《LTE技術(shù)》課件第4章 物理層規(guī)范

主要內(nèi)容1234無線幀結(jié)構(gòu)基本物理資源物理層信道物理層參考信號5物理層過程4.1無線幀結(jié)構(gòu)FDD幀結(jié)構(gòu)TDD幀結(jié)構(gòu)FDD幀結(jié)構(gòu)---幀結(jié)構(gòu)類型1，適用于FDD

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(shí)隙構(gòu)成；子幀(1ms)為LTE的調(diào)度周期4.1.1FDD幀結(jié)構(gòu)

TDD幀結(jié)構(gòu)---幀結(jié)構(gòu)類型2，適用于TDD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，即每個幀包括10個子幀常規(guī)子幀：由兩個長度為0.5ms的時(shí)隙構(gòu)成特殊子幀：由DwPTS、GP以及UpPTS構(gòu)成支持5ms和10msDLUL切換點(diǎn)周期4.1.2TDD幀結(jié)構(gòu)

TDD幀結(jié)構(gòu)－上下行配置FS2DwPTS、GP、UpPTS長度配置常規(guī)CP下特殊時(shí)隙的長度（符號）擴(kuò)展CP下特殊時(shí)隙的長度（符號）UpPTSGPDwPTSUpPTSGPDwPTS110318314913813101291211111011122732932282392192210------2111------4.2基本物理資源物理資源概念一個PRB在時(shí)域上包含7（6）個連續(xù)的OFDM符號，在頻域上包含12個連續(xù)的子載波。RE：1個符號X1個子載波PRB的大小和下行數(shù)據(jù)的最小載荷相匹配。PRB的時(shí)域大小為一個時(shí)隙，即0.5ms

支持的信道帶寬（ChannelBandwidth）

1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHzLTE系統(tǒng)上下行的信道帶寬可以不同

下行信道帶寬大小通過主廣播信息（MIB）進(jìn)行廣播上行信道帶寬大小通過系統(tǒng)信息（SIB）進(jìn)行廣播信道帶寬與傳輸帶寬配置有如下對應(yīng)關(guān)系：信道帶寬1.435101520傳輸帶寬配置（RB數(shù)目）615255075100資源單元組(REG)控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信道每個REG中包含4個數(shù)據(jù)RE控制信道單元（CCE）36RE，9REG組成

4.3物理層信道下行物理信道上行物理信道LTE上行/下行信道及映射關(guān)系BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL-SCHMCHBCHPBCHPDSCHPMCH邏輯信道傳輸信道物理信道CCCHDCCHDTCHUL-SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH下行信道上行信道邏輯信道傳輸信道物理信道4.3.1下行物理信道PBCH：物理廣播信道調(diào)制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道調(diào)制方式：QPSK,

16QAM,64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道調(diào)制方式：QPSKPMCH：物理多播信道調(diào)制方式：QPSK,

16QAM,64QAMPDCCH：物理下行控制信道調(diào)制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理HARQ指示信道調(diào)制方式：BPSK下行物理信道功能概述物理下行控制信道(PDCCH）用于指示PDSCH相關(guān)的傳輸格式，資源分配，HARQ信息等物理下行共享信道(PDSCH)傳輸數(shù)據(jù)塊物理廣播信道(PBCH)傳遞UE接入系統(tǒng)所必需的系統(tǒng)信息，如帶寬，天線數(shù)目等物理控制格式指示信道(PCFICH)一個子幀中用于PDCCH的OFDM符號數(shù)目物理HARQ指示信道(PHICH)用于NodB向UE反饋和PUSCH相關(guān)的ACK/NACK信息物理多播信道(PMCH)傳遞MBMS相關(guān)的數(shù)據(jù)（1）PBCH信道功能PBCH傳送的系統(tǒng)廣播信息包括：下行系統(tǒng)帶寬、SFN（systemFrameNumber）子幀號、PHICH（物理HARQ指示信道）指示信息、天線配置信息等；其中天線信息映射在CRC(CyclicRedundancyCheck循環(huán)冗余校驗(yàn))的掩碼當(dāng)中用于承載主信息塊MIB（MasterInformationBlock）常規(guī)CP擴(kuò)展CPPBCH在時(shí)頻結(jié)構(gòu)中的位置PBCH映射到每1幀的第1個子幀的第2個時(shí)隙的前4個符號，在頻域中占6個RB。

PCFICH用于指示在一個子幀中傳輸PDCCH（物理下行控制信道）所使用的OFDM符號個數(shù)，以幫助UE解調(diào)PDCCH。PCFICH在子幀的第一個符號上，占4×4=16個RE

每4個RE被稱為REG（參見P45）（2）下行物理控制格式指示信道PCFICH（3）物理HARQ指示信道PHICH信息PHICH承載對UE發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行ACK\NACK信息（1bit）用于NodB向UE反饋和PUSCH相關(guān)的ACK/NACK信息

PHICHgroup的資源映射

PHICH占用的OFDM符號個數(shù)如下表所示一個PHICHgroup由3部分組成，分別映射到一個REG上，但3個REG可能在不同的符號中PHICH非MBSFN子幀MBSFN子幀TDD中子幀1和子幀6所有其他情況混合載波承載MBSFN常規(guī)111擴(kuò)展232普通PHICH3個RGE在同一個OFDMsymbol擴(kuò)展PHICH3個RGE離散到不同的OFDMsymbol（4）物理下行控制信道PDCCH：

PDCCH用于承載資源分配信息，輔助用戶解調(diào)PDSCH，是控制信息

PDCCH在頻域上公布在整個小區(qū)帶寬上

PDCCH在時(shí)域上占每個子幀（1ms）的前1、2、3個符號（5）物理下行共享信道PDSCH:

PDSCH用于承載數(shù)據(jù)信息，不同RB上的PDSCH可以被調(diào)度給不同的UE；PDSCH是唯一承載高層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及信令的物理信道；PDSCH資源分配優(yōu)先級最低，只能占用其他信道/信號不用的RB。（6）物理多播信道PMCH:

PMCH僅用于傳輸下行廣播/多播業(yè)務(wù)（MBMS）信息；PMCH和PDSCH在載波上混合傳輸，用于傳輸PMCH的子幀稱為“MBSFN子幀”，其位置由高層信令半靜態(tài)地配置；MBSFN的前1~2個OFDM符號可以用來傳輸下行控制信息（具體符號數(shù)由PCFICH指示）?；旌陷d波的PMCH子幀PUSCH：物理上行共享信道調(diào)制方式：QPSK,16QAM,64QAMPRACH:物理隨機(jī)接入信道調(diào)制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道調(diào)制方式：QPSK上行物理信道4.3.2上行物理信道上行信道的映射物理上行控制信道(PUCCH)當(dāng)沒有PUSCH時(shí)，UE用PUCCH發(fā)送ACK/NAK，CQI，調(diào)度請求(SR，RI)信息。當(dāng)有PUSCH時(shí)，在PUSCH上發(fā)送這些信息物理上行共享信道(PUSCH)承載數(shù)據(jù)物理隨機(jī)接入信道(PRACH)用于隨機(jī)接入，發(fā)送隨機(jī)接入需要的信息，preamble等物理上行控制信道(PUCCH)UE通過PUCCH上報(bào)必要的控制信息UCI（UplinkControlinformation）當(dāng)沒有PUSCH時(shí)，UE用PUCCH發(fā)送ACK/NAK，CQI，調(diào)度請求(SR，RI)信息。當(dāng)有PUSCH時(shí)，在PUSCH上發(fā)送這些信息

上行物理共享信道PUSCH：

用于承載上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；上行資源只能選擇連續(xù)的PRB，并且PRB個數(shù)滿足2、3、5的倍數(shù)；在RE映射時(shí)，PUSCH映射到子幀中的數(shù)據(jù)區(qū)域上；物理隨機(jī)接入信道PRACHUE在PRACH上發(fā)送前導(dǎo)簽名（preamble）及其循環(huán)前綴CPUE向基站發(fā)隨機(jī)接入前導(dǎo)，從而獲得上行的TA（時(shí)間提前量）及授權(quán)，進(jìn)而在PUSCH上發(fā)送高層數(shù)據(jù)。物理隨機(jī)接入信道PRACHPRACH預(yù)留了保護(hù)時(shí)間，確保UE在配置的時(shí)間窗內(nèi)送將前導(dǎo)序列送到eNB.eNB收到后反饋給UETA。4.4物理層參考信號下行參考信號上行參考信號

LTE使用下行參考信號RS(ReferenceSignal)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻(Pilot)的功能：

小區(qū)專用參考信號（Cell-specificReferenceSignal，CRS）

終端專用的參考信號（DedicatedReferenceSignal，DRS）

多媒體廣播多播單頻網(wǎng)（MultimediaBroadcastMulticastServiceSingleFrequencyNetwork，MBSFN）參考信號下行CELLRS的接收強(qiáng)度（RSRP）是衡量網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能最重要的指標(biāo)Antennaport0Antennaport1Antennaport2Antennaport34.4.1下行參考信號

小區(qū)專用參考信號Antennaport0Antennaport1Antennaport2Antennaport32個RB中有8個RS下行參考信號(擴(kuò)展CP)4.4.2上行參考信號

上行信道估計(jì)，用于eNodeB端的相干檢測和解調(diào)；上行信道質(zhì)量測量；

解調(diào)用參考信號(DRS)

探測用參考信號(SRS)4.5物理層過程小區(qū)搜索與下行同步隨機(jī)接入過程功率控制LTE小區(qū)搜索獲得的基本信息初始的符號定時(shí)頻率同步小區(qū)傳輸帶寬小區(qū)標(biāo)識號幀定時(shí)信息小區(qū)基站的天線配置信息（發(fā)送天線數(shù)）循環(huán)前綴（CP）的長度（LTE對單播和廣播/組播業(yè)務(wù)規(guī)定了不同的CP長度）4.5.1小區(qū)搜索與下行同步5ms定時(shí)，獲得10ms定時(shí)，獲得計(jì)算得到

讀取MIBMasterInformationBlock讀取SIBSystemInformationBlock主同步信號輔同步信號

PBCH

DBCH

其他系統(tǒng)信息公共天線端口數(shù)目（盲檢）SFN下行系統(tǒng)帶寬

PHICH配置信息小區(qū)搜索流程獲得PSS獲得SSS獲得PCILTE中系統(tǒng)消息及內(nèi)容MIB：系統(tǒng)帶寬，系統(tǒng)幀號，PHICH配置SIB1：小區(qū)和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵信息SIB2：所有UE的公共無線資源配置SIB3：同頻、異頻、異系統(tǒng)通用小區(qū)重選信息SIB4：同頻小區(qū)重選鄰區(qū)信息SIB5：異頻小區(qū)重選鄰區(qū)信息SIB6：異系統(tǒng)小區(qū)重選鄰區(qū)信息SIB7：GERAN頻段信息SIB8：CDMA2000信息SIB9：家庭基站信息LTE小區(qū)搜索的主要流程4.5.2隨機(jī)接入過程隨機(jī)接入的目的：

獲取上行同步

獲取上行調(diào)度資源隨機(jī)接入場景：

Case1：空閑模式下的初始接入

Case2：無線鏈路失步后的RRC重建

Case3：切換到新小區(qū)

Case4：上行失步狀態(tài)要進(jìn)行下行數(shù)傳

Case5：上行失步狀態(tài)要進(jìn)行上行數(shù)傳

Case6：LCS（位置服務(wù)）定位觸發(fā)的隨機(jī)接入兩種類型的隨機(jī)接入：

基于競爭的隨機(jī)接入（Case1、2、5）

基于非競爭的隨機(jī)接入（Case3、4、6）

隨機(jī)接入前導(dǎo)(Preamble)的發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)隨機(jī)接入過程Preamble當(dāng)UE收到eNB的廣播信息需要接入時(shí)，從序列集中隨機(jī)選擇一個preamble序列發(fā)給eNB,然后根據(jù)不同的前導(dǎo)序列來區(qū)分不同的UE.UE側(cè)隨機(jī)接入流程

解析傳輸請求，獲得隨機(jī)接入配置信息；

選擇preamble序列

1)基于競爭的隨機(jī)接入：隨機(jī)選擇preamble2)無競爭的隨機(jī)接入：由高層指定preamble

按照指定功率發(fā)送preamble

盲檢用RA-RNTI標(biāo)識的PDCCH

--檢測到，接收對應(yīng)的PDSCH并將信息上傳；

--否則直接退出物理層隨機(jī)接入過程，由高層邏輯決定后續(xù)操作；

RA-RNTI是用戶標(biāo)識類型中的一種。UE通過標(biāo)識類型，可解析PDSCH中是何種消息。RA-RNTI隨機(jī)接入中用于指示接收隨機(jī)接入響應(yīng)消息。適用于初始接入U(xiǎn)E端通過在特定的時(shí)頻資源上(通過SIB2獲得），發(fā)送可以標(biāo)識其身份的preamble序列，進(jìn)行上行同步基站端在對應(yīng)的時(shí)頻資源對preamble序列進(jìn)行檢測，完成序列檢測后，發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)（承載于PDSCH）。UE端在發(fā)送preamble序列后