LTE下行物理信道處理過程

1、1 .物理層的基本概念1.1 LTE系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)在空中接口上，LTE系統(tǒng)定義了無線偵來進行信號的傳輸，1個無線幀的長度為10ms。LTE支持兩種幀結(jié)構(gòu)FDD和TDD。在FDD幀結(jié)構(gòu)中，一個長度為10ms的無線幀由10個長度為1ms的子幀構(gòu)成，每個子幀由兩個長度為0.5ms的時隙構(gòu)成?；緯r間單位在TDD幀結(jié)構(gòu)中，一個長度為10ms的無線幀由2個長度為5ms的半幀構(gòu)成，每個半幀由5個長度為1ms的子幀構(gòu)成，其中包括4個普通子幀和1個特殊子幀。普通子幀由兩個0.5ms的時隙組成，而特殊子幀由3個特殊時隙（DwPTS、GP和UpPTS）組成。Chidhum,r*訃滑rOtar9IMV1$La-iwmn

2、rlvtsp-smnrm1.2 LTE下行時隙結(jié)構(gòu)和物理資源LTE系統(tǒng)中的物理資源均被分配到物理資源網(wǎng)格中傳輸，也就是說在每個slot中傳輸?shù)男盘栍梢粋€資源網(wǎng)格描述。一個資源網(wǎng)格是由個下行物理資源一_一、，_，飛3叟巴一一一塊（PhysicalResourceBlock,記為RB）組成，而每個RB又由，'A個負源一一.一、，._丫巴.人_兀素（resourceelement記為RE）構(gòu)成。一個RB在時域上包含5y個OFDM符號,在頻域上包含個子載波。RE是資源網(wǎng)的基本單位，一個資源網(wǎng)包含治v史mvDi匚一皿個資源元。在一個slot中資源元素由索引對（k,l）唯一定義，其中k=0,y部嗜

3、Jl=0,-DL-1分別為頻域和時域的索弓I。LTE下行資源網(wǎng)格圖具體1k-丁氏一1rX.CSQUiIZc口口匚Hvr3LwXfEHresourceelements5g-13rvcsu-icecicmcTiLij7公-士w一±3*ir-015三01-一廠W互0OFDMsymbols如圖Oticdownlinkslot,-Ei!tDl由圖可知，一個資源網(wǎng)格由頻域索引坐標上入歌i%二個子載波和時域索引坐VD1vDI標上町個OFDM符號交錯分割而成。其中，入£日是RB個數(shù)，它由下行傳輸帶寬決定，恬為每RB分配的子載波個數(shù)，1個RB在頻域上對應12個子載波，"口工子載波間

4、隔為15kHZ,180KHz=15KHzx12(normalCP)。和'M的個數(shù)由CP(CyclicPrefix,CP)類型和子載波間隔決定。物理資源塊參數(shù)與CP長度關(guān)系如表所小子載波間隔OFDM符號數(shù)(一個時隙)RB占用子載波數(shù)RB對應的RE數(shù)常規(guī)CP15KHz71284擴展CP15KHz612727.5KHz324721.3 資源元素組物理資源元素組（Resource-elementGroups記為REG）是用來定義控制信道到資源元素的映射的。控制信息的映射，需要把物理資源首先定義為資源組，然后再映射。對不同的天線口配置，不同的OFDM符號，資源組的定義略有不同：1、每個子幀的第零

5、個時隙的第零個OFDM符號，一個物理RB包括兩個資源組，每組包括6個RE;2、每個子幀的第零個時隙的第一個OFDM符號，如果是非四天線的配置，一個物理RB包括三個資源組，每組包括4個RE;3、每個子幀的第零個時隙的第一個OFDM符號，如果是四天線的配置，一個物理RB包括兩個資源組，每組包括6個RE;4、每個子幀的第零個時隙的第二個OFDM符號，一個物理RB包括三個資源組，每組包括4個RE;5、每個子幀的第零個時隙的第三個OFDM符號，一個物理RB包括三個資源組，每組包括4個RE;1.4 LTE下行物理資源分配LTE下行鏈路主要包括如下幾種信道處理：物理下行業(yè)務信道（PDSCH）、物理多播信道（

6、PMCH）、物理廣播信道（PBCH）、物理控制類型指示信道（PCFICH）、物理HARQ指示信道（PHICH）、物理下行控制信道（PDCCH）以及主/輔同步信道（P/S-SCH）?？煞譃闃I(yè)務信道、控制信道、同步信道三類，其中PDSCH是業(yè)務信道，P/S-SCH為同步信道，PMCH、PBCH、PCFICH、PHICH以及PDCCH統(tǒng)屬于控制信道。LTE下行發(fā)送的數(shù)據(jù)有：同步信號、公共導頻、廣播信息、控制格式指示信息、HARQ指示信息、控制信息和業(yè)務數(shù)據(jù)。這些信息分別通過如下信道承載：P/S-SCH、PBCH、PCFICH、PHICH、PDCCH以及PDSCH。PCFICHPHICHPOC'

7、;CHPBCHF-SCIJS-RCHPlJSCH1、PBCH：PhysicalBroadcastChannel（物理廣播信道）主要用來傳輸MIB信息，MIB消息包含：DL帶寬信息；PHICH組號；占用中間的6個RB（72sc）,在第2個slot的前4個symbol上傳遞（slot1,symbol03）oMIB消息的重復周期為40ms,起始位置為subfram#0ofSFNmod4=0。每10ms傳遞一次MIB,傳遞內(nèi)容一致，40ms組成一個MIB消息?？蓪崿F(xiàn)時間分集，提高UE接收MIB消息時的增益，改善接收質(zhì)量。2、PCFICH：PhysicalControlFormatIndicatorCh

8、annel（物理控制格式指示信道）用來指示在一個sub-frame中PDCCH傳輸?shù)腛FDMsymbol數(shù)量（1,2or3）。在每個subframe（TTI）的第1個symbol上進行傳遞（symbol0withineachTTI）承載CFI信息，每TTI占用16個RE資源，即4個REG。3、PDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel（物理下行控制信道）用于承載DCI信息，包括資源調(diào)度分配和其他控制信息，如與DL-SCH和PCH相關(guān)的HARQ信息等。PDCCH在每個subframe的前3個symbol（symbol02）中進行傳遞，占用個數(shù)由PCFICH承載的CF

9、I消息來確定。PDCCH的大小對應于一個或者多個CCE。4、PDSCH：PhysicalDownlinkSharedChannel（物理下行共享信道）用于承載DL-SCH信息，傳遞SIB信息（SIB消息傳遞方向：BCCH->DL-SCH->PDSCH）。SIB1消息的重復周期為80ms,初始位置為subframe#5ofSFNmod8=0,在SFNmod2=0的幀上重復。5、PHICH：PhysicalHARQIndicatorChannel（物理HARQ指示信道）用于承載HARQ的ACK/NACK。在每個subframe的第1個symbol上進行傳遞（symbol0ofeachs

10、ubfram®。一個PHICH組對應于3個REG,12個RE資源。6、PSS:PrimarySynchronizationSignal（主同步信號）頻域上占系統(tǒng)帶寬中間的6個RB,即72sco在第2個subframe的第3個symbol中進行傳遞（subframe1or6,symbol2。7、SSS:SecondarySynchronizationSignal（輔同步信號）頻域上占系統(tǒng)帶寬中間的6個RB,即72sd在第1個subframe的最后1個symbol中進行傳遞（subframe0or5,symbol6）在subframe0和5中的SSS結(jié)構(gòu)相同，但是在頻域上錯開，以區(qū)別前5

11、ms或后5ms的半幀。8、RS:ReferenceSignal（參考信號）（everyslot,symbol0&4）用于下行信道估計，信道質(zhì)量測量以及相關(guān)解調(diào)，對UE來說是已知信號（RS信號與小區(qū)physicalid有關(guān)，這個在小區(qū)搜索過程中的同步信號中獲得）。頻域上：每6個子載波分配一個RS。時域上：每個slot的symbol0&4用來傳遞RS,symbol0和4之間有3個SC的間差，用于時頻域分集。2.LTE下行發(fā)射端基帶處理流程簡介本節(jié)主要以PDCCH為例來介紹LTE下行eNodeB的發(fā)射處理流程。物理下行控制信道PDCCH承載調(diào)度以及其他控制信息，具體包含傳輸格式、資源

12、分配、下行調(diào)度許可、功率控制等信息。PDCCH是LTE物理層最重要的控制信道，如果說資源調(diào)度器是系統(tǒng)的“大腦”，那么PDCCH就相當于通向各個“器官”的指令，確保下行/上行共享信道（PDSCH/PUSCH）對無線資源的動態(tài)有效利用。這些“指令”就是下行控制信息（DownlinkControlInformation,DCI）。LTE定義了幾種DCI格式，分別為DCI0、DCI1、DCI1A、DCI1C、DCI2、DCI3和DCI3A,不同的格式傳輸?shù)男畔⒉煌加玫腷its數(shù)目也不相同。這些DCI信息經(jīng)過CRC、速率匹配、調(diào)制等基帶處理后被映射到每個子幀的前n(nv3)個OFDM符號中，n的具

13、體取值由PCFICH信道中的CFI來指示。在一個子幀中，可以同時傳輸多個PDCCH,一個UE可以監(jiān)聽一組PDCCHo每個PDCCH在一個或者多個控制信道單元(CCE)中發(fā)射，通過集成不同數(shù)目的CCE可以實現(xiàn)不同的PDCCH編碼碼率。PDCCH支持4種物理層格式，分別占用1、2、4、8個CCE。在發(fā)射端對DCI單獨進行CRC校驗、加擾、信道編碼和速率匹配，然后合并為一個PDCCH信道進行后續(xù)的小區(qū)加擾、調(diào)制、層映射預編碼以及資源映射處理，具體處理流程如圖。下面介紹一下DCI的處理流程的各模塊內(nèi)容。1、CRC校驗LTE下行只要求支持16位和32位的CRC校驗比特計算和附加，標準TS36.212中規(guī)

14、定LTE下行控制信道CRC碼的生成多項式為g(D)=D16+D12+D5+D102、信道編碼PDCCH采用的是咬尾卷積碼，咬尾卷積碼的約束長度為7,編碼率為1/3。卷積碼的編碼器配置如圖所示。編碼器的移位寄存器的初始值應當沒置為輸入流的最后6位信息比特，這樣移位寄存器的初始和最終狀態(tài)保持一致。若用S0,51, S2,S5表示編碼器的6個移位寄存器，則移位寄存器的初始值應當設3、速率匹配速率匹配模塊結(jié)構(gòu)上包括3個對三路分別處理的交織器(Interleaver)子模塊、1個匯總的比特搜集(BitCollection)子模塊和1個比特選擇和裁剪(BitSelectionandPruning)子模塊，

15、具體如圖所示：子塊交織時先生成一個32列矩陣，按照表的列交換圖樣進行列交換。最后將3路經(jīng)過子塊交織后的數(shù)據(jù)通過比特搜集子模塊和比特選擇及刪減子模塊輸出所需長度的數(shù)據(jù)。列數(shù)列間置換模式<，F(xiàn)fC囁洶七-1)>32<a16&24,4,2a12,28tZIQ206,22,K30,17,9,Zb5,21,13,293,19,IL27,7,23,15,31>4、PDCCH的復用和加擾PDCCH的復用就是將多個不同的DCI經(jīng)過CRC、速率匹配等處理后復合到一起，與加擾序列進行加擾操作。5、調(diào)制LTE系統(tǒng)可采用的調(diào)制方式有BPSK、QPSK、16QAM以及64QAM,PDCC

16、H的調(diào)制方式采用QPSK方式。6、層映射與預編碼層映射與預編碼分為單天線發(fā)射、空間復用和發(fā)射分集三種運行方式。將調(diào)制輸出的符號映射到不同的層上，然后進行預編碼操作。為了滿足不同天線配置而進行的MIMO操作。LTE的PDCCH的預編碼采用單天線發(fā)射和發(fā)射分集兩種方式。發(fā)射分集方式時的層映射，支持eNodeB側(cè)兩天線和四天線配置。兩天線時發(fā)射分集的層映射d碼字流od)=xtl*(i)d(2i+l)=x。)x”i)|層jPQ)nr兩天線時發(fā)射分集的頸編碼虛部取反實部取反倒并轉(zhuǎn)串7、資源映射將預編碼的符號進行列交織和循環(huán)移位后，按照資源分配結(jié)構(gòu)進行映射。8、OFDM調(diào)制PDCCH的OFDM調(diào)制主要是I

17、FFT和加CP等處理。II；I業(yè)投并串空振'MCP-輸出也掩FFI:變換龍W2iCP經(jīng)過八個模塊后，完成了控制信息的比特級處理到符號級處理的全過程，形成OFDM符號，發(fā)射端就可以將信息發(fā)送給用戶。3.總結(jié)本文首先介紹了LTE物理層的基本概念：LTE的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、LTE下行時隙結(jié)構(gòu)和物理資源、資源元素組以及物理資源分配。后面介紹了LTE下行發(fā)射端基帶處理流程，PDCCH基帶處理流程，分別對流程中的CRC校驗模塊、加擾模塊、信道編碼模塊、速率匹配模塊、調(diào)制模塊、層映射與預編碼模塊以及資源映射模塊進行了研究。參考文獻：1LTE/LTE-Advanced關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)性能。2 LTE下行鏈路關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)。3 EvolvedUniversalTerrestrial