LTE帧结构学习心得

LTE的设计目标带宽灵活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms(单向)能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP系统结构简单化，低成本建网频段划分382570MHz–2620MHz2570MHz–2620MHzTDD391880MHz–1920MHz1880MHz–1920MHzTDD402300MHz–2400MHz2300MHz–2400MHzTDD移动：1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz联通：2300-2320MHz、2555-2575MHz电信：2370-2390MHz、2635-2655MHz国际标准：UTRA/TDDisdesignedtooperateinthefollowingbandsa)1900-1920MHz:Uplinkanddownlinktransmission2010-2025MHzUplinkanddownlinktransmissionb)1850-1910MHzUplinkanddownlinktransmission1930-1990MHzUplinkanddownlinktransmissionc)1910-1930MHzUplinkanddownlinktransmissiond)2570-2620MHzUplinkanddownlinktransmissione)2300-2400MHzUplinkanddownlinktransmissionf)1880-1920MHz:UplinkanddownlinktransmissionNote1:Deploymentinexistingandotherfrequencybandsisnotprecluded.Note2:InChina,Bandaonlyincludes2010-2025MHzfor1.28McpsTDDoption.中国：工信部规划给移动的频段A频段：2010M~2025M;D频段:2570M~2620MF频段:1880M~1920ME频段2320M~2370MLTE关键技术：1、LTE调制技术：QPSK，16QAM，64QAM。(高阶调制增益受信道条件影响较大)提高吞吐量。64QAM相比于前2个可以提高系统误码率2、自适应调制和编码（AMC）：UE测量信道质量，并报告给eNODEB（每1ms或更长周期），eNODEB基于信道质量的信息反馈（channelQualityIndicator）CQI来选择调制方式，数据块的大小和数据速率。3、HARQ（HybridAutomaticRepeatRequest）混合自动重传请求。显著提升低信噪比的性能，对改善小区边缘覆盖率是有好处的。LTE采用的信息传输方式:AMC+HARQ3、OFDM（正交频率复用）技术，多载波调制技术，自适应调制和编码技术，MIMO和智能天线技术，OFDM（正交频率复用）技术，实际上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开：频率利用率高，能有效抵抗多径干扰，能有效抵抗频率选择性衰落由于OFDM系统中只预留少部分保护子载波，不象传统的多载波系统那样需要较大的保护频带，因而频谱利用率有一定程度的提高OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的，每个子载波的频谱均为SINC函数，该函数以子载波间隔为周期周期性地出现零值，这样恰好在其他子载波的峰值位置处贡献为零，从而极大提高了频谱利用率。在传输速率一定的前提下，通过并行传输使每个码元的传输周期延长为原来的N倍，这样每个码元在传输过程中受多径干扰影响的部分大大减小。OFDM系统中可以通过动态子载波分配技术来抵抗频率选择性衰落，在衰落子载波上不传数据或者采用较低阶调制（每个厂商的测量/调度算法优劣性）。LTE网络中eNB之间通过X2接口互相连接，形成了所谓Mesh型网络，这是LTE相对原来的传统移动通信网的重大变化，产生这种变化的原因在于网络结构中没有了RNC，原有的树型分支结构被扁平化，使得基站承担更多的无线资源管理责任，需要更多地和其相邻的基站直接对话，从而保证用户在整个网络中的无缝切换。LTE中的切换类型包括eNB内的切换和eNB间的切换，其中eNB间切换又分为S1切换和X2切换。要实现X2接口切换，除了必要的邻区关系，还要求完成X2接口的配置。在实际规划中，X2口规划是基于邻区关系的，只要把邻区关系中属于不同eNB的关系找出来，就是X2关系了。在eRAN1.0版本中每个eNB最多只能配置16个X2，但实际经常会出现多于16个X2的情况，此时可以按距离排序，删除多余的，在eRAN1.1及eRAN2.0版本都扩展到可以支持32个，一般来说就不会出现此类问题了。同时ANR功能也可以自动对X2口进行维护，这样也可以解决一些X2口漏配或配置错误的问题。扁平化：接入网演进结构变化最大的是取消了RNC网元，将其功能放入eNB中实现网络只传输PS业务，语音使用VoIP进行传输（当然可以通过系统互操作，比如CSFB）S1接口：eNodeB和SAEGateway/MME之间的接口，包括控制面接口和用户面接口。X2接口：eNodeB之间的接口，包括控制面和用户面接口，实现移动性及部分无线资源管理功能。LTE-Uu接口：eNodeB和UE之间的空中接口，包括控制面和用户面接口。Itf-S接口：eNodeB和EMS之间的网管接口。SGiS12S3S1-MMEPCRFGxS6aHSSOperator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)RxS10UESGSNLTE-UuE-UTRANMMES11S5ServingGatewayPDNGatewayS1-US4UTRANGERAN控制面和用户面分离，MME单独为一个节点，GW划分为一个ServingGW，一个PDNGW，作为一种优化架构，两个GW可以合一部署。S1接口用户面采用GTP-U，QoS架构保持不变，即不同承载使用不同的隧道（LTE的QOS是端到端的）MME和ServingGW的接口标准化，并且MME和ServingGW可以在实现中，部署于同一个物理节点或者分开的物理节点中。S5存在GTP和PMIP协议两种可能选择。S3、S4、S11接口明确采用GTP。FDD帧结构---帧结构类型1，适用于FDD与H-FDD一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成；每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成；常规CP7个符号，扩展CP6个符号。TDD帧结构---帧结构类型2，适用于TDD一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成特殊子帧：由DwPTS、GP以及UpPTS构成支持5ms和10msDLUL切换点周期LTE的帧结构：最小的资源单元（RE）1RE=1symbol*1sub-carrier；（和OFDM对应起来）1PRB=1slot*12sub-carrier；从上面的PRB定义来看，一个PRB在时域上占用0.5ms；通常情况下，我们常见的定义是1RB=2slot*12sub-carrier。因为不考虑跳频的情况下，一般Slot0和Slot1都是一起分配的，一般意义上的1RB=1PRBpair（很多时候，不刻意去区分PRB和RB在时域上的区别）；1slot有多少个symbol由下表给出（与CP的长度相关，由高层配置）。LTETDD子帧配比可调主要是上下行1:32:3为节省网络开销，DwPTS可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等信道；UpPTS可用于传输SoundingRS和PRACHPremble特殊子帧时隙配比主要是10:2:23:9:2调度数计算（TDD）：FDD类似，为10*100=1000物理信道分为上行物理信道和下行物理信道下行物理信道包含：PDSCH：PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)PDCCH：PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)PBCH：PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)PHICH：PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARQ指示信道)PCFICH：PhysicalControlFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道)上行物理信道包含：PRACH：PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)PUSCH：PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)PUCCH：PhysicalUplinkControlChannel(物理上行控制信道)逻辑信道指的是：被传输的东西的类型；传输信道指的是：描述物理层应以怎样的典型配置在空口上提供传输服务；物理信道：信号的物理特征是怎么样的：比如编码、调制等；下行物理信道包含：PDSCH：物理下行共享信道，用来传用户数据的PDCCH：物理下行控制信道，用来指示用户调度信息的（上行调度和下行调度指示）用户何时调度、分配的RB资源、调度的调制编码方式（MCS）等信息是ENB控制的ENB通过PDCCH控制信道告诉UE上述信息PBCH：物理广播信道，广播系统消息位置是协议规定的，UE和ENB都知道PHICH：物理HARQ指示信道，用来指示上行数据信道的解调情况（ACK/NACK反馈）上行数据是UE发送，ENB解调，如果数据发送错误，需要ENB告诉UE，便于UE进行重传UE知道了数据解调ACK/NACK情况，UE利用这些后验信息，对信道质量进行更加准确的估计ENB通过PHICH信道告诉UE上行数据的ACK/NACK情况PCFICH：物理控制格式指示信道，用来指示PDCCH资源在时域上占几个符号指示PDCCH信道占用资源，PDCCH信道在频域上占用所有资源，这里主要指示时域符号数PCFICH总在时域的第一个符号上，占用第一个符号的部分RE资源上行物理信道包含：PRACH：物理随机接入信道，用来发送上行随机接入前导PUSCH：物理上行共享信道，用来传用户数据的PUCCH：物理上行控制信道，用来指示下行数据的解调情况（ACK/NACK反馈），信道质量测量上报，以及上行调度请求指示；PUCCH在频率的两边，采用跳频分配的；PUCCH和小区用户数相关（用户数越多，需要反馈的信息越多），动态扩张的，但是最大的PUCCH个数可以认为受产品规格限制。PRACH位置协议没有明确规定，但是目前HW按照最大PUCCH的进行偏置错开，防止频域干扰；PRACH可通过MML配置，但是不可以和PUCCH冲突。剩余的资源都可以用作共享数据信道PUSCH：PUSCH传输上行数据，在UE侧进行数据调制，需要满足单载波的要求，即分配给某个用户的PUSCH的RB必须在频域上是连续的（这样PRACH两边的RB不能分给同一个用户，但可以分配给不同的用户）；同时分配的RB个数必须是2x3y5z（快速傅里叶变换FFT效率的考虑，2/3/5为基的FFT速度最快）。同步信道：小区搜索和下行同步P-SCH和S-SCH（主同步信道和辅同步信道）频域:中间6个RB，不管小区带宽，实际映射的序列长度为63，多余子载波用于保护时域:周期5毫秒•P-SCH.主同步信号映射到时隙0和10的最后一个OFDM符号