6 LTE物理信道与信号

CRC CRC
Decoding ++ RM Decoding RM
QPSK only
Data modulation Data modulation
Data Data demodulation demodulation
Resource mapping
Resource demapping
Antenna mapping
– MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。
– DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。这 是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。 – MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务
传输信道
• 对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提 供的服务。 • LTE中规定的传输信道类型如下：
– BCH：广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。 – PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。 – DL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传 输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于 信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA 中的CPC。DL-SCH的TTI是1ms。 – MCH：多播信道，用于支持MBMS。 – UL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道
Antenna demapping
DL-SCH 传输的物理层模型（举例）
Node B
Channel - state information, etc.
N Transport blocks ( dynamic size S1 ..., SN )
ACK/NACK ACK/NACK HARQ info
UE
Resource element mapper
OFDM signal generation
BCH 传输的物理层模型（举例）
Node B
Single Transport blocks ( fixed size S)
UE
Error indication
CRC CRC
Coding ++ RM Coding RM
物理信道——调制方式
下行物理信道的调制方式
物理信道 PDSCH PMCH PDCCH PBCH PCFICH PHICH 调制方式 QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK QPSK QPSK BPSK
上行物理信道的调制方式
物理信道 调制方式
PUSCH
MAC scheduler
Redundancy version Modulation scheme Resource/power assignment Antenna mapping
Coding + RM Coding + RM Data modulation
Redundancyfor data detection
LTE物理信道与物理信号
LTE无线接口协议层
Layer 3
Control / Measurements
Radio Resource Control (RRC)
Logical channels Medium (MAC) Access Control Transport channels
Layer 2
UL-SCH 传输的物理层模型（举例）
Node B Error
Channel - state information, etc. indications
ACK/NACK
UE
HARQ HARQ
HARQ info
HARQ info
HARQ HARQ
MAC scheduler
Redundancy version
Coding + RM Decoding Decoding++RM RM
Coding + + RM RM Coding Coding + RM
Redundancy version
Interl. Deinterleaving Deinterleaving
Modulation scheme Resource assignment Antenna mapping
Layer 1
Physical layer
水平方向无线接口协议结构
LTE 上行/下行信道
下行信道
BCCH PCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH
逻辑信道
传输信道
BCH PCH DL-SCH MCH
物理信道
PBCH PDSCH
PMCH
上行信道
CCCH DCCH DTCH
逻辑类型
下行物理信道
信道类型 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel ) PBCH (Physical Broadcast Channel) PMCH ( Physical Multicast Channel) PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel) PDCCH (Physical Downlink Control Channel) PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 承载广播信息 在支持MBMS业务时，用于承载 多小区的广播信息 用于指示同一子帧中PDCCH占 用的符号数信息 承载下行调度信息 承载HARQ信息 功能 承载上行业务数据 承载HARQ信息 用于UE随机接入时发送preamble信息 功能 承载下行业务数据
RACH UL-SCH
物理信道
PRACH PUCCH PUSCH
逻辑信道
• MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类型 所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置信 息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下：
– BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控 制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。 – PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端的位置网 络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。 – DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。该 信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息
Interleaving
Interl.
Data modulation Data demodulation
Data demodulation RB mapping
Data modulation Data modulation Data modulation
RB mapping Resource mapping Resource mapping
Error indications
HARQ HARQ
HARQ info
HARQ HARQ
CRC CRC
Redundancyfor error detection
CRC CRC
Coding + RM Decoding + RM Data modulation Data demodulation
Data demodulation RB mapping
物理信道——编码方式
传输信道的信道编码
传输信道 UL-SCH/DL-SCH PCH/MCH BCH RACH 编码方案 编码速率
Turbo coding
Tail biting convolutional coding N/A
1/3
1/3 N/A
控制信息的信道编码
控制信息 DCI CFI HI UCI 编码方案 Tail biting convolutional coding Block code Repetition code Block code Tail biting convolutional coding 编码速率 1/3 1/16 1/3 variable 1/3
Data modulation
QPSK, 16QAM, 64QAM
RB mapping Resource mapping
Multi- antenna processing
Resource demapping
Antenna mapping
Antenna demapping
物理信道——上行信道处理流程
PUCCH PRACH
QPSK, 16QAM, 64QAM
BPSK，QPSK N/A
物理信道——下行信道处理过程
• 基本处理过程 – 加扰：对将要在物理信道上传输的码字中的比特进行加扰。 – 调制：加扰后的比特变成了复值调制符号。 – 层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。 – 预编码：对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上的复制调制符号进 行预编码。 – 映射到资源元素：把每个天线端口的复值调制符号映射到资源元素上。 – 生成OFDM信号：为每个天线端口生成复值时域的OFDM符号。
物理信道——物理层信令（UCI详情）

PUCCH负责上行的控制信息（UCI）的周期上报，这些上行控制信息包括HARQ-ACK、SR、 CQI、PMI、RI。

SR：调度请求。UE向基站申请资源调度的信息。 CQI：Channel Quality Indicator. 信道质量指示。UE向基站反馈当前信道的质量，基 站根据CQI级数的反馈，调整当前的调制方式。如果信道质量较高，则可以采用较高阶的 调制方式；反之则采用较低阶的调制方式。
code words
layers
antenna ports
Scrambling
Modulation mapper Layer mapper Precoding
Resource element mapper
OFDM signal generation
Scrambling
Modulation mapper
• 基本处理过程(与下行基本相同) 1. 加扰：对将要在物理信道上传输的码字中的比特进行加 扰。 2. 调制：加扰后的比特变成了复值调制符号。 3. 层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。 4. 预编码：对将要在各个天线端口上发送的每个传输层上 的复制调制符号进行预编码。 5. 映射到资源元素：把每个天线端口的复值调制符号映射 到资源元素上。 6. 生成SC-FDMA信号：为每个天线端口生成复值时域的SCFDMA符号。
上行物理信道
信道类型 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) PUCCH (Physical Uplink Control Channel) PRACH (Physical Random Access Channel)
物理信道——物理层信令
控制信息 物理信道 UCI CFI HI DCI PUCCH PCFICH PHICH PDCCH 承载的信息 对下行传输的ACK/NACK的反馈、调度请求以及CQI的测量结果 PDCCH占用几个OFDM符号，CFI取值为1或2或3 对上行传输的ACK/NACK的反馈，HI取值为0或者1 资源分配信息、HARQ信息、上行调度确认以及其他控制信息。 根据承载信息不同，PDCCH分为以下几种格式： DCI 格式0承载UL-SCH资源分配信息； DCI 格式1 承载SIMO方式的DL-SCH资源分配信息； DCI 格式1A承载简单的 SIMO方式的DL-SCH资源分配信息； DCI 格式2承载 MIMO方式的DL-SCH资源分配信息； DCI格式3承载对于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（2比特的功率调整 ）； DCI格式3A承载对于PUCCH和PUSCH的TPC命令字（1比特的功率调整 ）

PMI：Precoding Matrix Indicator 预编码矩阵指示，指示当前使用的预编码矩阵信息。
RI：Rank indicator，秩指示。在发射分集的情况下，RI恒等于1.在空间复用下，RI指
示为预编码的层数。

CQI、PMI、RI和下行MIMO的关系。在开环空间复用下，基站只需要RI的反馈，码本 （codebook）是按预定的顺序轮流使用的；在闭环空间复用下，基站同时需要 CQI、PMI、 RI的反馈，基站会根据反馈动态选择码本，以适应不同的信道条件。在闭环空间复用下， 可选择的码本数量比开环空间复用的数量要多。由于闭环空间复用会根据信道的反馈动 态调整策略，因此更能适应复杂的信道环境。