鲜枣课堂-LTE空中接口

LTE空中接口介绍
鲜枣课堂 出品
一、LTE的无线接口协议栈
目录
Contents
二、LTE的信道 三、LTE的帧结构 四、LTE无线接口处理流程
LTE无线接口协议栈
LTE空中接口协议栈
UE
NAS RRC PDCP RLC MAC
Uu接口 空中接口 eNodeB
RRC PDCP RLC MAC PHY
MME
NAS
控制面
PHY
用户面
UE
Application
eNodeB
IP PDCP RLC MAC PHY PDCP RLC MAC PHY
SAE GW
IP
LTE空中接口协议栈
UE
NAS RRC PDCP RLC MAC
Uu接口 空中接口
eNodeB
RRC PDCP RLC MAC PHY
MME
NAS层 RRC层
下行
ESM RRC 完整性 ROHC EMM IP ESM RRC
上行
EMM IP
完整性
ROHC
PDCP层
加/解密 TM
BCCH
加/解密 UM/AM
DTCH
加/解密 TM
CCCH
加/解Baidu Nhomakorabea UM/AM
DTCH
RLC层
TM
PCCH
TM
CCCH
UM/AM
DCCH
UM/AM
DCCH
逻辑信道
随机接入信道（RACH：Random Access Channel）
上行共享信道（UL-SCH：Uplink Shared Channel）
RLC MAC PHY
物理广播信道（PBCH：Physical Broadcast Channel）
逻辑信道 传输信道
下行信道
物理控制格式指示信道（PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel） 物理下行控制信道（PDCCH：Physical Downlink Control Channel） 物理HARQ指示信道（PHICH：Physical Hybrid-ARQ Indicated Channel） 物理下行共享信道（PDSCH：Physical Downlink Shared Channel） 物理随机接入信道（PRACH：Physical Random Access Channel ） 物理上行控制信道（PUCCH：Physical Uplink Control Channel） 物理上行共享信道（PUSCH：Physical Uplink Shared Channel）
HARQ
HARQ Transport Channels
LTE空中接口协议栈-L2结构
LTE的信道
LTE信道
LTE信道分类
逻辑信道：区分信息的类型
广播控制信道（BCCH：Broadcast Control Channel） 控制信道 寻呼控制信道（PCCH：Paging Control Channel） 公共控制信道（CCCH：Common Control Channel） 专用控制信道（DCCH：Dedicated Control Channel） 业务信道
PUSCH
物理信道
LTE信道
LTE物理信道下行处理过程
下行信道处理过程


加扰：信息比特0、1随机化，以利用信道编码的译码性能
调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号； 层映射：将复数调制符号影射到一个或多个发射层中； 预编码：对每个发射层中的复数调制符号进行预编码，并影射到相应的天线端口； RE映射：将每个天线端口的复数调制符号影射到相应的RE上； OFDM信号生成：每个天线端口信号生成OFDM信号。
DCCH
专用业务 UM/AM 信道
DTCH
一般控制 TM 信道
CCCH
专用控制 UM/AM 信道
DCCH
专用业务 UM/AM 信道
DTCH
逻辑信道
MAC层
BCH
PCH
DL-SCH
RACH
UL-SCH
物理层
PBCH PCFICH PHICH PDCCH PDSCH PRACH PUCCH PUSCH
LTE信道
上行
Radio Bearers ROHC PDCP Security Security ROHC
RLC
Segm. ARQ etc
...
Segm. ARQ etc Logical Channels
Segm. ARQ etc
...
Segm. ARQ etc
BCCH
PCCH
RLC
Segm. ARQ etc
DCCH
MAC层
物理层
物理 物理控制 HARQ BCH PCH 物理广播 格式指示 指示信道 信道 信道
PBCH PCFICH PHICH
物理下行 控制信道
PDCCH
DL-SCH 物理下行 共享信道
PDSCH
物理随机 RACH 接入信道
PRACH
物理上行 控制信道
PUCCH
UL-SCH 物理上行 共享信道
速率加权
调制和解调 频率同步和时间同步 无线测量 MIMO处理 发射分集 波束赋形 射频处理
MAC PHY
LTE空中接口协议栈-L2结构 下行
Radio Bearers ROHC PDCP Security Security Security Security ROHC ROHC ROHC
MAC PHY
UE请求承载资源修改、ESM信息请求、ESM状态
LTE空中接口协议栈
RRC层（Radio Resource Control，无线资源控制层）
RRC处理UE与E-UTRAN间的所有信令，负责对接入层的控制和管理。 系统消息 NAS RRC PDCP RLC PLMN和小区选择 准入控制 安全管理 小区重选 测量上报 切换和移动性 NAS传输 无线资源管理
UE
MAC PHY
LTE空中接口协议栈
RLC（Radio Link Control，无线链路控制）
提供无线链路的控制功能。包含TM、AM、UM三种传输模式，主要提供纠错、
UE
NAS RRC PDCP RLC
分段、级联、重组等功能。
TM（Transparent Mode）透明模式 AM（Acknowledged Mode）确认模式 UM（ Unacknowledged Mode ）非确认模式
NAS
控制面
PHY
L1
SAE GW
IP
用户面
UE
Application
eNodeB
IP PDCP RLC MAC PHY PDCP RLC MAC PHY
L1
LTE空中接口协议栈
UE
NAS RRC PDCP RLC MAC
Uu接口 空中接口
eNodeB
RRC PDCP RLC MAC PHY
MME
...
Segm. ARQ etc Logical Channels
Scheduling / Priority Handling
Scheduling / Priority Handling
MAC
Multiplexing UE1
Multiplexing UEn
MAC
Multiplexing
HARQ Transport Channels
分段和重组
级联 纠错
MAC PHY
LTE空中接口协议栈
MAC（Medium Access Control，介质访问控制）
主要功能：映射、复用、HARQ和无线资源分配
UE
NAS RRC PDCP RLC
信道映射和复用
纠错：HARQ（Hybrid-ARQ）技术 基于QoS的调度
上行
EMM IP
完整性
ROHC
PDCP层
加/解密 TM
BCCH
加/解密 UM/AM
DTCH 下行共享 信道 DL-SCH
加/解密 TM
CCCH
加/解密 UM/AM
DTCH
RLC层
TM
PCCH
TM
CCCH
UM/AM
DCCH
UM/AM
DCCH
MAC层
广播信道
BCH
寻呼信道
PCH
随机接入 信道
RACH
上行共享 信道
Resource element mapper
OFDM signal generation
物理信道
NAS
L2
控制面
PHY
用户面
UE
Application
eNodeB
IP PDCP RLC MAC PHY PDCP RLC MAC PHY
SAE GW
IP
L2
LTE空中接口协议栈
NAS层（Non-Access Stratum，非接入层）
NAS层作为MME与UE之间的功能层，支持在这两者之间的信令和数据传输，负责 对非接入层的控制和管理。
UL-SCH
传输信道
物理层
PBCH
PCFICH
PHICH
PDCCH
PDSCH
PRACH
PUCCH
PUSCH
LTE信道
NAS层 RRC层
下行
ESM RRC 完整性 ROHC EMM IP ESM RRC
上行
EMM IP
完整性
ROHC
PDCP层
加/解密 TM
BCCH
加/解密 UM/AM
DTCH
加/解密 TM
物理信道
上行信道
LTE信道
NAS层 RRC层
下行
ESM RRC 完整性 ROHC EMM IP ESM RRC
上行
EMM IP
完整性
ROHC
PDCP层 广播控制 寻呼控制 一般控制 TM TM TM 信道 信道 信道
BCCH PCCH CCCH
加/解密
加/解密
加/解密
加/解密
RLC层
专用控制 UM/AM 信道
code words
layers
antenna ports
Scrambling
Modulation mapper Layer mapper Precoding
Resource element mapper
OFDM signal generation
Scrambling
Modulation mapper
CCCH
加/解密 UM/AM
DTCH
RLC层
TM
PCCH
TM
CCCH
UM/AM
DCCH
UM/AM
DCCH
传输信道
物理层
MAC层
BCH
PCH
DL-SCH
RACH
UL-SCH
传输信道通过物理层提供的功能，映射到物理信道上
PBCH PCFICH PHICH PDCCH PDSCH PRACH PUCCH PUSCH
MAC PHY
LTE空中接口协议栈
PHY（Physical Layer，物理层）
提供了一系列新型的灵活信道，同时充分利用先前系统（如UMTS）的 特性和机制。
UE
NAS RRC PDCP RLC
错误检测
FEC（Forward Error Correction）加/解密 速率匹配 物理信道的映射
传输信道：区分信息的传输方式
物理信道：执行信息的收发
专用业务信道（DTCH：Dedicated Traffic Channel）
广播信道（BCH：Broadcast Channel） 寻呼信道（PCH：Paging Channel） 下行共享信道（DL-SCH：Downlink Shared Channel）
物理信道
LTE信道
NAS层 RRC层
下行
ESM RRC 完整性 ROHC EMM IP ESM RRC
上行
EMM IP
完整性
ROHC
PDCP层
加/解密 TM
BCCH
加/解密 UM/AM
DTCH
加/解密 TM
CCCH
加/解密 UM/AM
DTCH
RLC层
TM
PCCH
TM
CCCH
UM/AM
DCCH
UM/AM
UE
MAC PHY
LTE空中接口协议栈
PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚 协议）
在控制面，PDCP负责对RRC和NAS信令消息的加/解密及完整性校验。 NAS RRC PDCP RLC 控制面 加/解密 完整性校验 用户面 IP头压缩 加/解密 排序和复制检测 在用户面，PDCP的功能略有不同，它只进行加/解密，不进行完整性校验。
UE
NAS RRC PDCP RLC
NAS信令指的是在UE和MME之间传送的消息。NAS信令可以分为两类：
EMM（EPS Mobility Management） 附着、分离、跟踪区更新、业务请求、扩展业务请求、GUTI重分配、鉴权、标识、 安全模式控制、EMM状态、EMM信息、NAS传输、寻呼 ESM（EPS Session Management） 默认EPS承载上下文激活、专用EPS承载上下文激活、EPS承载上下文修改、EPS承 载上下文去激活、UE请求PDN连接、UE请求PDN断开、UE请求承载资源分配、
传输信道
物理层 MAC层
逻辑信道通过MAC层提供的功能，映射到传输信道上
BCH PCH DL-SCH RACH UL-SCH
PBCH
PCFICH
PHICH
PDCCH
PDSCH
PRACH
PUCCH
PUSCH
LTE信道
NAS层 RRC层
下行
ESM RRC 完整性 ROHC EMM IP ESM RRC