LTE帧结构和协议

一、协议知识1.LTE帧结构及物理资源基本概念RE/RB/CCE/REG/RBG帧结构Type1：FDD（全双工和半双工）(FDD上下行数据在不同的频带里传输；使用成对频谱)每一个无线帧长度为10ms，由20个时隙构成，每一个时隙长度为Tslot=15630xTs=0.5ms。对于FDD，在每一个10ms中，有10个子帧可以用于下行传输，并且有10个子帧可以用于上行传输。上下行传输在频域上进行分开。#0#1#18#19#2Sub-frameslotOneradioframe=10ms帧结构Type2：TDD(TDD上下行数据可以在同一频带内传输；可使用非成对频谱)一个无线帧10ms，每个无线帧由两个半帧构成，每个半帧长度为5ms。每一个半帧由8个常规时隙和DwPTS、GP和UpPTS三个特殊时隙构成，DwPTS和UpPTS的长度可配置，要求DwPTS、GP以及UpPTS的总长度为1ms。Oneradioframe=10msOnehalfframe=5ms#0#2#3#4#5#7#8#91msDwPTSUpPTSGPDwPTSUpPTSGPDwPTS:DownlinkPilotTimeSlotGP:GuardPeriod(GP越大说明小区覆盖半径越大)UpPTS:UplinkPilotSlotTs=1/(15000x2048)sFrame帧的长度：Tf=307200xTs=10msSubframe子帧的长度：Tsubframe=30720xTs=1msSlot时隙的长度：Tslot=15360xTs=0.5ms1Sub-Carrier=15kHz;1TTI=1ms=1sub-frame=2slots(0.5ms*2)#foroneuser,min2RBallocation.1RB=12sub-carriersduring1slot(0.5ms)=12*15kHz=180kHz(Bandwidth);=12*7symbols=84REs1RE=1sub-carrierx1symbolperiod(EachsymbolisQPSK,16QAMor64QAMmodulated.)LTE支持可变带宽：1.4MHz,3,5,10,15和20MHz一个小区最少使用6个RB,即最少包含72个sub-carriers:6RB*12sub-carriers=72sub-carriers一个小区最多支持110个RB，相当于1320个sub-carriers:110*12=1320sub-carriersChannelbandwidthBWChannel[MHz]1.435101520TransmissionbandwidthconfigurationNRB615255075100SpecialsubframeconfigurationNormalcyclicprefixindownlinkExtendedcyclicprefixindownlinkDwPTSUpPTSDwPTSUpPTSNormalcyclicprefixinuplinkExtendedcyclicprefixinuplinkNormalcyclicprefixinuplinkExtendedcyclicprefixinuplink0s6592Ts2192Ts2560Ts7680Ts2192Ts2560T1s19760Ts20480T2s21952Ts23040T3s24144Ts25600T4s26336Ts7680Ts4384Ts5120T5s6592Ts4384Ts5120Ts20480T6s19760Ts23040T7s21952T---8s24144T---特殊帧格式5：DwPTS:GP:UpPTS=(6592Ts-16Ts):(19744Ts-16Ts):4384Ts=3:9:2特殊帧格式7：DwPTS:GP:UpPTS=(21952Ts-32Ts):4384Ts:4384Ts=10:2:2最小分配单位为:s2192TConfigureTDD:上下行配置（下图）+特殊帧格式（上图）(e.g.:2:71:7)Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU12:25msDSUUDDSUUD23:15msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDTDD支持5ms和10ms的周期转换：=5ms转换周期：一个帧的上下半帧的特殊帧格式配置相同，=10ms转换周期：一个帧分成上下半帧，下半帧的特殊帧为DwPTS=1ms，用于DL传输(如上图3，4，5所示)RE：ResourceElement，称为资源粒子，是上下行传输使用的最小资源单位。1RE=1subcarrierx1symbolperiodRB：ResourceBlock，称为资源块，用于描述物理信道到资源粒子的映射。一个RB包含若干个RE。一个RB由12个在频域上的子载波和时域上一个slot周期构成（1RB=12subcarriersx1slot）。1个RB在频域上对应180kHz：1RB=12subcarriersx15kHz=180kHz1个RB在时域上对应1个时隙，1slot=0.5msCCE：ControlChannelElement，称为控制信道粒子，PDCCH在一个或多个CCE上传输，CCE对应于9个REG，每个REG包含4个RE，CCE从0开始编号。（1CCE=9REGs=9x4REs=36REs）PDCCHformat与CCE之间的关系如下图所示：PDCCHformatNumberofCCEsNumberofREGsNumberofPDCCHbits(QPSK)01972121814424362883872576REG：ResourceElementGroup，用来定义控制信道到RE的映射.（1REG=4REs）RBG：ResourceBlockGroup，RBG是连续的PRB的集合，其大小根据系统带宽配置的不同而定，如下图所示：SystemBandwidth(NumberofDLRBs)RBGSize(P)≤10111–26227–6463(e.g.:10MHz-50RBs)364–110(e.g.:20MHz-100RBs)42.下行物理信道及物理信号的功能和占用时频码域位置（DL：PDSCH/PDCCH/PHICH/PCFICH/PBCH/PSS/SSS/RS）Page72©SancharGmbHPBCHS-SCHDwPTSGPUpPTSP-SCHSymbolsfrequencySubframe#0Slot#0Slot#1SpecialsubframeS-SCHSymbolsfrequencyPDCCHPDSCHPDSCHCentral6RBsPDCCHPBCHDwPTSGPUpPTSP-SCHCentral6RBsNormalCPcaseExtendedCPcaseSlot#0Subframe#0Slot#1SpecialsubframeLocationofPBCHforFS2(normalCP,extededCP):TDD:PCFICHPHICHSSSPSS2.1PBCH：PhysicalBroadcastChannel（物理广播信道）-主要用来传输MIB信息，MIB消息包含：DL带宽信息；PHICH组号；系统帧号SFN-MIB:DL-Bandwidth,PHICH-Config,SFN,#ofantennas.--MIB消息的重复周期为40ms，起始位置为subfram#0ofSFNmod4=0。每10ms传递一次MIB，传递内容一致，40ms组成一个MIB消息。可实现时间分集，提高UE接收MIB消息时的增益，改善接收质量2.2PCFICH：PhysicalControlFormatIndicatorChannel（物理控制格式指示信道）-用来指示在一个sub-frame中PDCCH传输的OFDMsymbol数量（1,2or3）-在每个subframe(TTI)的第1个symbol上进行传递(symbol0withineachTTI)-承载CFI信息，每TTI占用16个RE资源，即4个REG2.3PDCCH：PhysicalDownlinkControlChannel（物理下行控制信道）-用于承载DCI信息，包括资源调度分配和其他控制信息，如与DL-SCH和PCH相关的HARQ信息等-PDCCH在每个subframe的前3个symbol（symbol0~2）中进行传递，占用个数由PCFICH承载的CFI消息来确定。-PDCCH的大小对应于一个或者多个CCE，如下图所示：PDCCHformatNumberofCCEsNumberofREGsNumberofPDCCHbits01972121814424362883872576-DSS=DedicatedSearchSpace(foronlyoneUE)&CSS=CommonSearchSpace(forseveralUEs)2.4PDSCH：PhysicalDownlinkSharedChannel（物理下行共享信道）-用于承载DL-SCH信息，传递SIB信息（SIB消息传递方向：BCCH-DL-SCH-PDSCH）-SIB1消息的重复周期为80ms，初始位置为subframe#5ofSFNmod8=0，在SFNmod2=0的帧上重复.SIB–SystemInformationBlocks-SIB1:CellAccessInfo(PLMN,TAC,CID…);小区选择相关信息;TDD相关配置信息;余下SIB的时域调度信息-SIB2:公共信道的无线资源配置（PCCH,RACH);freqInfo(ul-carrierFreq,ul-bandwidth);defaultPagingCycle-SIB3:Cellre-selectioninformation.(Intra/Interfrequencyor/andInter-RATcellre-selection)-SIB4:NeighborcellrelatedinfoonlyforIntra-frequencycellre-selectioninformation.-SIB5:E-UTRANInter-frequencycellre-selectioninformation.-SIB6:UTRANfrequenciesandneighboringcellre-selection.-SIB7:GERANfrequenciescellre-selection.-SIB8:CDMA2000frequenciesandneighbouringcellre-selection.-SIB9:HomeeNB.-SIB10:ETWSprimarynotification.-SIB11:ETWSsecondarynotification.-如果UE专用参考信号不被传输，使用天线端口集合P=0,1,0,or3,2,1,0-如果UE专用参考信号被传输，则使用天线端口P=52.5PHICH：PhysicalHARQIndicatorChannel（物理HARQ指示信道）-用于承载HARQ的ACK/NACK-在每个subframe的第1个symbol上进行传递（symbol0ofeachsubframe）-一个PHICH组对应于3个REG，12个RE资源2.6PMCH：PhysicalMulticastChannel（物理多播信道）-目前不支持，无需掌握没有对传输分集方案进行标准化单天线端口传输，使用端口4在支持PDSCH和PMCH混合传输的载波上，PMCH不