集合。



直通链路两种通信模式:
直通链路通信模式1:设备从网络接收明确配置PSCCH/PSSCH专用资源集合的调度授权;
直通链路通信模式2:设备自主选取PSCCH/PSSCH资源集合。

模式1适用于RRC_CONNECTED状态的覆盖范围内的设备;
模式2适用于RRC_IDLE和RRC_CONNECTED的还范围内和覆盖范围外的设备。

物理直通链路控制信道周期:

直通链路通信以PSCCH周期为基础的;每个SFN周期,包含1024无线帧或10240子帧;

FDD,PSCCH周期可配置为40、80、160、320子帧;
TDD,PSCCH可能周期时长集合依赖于上下行子帧配比;

直通链路控制信息/物理直通链路控制信息的传输:

直通链路控制信息SCI;

SCI的信道编码和调制步骤:
16bitCRC校验;
1/3编码率咬尾卷积编码;
速率匹配,将编码后的比特数据与PSCCH资源进行匹配;
使用预定义的种子进行比特级加扰;
QPSK调制;
调制后的数据符号先进行DFT预编码;
然后向配置为PSCCH传输的物理资源映射。
资源块池:
资源块集合,下方的第一个资源块S1;
资源块集合,上方的最后一个资源块S2;
每个资源块集合中M个资源块。










一次PSCCH传输占用两个子帧且每个子帧占用一个物理资源块对;

直通链路共享信道/物理直通链路共享信道传输:

实际的SLSCH传输信道数据是以PSSCH物理信道传输块的形式进行发送的;每个传输块在PSSCH子帧池中以4个连续子帧传输;一个PSSCH周期内传输M个传输块要4M个子帧;

SL-SCH的信道编码及调制步骤:
插入CRC;
码块分割以及每码块的CRC插入;
1/3速率的Turbo编码;
速率匹配;
比特级加扰;
数据调制(QPSK/16QAM)。





在完成信道编码与调制后,进行DFT预编码,然后映射到为PSSCH传输所配置的物理资源;

在直通链路通信模式1,PSSCH子帧池包含PSCCH子帧池最后一个子帧之后所有上行子帧;
在直通链路通信模式2,PSSCH子帧池包含一个模式1子帧池的子集;
设备通过TRP表中随机选择TRP来自主决定用于PSSCH传输的精确的子帧集合;

直通链路通信模式2,不仅限制子帧集为PSSCH子帧池的一部分,还限制了TRP的选取;

直通链路通信模式1,网络分配用于直通链路传输的资源,用于PSCCH传输的资源块信息包含在网络的调度授权信息中;
直通链路通信模式2,存在PSSCH在哪个资源块上传输的限制;

直通链路控制信息内容:

SCI内容:
TRPI指示了PSSCH传输使用的子帧集合;
跳频标志指示PSSCH传输是否采用了跳频;
资源块和资源跳跃分配指示了TRPI所指示的子帧内哪些资源块用于PSSCH传输;
PSSCH传输所使用调制与编码方案MCS的5bit指示;
目标组ID的8bit指示,指示直通链路通信的目标群组;
11bit的时间提前指示。





调度授权和DCI格式5:

直通链路模式1,在接收到调度授权才开始直通链路通信;
直通链路调度授权通过PSCCH/ePDCCH使用DCI格式5提供;

DCI格式5包含:
参数nPSCCH指示PSCCH传输所使用的物理资源;
TRPI指示PSSCH传输在PSSCH子帧池内所占用的子帧;
跳频标志指示PSSCH传输是否可以采用跳频;
资源块和资源跳跃分配指示在TRPI所指示的子帧中哪些资源可用来传输PSSCH。



DCI格式5还包括用于PSCCH和PSSCH的1bit传输功率控制命令TPC;

接收资源池:

为可用于直通链路通信传输的资源集合(子帧或资源块集合);
描述了设备期待接收直通链路通信相关传输的资源集合;

一个设备可以配置多个接收资源池,因为可能需要接收来自多个设备的直通链路通信,这些设备由不同的发送资源池;

直通链路发现:

是用户重复广播可以被附近其他设备直接检测的固定尺寸的短消息;

广播消息中包含一个用户ID以及一个消息码;网络ProSe功能提供了消息码到真正消息的映射;

发现消息以传输块的形式在SL-DCH传输信道传输,然后映射在PSDCH物理信道上;

发现消息:
类似于PSCCH,PSDCH的负荷时固定大小的(232bit);
类似于PSCCH,接收设备在接收池搜索PSDCH;相反接收机是通过SCI通知确定资源后接收PSSCH信息的。

资源池和传输资源的选取/分配:

发现是基于相同大小发现周期的,类似于直通链路通信中所使用的PSCCH周期;

直通链路发现中,一个设备分配以一个或多个用于发现传输的资源池;

每个资源池包括:
一个PSDCH子帧池,定义了可用于发现传输的子帧集合;
一个PSDCH资源块池,定义了子帧池内可用于发现传输的资源块集合。

发现传输两种类型:
发现类型1,设备由配置的资源池自主选取物理资源用于发现传输;
发现类型2B,通过RRC信令从配置的资源池中选取精确的资源向设备分配用于发现传输。

发现类型1,可用于RRC_IDLE和RRC_CONNECTED状态的设备;
发现类型2B,只用于RRC_CONNECTED状态的设备;

对于发现类型2B,发现资源是通过RRC信令进行配置的;

发现类型1中,当设备选取用于发现传输的精确资源集合时,每个设备可以被配置多个资源池,每个资源池和一个RSRP范围相对应,其中RSRP本质上是对一个小区路径损耗的测量;

发现传输:

一条发现信息,即SL-DCH传输块,大小是固定的232bit;

SL-DCH信道编码和调制的步骤:
插入CRC;
码块分割以及每码块插入CRC;
1/3速率Turbo编码;
速率适配;
使用预定义的种子进行比特级加扰;
数据调制(QPSK)。





DFT预编码;映射到物理资源;

每个SL-DCH传输块在发现子帧池内Nrt+1个连续子帧传输,其中指示重传数量的Nrt是作为发现配置的一部分由网络提供;

直通链路同步:

直通链路同步是用于向直通链路传输以及直通链路接收提供定时参考的;

覆盖范围内的设备,可以使用服务小区(RRC_CONNECTED)或驻留小区(RRC_IDLE)的同步信号(PSS/SSS)作为其直通链路传输的定时参考;

覆盖范围外的设备,可以从其他设备传输特殊的SLSS获取传输定时;

SLSS可以作为被覆盖范围外以及覆盖范围范围内的设备直通链路接收的参考定时;

直通链路ID和直通链路同步信号结构:

直通链路ID(SLI)和直通链路同步信号(SLSS)是相关联的;
336个SLI分为了两组,每组168个SLI;

第一组,包含编号0-167之间的SLI,可以覆盖范围内的设备或者覆盖范围外但同步参考UE处于范围内的设备;称为覆盖范围内小组;

第二组,包含编号168-335之间的SLI,可用于覆盖范围外且同步参考UE也在范围外的设备,或覆盖范围外且没有同步参考UE的设备;称为覆盖范围外小组;

可以将336个SLI分为SLI对,每对包含一个覆盖范围内小组的SLI和一个覆盖范围外小组的SLI;

一个SLSS包含两个成员:主直通链路同步信号P-SLSS;辅直通链路同步信号S-SLSS。

P-SLSS由一个子帧内传输于第二和第三个符号上的OFDM符号组成;
S-SLSS由传输于第五和第六个符号上的OFDM符号组成。

每个SLSS占用载波中心的72个子载波;
两个P-SLSS符号是相同的且生成方式与PSS一致;
两个S-SLSS符号是相同的且生成方式与SSS一致。

SLSS在每40个子帧内只可以在特定的SLSS子帧上传输;
SLSS只能在SLSS子帧内传输;

直通链路广播信道和直通链路主信息块:

直通链路主信息块SL-MIB包括:
发送SL-MIB信息的设备设定的载波带宽信息;
发送SL-MIB信息的设备设定的TDD配置信息;
SL-BCH传输时的帧号SFN以及子帧号信息,该信息允许设备之间进行帧同步;
覆盖范围内指示,指示发送SL-BCH的设备是否处于网络覆盖范围内。



选取同步参考UE:

如果没有信号足够好的小区可做选择,意味着设备处于覆盖范围外,优先搜索那些处于网络覆盖内设备发送的SLSS;

如果上述SLSS没有搜索到,设备搜索处于覆盖范围外,但是SyncRef UE处于覆盖范围内的设备所发送的SLSS;

如果上述SLSS没有搜索到,设备应该搜索其他任意SLSS;
如果没有搜索到SLSS,设备可自主决定其传输定时;

覆盖范围内的设备:

触发覆盖范围内设备传输SLSS不同方式:
处于RRC_CONNECTED状态的设备可以在网络明确配置下传输SLSS;
如果没有明确配置传输SLSS,SLSS的传输可以通过测量当前小区参考信号接收功率在低于一个由直通链路专有系统信息提供的确切阈值时进行触发。

在直通链路发现中,不论是否明确配置SLSS传输或被RSRP测量触发,需要在时域最邻近且不晚于用于传输发现信息的发现子帧池第一个子帧的SLSS子帧进行SLSS传输;

覆盖范围外的设备:

覆盖范围外的设备如果没有选到SyncRef UE或者如果SyncRef UE的RSRP测量值低于一个确定阈值时需要发送SLSS,RSRP判决阈值是预设值的;

拥有SyncRef UE的覆盖范围外的设备,SyncRef UE覆盖范围内指示为TRUE:
使用与SyncRef UE相同的SLI;
设置SL-MIB信息中覆盖范围内指示为FALSE。

拥有SyncRef UE的覆盖范围外的设备,当SyncRef UE的SLI选自覆盖范围内小组,SyncRef UE覆盖范围内指示为FALSE:
使用覆盖范围外小组相对应的SLI;
设置SL-MIB的覆盖范围内指示为FALSE。

拥有SyncRef UE的覆盖范围外的设备,当SyncRef UE的SLI选自覆盖范围外小组,SyncRef UE覆盖范围内指示为FALSE:
使用与SyncRef UE相同的SLI;
设置SL-MIB的覆盖范围内指示为FALSE。

LTE版本14设备间通信的扩展:

直通链路功能扩展包括:
网络覆盖范围外的设备支持直通链路发现的可能性;
通过中间设备基于层3中继进行网络覆盖的扩展。

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