LTE物理层信道信号
LTE物理层资源概念及信道
特殊子帧
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子 特殊子帧
帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。
配置
Normal CP
DwPTS
GP
UpPTS
• TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改
0
变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何
• TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆 盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置）， 推荐将DwPTS配置为能够传输数据
10
UpPTS
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号， 详细介绍见后）
解调出BCH
广播消息：MIB&SIB
•MIB在PBCH上传输, 包含了接入LTE系统所 需要的最基本的信息：
•下行系统带宽 •PHICH资源指示 •系统帧号(SFN） •CRC •使用mask的方式 •天线数目的信息等
问题：大家还记得PBCH信道的调 制方式吗？
• SIB在DL-SCH上传输，映射到物理信道PDSCH ，
0 1 2 3 4 5 6
TD-LTE上下行配比表
Switch-point periodicity
Subframe number 01234 5 6789
5 ms 5 ms 5 ms 10 ms 10 ms 10 ms 5 ms
D S UUU D SUUU D S UUD D SUUD D SUDD D SUDD D S UUU D DDDD D S UUD D DDDD D SUDD D DDDD D S UUU D SUUD
LTE物理层解析---参考信号
1 (1− 2 ⋅ c(2m))+ j
2
1 (1− 2 ⋅ c(2m +1)),
2
m
=
0,1,...,2
N
mFDM 符号编号，PN 序列参数的循环移位寄存器初始值设置如下：
( ) ( ( ) ) cinit
= 210
⋅
7⋅
ns
+1
+l +1
⋅
2
⋅
N
cell ID
l
=
⎪⎧0, ⎪⎩⎨1
N
DL symb
−
3
if p ∈{0,1} if p ∈{2,3}
m
=
0,1,...,2 ⋅
N
DL RB
−1
m′
=
m
+
N
max,DL RB
−
N
DL RB
变量 v 和 vshift 定义了不同参考信号的频域位置，其中 v 由下式给出
⎧0
⎪⎪3
v
=
⎪⎪3 ⎪⎨0
⎪⎪3(ns mod 2) ⎪⎩3 + 3(ns mod 2)
解调参考信号和探测参考信号具有相同的基本序列集合。
2.3.2.2 参考信号序列产生
参考信号序列 ru(α,v) (n) 定义为一个根序列 ru,v (n) 的通过循环移位α 得到，如下：
ru(,αv) (n) = e jαnru,v (n),
0
≤
n
<
M
RS sc
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RB Frequency
PUCCH
RS
PUSCH
SRS
LTE_物理信道与传输信道
R0
R0
R1
R1
Two antenna ports
R0
R0
R1
R1
Not used for transmission on this antenan port
R0
R0
R1
R1
Reference symbols on this antenna port
R0
l 0
R0
l 5 l 0 l 5 l 0
主同步信号
辅同步信号
主同步信号
控制区域
数据区域
控制区域
数据区域
FS1，常规CP
FS2，常规CP
主/辅同步信号序列
主同步信号使用Zadoff-Chu序列 副同步信号使用的序列由两个长度为31的二进制序列通过交织级联产生，并且 使用由主同步信号序列决定的加扰序列进行加扰，长度为31的二进制序列以及加 扰序列都由m序列产生。
7 symbols
7 symbols
下行Unicast/MBSFN子帧
MBSFN传输时，控制区域1~3个符号 MBSFN传输时，控制区域1～2个符号
Nc subcarriers
lte物理层处理流程
lte物理层处理流程LTE（Long Term Evolution）是一种无线通信技术，它的物理层处理流程是实现无线信号的传输和接收。
本文将从物理层处理流程的角度，详细介绍LTE系统是如何处理数据的。
LTE物理层处理流程主要包括信道编码、调制和解调、信道复用和解复用、多天线技术以及功率控制等环节。
LTE系统对要传输的数据进行信道编码。
信道编码的目的是为了提高信道的可靠性和传输效率。
在信道编码过程中，数据被划分为一定的块，并添加纠错码，以便在传输过程中能够纠正误码。
纠错码的添加可以提高传输的可靠性，保证数据的完整性。
接下来，经过信道编码的数据被调制。
调制的目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在无线信道中传输。
LTE系统采用的调制方式是正交频分复用（OFDM），它将数据分成多个子载波进行传输，提高了信道的利用率和抗干扰能力。
在调制完成后，LTE系统对信号进行解调。
解调的过程是调制的逆过程，将接收到的模拟信号转换为数字信号。
解调后的信号被送入解码器进行纠错，以还原原始数据。
解调和解码的过程是为了消除传输过程中的干扰和误差，确保数据的可靠性。
LTE系统还需要进行信道复用和解复用的操作。
信道复用是指将多个用户的数据进行合理分配，使它们能够在同一时隙中传输。
信道解复用则是将接收到的多路信号进行分离，恢复出原始的用户数据。
信道复用和解复用的过程是为了提高系统的容量和效率，使多个用户能够同时进行通信。
LTE系统还采用了多天线技术，包括发射端的空间多址技术和接收端的空间分集技术。
发射端的空间多址技术利用多个天线同时发送信号，提高了信号的传输速率和可靠性。
接收端的空间分集技术则利用多个天线接收信号，通过对多个接收信号进行合理的处理，提高了信号的抗干扰能力和覆盖范围。
LTE系统还需要进行功率控制，即根据信道的质量和用户的需求，调整发射功率，以达到最佳的传输效果。
功率控制的目的是提高系统的能效，减少干扰和功耗。
LTE物理层处理流程主要包括信道编码、调制和解调、信道复用和解复用、多天线技术以及功率控制等环节。
LTE-物理层介绍
内容提要
E-UTRAN概述
下行信道 上行信道 硬件实现架构
2
技术指标对比
概述
技术指标
传输速率(Mbit/s) 最高移动速率
LTE
下行100/上行50 75
WiMAX
WiFi
1/2/5/11 室内和移动速度较
350
120
(km/h)
带宽(Mhz) 覆盖范围(km) 费用 1.25~20 15~20 7~10，max50 无专利费用、网络 成本低
• 由频域 Zadoff-Chu 序列产生 • 和 N(2)ID 相关
• 辅同步信号序列的生成
下行
上行
DwPTS
GP
UpPTS
12
概述(续)——资源网格(Resource Grid)
• • • •
用来描述每个时隙中传输的信号 每个网格中有 NRBNscRB 个子载波(频域)和 Nsymb个符号(时域) NRB由传输带宽决定，并满足 6 ≤ NRB ≤ 110 资源网格中的每一个元素就叫做资源元素(Resource Element)，它是 上下行传输一个二维随机序列 rm,n(ns) 生成
共有504个
物理层小区id与504个不同的二维随机 序列之间存在一对一的映射
二维正交序列 共有3个 分别与三个物理层
二维伪随机序列 共有168个
小区id组对应 20
• 小区专用参考信号映射到资源元素 下行传输 (续)——参考信号3
• Type 1：适用于FDD和TDD模式 • Type 2：仅适用于TDD模式
• Type 1
One Radio Frame Tf = 307200Ts = 10ms
第二章 LTE物理层解析---上行物理信道
−
i)e
j
2πik
M
PUSCH sc
i=0
k
=
0,...,
M
PUSCH sc
−1
l = 0,..., M symb
M
PUSCH sc
−1
得到了一个复数符号块
z(0),..., z(M symb
−1)
。其中
M
PUSCH sc
=
M
PUSCH RB
⋅
N
RB sc
，而
M
PUSCH RB
为
eNB
分配给
UE
的
PUSCH
(k, l)
N sRcB
RB sc
N
×
UL RB
N
l=0
k =0 l = NsUymL b −1
图 3 上行资源栅格
2.5.2.2 资源粒子
资源栅格中的每个元素为一个资源粒子（RE），并且在一个时隙中被 (k,l) 唯一标识，其
中
k
=
0,...,
N
UL RB
N
RB sc
− 1 ，l
=
0,...,
N
UL symb
LTE 协议解读
subcarrier s
subcarrier s
One uplink slot Tslot
N
UL symb
SC-FDMA
symbols
k
=
N
UL RB
N
RB sc
−1
Resource
block
N
UL symb
×
N
RB sc
resource elements
LTE下行物理信道
LTE下行物理信号与信道1.下行物理信号♦下行同步信号▫主同步信号（PSS）PSS主同步信号：使用Zadoff Chu（ZC）序列产生，用于区别扇区号▫辅同步信号（SSS）SSS辅同步信号：使用伪随机序列产生，用于区别基站LTE小区、基站规划：168个基站（SSS来区分基站号），每个基站3个扇区（PSS区分扇区）。
一共504个小区（PCI－Physical Cell Identifier ），在LTE系统中进行复用。
作用：UE与系统进行同步♦下行参考信号▫小区专用参考信号（CRS）CRS:用于下行信道估计，及非beamforming模式下的解调。
调度上下行资源,用作切换测量。
▫MBSFN参考信号▫UE专用参考信号（DRS）DRS:仅出现于波束赋型模式，用于UE解调。
▫PRS：主要用于定位下行参考信号特点作用1：由上述特点，参考信号可以用来测量下行信道的质量作用2：位置是固定的，当一个参考信号发送时候，不能有任何其他信号发射；作用3：识别天线；2.下行物理信道（1）功能概述:物理下行控制信道(PDCCH）：承载下行调度信息,用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等；物理下行共享信道(PDSCH)：承载下行业务数据 ;物理广播信道(PBCH)：承载广播信息 ,传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等；物理控制格式指示信道(PCFICH)：一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目；物理HARQ指示信道(PHICH)：用于NodB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息,承载HARQ信息；物理多播信道(PMCH)：传递MBMS相关的数据,在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息。
（2）下行信道的映射（3）下行物理信道的处理过程.1、下行物理信道一般处理流程具体如下：1）加扰：对将在一个物理信道上传输的每一个码字中的编码比特进行加扰；上行链路物理信道加扰的作用是区分用户，下行链路加扰可以区分小区和信道。
最新LTE传输信道、逻辑信道、物理信道
1传输、逻辑、物理信道之间关系：21、逻辑信道32、MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务，逻辑信道类型集合是为MAC层提4供的不同类型的数据传输业务而定义的。
逻辑信道通常可以分为两类：控制信5道和业务信道。
控制信道用于传输控制平面信息，而业务信道用于传输用户平6面信息。
73、其中，控制信道包括：84、广播控制信道(BCCH)：广播系统控制信息的下行链路信道。
95、寻呼控制信道(PCCH)：传输寻呼信息的下行链路信道。
106、专用控制信道（DCCH）：在UE和RNC之间发送专用控制信息的点对11点双向信道，该信道在RRC连接建立过程期间建立。
127、公共控制信道（CCCH）：在网络和UE之间发送控制信息的双向信13道，这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。
148、业务信道包括：159、专用业务信道（DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的专用于16一个UE的点对点信道。
该信道在上行链路和下行链路都存在。
1710、公共业务信道（CTCH）：向全部或者一组特定UE传输专用用户信18息的点到多点下行链路。
1911、2、传输信道2012、传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。
一般分为两类：121专用信道和公共信道。
专用信道使用UE的内在寻址方式；公共信道如果需要寻22址，必须使用明确的UE寻址方式。
2313、其中，仅存在一种类型的专用信道，即专用传输信道(DCH)。
它是一个上24行或下行传输信道。
DCH在整个小区或小区内的某一部分使用波束赋形的天线进25行发射。
2614、另外，UTRA定义了六类公共传输信道：BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH和27DSCH。
2815、广播信道(BCH)：是一个下行传输信道，用于广播系统或小区特29定的信息。
BCH总是在整个小区内发射，并且有一个单独的传送格式。
3016、前向接入信道(FACH)：是一个下行传输信道。
FACH在整个小区31或小区内某一部分使用波束赋形的天线进行发射。
LTE的物理层技术-OFDM
LTE的关键物理层技术LTE的关键物理层技术主要有：正交频分的多载波传输（OFDM）、多入多出（MIMO）、高阶调制（LTE最高64QAM）。
OFDM的特点正交频分传输是一种多载波传输技术，整个传输信号由很多子载波组成，各子载波之间互为正交（而传统的频分复用技术的各载波是不正交），来避免子载波之间的互相干扰。
与传统的频分复用相比，正交频分复用技术使得子载波可以排列更紧密，频谱效率更高。
（CDMA系统中的各码道之间也是互相正交的。
正交信号之间的互相干扰是可以消除的）OFDM的作用OFDM的引入主要是为了抗信道衰弱。
无线信道由于信号在传输过程中的各种反射、折射、多谱LE频移，使接收到的信号的幅度和相位产生剧烈的变化，就会产生严重的衰弱现象。
在同样的衰弱情况下，较窄的信道带宽，在整个传输带宽内，它的衰弱可能是比较一致的，称为平坦衰落（从时域的角度看，也称为慢衰落）；而较宽的信道带宽，在整个传输带宽内，它的衰弱可能是变化的，称为不平坦衰落（从时域的角度看，也称为快衰落）。
平坦衰落由于在传输信道带宽内信号变化是一致的，在产生衰落时可以用较简单的均衡技术来恢复；而不平坦衰落导致的传输失真的恢复比较困难。
由于LTE要求的传输速率相当高，它的信道带宽必然比较宽（20M，而LTE－A 可以达到100M）；并且，LTE系统需要支持这种使用环境，最高移动速度达到500公里每小时（LTE －TDD支持的最高速度是300公里）（衰落最严重的情况是市区内高速运动）。
因此，LTE系统的信道衰落比较严重（在高速率的传输系统中，OFDM已成为一种趋势）。
OFDM在抗多径衰落方面有着先天的优势。
OFDM把较宽的带宽分割成很多子载波（LTE中子载波带宽15K），因此，在每个子载波内，衰落是平坦的。
这样，就可以通过简单的均衡技术来达到较好的效果。
OFDM技术的主要特点∙1．高速数据先经过串并转换，再调制到各子载波。
这样子载波上的码速率就很低，可以有效降低码间串扰。
lte物理层处理过程
lte物理层处理过程
LTE（Long Term Evolution）是一种无线通信技术，其物理层处理过程是整个LTE系统中非常重要的一部分。
物理层处理过程涉及到无线信号的调制、多路复用、功率控制、信道编码等一系列操作，以确保数据的可靠传输和高效利用无线资源。
首先，在LTE系统中，物理层处理过程涉及到信号的调制和多路复用。
LTE系统采用正交频分复用（OFDM）技术，通过将数据分割成多个子载波并进行调制，以实现高速数据传输。
同时，多路复用技术将多个用户的数据同时传输到同一个频段上，提高了频谱的利用率。
其次，在物理层处理过程中，功率控制是非常重要的一环。
LTE 系统通过动态功率控制技术，根据用户的信道质量和距离，调整发射功率，以确保信号的覆盖范围和质量。
这样可以有效减少干扰，提高系统的容量和覆盖范围。
另外，信道编码也是物理层处理过程中的关键环节。
LTE系统采用了Turbo码和LDPC码等高效的编码技术，通过对数据进行编码和交织，提高了信道的抗干扰能力和纠错性能，从而保证了数据传
输的可靠性。
除此之外，物理层处理过程还涉及到天线技术、信道估计和均衡等方面。
LTE系统采用了MIMO技术，通过多天线传输和接收，提高了系统的频谱效率和容量。
同时，信道估计和均衡技术可以有效抑制多径干扰，提高信号的质量和覆盖范围。
总之，LTE物理层处理过程是一个复杂而精密的系统工程，涉及到调制、多路复用、功率控制、信道编码等多个方面。
通过这些处理过程，LTE系统可以实现高速数据传输、广覆盖和高可靠性，为用户提供了更加丰富和便捷的无线通信体验。
LTE物理层信道检测算法总结文档
信道均衡算法总结信道均衡技术研究的焦点主要集中在计算复杂度与误码性能的折中，即用最小的计算代价获得最优的检测效果。
为了恢复信号放送方的信息，接收端必须知道如下信息：1)信道的增益矩阵H 。
2)加性高斯白噪声n 。
信号接收信息Y 可以表示：Y Hx n =+一、传统检测方法：1.1、线性检测算法：线性检测思想：在MIMO 系统的接收信号中，存在不同的发射天线间的信号的相互干扰。
相对于某一根发射天线的信号子流，其他天线上信号则看成干扰。
相对于某一根发射天线的信号子流，其他发射天线上信号则看成干扰，将接收信号乘以一个线性滤波矩阵，使得干扰信号从被检测信号中消除，这就是“干扰置零”的主要思想。
线性检测要求系统中的接收天线数N 不小于发射天线数M ，否则对于线性检测而言，即使在没有噪声的情况下也无法获得好的技术检测效果。
1.1.1 ZF 算法线性迫零ZF 算法是利用信道传输矩阵H 的伪逆矩阵H+作为线性运算组合器来实现信号分离的一种检测算法。
迫零的译码算法就是找到一个加权矩阵W ，使其满足以下关系：1,i j W H i j ==0,!i j W H i j ==其中W i,H j 分别表示加权矩阵W 的第i 行与信道矩阵H 的第j 列(满足这个条件的加权矩阵就是H 的伪逆矩阵H+)；ZF 算法步骤如下：1)先根据上述原则得到并计算加权矩阵1()H H H H H H +-=；2)将加权矩阵左乘接收信号，式子变为H r s H n ++=+；3)直接利用公式^()S Q H r +=进行量化，从而对信号进行译码。
ZF 算法把来自每个发送天线的信号当作希望得到的信号，而剩下的部分当作干扰，所以能够完全禁止各个之间的互扰。
1.1.2 MMSE 算法为了改善ZF 算法的性能，可以在设计滤波器矩阵的时候将噪声的影响考虑进去，这就是MMSE 检测。
MMSE 检测是通过滤波矩阵G 的设计使得实际传输的信号和滤波输出信号之间均方误差MSE 保持最小。
LTE信道详解
LTE信道详解信道及信号逻辑、传输、物理信道逻辑、传输、物理信道映射逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。
传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。
物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去；不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。
下行信道映射关系上行信道映射关系对于上行来说，逻辑信道公共控制信道CCCH、专用控制信道DCCH以及专用业务信道DTCH都映射到上行共享信道UL-SCH，对应的物理信道为PUSCH。
上行传输信道RACH 对应的物理信道为PRACH。
对于下行来说，逻辑信道寻呼控制信道PCCH对应的传输信道为PCH，对应物理信道为PDSCH承载；逻辑信道BCCH映射到传输信道分为两部分，一部分映射到BCH，对应物理信道PBCH，主要是承载MIB（MasterInformationBlock）信息，另一部分映射到DL-SCH，对应物理信道PDSCH，承载其它系统消息。
CCCH、DCCH、DTCH、MCCH (Multicast Control Channel)都映射到DL-SCH，对应物理信道PDSCH。
MTCH (Multicast Traffic Channel)承载单小区数据时映射到DL-SCH，对应物理信道PDSCH。
承载多小区数据时映射到MCH，对应物理信道PMCH。
物理信道简介物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、PDSCH等。
物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息，如参考信号(RS)，同步信号。
下行物理信道：PDSCH: PhysicalDownlink SharedChannel(物理下行共享信道) 。
主要用于传输业务数据，也可以传输信令。
LTE网络结构协议栈及物理层
LTE网络结构协议栈及物理层LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，为了满足日益增长的数据需求和提供更高的速率、更低的时延，LTE采用了全新的网络结构和协议栈。
本文将介绍LTE网络的结构、协议栈及物理层。
一、LTE网络结构LTE网络结构包括用户终端设备（UE）、基站（eNodeB）、核心网（EPC）和公共网（Internet）四个部分。
UE是移动设备，eNodeB是用于无线接入的基站，EPC则是支持核心网络功能的节点。
UE与eNodeB之间通过无线接口建立连接，提供无线接入服务。
eNodeB负责对无线资源进行管理和调度，以及用户数据的传输。
而EPC则是核心网络，包括MME（Mobility Management Entity）、SGW （Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）等网络节点，负责用户移动性管理、用户数据传输和连接到公共网。
二、LTE协议栈LTE协议栈分为两个层次：控制面协议栈（CP）和用户面协议栈（UP）。
CP负责控制信令的传输和处理，UP处理用户数据的传输。
协议栈分为PHY（物理层）、MAC（介质访问控制层）、RLC（无线链路控制层）、PDCP（包隧道协议层）和RRC（无线资源控制层）五个层次。
- 物理层（PHY）：是协议栈的最底层，负责将用户数据以比特流的形式传输到空中介质中，并接收从空中介质中接收到的数据。
物理层对数据进行编码、调制和解调，实现无线传输。
- 介质访问控制层（MAC）：负责管理无线资源，包括分配资源、管理调度和处理数据的传输。
MAC层通过无线帧的分配来实现用户数据的传输控制。
- 无线链路控制层（RLC）：负责对用户数据进行分段、确认和相关的传输协议。
RLC层提供不同的服务质量，如可靠传输和非可靠传输。
- 包隧道协议层（PDCP）：负责对用户数据进行压缩和解压缩，以减小无线传输时的带宽占用。
LTE物理层协议与过程
加扰
调制
层映射
预编码
RE映射
OFDM信 号产生
21
TD-LTE
PBCH介绍
PBCH传送的系统广播信息包括下行系统带宽（4bit）、SFN子帧号 （8bit） 、PHICH （3bit） 指示信息等
PBCH的RE映射
Slot 0 Slot 1
PBCH Ncsubcarriers 72subcarriers
概述 信道带宽
双工方式与帧结构
物理资源概念
LTE物理层信道与信号 LTE物理层过程
7
TD-LTE
FDD:
双工方式
上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行
TDD:
上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行
基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送
H-FDD:
上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行
工（TDD）两种模式
基于分组交换思想，使用共享信 道
支持多输入多输出（MIMO）传 输
3
TD-LTE
主要功能
传输信道的错误检测，并向高层提供指示 传输信道的纠错编码/译码 HARQ软合并 编码的传输信道向物理信道映射
物理层主要 功能
物理信道功率加权
物理信道调制与解调 频率与时间同步 无线特征测量，并向高层提供指示 MIMO天线处理
FS1，常规CP
FS2，常规CP
29
TD-LTE
同步信号序列
下行物理信号（3）
主同步信号使用Zadoff-Chu序列；
N (2) • 共有3个PSS序列，每个对应一个小区ID： ID
辅同步信号使用的序列由两个长度为31的二进制序列通过交织级联产生，并且 使用由主同步信号序列决定的加扰序列进行加扰，长度为31的二进制序列以及加 扰序列都由m序列产生； • 共有168组SSS序列，与小区ID组序号 一一对应
LTE移动通信技术任务1 物理层
LTE移动通信技术任务1 物理层在现代通信领域，LTE（Long Term Evolution，长期演进）移动通信技术无疑是一项具有重要意义的技术革新。
而物理层作为 LTE 技术的基础和关键组成部分，承担着数据传输的核心任务，对于整个通信系统的性能和效率起着至关重要的作用。
要理解 LTE 物理层，首先得明白它的基本功能。
简单来说，物理层就像是通信系统中的“运输管道”，负责将上层的数据进行编码、调制等处理，然后通过无线信道发送出去，同时也负责接收来自无线信道的信号，并进行解调、解码等操作，将数据还原并传递给上层。
在发送端，物理层首先要对数据进行编码。
这可不是随便的编码，而是采用了一系列复杂而高效的编码方式，比如Turbo 码、卷积码等，目的是为了增加数据的可靠性，减少传输过程中的错误。
编码完成后，就轮到调制上场了。
LTE 中常用的调制方式有 QPSK（四相相移键控）、16QAM（16 正交幅度调制）和 64QAM 等。
调制的作用是把编码后的数字信号转换成适合在无线信道中传输的模拟信号。
接下来，这些经过编码和调制的信号会被映射到不同的资源元素上。
资源元素可以理解为无线信道中的一个个小格子，每个格子都承载着一定的信息。
LTE 物理层通过巧妙地安排这些资源元素，实现了高效的数据传输。
而且，为了适应不同的信道条件和用户需求，LTE 还支持灵活的资源分配方式，比如动态资源分配和半静态资源分配。
再来说说接收端。
当无线信号到达接收端时，首先要经过滤波、放大等处理，去除噪声和干扰。
然后进行解调，把模拟信号还原为数字信号。
接着是解码，纠正传输过程中可能出现的错误。
这个过程就像是一个解谜的过程，要从接收到的纷繁复杂的信号中准确地还原出原始的数据。
LTE 物理层还涉及到多天线技术，这也是提升通信性能的一个重要手段。
多天线技术包括 MIMO（多输入多输出）和波束赋形等。
MIMO 可以通过多个天线同时发送和接收数据，大大提高了信道容量和传输速率。
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S
S S S S S S
U
U U U U U U
U
U D U U D U
U
D D U D D U
D
D D D D D D
S
S S D D D S
U
U U D D D U
U
U D D D D
U
D D D D D
转换周期为10ms表示每10ms有一个特 殊时隙。
4 5 6
U 3D
TD-LTE帧结构和TD-SCDMA帧结构对比
9
DwPTS
• 主同步信号PSS在DwPTS上进行传输 • DwPTS上最多能传两个PDCCH OFDM符号（正常时隙能传最多3个） • 只要DwPTS的符号数大于等于3，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）
• TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从
LTE系统的信道与信号
1
内容：
• 帧结构 • 物理信道和信号 • FDD LTE和TD-LTE的对比
2
TD-LTE帧结构
子帧: 1ms 特殊子帧: 1ms DwPTS
#0
时隙 0.5m s
#2
#3
#4
GP UpPTS
半帧: 5ms
帧: 10ms
半帧: 5ms
TD-LTE帧结构特点：
• 无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。 • 一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。 • 特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS = 1ms TD-LTE上下行配比表
计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75 倍传输。如果采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此 0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75 = 20%
= 1.475ms 0.7ms
DL-UL Configurati on Switch-point periodicity 5 ms
5 ms 5 ms 10 ms 10 ms 10 ms 5 ms
Subframe number
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊 时隙。
0
1 2 3
D
D D D D D D
• 根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制
• 因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信 令或数据 • TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入
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逻辑、传输、物理信道
下行信道映射关系
PCCH BCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH
0.675ms
TD-SCDMA TDLTE
1ms
TD-LTE 子帧= 1ms = 30720Ts 10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts 3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts
共存要求：上下行没有交叠（图中Tb > Ta） 。 则TD-LTE的DwPTS必须小于 0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置 TD-SCDMA
15
小区物理ID（PCI）
基本概念
LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概 念类似。网管配置时，为小区配置0～503之间的一个号码即可 小区ID获取方式 • 在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（共有128种可能性），即 可获得该小区物理ID • LTE的方式类似，UE需要解出两个序列：
-
PDCCH
PBCH
PDSCH
PMCH
Downlink Physical channels
PUCCH
PRACH
PUSCH
Uplink Physical channels
• 逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。 • 传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。 • 物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其 载频、 扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去； 不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。
物理信道配置
关键技术
帧结构 物理信道
物理层过程
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SCH配置
SCH(同步信道)
• 同步信号用来确保小区内UE获得下行同步。同时，同步信号也用来表示小区物理ID （PCI），区分不同的小区 • P-SCH (主同步信道）：UE可根据P-SCH获得符号同步 • S-SCH（辅同步信道）：UE根据S-SCH最终获得帧同步
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PBCH配置
PBCH(广播信道)
• 频域：对于不同的系统带宽，都占用中间的1.08MHz （72个子载波） • 时域：每5ms 无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上 • 周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH
广播消息
• MIB在PBCH上传输,包含了接入 LTE系统所需要的最基本的信息：
TD-SCDMA 时隙 = 675us DwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125us 5
TDLTE
TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（2）
TD-S = 4:2 TD-LTE = 3:1 + 3:9:2
根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右 （为避免干扰，特殊时隙只能采用3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时 隙对齐引起的容量损失约为20% ）
DwPTS上获得与小区的同步
• TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距 离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐 将DwPTS配置为能够传输数据
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UpPTS
• UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS （Sounding参考信号，详细介绍见后）
增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入R11版本， 后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。
7
内容：
• 帧结构 • 物理信道和信号 • FDD LTE和TD-LTE的对比
8
特殊子帧
• TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子 帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。 • TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改 变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何 改变，DwPTS + GP + UpPTS永远等于1ms
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PDCCH（下行物理控制信道)
HS-SCCH ADPCH N/A PRACH HS-SICH
控制信道
PHICH(HARQ指示信道） PCFICH（控制格式指示信道） PRACH（随机接入信道） PUCCH（上行物理控制信道）
业务信道
PDSCH（下行物理共享信道）
PUSCH（上行物理共享信道）
PDSCH PUSCH
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PCFICH & PHICH配置
PCFICH(物理层控制格式指示信道)
• 指示PDCCH的占几个symbol(1、2或3)，在每子帧的第一个OFDM符号上发送 • 采用QPSK调制 • 随物理小区ID(PCI)不同而在频域位移不同位置，以便随机化干扰
时隙 = 675us DwPTS = 75us GP = 75us
UpPTS = 125us 6
TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（3）
• TD-SCDMA与TD-LTE邻频共存时，需要严格时隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时， TD-LTE需用配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配 • DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务信道，为了提高业务信道的容量，又满足邻频共存 时两个TDD系统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙 配比6:6:2；在长CP下情况下，增加新的特殊时隙配比5:5:2
1ms
特殊子帧 配置
0 1 2
Normal CP DwPTS 3 9 10 GP 10 4 3 UpPTS 1 1 1
3
4 5 6 7
DwPT S GP UpPTS
1ms
11
12 3 9 10 11
2
1 9 3 2 1
1
1 2 2 2 2
8
DwPT S
GP UpPTS
• TD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约 关系，可以相对独立的进行配置 • 目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和 3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起 的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧 配置会得到支持
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物理信道简介
信道类型 信道名称
PBCH(物理广播信道）
TD-S类 似信道
PCCPCH MIB
功能简介
•传输上下行数据调度信令 •上行功控命令 •寻呼消息调度授权信令 •RACH响应调度授权信令 传输控制信息HI（ACK/NACK) 指示PDCCH长度的信息 用户接入请求信息 传输上行用户的控制信息，包括 CQI, ACK/NAK反馈，调度请求 等。 下行用户数据、RRC信令、SIB、 寻呼消息 上行用户数据、用户控制信息反 馈，包括CQI,PMI,RI
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特殊时隙总长: 0.275ms