2LT_SP3005_C1_1_LTE_TDD物理层结构介绍-68

LTETDD物理层结构介绍中兴通讯学院课程目标掌握LTE物理层帧结构了解物理资源分配了解物理信道及信号的功能掌握物理层过程课程内容物理层概述无线帧结构物理资源分配物理信道和信号物理层过程物理层功能物理层主要功能：传输信道的错误检测并向高层提供指示传输信道的前向纠错编码（FEC）与译码混合自动重传请求（HARQ）传输信道与物理信道之间的速率匹配及映射物理信道的功率加权物理信道的调制解调时间及频率同步射频特性测量并向搞成提供指示MIMO天线处理传输分集波束赋形射频处理物理层主要负责向上层提供底层的数据传输服务物理层（PHY）的位置信令流数据流eNBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCPAPPUDPGTPUIPS1APSCTPSGWIPUDPGTPUIPSCTPS1APX2AP物理层关键技术关键技术系统带宽OFDMA&SC-FDMA双工方式调制方式信道编码多天线技术物理层过程物理层测量OFDMA/SC-FDMA基本原理下行采用OFDMAOFDMA将传输带宽划分成相互正交的子载波集，通过将不同的子载波集分配给不同的用户，可用资源被灵活的在不同移动终端之间共享，从而实现不同用户之间的多址接入。这可以看成是一种OFDM+FDMA+TDMA技术相结合的多址接入方式。上行采用SC-FDMA利用DFTS-OFDM的特点可以方便的实现SC-FDMA多址接入方式通过改变不同用户的DFT的输出到IDFT输入端的对应关系，输入数据符号的频谱可以被搬移至不同的位置，从而实现多用户多址接入Sub-carriersSub-frameFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidthOFDMA示例最大支持64QAM通过CP解决多径干扰兼容MIMO0SingleCarrierSub-frameFrequencyTimeTimefrequencyresourceforUser1TimefrequencyresourceforUser2TimefrequencyresourceforUser3SystemBandwidthSC-FDMA示例最大支持16QAM单载波调制降低峰均比（PAPR）FDMA可通过FFT实现OFDMA与SC-FDMA的对比OFDMA/SC-FDMA技术优势LTE系统上行采用SC-FDMA多址技术，下行采用OFDMA多址技术。OFDMA/SC-FDMA多址技术的优势：更大的带宽和带宽灵活性随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA的性能会受到多径的影响在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽扁平化架构当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现便于上行功放的实现SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比,有利于终端采用更高效率的功放简化多天线操作OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易下行关键技术——信道编码下行各物理信道采用的信道编码方式及编码速率下行信道类型编码类型编码速率PDSCHTurbocoding1/3PMCHTurbocoding1/3PHICHRepetitioncoding1/3PCFICHBlock1/16PBCHTailbitingconvolutionalcoding1/3PDCCHTailbitingconvolutionalcoding1/3上行关键技术——信道编码上行各物理信道采用的信道编码方式及编码速率上行信道类型编码类型编码速率PUSCHTurbocoding1/3PRACHTurbocoding1/3PUCCHTailbitingconvolutionalcoding1/3下行关键技术——调制方式下行各物理信道支持的调制方式下行信道类型支持的调制方式PDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAMPHICHBPSKPCFICHQPSKPBCHQPSKPDCCHQPSK上行关键技术——调制方式上行各物理信道支持的调制方式下行信道类型支持的调制方式PUSCHQPSK、16QAM、64QAMPRACHQPSK、16QAM、64QAMPUCCHQPSK课程内容物理层概述无线帧结构物理资源分配物理信道和信号物理层过程无线帧结构-FDD每个10ms无线帧被分为10个子帧每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5msTs=1/(1500*2048)是基本时间单元任何一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行#01个无线帧Tf=307200TS=10ms1个时隙Tslot=15360×TS=0.5ms#11个子帧…………#2#17#18#191个子帧子帧#5DwPTSGPUpPTS…子帧#91个半帧153600TS=5ms1个子帧子帧#0DwPTSGPUpPTS30720TS…子帧#41个时隙Tslot=15360TS1个无线帧Tf=307200Ts=10ms无线帧结构-TDD每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms支持5ms和10ms上下行切换点子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送无线帧结构-TDD（续1）DwPTS（DownlinkPilotTimeSlot）普通下行子帧可以传输的东西这里都可以传UpPTS（UplinkPilotTimeSlot）SRSPRACHpreambleformat4GP（GuardPeriod）上/下行保护其它小区的下行信号对本小区的上行信号之间的干扰下行到上行转换时间（20us）基站由发射到接收所需要的转换时间终端由接收到发射所需要的转换时间无线帧结构-TDD（续2）上行到下行转换时间（20us）通过定时提前获得基站由接收到发射所需要的转换时间终端由发射到接收所需要的转换时间下行子帧无定时提前0234基站端看到的定时关系特殊子帧DwPTSGPUpPTS0234特殊子帧DwPTSGPUpPTS通过定时提前产生了上、下行转换时间有定时提前……………………Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD上下行配比方式“D”代表此子帧用于下行传输，“U”代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP和UpPTS总长度为1ms。ConfigurationNormalcyclicprefixExtendedcyclicprefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101OFDMsymbols381OFDMsymbols1948321039231121014121372OFDMsymbols5392OFDMsymbols82693917102---8111---TDD与FDD帧结构比较课程内容物理层概述无线帧结构物理资源分配物理信道和信号物理层过程物理资源块PRB一个RB在时域上包含个OFDM符号,在频域上包含个子载波和的个数由CP类型和子载波间隔决定DLsymbNRBscNDLsymbNRBscN资源组资源定义RE一个RE在时域占用一个符号，在频域占用1个子载波，是最小的资源单位RB由服务信道资源分配的一个资源单位;RB在时域占用一个时隙，在频域占用12个子载波REG为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE组成CCE由PDCCH资源分配的一个资源单位;一个CCE包含9个REGRBG为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成REG的概念l=0RSRSRSRSl=1k=77k=72k=78k=83l=21Txor2Txconfiguredl=0l=1k=77k=72k=78k=83l=24Txconfigured7261212PRB0nk6min,PRBDLRBNnRSRSRSRSRSRSRSRSREGDiagramRBG的概念RBG用于服务信道的资源分配RBG由一组RB组成RBG的个数与系统带宽相关464–110327–63211–261≤10(P)RBG个数系统带宽DLRBNCCE的概念CCE用于PDCCH分配在PCFICH和PHICH完成之后，进行PDCCH分配每个CCE包含9个REG，CCE从0开始编号CCE的总数由PDCCH占用的符号数决定CP，子载波间隔和OFDM符号CP，子载波间隔和OFDM符号之间的关系子载波间隔OFDM符号数(一个时隙)RB占用子载波数RB对应的RE数常规CP15KHz71284扩展CP15KHz612727.5KHz324721个RB在频域上对应12个子载波，180KHz=15KHzx12(normalCP)RB和带宽不同带宽对应的RB数占用带宽=子载波间隔x每RB的子载波数xRB数子载波间隔=15KHz每RB的子载波数=12备注:当前协议中，最大RB数为110信道带宽(MHz)1.435101520RB数615255075100实际占用带宽(MHz)1.082.74.5913.518教学提纲物理层概述无线帧结构物理资源分配物理信道和信号下行物理信道和信号上行物理信道和信号物理层过程各物理信道的功能eNode-B时隙/帧同步和定义小区ID随机接入业务,MBMS控制信息寻呼HARQ反馈传输格式上行链路调度资源分配业务HARQ反馈CQI/PMI/RI上报上行链路调度请求LTE下行物理信道下行物理信道PDSCH-下行共享信道PBCH-物理广播信道PMCH-物理多播信道（R8协议暂不用）PDCCH-物理下行控制信道PCFICH-物理控制格式指示信道PHICH-物理HARQ指示信道下行物理层信号:导频信号RS同步信号P(S)-SCH下行物理信道示意图SSCHPDCCH#0#1#3#4#5#6#7#8#9PSCHPBCHPSCHSSCH#2一个子帧（1ms）PCFICHPHICHPDCCHPBCHP-SCHS-SCHPDSCH第二个时隙（0.5ms）第一个时隙（0.5ms）同步信号时频位置时、频位置频域位置：时域位置5ms周期#0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#0#1#2#3#4SSSPSS#0#1#2#3#4#5#6#0S#2#3#4#5S#7#8#9#0#1#2#3#4#5#6#0#1#2#3#4#5SSSSlot#0Slot#110msradioframe10msradioframe#0#1PSSSlot#0Slot#1FDDTDDDwPTS一个子帧（1ms）SSSPSS第二个时隙（0.5ms）第一个时隙（0.5ms）tf6RB,72SC62SC同步过程同步信号分为主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）同步过程通过2步完成，即首先检测PSS，完成：半帧定时，即获得半帧（5ms）边界，频偏校正，并获得组内ID利用3条ZC序列区分3个组内ID然后再检测SSS，完成：长/短CP检测（符号同步）盲检测帧定时，即获得帧（10ms）边界SSS由两条短码序列交叉组成，用不同的顺序区分两个半帧并获得组ID..................s1s2SSSHF1HF2下行参考信号下行参考信号