LTE-TDD实际帧格式解析

关于LTE-TDD 实际帧格式解析

（2011-10 闫剑龙）

1. LTE-TDD的实际帧格式

为什么讨论这个话题，是因为感觉很多人认为在Uplink->Downlink时没有GP，而这个认识是有问题的：即在实际的帧格式里，存在两个GP，一个是协议上标示出来的Downlink->Uplink时的GP（以下记为GP1），且GP1的时长可配置；另外在Uplink->Downlink时同样存在一个GP（以下记为GP2），GP2可以取固定值，即可以定义成一个常量。

以U/D configuration 2为例来描述真实的TDD帧结构如下：

图1

对上图1的几点说明：

1. special subframe里的GP1时长实际为配置值减去20.3125us;也就是说special subframe的总时长

不再是1ms，而是979.6875us。

2. special subframe减少的20.3125us被挪到了后面作为GP2，即GP2的值是一个固定值，不随配置

变化而变化。

3. 在一个完整的上下行转换周期内，总时长没有发生任何变化，仍是5ms或10ms。

2. Why？

在解析之前先说一下TTP的概念：transmitter transient period(发射器瞬态周期)为收发状态切换时的不应期，即从发变为收，发射机的功率不是能马上消失的，而是存在一个下降过程，这个时间内是无法工作的；

同理，从收变为发也是如此，发射机把功率提上来也是需要时间的。协议上对这2个时间的要求是一样的，在基站侧要求都是不能超过17us（参见TS 36.104 6.4.2节），在UE侧要求都是不能超过20us（参见TS 36.101

6.3.4节）。

eNB UE

表示发送，对于基站来说包括DL Subframe 和DwPTS

表示接收，对于基站来说包括UpPTS 和UL Subframe

图2 在上述图2中，UE 的单向传播时延为d 表示，则存在如下的关系：

e 1111212N B U E U E G P TTP T TTP T G P d G P TTP d >=⎧⎪>=⎪⎨=-⎪

⎪>=+⎩

（式1）， 其中eN B TTP 表示eNB 的TTP 值（即17us ）；U E T T P 表示UE 的TTP 值（即20us ）。

由式1中我们知道：GP1必须满足的条件是12U E G P TTP d >=+，且这里的d 应该取距离基站最远UE 的传

播时延，也即小区半径。由于U E T T P 为常量，所以GP1只取决于小区半径：小区半径大则GP1就长，小

区半径小则GP1可以短一些，所以在协议上，需要支持GP1的可配置。

同理，对于GP2和T2也存在如下的关系：

e 2222222N B U E U E G P TTP T TTP T G P d

G P TTP d >=⎧⎪>=⎪⎨

=+⎪⎪>=-⎩

（式2） 由式2我们知道：GP2必须满足的条件是22U E G P TTP d >=-，且这里的d 应该取距离基站最近UE 的传

播时延，即d 应取0值，所以有：2U E G P TTP >=，即GP2必须不小于20us ，也就是说GP2与小区半径无

关，可以设置成一个固定值，即不需要支持可配置。

总上，我们得出的结论是：

1. GP1只取决于小区半径：半径越大，GP1越大；因此GP1需要支持可配置。

2. GP2与小区半径无关，只取决于UE 的TTP ，即只要不小于UE 的TTP 值20us 就可以，因此GP2可以

固化。

3. 3GPP 协议是如何描述的？

我们从目前的版本看，在任何标准规范里都没有看到关于GP2的描述，实事上标准规范采用了一种隐蔽的方式来阐述这个问题：即TS 36.211 8.1节里描述的TA_offset ，TA_offset=624Ts=20.3125us >U E T T P ＝20us ，因此也验证了我们上面的推理。

4. 小区半径的正确算法

由式1我们得出：

max (1)/2120.3125(20.3125)/2

U E U E d G P TTP G P G P us d G P us TTP <=-⎧⎪=⎨

⎪=-⎩配置值－配置值－（式3） 由式3我们可以简单得出：GP us /2小区半径＝（配置值－40）*C ，C 为光速。

GP 的最小配置值为1个OFDM 符号，即71.4us ，所以对应最小的小区半径约为4.7km 左右，而不是很多材料上说的10.7Km ！