LTE物理层规范概述

／01LTE物理层规范概述索士强，关键技术I室，系统与标准部主要内容物理层规范介绍LTE多址方式帧结构物理资源概念子帧结构物理信道传输信道LTE物理层规范（R8）36.211PhysicalChannelsandModulation36.212Multiplexingandchannelcoding36.213Physicallayerprocedures36.214Physicallayer–MeasurementsTo/FromHigherLayersLTE物理层规范（R8）TS36.201:PhysicalLayer–generaldescriptionTS36.211:Physicalchannelsandmodulation•帧结构•PUSCH,PUCCH,DMS,SRS,PRACH•PDSCH,PMCH,PBCH,PCFICH,PDCCH,PHICH,RS,Sync.TS36.212:Multiplexingandchannelcoding•RACH,UL-SCH,UCI•BCH,DL-SCH,PCH,MCH,DCI,CFI,HILTE物理层规范（R8）TS36.213：Physicallayerprocedures•Synchronizationprocedures(cellsearch,timingsynchronization)•Powercontrol•Randomaccessprocedure•PDSCHrelatedproceduresUEprocedureforreceivingthePDSCHUEprocedureforreportingCQI,PMIandrank•PUSCHrelatedprocedureseNodeBprocedureforreceivingPUSCHUEsoundingprocedureUEACK/NACKprocedure•PDCCHrelatedprocedures•PUCCHrelatedproceduresLTE物理层规范（R8）TS36.214:Physicallayer–measurements•RSRP,E-UTRACarrierRSSI,RSRQ•UTRAFDDCPICHRSCP,carrierRSSI,CPICHEc/No•GSMcarrierRSSI•UTRATDDcarrierRSSI,P-CCPCHRSCPLTE多址方式下行OFDM(正交频分复用)上行SC-FDMA（单载波频分复用）•DFTS-OFDM（傅立叶变换扩展的正交频分复用）OFDM原理一个OFDM子载波一个OFDM符号（多个正交的子载波）OFDM调制与解调10210NckftkjmkNckkeatxtx21122*211*21021kkdteeaadttxtxuuuuTmmTftkjftkjkkTmmTkk正交性OFDM调制OFDM解调OFDMFFT实现10/210/2102'NkNknjkNckNknjkNckfnTkjksneaeaeanTxxsNkNNkaacckk00'IDFTIFFTOFDM调制OFDM解调ISI与ICI在时间色散信道条件下，一条径的解调相关时间间隔将与其他径的符号边界重叠（导致ISI）；同时，在一个积分周期中，将不仅包括主径所对应的复指数的整数周期，也包括其他径所对应的复指数的分数周期，从而影响子载波间的正交性（导致ICI）循环前缀（CyclicPrefix）CP的使用会导致：功率损失和带宽损失LTEOFDM参数子载波间隔•15kHz，用于单播（unicast）和多播（MBSFN）传输•7.5kHz，仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输子载波数目循环前缀长度•一个时隙中不同OFDM符号的循环前缀长度不同信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目721803006009001200DFTS-OFDM原理单载波特性：a)信号具有低的峰均比b)信号带宽取决于MLocalizedDFTS-OFDM/DistributedDFTS-OFDMLTE中已经不支持采用DistributedDFTS-OFDM方式进行信号传输DFTS-OFDM解调为什么需要频域均衡？在频率选择性信道情况下，DFTS-OFDM信号将被破坏，产生自干扰。在这种情况下，需要使用均衡器来补偿无线信道的频率选择性。频域均衡相对于时域均衡实现更简单。CP的作用如果不存在CP，采用频域均衡存在如下两个问题a)时域均衡器是一个时域卷积操作，而频域均衡器对应的是一个时域循环卷积操作。假设时域均衡器的长度为L，这意味着频域均衡器输出的前L-1个样点，与时域均衡器输出的前L-1的样点不一致需要使用Overlap-and-discard方法进行解调接收机复杂度b)频域滤波器的抽头系数可以由对应的时域滤波器冲击响应来决定，并通过DFT变换到频域。但是时域滤波器的设计显得相对复杂，特别是在L很大的情况下。DFTS-OFDM用户复用等带宽分配不等带宽分配通过调整传输机DFT大小，即调制符号块的大小，DFTS-OFDM信号的带宽可以被动态的调整。通过将DFT的输出映射到不同的IDFT的输入上，信号传输的精确频域位置可以被调整。DFTS-OFDM频谱成型进一步降低峰均比带宽扩展频谱效率降低LTEDFTS-OFDM参数子载波间隔•15kHz，用于单播（unicast）和多播（MBSFN）传输子载波数目循环前缀长度•一个时隙中不同DFTS-OFDM符号的循环前缀长度不同信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目721803006009001200帧结构帧结构类型1•适用于全双工和半双工的FDD模式•每一个无线帧长度为10ms，由20个slot构成，每一个slot的长度为0.5ms•一个子帧定义为两个相邻的时隙，长度为1ms#0#1#2#3#19Oneslot,Tslot=15360Ts=0.5msOneradioframe,Tf=307200Ts=10ms#18Onesubframe帧结构帧结构类型2•适用于TDD模式•每一个无线帧由两个半帧（half-frame）构成，每一个半帧长度为5ms。每一个半帧包括8个slot，每一个的长度为0.5ms；以及三个特殊时隙，DwPTS、GP和UpPTS。DwPTS、GP以及UpPTS的总长度等于1ms。子帧1和子帧6包含DwPTS、GP以及UpPTS，所有其他子帧包含两个相邻的时隙。子帧0和子帧5以及DwPTS永远预留为下行传输。•支持5ms和10ms的切换点周期。Oneslot,Tslot=15360TsGPUpPTSDwPTSOneradioframe,Tf=307200Ts=10msOnehalf-frame,153600Ts=5ms30720TsOnesubframe,30720TsGPUpPTSDwPTSSubframe#2Subframe#3Subframe#4Subframe#0Subframe#5Subframe#7Subframe#8Subframe#9物理资源概念基本时间单位天线端口•LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系。•由于目前LTE上行仅支持单射频链路的传输，不需要区分空间上的资源，所以上行还没有引入天线端口的概念。•目前LTE下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号0~5。秒2048150001sT小区专用参考信号传输天线端口：天线端口0~3MBSFN参考信号传输天线端口：天线端口4终端专用参考信号传输天线端口：天线端口5物理资源概念资源单元(RE)•对于每一个天线端口，一个OFDM或者SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个单元叫做资源单元物理资源块(PRB)•一个时隙中，频域上连续的宽度为180kHz的物理资源称为一个物理资源块资源栅格(ResourceGrid)•一个时隙中传输的信号所占用的所有资源单元构成一个资源栅格，它包含整数个PRB，也可以用包含的子载波个数和OFDM或者SC-FDMA符号个