• 320 likes • 876 Views
LTE DL MCS selection & Link Adaptation. Mikhail Yakimov. Содержание. Структура DL канала в LTE и модель радиоканала Кодирование канала в LTE . СКК Оценка канала в LTE DL Адаптивный выбор СКК . ILLA Контроль ошибок передачи. OLLA Заключение. Структура DL канала LTE.
E N D
LTE DL MCS selection& Link Adaptation Mikhail Yakimov
Содержание • Структура DL канала в LTE и модель радиоканала • Кодирование каналав LTE. СКК • Оценка канала в LTE DL • Адаптивный выбор СКК. ILLA • Контроль ошибок передачи. OLLA • Заключение
Модель канала в LTE (1/2) • Ширина каналаи частотно-временная сетка (3GPP TS 36.101): • Условия и сценарии использования (3GPP TS 36.101): • Модели каналов LTE (3GPP TS 36.101):
Модель канала в LTE (2/2) • Слепок каналаEPA 5 Hz в полосе 10МНz длительностью 1с. Cреда моделирования - MATLAB. Цветом показаны значения SNR на входе приёмника.
Кодирование каналав LTE. СКК (1/6) • Описывается спецификацией 3GPP TS 36.212 • Блоковый параллельный турбокодер • Rate matching (выкалывание) для достижения бОльших кодовых скоростей • QPSK или 16-QAM или 64-QAM модуляция после кодирования
Кодирование каналав LTE. СКК (2/6) • Контрольная сумма 24-CRC добавляется к битам TB для обнаружения ошибок на приёмнике • Сегментация полученного ТВ (вместе с CRC) на одинаковые кодовые блоки (СВ) с максимальным размером 6144 бита и добавление контрольной суммой 24-CRC к каждому CB,если их несколько. • Допустимы размеры TB только такие, чтобы размер сегментов всегда получается одинаковым без дополнения «нулевыми» битами. Размеры ТВ задаются таблицей.
Кодирование каналав LTE. СКК (3/6) • Блоковый параллельный турбокодер с кодовой скоростью 1/3 – параллельная обработка СВ • Структура кодера неизменна – простота реализации • Комбинации с QPP (Quadrature Permutation Polinomial) перемежением битов входного блока
Кодирование каналав LTE. СКК (4/6) • Правило перемежения • В стандарте LTE для всех допустимых значений К (от 40 до 6144 бит) определены значения параметров f1 и f2 перемежителя так, что бы он был взаимооднозначным • Прямой и обратный перемежители определены если известен размер кодового блока К
Кодирование каналав LTE. СКК (5/6) • Rate matching использует виртуальный циклический буфер (VCB) – простота HARQ. • Связка с HARQ: возможность использования Incremental redundancy + chase combining. Первая попытка – RV = 0, вторая – RV = 1 и т.д. • Количество бит на передачу определяется числом RE в выделенных RB, используемой модуляцией и числом пространственных уровней на CW.
Кодирование каналав LTE. СКК (6/6) • Конкатенация кодовых блоков (CB) в кодовое слово (CW) • Скремблирование CW • Символьная модуляция: QPSK, 16-QAM или 64-QAM • Antenna mapping в соответствии с режимом передачи
Кодирование каналав LTE. СКК (5/4) • Для сигнализации СКК используется MCS Index– 5 бит (3GPP TS 36.213) • MCS Index определяется исходя из количества RB, размера передаваемого TB, и порядка модуляции
Оценка канала в LTE DL (1/5) • Для оценки канала используются опорные сигналы Cell-Specific RS (3GPP TS 36.211) • Период CS-RS: 6 SC по частоте, 6-7RE по времени • Символы CS-RS имеют референсную (единичную) мощность и известную фазу (QPSK)
Оценка канала в LTE DL(2/5) • Принимаемый сигнал: • Оценка канальной матрицыпо опорным CS-RS сигналам: • Усреднение и фильтрация вдоль «пилотных» поднесущих • Линейная интерполяция на промежуточные поднесущие
Оценка канала в LTE DL(3/5) • Оценка уровня помех (AWGN и гауссова интерференция): • MMSE приёмник [1]: • Оценка SINR [1]:
Оценка канала в LTE DL(4/5) • «Усреднение» SINR в полосе. Метод EESM [2]: • Параметр выбирается в зависимости от СКК, на которой передавалась информация. LS – оценка параметра найдена в работе [3]: • Отчёты CQI [4]: период – 2 TTI
Оценка канала в LTE DL(5/5) • Квантование оценки канала. CQI: • Коэффициенты получены по уровню BLER = 0,1 (см. [3]) • Периодическая передача CQI от приёмника • Соответствие между CQI и спектральной эффективностью используемой СКК (см. 3GPP TS 36.213):
Адаптивный выбор СКК. ILLA (1/3) • Алгоритм ILLA (Inner Loop Link Adaptation): • Определить количество NRB ресурсных блоков канала PDSCH, на основании расписания для данного UE • По принятым CQI, определить MCS Index (см. слайд 19) • определить длину TB по таблице (слайд 12) • Сформировать ТВ и элемент расписания, в котором указать MCS Index и ресурсные блоки для передачи
Адаптивный выбор СКК. ILLA (2/3) 3GPP TSG RAN1 Shenzhen, China Mar 31-April 4, 2008 R1-081638 TBS and MCS Signaling and Tables Motorola
Адаптивный выбор СКК. ILLA(3/3) • Основные характеристики ILLA • Большое количество СКК (MCS) для более тонкого подбора скорости • Автоматическое определение размера ТВ (по таблицам - быстро) • Динамический выбор СКК на основании актуальной (до некоторой степени) информации о канале, полученной от приёмника • Настройка периода отчётов CQI в зависимости от сценария, вплоть до минимального значения 2TTI= 2 мс • Известные проблемы ILLA • Чувствительность к ошибкам измеренияи квантования SINR • Чувствительность к задержкам измерения и задержкам обратной связи (определяется отношением суммарной задержки ко времени корреляции канала) • Ошибки за счёт непредсказуемого воздействия интерференции
Известные проблемы ILLA.Чувствительность к ошибкам измерения SINR • Влияние ошибок измерения SINR на интенсивность ошибок передачи транспортных блоков (TB) при работе алгоритма ILLA [5] • Высокий и, что более важно, неконтролируемый BLER неприемлем ввиду требований внешнего ARQ. • Остаточный BLER после HARQ (4 попытки передачи) должен составлять порядка 10-3, не более.
Контроль ошибок передачи. OLLA • OLLA – Outer Loop Link Adaptation • Цель – обеспечить контроль за интенсивностью ошибок при выборе MCS • Задача – коррекция оценки канала, используемой алгоритмом ILLA, для достижения наиболее эффективных СКК и поддержки интенсивности ошибок на заданном уровне tBLER (target BLock ErrorRate) • Рабочая точка (tBLER) выбирается по критерию суммарной эффективности с учётом особенностей используемого механизма ARQ и/или HARQ • Есть работы, в которых показано, что значение tBLER =10% является эффективным при использовании HARQ [7].
«Классический» OLLA (1/3) Использует отчеты HARQ для оценки BLER для 1-й попытки передачи Возвращает Offset алгоритму ILLA для коррекции сведений об оценке канала (CQI/SINR) Коррекция влияет на целевую спектральную эффективность (кодовую скорость и порядок модуляции), используемую алгоритмом ILLA
«Классический» OLLA(2/3) • Описание алгоритма OLLA • Алгоритм выполняется для каждого получателя в отдельности • Инициализация: Offset = 0 - отсутствие коррекции оценки канала • Получено подтверждение (для попытки с RV=0): Offset+=Aup • Не получено подтверждение (для попытки с RV=0): Offset-= Adown • Коррекция оценки канала: SINR += Offsetили CQI += Offset • ILLA получает корректированную оценку канала (SINR или CQI) • Параметры алгоритма OLLA • Целевое значение BLER[6]: • Ограничения на Offset:
«Классический» OLLA(3/3) • Простота с вычислительной точки зрения • Минимум использования дополнительной статистики • Быстрый вход в стационарный режим • Эффективен для передачи небольшого количества ТВ при отсутствии актуальной статистики успешных передач • Offsetзависит только от наличия подтверждений, но не от состояния канала, статистики BLER,размера ТВ или других величин • Медленное изменение при успешных передачах () • Потери эффективности при передаче больших объёмов данных, а также при достаточной статистике успешных передач
Литература • Yi Jiang (Corp. R&D, Qualcomm Inc., San Diego, CA, USA); Varanasi, M.K. ; Jian Li “Performance Analysis of ZF and MMSE Equalizers for MIMO Systems: An In-Depth Study of the High SNR Regime”, IEEE Transactions on Information Theory, Volume 57 , Issue 4, April 2011 • Ericsson, “System-level evaluation of OFDM further considerations”,3GPP TSG-RAN-135, Document R1-031303, Lisbon, Portugal, Nov2003 • Xiaowen Li (Chongqing Key Lab. of Mobile Commun., Chongqing Univ. of Posts & Telecommun. (CQUPT), Chongqing, China); Qianjun Fang ; Liuwei Shi “A effective SINR link to system mapping method for CQI feedback in TD-LTE system”, IEEE 2nd International Conference on Computing, Control and Industrial Engineering (CCIE), 2011 • Nokia, Siemens, “Evaluation Method for Benchmarking CQI Schemes for LTE”,3GPP TSG RAN WG1#48bis, Document R1-071681, St. Julian's, Malta, March, 2007
ChamilaAsankaAriyaratne, “Link Adaptation Improvements for Long Term Evolution (LTE)”, MS Thesis, Blekinge Institute of Technology, Nov 2009 • A. Sampath, P. S. Kumar, and J. M. Holtzman, “On settingreverse link target SIR in a CDMA system,” in Proceedings ofthe 1997 47th IEEE Vehicular Technology Conference, Part 1 (of3), pp. 929–932, May 1997 • Peng Wu and Nihar Jindal, «Coding Versus ARQ in Fading Channels: How reliable should the PHY be?”, IEEE Transactions on Communications, Volume: 59 , Issue: 12, December 2011