最全面LTE物理层总结

AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####1|UMTS_Trans_Intro|Oct2007LTE的性能需求指标与LTE物理层相关的协议编号及内容物理信道的种类传输信道与物理信道的映射物理层相关参数物理信道结构参考信号和信道估计功能LTE物理层过程目录AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####2|UMTS_Trans_Intro|Oct2007LTE的需求指标支持1.4MHz-20MHz带宽峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps。频谱效率达到3GPPR6的2-4倍提高小区边界的比特率，保证业务的一致性用户面延时：零负载（单用户、单数据流）、小ＩＰ分组条件下单向时延小于5ms控制面延时：从驻留状态转换到激活状态的延迟小于1OOms每个小区在5MHz带宽下最少支持200个用户实现合理的终端复杂度、成本和耗电对低速移动优化系统，同时支持高速移动以尽可能相似的技术同时支持成对（paired）和非成对（unpaired）频段AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####3|UMTS_Trans_Intro|Oct2007与LTE物理层相关的协议编号及内容TS36．201――ＬＴＥ物理层―总体描述TS36．211――物理信道、参考信号、帧结构TS36．212――信道编码、交织、速率匹配、复用TS36．213――随机接入等物理层的工作过程TS36．214――物理层的测量技术TS36．302――物理层向高层提供的数据传输服务AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####4|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理信道的种类下行物理信道PDSCH：下行物理共享信道，承载下行数据传输、SIB和寻呼信息PBCH：物理广播信道，传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽、天线数目和小区ID等PMCH：物理多播信道，传递MBMS（单频网多播和广播）相关的数据PCFICH：物理控制格式指示信道，表示一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号的数量PHICH：物理HARQ指示信道，用于eNodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息PDCCH：下行物理控制信道，用于指示和PUSCH，PDSCH相关的格式，资源分配，HARQ信息，位于子帧的前n个OFDM符号，n=3上行物理信道PUSCH：物理上行共享信道PRACH：物理随机接入信道，获取小区接入的必要信息进行时间同步和小区搜索等PUCCH：物理上行控制信道，UE用于发送ACK/NAK，CQI，SR，RI信息AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####5|UMTS_Trans_Intro|Oct2007传输信道与物理信道的映射传输信道物理信道下行共享信道DL-SCH物理下行共享信道PDSCH寻呼信道PCH物理下行共享信道PDSCH广播信道BCH物理广播信道PBCH多播信道MCH物理多播信道PMCH控制信息物理信道控制格式指示CFI物理控制格式指示信道PCFICHHARQ指示HI物理HARQ指示信道PHICH下行控制信息DCI物理下行控制信息信道PDCCH下行传输信道与物理层信道的映射关系AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####6|UMTS_Trans_Intro|Oct2007传输信道与物理信道的映射上行传输信道与物理层信道的映射关系传信道信道/控制信息物理信道上行共享信道UL-SCH物理上行共享信道PUSCH随机接入信道RACH物理随机接入信道PRACH上行控制信息UCIPUCCH、PUSCHAllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####7|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数基本传输和多址技术：上行单载波频分多址SC-FDMA，下行正交频分多址OFDMA双工方式：TDD，FDD（全双工和半双工FDD）帧结构：无线帧长10ms，分10个子帧，长1ms，每个子帧分为两个时隙（TDD方式中包含3个特殊时隙，共1ms）子载波间隔：15KHz或7.5KHz。取决于频谱效率和抗频偏能力的折中，主要考虑多普勒频移。在单播系统中采用15kHZ的子载波间隔，相应的符号长度为66.75us(不包括CP)，在载波MBMS（DedicatedCarrierMBMS，ＤＣ－ＭＢＭＳ）中，由于是低速移动，故为７.５kHz的子载波，相应符号长度为１３３.３３ｕｓ（不包括ＣＰ），一个１ｍｓ子帧包含六个ＯＦＤＭ符号资源分配方式：基本资源块RB大小为12个宽度15KHz或24个宽度为7.5KHz的子载波，180KHz，下行支持集中和分散分配，上行只支持集中分配。AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####8|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数CP的长度是由所要求的系统容量、信道相关时间和FFT复杂度（限制OFDM符号周期）共同决定的。常规小区的单播系统采用CP4.6875us和６６.６７ｕｓ的符号，在一个子帧的７个符号中，前６个符号的ＣＰ均为4.6875us，最后一个符号的ＣＰ为５.２０８ｕｓ大小区的单播系统或单播／ＭＢＭＳ混合载波的E-MBMS系统采用扩展CP16.67us和符号６６.７５ｕｓＤＣ－ＭＢＭＳ系统采用３３.３３ＣＰ和１３３.３３ｕｓ的符号调制方式及AMC下行BPSKQPSK16QAM64QAM,上行QPSK,16QAM,64QAM信道编码：Turbo、卷积码多天线技术下行预编码SU-MIMO、预编码MU-MIMO、波束赋形、发射分集上行MU-MIMO、天线选择AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####9|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数子帧格式：LTE支持两种基本的工作模式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD）；支持两种不同的无线帧结构，即Type1和Type2帧结构，帧长均为10ms。前者适用于FDD工作模式，后者适用于TDDAllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####10|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数TDD模式下，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。下行导频时隙保护间隔DwPTS用于下行传输同步符号，UpPTS也用于传输上行同步符号，不用于传输上行数据，而GP为保护间隔，防止上下行间的干扰。上行导频时隙DwPTS和UpPTS的长度可配置，DwPTS的长度为3～12个OFDM符号，UpPTS的长度为1～2个OFDM符号，相应的GP长度为1～10个OFDM符号AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####11|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####12|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数在TYPE2子帧中，一般子帧0和子帧5固定用于下行传输，而子帧2和7用于上行，其他帧可配置上行或下行子帧，LTETDD支持5ms和10ms的上下行子帧切换周期，其具体配置规定如下AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####13|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数下行传输资源结构AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####14|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理层相关参数上行传输资源结构AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####15|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理信道结构AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####16|UMTS_Trans_Intro|Oct2007上行共享信道PUSCH信道功能：物理上行共享信道，即主要传输UE的数据和控制信息的物理信道，既可以传输数据也可复用传输控制信息包括(CQIand/orPMI),HARQ-ACK和RI(rankindication)秩信息PUSCH系统结构信道编码：加循环校验冗余CRC、码块分段、加CRC校验、turbo编码、速率匹配、码块级联、复用、信道交织过程基带SC-FDMA处理：加扰、调制映射、传输与编码（DFT）、RE映射、SC-FDMA信号产生AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####17|UMTS_Trans_Intro|Oct2007上行共享信道PUSCHCRC校验信道解码信道估计信号检测IDFT解调，解扰解交织解复用数字下变频去CPFFTRE逆映射A/DCRC添加编码速率匹配DFT数据调制加扰数据复用,交织数字上变频加CPIFFTRE映射D/AMAC调度HARQeNodeBUEHARQ调制方式天线方式映射资源/功率分配ACK/NACKHARQ信息HARQ信息ACK/NACK传输块……信道状态信息等上行发送控制传输块多种尺寸AllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####18|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理上行控制信道PUCCH上行控制信道PUCCH，用于传输上行控制信息。同一UE端不能同时在PUSCH和PUCCH上传输。此外PUCCH不能在UpPTS时隙中传输。信道解码信道估计信号检测解调数字下变频去CPFFTRE解映射ADC编码DFT数据调制数字上变频加CPIFFTRE映射DACMAC调度HARQeNodeBUEHARQ调制方式天线方式映射资源/功率分配ACK/NACKHARQ信息HARQ信息ACK/NACK传输块……信道状态信息等上行发送控制调制方式资源/功率分配错误指示IDFTAllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####19|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理上行控制信道PUCCH物理上行控制信道支持多种格式传输PUCCHformatModulationSchemeNumberofBitsperSubframeContents1N/AN/ASchedulingRequestInformation1aBPSK1ACK/NACK1bQPSK2ACK/NACK2QPSK20CQI2aQPSK+BPSK21CQI+ACK/NACK2bQPSK+BPSK22CQI+ACK/NACKAllRightsReserved©Alcatel-Lucent2007,#####20|UMTS_Trans_Intro|Oct2007物理随机接入信道PRACH随机接入：随机接入是在UE获得下行同步的基础上，请求与网络通信之前的接入过程，随机接入可以分为两种类型同步随机接入：UE已经和系统取得上行同步，UE申请上行数据传输的资源非同步随机接入：UE尚未和系统取得或丢失了上行同步PRACH参数配置随机接入前导序列的相关参数(1)随机接入前导序列号：numberOfRA-Preamble={n4,n8,n12,n16,n20,n24,n28,n32,n36,n40,n44,n48,n52,n56,n60,n64}(2)随机接入组配置：sizeOfRA-PreamblesGroupA={n4,n8,n12,n16,n20,n24,n28,n32,n36,