LTE上行物理信道精讲

LTE物理上行信道精讲前言本文系《LTE物理层精讲》3篇系列文档中一篇，另外两篇文档分别为《LTE物理下行信道精讲》和《LTE物理层过程精讲》。本系列文档，重在提升工程师的理论水平，从“知其然”到“知起所以然”，为LTE工程师从“产品级工程师”走向“网络级工程师”，从“应用型工程师”走向“系统级工程师”，提供切实的理论基础。本文并不直接针对技术业务实施进行指导，却能大大升华工程师的技术水平。本文以3GPP协议和相关Internet共享资料为参考，然后从一个学习者角度对相应内容进行阐述，力求对整体逻辑编排、文字描述做到清晰简单。学习本文，读者可免去协议中众多的细节，却又不失深度的掌握整个上行信道系统，大大提升学习效率。由于作者水平有限，写作中不免错误之处，敬请指正。Email:[e-mail]关键词LTE，物理信道，参考信号，物理资源标识RBscN（一个资源块中包含的子载波数）ULRBN（上行链路中包含的资源块数）ULsymbN（上行链路中包含的符号数）cellIDN（物理层小区标识）参考资料《36211-a00》InternetContents1总体介绍（Overview）................................................................................................41.1物理信道...............................................................................................................................41.2物理信号...............................................................................................................................42时隙结构和物理资源（Slotstructureandphysicalresource）...................................52.1资源栅格（Resourcegrid）.................................................................................................52.2资源粒子（Resourceelement）...........................................................................................62.3资源块（Resourceblocks）.................................................................................................73物理上行共享信道（Physicaluplinksharedchannel）..............................................83.1PUSCH中的基带信号处理步骤..........................................................................................83.2PUSCH中控制信令的传送................................................................................................104物理上行控制信道（Physicaluplinkcontrolchannel）...........................................114.1物理上行控制信道的格式.................................................................................................114.2PUCCH的用户复用...........................................................................................................114.3PUCCH的物理映射...........................................................................................................125上行参考信号（Uplinkreferencesignals）...............................................................135.1解调参考信号（Demodulation）......................................................................................135.2Sounding参考信号.............................................................................................................146物理随机接入信道（PhysicalRandomAccessChannel）.......................................166.1频率和时间结构.................................................................................................................166.2探针序列的生成.................................................................................................................171总体介绍（Overview）1.1物理信道上行物理信道对应于一组资源粒子（RE），这些RE承载有来自上层的信息。这些信道包括：PhysicalUplinkSharedChannel(PUSCH),PhysicalUplinkControlChannel(PUCCH),PhysicalRandomAccessChannel(PRACH).1.2物理信号下行物理信号对应于一组资源粒子（RE），这些RE不承载来自上层的信息。这些信号包括：Referencesignal。2时隙结构和物理资源（Slotstructureandphysicalresource）2.1资源栅格（Resourcegrid）在每个时隙（slot）中传送的信号由RBscULRB*NN个子载波和ULsymbN个SC-FDMA符号中的一个或者多个资源格（resourcegrid）表示。ULmax,RBULRBULmin,RBNNN（6ULmin,RBNand110ULmax,RBN）ULsymbNSC-FDMAsymbolsOneuplinkslotslotT0l1ULsymbNlRBscULRBNNsubcarriersRBscNsubcarriersRBscULsymbNNResourceblockresourceelementsResourceelement),(lk0k1RBscULRBNNk在每个时隙中SC-FDMA符号的数量取决于循环前缀（CyclicPrefix）的长度，如下表：ConfigurationRBscNULsymbNNormalcyclicprefix127Extendedcyclicprefix126天线端口（Antennaport）概念：传输的逻辑端口，它可以对应一个或者多个实际的物理天线。天线端口是从接收机角度来定义的，即，如果接收机区分来自不同空间位置的信号，就需要定义多个天线端口；相反，如果接收机对来自不同空间位置（如多个物理天线）的信号不加以区分（也就是说多个物理天线同时传输相同内容的数据，对于接受者来看，它不会去区分来自哪个或者哪几个物理天线，而认为是一个逻辑天线端口发射的数据），就只需定义一个天线端口。每个天线端口使用一个Resourcegrid用于传送参考信号。天线端口使用的参考信号就标识了这个天线端口。上行各信道和参考信号使用的天线端口配置如下：（注：天线端口可以配置为使用1个、2个、或者4个）PhysicalchannelorsignalIndexp~Antennaportnumberpasafunctionofthenumberofantennaportsconfiguredfortherespectivephysicalchannel/signal124PUSCH01020401-21412--423--43SRS01020401-21412--423--43PUCCH0100200-1-201-2.2资源粒子（Resourceelement）下行物理信号在资源栅格中，每一个天线端口P的单元被称作资源粒子（resourceelement），用lk,在一个slot中来唯一标识，其中，1,...,0RBscULRBNNkand1,...,0ULsymbNl，分别表示频域和时域。天线端口P上的资源粒子用复合数)(,plka来表示，通常去掉p。2.3资源块（Resourceblocks）资源块用以物理信道向资源粒子（RE）的映射，物理资源块在时间域上用ULsymbN个连续的SC-FDMA符号和频域上RBscN个连续的子载波来表示。一个物理资源块就是ULsymbN×RBscN个资源粒子，通常对应一个slot和180kHz频宽。在频域上，物理资源块与resourceelement),(lk的关系为：RBscPRBNkn。3物理上行共享信道（Physicaluplinksharedchannel）3.1PUSCH中的基带信号处理步骤ScramblingModulationmapperLayermapperPrecodingResourceelementmapperSC-FDMAsignalgen.ResourceelementmapperSC-FDMAsignalgen.ScramblingModulationmapperlayerscodewordsTransformprecoderTransformprecoderantennaports码字（Codewords）是指来自上层的业务流进行信道编码之后的数据。一个子帧中可以传送2个codewords。Scrambling：在上行中，各UE使用各自专用扰码序列（与RNTI和小区ID相关）进行加扰，可以将干扰信号随机化（UE间干扰，一个UE的发射信号对于另外一个UE来说，就是干扰信号）。Modulation：PhysicalchannelModulationschemesPUSCHQPSK,16QAM,64QAMLayermapping：将串行的数据流空间化，形成多个数据流(将一个CW映射到多个流中进行传输)。层映射提供了对调制码元的解复用，即将每个码字（编码和调制后的传输块）解复用到一个或多个层。因此，层的数量一般至少是与传输块的数量相同或更多。)()(idq表示码字q中的i号symbol（经调制后）。NumberoflayersNumberofcodewordsCodewor