【5G之道】第二十一章:D2D連線

2020-10-09 14:00:30
直通鏈路傳輸:

LTE直通鏈路連線應該支援普通LTE小區頻譜,包括成對的FDD和非成對的TDD的頻譜;

直通鏈路可以使用商用蜂窩網路未使用的頻譜;

在成對頻譜情況下,直通鏈路採用上行頻譜連線,支援直通鏈路的裝置也需要在FDD頻帶的上行頻帶接收;

在FDD中採用上行頻帶進行直通鏈路連線的原因:
裝置的傳送內容以及如何傳送比裝置的接收內容以及如何接收更關注;
裝置角度來看,增加額外的接收功能比在下行頻譜建立直通鏈路連線時增加傳送功能的複雜度更低。

LTE直通鏈路傳輸採用廣播方式且不存在反向的相關控制信令情況下,直通鏈路連線基本是單向的;

除了直通鏈路同步訊號,所有的直通鏈路傳輸都是基於DFT-S-OFDM子幀結構進行的;

覆蓋範圍內和覆蓋範圍外的直通鏈路連線:

可能存在進行直通鏈路連線的裝置部分處於網路覆蓋範圍內,另一部分處於網路覆蓋範圍外的情況;

對於覆蓋範圍內的場景,接收裝置和=與發射裝置可以位於同一個小區內,也可以位於不同小區範圍內;

處於覆蓋範圍內的裝置在RRC_CONNECTED狀態,處於RRC_IDLE狀態的裝置也可能仍處於網路覆蓋範圍內;

直通鏈路同步:

為了確保直通鏈路傳輸採用預期的時頻資源,從而減少與其他直通鏈路以及同頻帶上行鏈路間不可控的干擾;

處於網路覆蓋內的裝置,可以使用服務小區或者駐留小區的同步訊號作為其直通鏈路傳輸的定時參考;

為了網路在直接覆蓋區域外能控制傳輸定時,LTE直通鏈路連線設定了直通鏈路同步訊號SLSS;

覆蓋範圍外且沒有檢測到足夠強SLSS訊號的裝置將自主傳輸可以被其他覆蓋範圍外的裝置檢測以及轉發的SLSS訊號;

SLSS除了在覆蓋範圍外裝置的直通鏈路傳輸中作為參考定時的功能,還可以作為直通鏈路接收的參考定時;

直通鏈路連線的設定:

裝置進行直通鏈路連線前,需要進行正確的設定;如不同型別直通鏈路傳輸下定義可用資源集的引數;

兩種新SIB用於直通鏈路的設定:
SIB18設定直通鏈路通訊相關引數;
SIB19設定直通鏈路發現相關的引數。

RRC_CONNECTED狀態的裝置可以通過單獨的專有RCC信令設定的方式實現直通鏈路連線;

覆蓋範圍外的裝置可以在其早期處於網路覆蓋內時進行引數預設定;

直通鏈路的架構:

為了支援直通鏈路連線,核心網新增了一個近距業務ProSe功能和一些網路介面;

PC5介面用於裝置間直接連線;PC3介面用於擁有直通鏈路連線能力的裝置與近距業務功能之間的介面;

近距業務功能對核心網內所有直通鏈路功能負責;

直通鏈路通道結構:

直通鏈路業務通道STCH是一種邏輯通道,承載直通鏈路通訊中的使用者資料;該通道對映到直通鏈路共用通道SL-SCH上,然後對映到物理直通鏈路共用通道;與PSSCH並行,物理直通鏈路控制通道PSCCH承載直通鏈路控制資訊SCI以確保接收裝置正確的檢測並解碼PSSCH;

直通鏈路發現通道SL-DCH是用來承載發現公告的傳輸通道;該通道在物理層對映到物理直通鏈路發現通道PSDCH;

直通鏈路同步基於兩個訊號:
SLSS與專有的直通鏈路身份SLI相關;
直通鏈路廣播控制通道S-BCCH存在相應的傳輸通道。

直通鏈路通訊:

意味著近距離的裝置間進行直接的使用者資料互動;

直通鏈路通訊限制為組通訊:
直通鏈路傳輸是由傳送裝置在不存在對特定接收裝置鏈路效能假設的情況下進行廣播傳輸;
直通鏈路傳輸可以在傳送裝置一定距離內被具有直通鏈路通訊能力的任何裝置進行接收和解碼;
直通鏈路傳輸的控制區域包含一個組ID資訊,允許接收裝置確定其是否是資料的期待接收放。

直通鏈路通訊兩個物理通道基礎:
物理直通鏈路共用通道PSSCH傳輸實際的傳輸通道SL-SCH資料;
物理直通鏈路控制通道PSCCH傳輸控制資訊,以確保接收裝置正確檢測並解碼PSSCH。

資源池及傳輸資源的設定/選擇:

設定資源池:
通過RRC信令為RRC_CONNECTED模式的裝置單獨設定資源池;
公共資源池可以採用直通鏈路專有的系統資訊設定;
向覆蓋範圍外的裝置預設定可用資源池。

直通鏈路通訊每個資源池包括:
一個PSCCH子幀池定義了可用於PSCCH傳輸的子幀的集合;
一個PSCCH資源塊池定義了PSCCH子幀池內可用於PSCCH傳輸的資源塊集合;
一個PSSCH子幀池定義了可用於PSSCH傳輸的子幀集合;
一個PSSCH資源塊池定義了PSSCH子幀池內可用於PSSCH傳輸的資源塊集合。

直通鏈路兩種通訊模式:
直通鏈路通訊模式1:裝置從網路接收明確設定PSCCH/PSSCH專用資源集合的排程授權;
直通鏈路通訊模式2:裝置自主選取PSCCH/PSSCH資源集合。

模式1適用於RRC_CONNECTED狀態的覆蓋範圍內的裝置;
模式2適用於RRC_IDLE和RRC_CONNECTED的還範圍內和覆蓋範圍外的裝置。

物理直通鏈路控制通道週期:

直通鏈路通訊以PSCCH週期為基礎的;每個SFN週期,包含1024無線幀或10240子幀;

FDD,PSCCH週期可設定為40、80、160、320子幀;
TDD,PSCCH可能週期時長集合依賴於上下行子幀配比;

直通鏈路控制資訊/物理直通鏈路控制資訊的傳輸:

直通鏈路控制資訊SCI;

SCI的通道編碼和調變步驟:
16bitCRC校驗;
1/3編位元速率咬尾折積編碼;
速率匹配,將編碼後的位元資料與PSCCH資源進行匹配;
使用預定義的種子進行位元級加擾;
QPSK調變;
調變後的資料符號先進行DFT預編碼;
然後向設定為PSCCH傳輸的物理資源對映。
資源塊池:
資源塊集合,下方的第一個資源塊S1;
資源塊集合,上方的最後一個資源塊S2;
每個資源塊集合中M個資源塊。

一次PSCCH傳輸佔用兩個子幀且每個子幀佔用一個物理資源塊對;

直通鏈路共用通道/物理直通鏈路共用通道傳輸:

實際的SLSCH傳輸通道資料是以PSSCH物理通道傳輸塊的形式進行傳送的;每個傳輸塊在PSSCH子幀池中以4個連續子幀傳輸;一個PSSCH週期內傳輸M個傳輸塊要4M個子幀;

SL-SCH的通道編碼及調變步驟:
插入CRC;
碼塊分割以及每碼塊的CRC插入;
1/3速率的Turbo編碼;
速率匹配;
位元級加擾;
資料調變(QPSK/16QAM)。

在完成通道編碼與調變後,進行DFT預編碼,然後對映到為PSSCH傳輸所設定的物理資源;

在直通鏈路通訊模式1,PSSCH子幀池包含PSCCH子幀池最後一個子幀之後所有上行子幀;
在直通鏈路通訊模式2,PSSCH子幀池包含一個模式1子幀池的子集;
裝置通過TRP表中隨機選擇TRP來自主決定用於PSSCH傳輸的精確的子幀集合;

直通鏈路通訊模式2,不僅限制子幀集為PSSCH子幀池的一部分,還限制了TRP的選取;

直通鏈路通訊模式1,網路分配用於直通鏈路傳輸的資源,用於PSCCH傳輸的資源塊資訊包含在網路的排程授權資訊中;
直通鏈路通訊模式2,存在PSSCH在哪個資源塊上傳輸的限制;

直通鏈路控制資訊內容:

SCI內容:
TRPI指示了PSSCH傳輸使用的子幀集合;
跳頻標誌指示PSSCH傳輸是否採用了跳頻;
資源塊和資源跳躍分配指示了TRPI所指示的子幀內哪些資源塊用於PSSCH傳輸;
PSSCH傳輸所使用調變與編碼方案MCS的5bit指示;
目標組ID的8bit指示,指示直通鏈路通訊的目標群組;
11bit的時間提前指示。

排程授權和DCI格式5:

直通鏈路模式1,在接收到排程授權才開始直通鏈路通訊;
直通鏈路排程授權通過PSCCH/ePDCCH使用DCI格式5提供;

DCI格式5包含:
引數nPSCCH指示PSCCH傳輸所使用的物理資源;
TRPI指示PSSCH傳輸在PSSCH子幀池內所佔用的子幀;
跳頻標誌指示PSSCH傳輸是否可以採用跳頻;
資源塊和資源跳躍分配指示在TRPI所指示的子幀中哪些資源可用來傳輸PSSCH。

DCI格式5還包括用於PSCCH和PSSCH的1bit傳輸功率控制命令TPC;

接收資源池:

為可用於直通鏈路通訊傳輸的資源集合(子幀或資源塊集合);
描述了裝置期待接收直通鏈路通訊相關傳輸的資源集合;

一個裝置可以設定多個接收資源池,因為可能需要接收來自多個裝置的直通鏈路通訊,這些裝置由不同的傳送資源池;

直通鏈路發現:

是使用者重複廣播可以被附近其他裝置直接檢測的固定尺寸的短訊息;

廣播訊息中包含一個使用者ID以及一個訊息碼;網路ProSe功能提供了訊息碼到真正訊息的對映;

發現訊息以傳輸塊的形式在SL-DCH傳輸通道傳輸,然後對映在PSDCH物理通道上;

發現訊息:
類似於PSCCH,PSDCH的負荷時固定大小的(232bit);
類似於PSCCH,接收裝置在接收池搜尋PSDCH;相反接收機是通過SCI通知確定資源後接收PSSCH資訊的。

資源池和傳輸資源的選取/分配:

發現是基於相同大小發現週期的,類似於直通鏈路通訊中所使用的PSCCH週期;

直通鏈路發現中,一個裝置分配以一個或多個用於發現傳輸的資源池;

每個資源池包括:
一個PSDCH子幀池,定義了可用於發現傳輸的子幀集合;
一個PSDCH資源塊池,定義了子幀池內可用於發現傳輸的資源塊集合。

發現傳輸兩種型別:
發現型別1,裝置由設定的資源池自主選取物理資源用於發現傳輸;
發現型別2B,通過RRC信令從設定的資源池中選取精確的資源向裝置分配用於發現傳輸。

發現型別1,可用於RRC_IDLE和RRC_CONNECTED狀態的裝置;
發現型別2B,只用於RRC_CONNECTED狀態的裝置;

對於發現型別2B,發現資源是通過RRC信令進行設定的;

發現型別1中,當裝置選取用於發現傳輸的精確資源集合時,每個裝置可以被設定多個資源池,每個資源池和一個RSRP範圍相對應,其中RSRP本質上是對一個小區路徑損耗的測量;

發現傳輸:

一條發現資訊,即SL-DCH傳輸塊,大小是固定的232bit;

SL-DCH通道編碼和調變的步驟:
插入CRC;
碼塊分割以及每碼塊插入CRC;
1/3速率Turbo編碼;
速率適配;
使用預定義的種子進行位元級加擾;
資料調變(QPSK)。

DFT預編碼;對映到物理資源;

每個SL-DCH傳輸塊在發現子幀池內Nrt+1個連續子幀傳輸,其中指示重傳數量的Nrt是作為發現設定的一部分由網路提供;

直通鏈路同步:

直通鏈路同步是用於向直通鏈路傳輸以及直通鏈路接收提供定時參考的;

覆蓋範圍內的裝置,可以使用服務小區(RRC_CONNECTED)或駐留小區(RRC_IDLE)的同步訊號(PSS/SSS)作為其直通鏈路傳輸的定時參考;

覆蓋範圍外的裝置,可以從其他裝置傳輸特殊的SLSS獲取傳輸定時;

SLSS可以作為被覆蓋範圍外以及覆蓋範圍範圍內的裝置直通鏈路接收的參考定時;

直通鏈路ID和直通鏈路同步訊號結構:

直通鏈路ID(SLI)和直通鏈路同步訊號(SLSS)是相關聯的;
336個SLI分為了兩組,每組168個SLI;

第一組,包含編號0-167之間的SLI,可以覆蓋範圍內的裝置或者覆蓋範圍外但同步參考UE處於範圍內的裝置;稱為覆蓋範圍內小組;

第二組,包含編號168-335之間的SLI,可用於覆蓋範圍外且同步參考UE也在範圍外的裝置,或覆蓋範圍外且沒有同步參考UE的裝置;稱為覆蓋範圍外小組;

可以將336個SLI分為SLI對,每對包含一個覆蓋範圍內小組的SLI和一個覆蓋範圍外小組的SLI;

一個SLSS包含兩個成員:主直通鏈路同步訊號P-SLSS;輔直通鏈路同步訊號S-SLSS。

P-SLSS由一個子幀內傳輸於第二和第三個符號上的OFDM符號組成;
S-SLSS由傳輸於第五和第六個符號上的OFDM符號組成。

每個SLSS佔用載波中心的72個子載波;
兩個P-SLSS符號是相同的且生成方式與PSS一致;
兩個S-SLSS符號是相同的且生成方式與SSS一致。

SLSS在每40個子幀內只可以在特定的SLSS子幀上傳輸;
SLSS只能在SLSS子幀內傳輸;

直通鏈路廣播通道和直通鏈路主資訊塊:

直通鏈路主資訊塊SL-MIB包括:
傳送SL-MIB資訊的裝置設定的載波頻寬資訊;
傳送SL-MIB資訊的裝置設定的TDD設定資訊;
SL-BCH傳輸時的幀號SFN以及子幀號資訊,該資訊允許裝置之間進行影格同步化;
覆蓋範圍內指示,指示傳送SL-BCH的裝置是否處於網路覆蓋範圍內。

選取同步參考UE:

如果沒有訊號足夠好的小區可做選擇,意味著裝置處於覆蓋範圍外,優先搜尋那些處於網路覆蓋內裝置傳送的SLSS;

如果上述SLSS沒有搜尋到,裝置搜尋處於覆蓋範圍外,但是SyncRef UE處於覆蓋範圍內的裝置所傳送的SLSS;

如果上述SLSS沒有搜尋到,裝置應該搜尋其他任意SLSS;
如果沒有搜尋到SLSS,裝置可自主決定其傳輸定時;

覆蓋範圍內的裝置:

觸發覆蓋範圍內裝置傳輸SLSS不同方式:
處於RRC_CONNECTED狀態的裝置可以在網路明確設定下傳輸SLSS;
如果沒有明確設定傳輸SLSS,SLSS的傳輸可以通過測量當前小區參考訊號接收功率在低於一個由直通鏈路專有系統資訊提供的確切閾值時進行觸發。

在直通鏈路發現中,不論是否明確設定SLSS傳輸或被RSRP測量觸發,需要在時域最鄰近且不晚於用於傳輸發現資訊的發現子幀池第一個子幀的SLSS子幀進行SLSS傳輸;

覆蓋範圍外的裝置:

覆蓋範圍外的裝置如果沒有選到SyncRef UE或者如果SyncRef UE的RSRP測量值低於一個確定閾值時需要傳送SLSS,RSRP判決閾值是預設值的;

擁有SyncRef UE的覆蓋範圍外的裝置,SyncRef UE覆蓋範圍內指示為TRUE:
使用與SyncRef UE相同的SLI;
設定SL-MIB資訊中覆蓋範圍內指示為FALSE。

擁有SyncRef UE的覆蓋範圍外的裝置,當SyncRef UE的SLI選自覆蓋範圍內小組,SyncRef UE覆蓋範圍內指示為FALSE:
使用覆蓋範圍外小組相對應的SLI;
設定SL-MIB的覆蓋範圍內指示為FALSE。

擁有SyncRef UE的覆蓋範圍外的裝置,當SyncRef UE的SLI選自覆蓋範圍外小組,SyncRef UE覆蓋範圍內指示為FALSE:
使用與SyncRef UE相同的SLI;
設定SL-MIB的覆蓋範圍內指示為FALSE。

LTE版本14裝置間通訊的擴充套件:

直通鏈路功能擴充套件包括:
網路覆蓋範圍外的裝置支援直通鏈路發現的可能性;
通過中間裝置基於層3中繼進行網路覆蓋的擴充套件。