LTEV2X通信中的侧链路资源与信道解析

### LTE V2X通信中的侧链路资源与信道解析 #### 1. 资源分配协调机制与帧定时同步 在V2X通信中，虽未明确资源在PLMNs间的分配方式，但引入了一种协调机制（通过V2X控制功能）来避免数据包冲突。帧定时同步是一个重要考量因素。UE的第i个侧链路无线帧在对应定时参考帧开始前\((N_{TA,SL} + N_{TA_{offset}})T_s\)秒开始传输。UE无需在侧链路传输结束后的624\(T_s\)内接收侧链路或下行链路传输。参数\(N_{TA,SL}\)在不同信道和信号间有所不同，在侧链路传输模式1下的PSSCH中\(N_{TA,SL} = N_{TA}\)，其他情况为0。 #### 2. 侧链路物理资源与资源池 - **物理层传输结构**：基于LTE的侧链路通信中，物理层传输以时长\(T_{frame} = 10\)ms的无线帧形式组织，每个无线帧包含20个时长\(T_{slot} = 0.5\)ms的时隙。侧链路子帧由两个连续时隙组成。物理信道或信号在时隙中传输，由\(N_{SL}^{RB}N_{RB}^{sc}\)个子载波和\(N_{SL}^{symbol}\)个SC - FDMA符号的资源网格描述。若服务小区的上行载波频率与侧链路相同且满足小区选择准则，侧链路带宽等于上行带宽\(N_{SL}^{RB} = N_{UL}^{RB}\)；否则，使用预配置值。侧链路循环前缀针对不同类型的发现、传输模式、控制信令、PSBCH及同步信号独立配置。 - **资源元素定义**：资源网格中的每个资源元素由索引对\((k, l)\)唯一定义，其中\(k = 0, \cdots, N_{SL}^{RB}N_{RB}^{sc} - 1\)，\(l = 0, \cdots, N_{SL}^{symbol} - 1\)，第一个和第二个索引分别代表频率和时间。未用于物理信道或信号传输的资源元素设为零。 - **物理资源块（PRB）**：PRB在时域定义为\(N_{SL}^{symbol} = 7\)或6（扩展循环前缀）个连续的SC - FDMA符号，在频域定义为\(N_{RB}^{sc} = 12\)个连续子载波。侧链路中的一个PRB由\(N_{SL}^{symbol} \times N_{RB}^{sc}\)个资源元素组成，对应时域的一个时隙和频域的180kHz。频域中PRB编号\(n_{PRB}\)与时隙中资源元素\((k, l)\)的关系为\(n_{PRB} = \lfloor k/12 \rfloor\)。 - **资源池概念**：资源池是LTE侧链路通信的关键概念，它定义了用于侧链路传输或接收的可用子帧和RB的子集。侧链路通信是半双工方案，UE可配置多个发送资源池和多个接收资源池。资源池通过RRC信令半静态配置。数据传输时，实际传输资源从资源池中动态选择，有以下两种模式： - **传输模式1**：服务eNB通过下行控制信息（DCI）格式5向发送UE标识资源。此模式要求UE完全连接到网络，即处于RRC_CONNECTED状态。 - **传输模式2**：发送UE根据某些规则自主选择资源，以最小化冲突风险。此模式可在UE处于连接状态、空闲状态或超出网络覆盖范围时使用。 - **资源池类型**：有两种类型的资源池，即接收资源池和传输资源池。对于覆盖范围内的情况，由eNB信令通知；对于覆盖范围外的场景，进行预配置。每个传输资源池都有一个关联的接收资源池以实现双向通信。在一个小区内，接收资源池可能比传输资源池多，以便接收相邻小区或覆盖范围外UE的信号。 |资源池类型|配置方式|用途| | ---- | ---- | ---- | |接收资源池|eNB信令（覆盖内）或预配置（覆盖外）|接收侧链路信号| |传输资源池|eNB信令（覆盖内）或预配置（覆盖外）|发送侧链路信号| - **侧链路直接通信资源池配置**：侧链路直接通信资源池使用第3层信令半静态配置。与该池关联的物理资源（子帧和RB）被划分为一系列重复的超帧，称为PSCCH周期，也称为调度分配周期或侧链路控制周期。在PSCCH周期内，控制（PSCCH）和数据（PSSCH）有单独的子帧池和RB池。PSCCH子帧总是先于PSSCH传输，类似于下行子帧中物理下行控制信道和物理下行共享信道的符号布局。PSCCH携带SCI消息，描述后续PSSCH的动态传输特性。接收UE会在所有配置的PSCCH资源池中搜索感兴趣的SCI传输。UE可以是多个侧链路通信组的成员。 - **PSSCH时隙编号**：对于PSSCH，子帧池中的当前时隙编号\(n_{PSSCH}^{ss} = 2n_{PSSCH}^{ssf} + i\)，其中\(i \in \{0, 1\}\)是当前侧链路子帧内的当前时隙编号。在侧链路传输模式1和2中，\(n_{PSSCH}^{ssf} = j \bmod 10\)，\(j\)等于\(l_{PSSCH}^{j}\)的下标；在侧链路传输模式3和4中，\(n_{PSSCH}^{ssf} = k \bmod 10\)，\(k\)等于\(t_{SL}^{k}\)的下标。侧链路子帧的最后一个SC - FDMA符号用作保护期，不用于侧链路传输。 ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px A([开始]):::startend --> B{是否满足小区选择准则}:::decision B -- 是 --> C(侧链路带宽 = 上行带宽):::process B -- 否 --> D(使用预配置值):::process C --> E(继续后续传输):::process D --> E E --> F([结束]):::startend ``` #### 3. 侧链路物理信道 - **物理侧链路共享信道（PSSCH）** - **处理流程差异**：基于LTE的侧链路通信中，侧链路共享信道（SL - SCH）的处理遵循LTE下行共享信道处理流程，但有一些差异： - 数据以每个传输时间间隔最多一个TB的形式到达信道编码单元。 - 在码块连接步骤中，码块连接后对应一个TB的编码比特序列称为一个码字。 - 应用物理上行共享信道（PUSCH）交织，不包含任何控制信息，以实现时间优先而非频率优先的映射，其中\(C_{mux} = 2(N_{SL}^{symb} - 1)\)。对于高层为V2X侧链路配置的SL - SCH，使用\(C_{mux} = 2(N_{SL}^{symb} - 2)\)。 - **PSSCH处理步骤**：PSSCH处理从对\(b(0), \cdots, b(N_{bit} - 1)\)比特块进行加扰开始，其中\(N_{bit}\)是一个子帧内在PSSCH上传输的比特数。加扰序列生成器在每个PSSCH子帧开始时初始化为\(c_{init} = n_{X}^{ID} - 14 + n_{PSSCH}^{ssf} - 29 + 510\)。在侧链路传输模式1和2中，\(n_{X}^{ID} = n_{SA}^{ID}