LTE物理层协议与过程
LTE 物理层解析
Extended cyclic prefix DwPTS GP UpPTS
0
3
10
3
8
“D”代表此子帧用于 下行传输，“U” 代表
此子帧用于上行传输， “S”是由DwPTS、GP 和UpPTS组成的特殊 子帧。
1
9
4
8
3 1 OFDM
2
10
3
1 OFDM symbols
9
2 symbols
3
11
2
10
LTE物理信道
下行物理信道
信道类型 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel ) PBCH (Physical Broadcast Channel)
功能 承载下行业务数据 承载广播信息
下行Unicast/MBSFN子帧，控制区 域与数据区域进行时分；
下行MBSFN专用载波子帧中不存在 控制区域，即控制区域OFDM符号数 目为0；
上行常规子帧中控制区域与数据区域 进行频分
控制区域
数据区域
下行Unicast/MBSFN子帧
控制区域与数据区域进行 时分
控制区域OFDM符号数目可 配置
PHY
逻辑信道和传输信道的映射功能 HARQ 传输格式选择 UE内部逻辑信道之间优先级调度功能 UE间根据优先级动态调度功能
S1接口
协议栈
用户平面接口位于E-NodeB 和S-GW之间，传输网络层 建立在IP传输之上， UDP/IP之上的GTP-U用来 携带用户平面的PDU。
S1控制平面接口位于ENodeB和MME之间，传输 网络层是利用IP传输，这点 类似于用户平面；为了可靠 的传输信令消息，在IP曾之 上添加了SCTP；应用层的 信令协议为S1-AP。
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物理层协议分析001_同步过程
L TE 物理层协议分析——同步过程本文主要分析物理层的同步过程，其主要源于协议TS36.213。
一、概述同步过程用于保证UE 与ENB 之间的上行链路的时间和频率的同步。
同步过程主要分为两类场景：一是入网场景下的同步，此时UE 通过PSS 和SSS 完成下行链路的同步，通过PRACH 和TA 命令（RAR 中）完成上行链路链路的同步；二是在网场景下的同步，此时UE 通过PSS 和SSS 信号维护下行链路的同步，通过PRACH 、DMRS/SRS 和TA 命令（RAR 或其他PDSCH 数据中）维护上行链路的同步。
需要特别注意的是，在网场景下若无上行数据传输，允许ENB 和UE 之间的上行链路不同步——即上行同步只在有上行数据传输时才被需要。
二、上行链路同步过程TA （Time Advanced ）命令指示了上行所有信道和信号的发送时间提前量，用于支持所有UE 发送的上行信号能够同时到达eNodeB ，以便eNodeB 正确接收上行信号。
eNodeB 通过MAC 层的MCE 或RAR 数据单元将TA 信息以TA Command 的形式发送给UE ，TA Command 表示发送时间提前量的基本单位为16Ts 。
物理层不提供相关控制字段接口。
因此，严格意义来讲，TA 并非无线传输资源，但却决定了UE 发送的上行信号是否能够正确接收。
TA 基于上行参考信号（DMRS 、SRS 和PRACH ）测量得到，如下图1-1所示， UEENB DMRS(PUSCH)/SRS/PRACHObtain the transmissiondelay by measuring SRSand DMRS MCE_TA/RARPUSCHDetermine the timeadvanced of transmittingPUSCH by MCE_TA图1-1 TA 分配示意图其中RAR 下发的TA Command 为绝对TA 命令，即UE 发送上行信号的绝对提前时间，长度11bit ；MCE_TA 下发的TA Command 为相对TA 命令，即UE 发送上行信号相对于上一次发送时刻的提前时间，此时绝对提前时间为N TA,new = N TA ,old + (TA −31)×16。
LTE帧结构及物理层-讲解课件
TD-S类 似信道
PCCPCH
HS-SCCH
ADPCH N/A PRACH HS-SICH
PDSCH PUSCH
功能简介
MIB
•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。
TD-SCDMA
特殊时隙
TD-LTE 子帧= 1ms = 30720Ts 10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts 3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts
1ms
TD-LTE
共存要求：上下行没有交叠（图中Tb > Ta）。则 TD-LTE的DwPTS必须小于0.85ms（26112Ts)。 可以采用10:2:2的配置
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。
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
物理信道配置
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
SCH配置
LTE物理层协议分析004_下行功控
五、PDCCH/PCFICH/PHICH/PBCH 发射功率 PDCCH、PCFICH、PHICH 和 PBCH 可以通过上层信令进行功控——RRC 通过信令配 置它们对 C-RS 的固定发射功率偏置，以达到功控的目的。 该发射功率偏置往往通过 PUCCH 信道上接收到的 DTX 来计算。
六、窄带发射功率限制（RNTP） RNTP，Relative Narrowband TX Power，主要用于 ICIC 特性，用于 eNodeB 之间交互其 在每个 PRB 上的能量分布信息，计算公式如下所示
ENB
图1 下行信道功控过程示意图 协议规定下行功率分配以 C-RS 为基准， 以 RE 为基本单位， 即 C-RS 的每个 RE 上的发 射功率是固定的，由上层参数 referenceSignalPower 配置。其他信道和 RS 都以 C-RS 的发射 功率为基准，做一定的偏移。 以下将对各个信道的发射功率进行分析。 二、PDSCH 信道发射功率 对于 PDSCH 信道而言，其 RE 根据位置不同，发射功率由两种可能值 对于无 C-RS 分布的 OFDM Symbol 上的 PDSCH 的 RE， 其发射功率为 C-RS 的 RE 的 ρ A 倍， 对于有 C-RS 分布的 OFDM Symbol 上的 PDSCH 的 RE， 其发射功率为 C-RS 的 RE 的 ρ B 倍， 它们对应的 OFDM Symbol 序号如下表 2-1 所示，eNodeB 可以基于 BLER 等测量结果 对 PDSCH 信道的发射功率进行控制 表2-1 PDSCH 信道功率控制参数
非 RS 分布 OFDM Symbol 上的 RE 其中， EA(nPRB)表示 eNodeB 在用于 UE 数据传输的、 上的，可使用的最大 EPRE。其中 UE 数据传输是指该数据为非 SIB/PCH 的 DLSCH 数据， 即 DTCH 和 DCCH 数 据 。
(DT)LTE物理层协议
• 特殊子帧由DwPTS，GP以及UpPTS构成，总长度为1ms
– 5ms切换周期配臵时子帧1和子帧6用作特殊子帧 – 10ms切换周期配臵时子帧1用作特殊子帧 – UpPTS之后的第一个常规子帧只能用于上行传输
• 可以通过配臵不同的时隙比例以及DwPTS/GP/UpPTS的长度，保 证与TD-SCDMA的共存
下行多天线技术
下行小区间干扰减轻
总结
关键技术研究室基础培训系列
One downlink slot Tslot
下行时隙结构和物理资源
DL N symb
OFDM symbols
DL RB k N RB N sc 1
Resource block DL RB N symb N sc resource elements
关键技术研究室基础培训系列
LTE design goals (cont.)
• Latency – C-plane：<50-100 ms – U-plane：< 10 ms from UE to server • Mobility – Optimized for low speeds(<15km/h) – High performance at speeds up to 120km/h – Maintaining link at speeds up to 350km/h • Coverage – Full performance up to 5km – Slightly degradation 5km-30km – Operation up to 100km should not be precluded by standard
RB N sc
DL N symb
12 24
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物理层协议分析005_随机接入过程
2个TTI
图1-4 RAR 接收窗口示意图 k2 与 RAR 中的 UL delay 字段相关，其若为 0，k2 需要保证不小于 6ms；否者，k2 取值 需要保证 MSG3 在 RAR 之后的第一个 U 帧上传输。 如果收到的 RAR 中不包含本 UE 的响应信息或有收到的 RAR，UE 需要重发 preamble， 记重发 MSG 1（preamble）的时间间隔记为 k3。 对于第一种情况，k3 表示收到 RAR 到重发 MSG 1（preamble）的时间间隔，需要小于 5ms；对于第二种情况，k3 表示 RAR 窗超时到重发 MSG 1（preamble）的时间间隔，需要 小于 4ms。 注： 除入网过程外， ENB 还可通过 PDCCH order 指示 UE 主动发起随机接入， PDCCH order 承载在 PDCCH 上，使用 CRNTI 加扰，固定使用 DCI 1A 格式。
TPC 命令对应功控中的 δ msg 2 ，含义如下表 1-2， 表1-2 RAR 中的 TPC 命令 TPC Command 0 1 2 3 4 5 6 7 Value (in dB) -6 -4 -2 0 2 4 6 8
（本文完） 本系列文档针对 LTE 物理层相关协议进行分析，力求使用图表示例等方式更好地分析协议 内容， 追溯协议背后的设计思想。 主要涉及的协议为 3GPP， TS36.201、 TS36.211、 TS36.212、 TS36.213 和 TS36.300，参考协议版本为 R13。 本文档纯属自我学习总结，只做学习交流用途！ Pilot lb19861022@
*1
三、RRC Signal 的发送和接收
ENB 可以通过下发 RRC Signal 指示 UE 在目标小区主动发起随机接入。其承载在 PDSCH 上，物理层不识别。
LTE物理过程系统框图及物理层简单介绍
L T E物理过程系统框图及物理层简单介绍(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一般下行过程详细流程图1：LTE 的一般下行过程的详细流程图1是我根据LTE 物理层协议专门画的LTE 的一般下行过程的详细流程。
旨在让大家明白物理层是怎么工作的。
有以下两点说明： 1、上行过程很相似，只是上行中UE 的能力比较小，调度信息等是基站通过下行控制信息指定的。
中可以看到如图2所示的一些较详细信息，是上行过程的部分流程。
Node B UEError图2：上行共享信道的物理模型2、这里是一般下行过程，是下行共享信道的整个物理过程，下行还有控制信道、广播信道等。
那些的过程可能只有其中的部分。
或者还有些没有提到的。
详细内容可以参考.和. 3、 本人水平有限，难免有错误和遗漏，发现请指出。
下面详细点介绍图1中的相关内容。
分成4个部分：1、红色所示的物理信道与调制（）；2、蓝色所示的复用与信道编码（）；3、橙色所示的物理层测量（）；以及物理层过程相关内容（）。
四个部分的关系如图3所示。
物理信道与调制（）直接与最下面的空中接口交互信息。
是离发射端和接收端最近的。
然后复用与信道编码（）是在211的上面一点点。
可以认为有一个逻辑信道，在这部分要做信道编码等，与211有个映射关系。
213是高层和最后发射端的一个联系着。
高层通过213给211发命令等。
214是高层为了获得信道等信息而设置的。
To/From Higher Layers图3、物理层协议间以及与高层间关系1、211物理信道与调制：该部分包括图1中的红色部分。
物理信道有很多种，如下表1和2中的红色部分就是部分物理信道。
表1、下行传输信道与物理信道映射表画的图中就是第四点数控复用部分提到的映射到物理信道。
可以看到，有好几种传输信道对应几种物理信道。
另外的上/下行控制信息与物理信道映射在212中。
在物理信道与调制部分要对逻辑信道映射来的信息做处理，如下图4和5所示，分别是下行和上行的处理流程。
LTE协议学习总结2 - 物理层
物理信道的功率加权
物理信道的调制与解调 频率与时间的同步 无线特性测量并指示给高层
多输入多输出（MIMO）天线处理
传输分集(TX diversity) 波束赋型 射频处理 (注：射频处理部分在TS 36.100系列规范中有定义)
物理层概述_总体描述
LTE物理层搜索
功率控制
上行同步和上行定时控制 随机接入相关过程 HARQ相关过程 通过在频域，时域和功率域进行物理资源控制，LTE隐式地支持干扰协调。
物理层测量
UE和eNode-B对无线特性进行测量，并且上报网络中的高层。这些包括，例如用于同频和异 频切换的测量，不同无线接入技术间（RAT）切换的测量，定时测量和无线资源管理（RRM） 的测量并且支持定位。 不同RAT切换的测量用于支持GSM，UTRA FDD，UTRA TDD，CDMA2000 1x RTT 和 CDMA2000 HRPD的系统间切换。
DwPTS 和 UpPTS的长度是可配置的。
支持5ms和10ms上下行切换点，如果和TD同一个频点，就用5ms，避免干扰
帧结构_上下行配比方式
“D”代表此子帧用于下行传输，“U” 代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、 GP和UpPTS组成的特殊子帧。
物理层概述_文档结构
Multiplexing and channel coding
36.212 复用及信道编码
Physical channels and modulation
36.211 物理信道及调制
Physical layer procedures
36.213 物理层过程
Physical layer – Measurements
LTE物理层协议书(doc 93页)
4.13 信道估计4.13.1 信道估计简介1.有哪些信道估计方法 (1) 盲估计与半盲估计(2) 基于导频的信道估计（3）基于训练序列的信道估计2.信道估计的作用(1)抵抗衰落，用估计结果来抵消各个子信道衰落的影响，从而在接收端获得正确的解调。
(2)在OFDM无线通信系统中一般采用多进制调制方式，如MQAM调制方式，这就需要在接收端进行相干解调。
由于无线信道的传输特性是随时间变化的，因此相干解调就要用到信道的瞬时状态信息，所以在系统接收端需要进行信道估计，以获得无线信道的瞬时传输特性(3)信道估计还可以用来纠正频率偏移造成的信号正交性的破坏(4)对于结合MIMO技术的OFDM系统来说，空时检测或空时解码一般要求己知信道状态信息，因此这时的信道估计及估计的准确性就尤为重要(5)对于闭环系统，如OFDM自适应调制系统、MIMO一OFDM自适应调制系统、结合信道信息采用改进空时编码发射机的MIMO系统等，发射机端同样要求得到信道状态信息3.各种方法的基本原理及准则原理（1）盲估计：不需要发送辊发送特殊的训练序列，但是接收须接收到足够多的数据符号，以得到可靠的信道估计，但有很大的处理延时。
（2）基于导频：发送端适当位置插入导频，接收端利用导频恢复出导频位置的信道信息，然后利用某种处理手段(如内插、滤波、变换等)获得所有时段的信道信息。
准则 (1) 最小平方误差准则(Least Square error law，LS)(2)最小均方误差( Minimum Mean Square Errorlaw，MMSE)（3）最大似然准则主要用于盲估计4.依据各种方法使用条件及优缺点来确定选用何种估计方法（1）盲估计：优点盲估计可以大大提高系统的传输码率。
缺点：很大的处理延时（2）基于训练序列和导频的信道估计比较成熟经过考虑我们选定基于导频和基于训练序列的信道估计算法OFDM系统的数学模型信道估计就是通过已知导频的X和接收信号Y根据某种准则先求导频处信道的频率响应H。
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。
3、LTE物理层协议与过程
TDD帧结构 --- 帧结构类型2，适用于TDD
一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成 每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成 常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成 特殊子帧：由DwPTS、GP以及UpPTS构成 支持5ms和10ms DL UL切换点周期
10
TD-LTE
帧结构（2）
PMCH用于承载Multicast数据信息
对于混合载波（PMCH+PDSCH）时，PMCH在MBSFN子帧传输 MBSFN子帧概念
前1 or 2 符号可以用于unicast;其他符号用于Multicast业务
26
TD-LTE
目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号
下行物理信道 下行物理信号 上行物理信道 上行物理信号
20
TD-LTE
下行物理信道处理流程
下行物理信道一般处理流程
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
PDSCH：物理下行共享信道 调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAM
PMCH：物理多播信道 调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAM
下行物 理信道
PHICH：物理HARQ指示信道 调制方式：BPSK
PDCCH：物理下行控制信道 调制方式：QPSK
PCFICH：物理控制格式指示信道 调制方式：QPSK
下行信道带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播 上行信道带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播
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物理层是如何工作的(必读)
LTE工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示：二、小区搜索及同步过程整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：1)UE开机，在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号（PSS），以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区，如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息，则开机后会先在上次驻留的小区上尝试；如果没有，就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描，发现信号较强的频点去尝试；2)然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），它占用了中心频带的6RB，因此可以兼容所有的系统带宽，信号以5ms为周期重复，在子帧#0发送，并且是ZC序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到小区组里小区ID，同时确定5ms的时隙边界，同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀的长度以及采用的是FDD还是TDD（因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面，位置有所不同，基于此来做判断）由于它是5ms 重复，因为在这一步它还无法获得帧同步；3)5ms时隙同步后，在PSS基础上向前搜索SSS，SSS由两个端随机序列组成，前后半帧的映射正好相反，因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界，达到了帧同步的目的。
由于SSS信号携带了小区组ID，跟PSS结合就可以获得物理层ID（CELL ID），这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。
4)在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号结构，通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解调PBCH做信道估计了。
PBCH在子帧#0的slot #1上发送，就是紧靠PSS，通过解调PBCH，可以得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置以及天线配置。
系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN（系统帧数）位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。
在PBCH的MIB（master information block）广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。
05-LTE物理层原理与协议介绍
子帧 = 1ms 时隙=0.5ms
FDD (Type1 )
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
半帧 = 5 ms
1ms
1ms
TDD (Type2 )
0
DwPTS GP UpPTS
2
3
4
5
DwPTS GP UpPTS
7
8
9
/u/indoor
5
indoor123@
/u/indoor
10
indoor123@
LTE系统的重要时频单位
Type2 TDD 半帧 = 5 ms
1ms 1ms
0
DwPTS GP UpPTS
PRB PRB PRB PRB
2
3
4
5
DwPTS GP UpPTS
7
8
9
天线0的导频符号
RB Nsc subcarriers
subcarriers
Resource element
DL × N RB NRB sc
Resource element
OFDM symbols
/u/indoor
UL × N RB NRB sc
8
indoor123@
/u/indoor
14
indoor123@
FDD LTE与TD-LTE对比
（3）多子帧调度/反馈
和FDD不同，TDD系统不总是存在1:1的上/下行比例。当下行多于上行时，存在 一个上行子帧反馈多个下行子帧的情况。TD-LTE提出的解决方案有：multiACK/NAK、ACK/NAK捆绑（Bundling）等。当上行子帧多于下行子帧时，存在 一个下行子帧调度多个上行子帧（多子帧调度）的情况。
LTE完整信令流程
LTE完整信令流程LTE（Long Term Evolution）是一种高速无线通信技术，具有高速传输、低延迟和高效能的优点。
其完整的信令流程可以分为以下几个步骤：1. 初始接入过程（Initial Access Procedure）：首先，用户设备（UE）通过寻呼消息（Paging）或广播消息（Broadcast）接收到小区的系统信息，以确定附近的LTE基站。
然后，UE选择一个小区，并发送随机接入信令（Random Access Preamble）到该小区。
基站收到该信令后，分配一个随机接入响应（Random Access Response），其中包含一个预定信道号（Preamble ID）和一个调度计时延迟（Timing Advance）参数。
最后，UE使用该信道与基站建立物理层协议连接。
2. 随机接入过程（Random Access Procedure）：在建立了物理层协议连接之后，UE发送一个带有预定信道号的接入请求（Access Request）消息，以请求分配一个随机接入标识（Random Access ID）。
基站收到该消息后，进行随机接入控制过程，决定是否接受该请求。
如果接受该请求，基站发送随机接入响应（Random Access Response）消息，包含一个随机接入标识。
UE接收到该响应消息后，回复一个接入确认（Access Accept）消息，以确认接入过程的完成。
3. 安全性协商（Security Negotiation）：4. 建立承载（Bearer Establishment）：5. 数据传输（Data Transfer）：在建立承载之后，UE和基站之间可以进行数据传输。
UE发送数据传输请求（Data Transfer Request）消息，其中包含要发送的数据以及相关的传输参数。
基站收到该请求后，进行调度过程，将待发送的数据按照合适的调度方式分配给UE。
然后，基站发送数据传输告示（DataTransfer Indication）消息，通知UE可以开始接收数据。
LTE空中接口物理层过程浅析
Ｐｒｅａｍｂｌｅ的发送和随机接入响应，其 余的消息不属于Ｌ１的随机接入过程。
（１）物理非Ｉ司步随机接入过程 Ｌ１的随机接入过程如卜．： ·高层的Ｐｒｅａｍｂｌｅ发送请求触发 Ｌ１随机接入过程； ·随机接入所需的Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｉｎｄｅｘ 和目标Ｐｒｅａｍｂｌｅ接收功率，相应的 １１Ａ－Ｒ．ＮＴＩ和ＰＰ．ＡＣＨ资源作为请求 的一部分巾高层指示； ·ＵＥ使用Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｉｎｄｅｘ在 Ｐ ｒｅ ａｍｂｌ ｅ序列集中随机选择一个 Ｐｒｅａｍｂｌｅ序列； ·ＵＥ在指定的ＰＫＡＣＨ上以功率 ＰＰｌｌＡＣＨ发送选择的Ｐｒｅａｍｂｌｅ序列； ·ＵＥ尝试任高层定义的接收窗 口内使用ＲＡ－ＲＮＴＩ检测ＰＤＣＣＨ， 如果检测到，相应的ＰＤＳＣＨ传输块 被传输到高层，高．｜：丢解读传输块并使 用２０ ｂｉｔ ｕＬ—ＳＣＨ Ｇｒａｎｔ指示物理层。 （２）随机接入响应准许 高层使用２０ ｂｉｔ ＵＬ－ＳＣＨ Ｇｒａｎｔ４借 示物理层，称为物理层随机接入响应准 许，内容包括：跳频标识（１ ｂｉｔ）、 固定尺寸ＲｋＢ指派（１０ ｂｉｔ）、截短的 ＭＣＳ（４ ｂｉｔ）、ＰＵＳＣＨ的ＴＰＣ命令 （３ ｂｉｔ）、ｕＬ迟延（１ ｂｉｔ）以及ｃＱＩ 请求（１ ｂｉｔ）。
反馈的ｃＱＩ和预测算法，选择数据传 输的ＭＣＳ。对于空ｌ’开Ｊ复用，ＵＥ需要确 定一个ＲＩ值，对应自‘效的传输层数。 对于发射分集。Ｒ．Ｉ＝Ｉ。
３．３上行功率控制 上行功率控制Ｊ｝｝ｊ来控制小同上行
物理信道的发射功率。包括物理上 行共享信道（ＰＵＳＣＨ）、物珲上行 控制信道（ＰＵＣＣＨ）和Ｓｏｕｎｄｉｎｇ参 考符号。对于上行信道，采用参数 化的开环功率控制与闭环功率控制 相结合的算法实现对上行功率的有 效控制。开环功率控制部分负责设 置一个信道工作的初始功率。在此 基础上再巾闭环功率控制部分，根 据信道估算的结果动态调整信道的 功率。丹环功率控制巾的参数依信 道类别小同ｉｆＩｊ小同。
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R0
R0
R1
R1
R0 Twoantennaports R0
R0
R1
R1
Not used for transmission on this antenan port
R0
R1
R1
Reference symbols on this antenna port
R0 l=0
R0 l=5l=0 l=5 l=0
R1 l=5l=0
每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成 常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成
特殊子帧：由DwPTS、GP以及UpPTS构成
支持5ms和10ms DL UL切换点周期
10
TD-LTE
帧结构（2）
10ms转换点周期
11
TD-LTE
帧结构（3）
TDD帧结构－上下行配置
12
TD-LTE
帧结构（4）
非MBSFN子帧 PHICH长度 常规 扩展 TDD中子帧1和子帧6 1 2 MBSFN子帧
所有其他情况
1 3
混合载波承载MBSFN
1
2
具体频域位置取决于 - 小区id - PHICH group序号- 所在OFDM符号中的REG数目 - 以及PHICH扩展长度的大小 24
PHICH扩展长度为2的子帧 PHICH扩展长度为3的子帧
R1 l=5
R0
R0
R1
R1
R2
R3
R3
R0 Fourantennaports R0
R0
R1
R1
R2
R0
R1
R1
R2
R3
R3
R0 l=0
R0 l=5l=0 l=5 l=0
R1 l=5l=0
R1 l=5 l=0
R2 l=5l=0 l=5 l=0 l=5l=0 l=5
even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 0
PMCH用于承载Multicast数据信息
对于混合载波（PMCH+PDSCH）时，PMCH在MBSFN子帧传输 MBSFN子帧概念
前1 or 2 符号可以用于unicast;其他符号用于Multicast业务
26
TD-LTE
目录
LTE物理层概述
LTE物理层信道与信号
下行物理信道
下行物理信号
上行物理信道 上行物理信号
终端能力有限，发射功率受限； SC-FDMA采用单载波技术，峰 均比（PAPR）低，有效提高RF 功率放大器的效率，降低终端成 本和耗电量；
结论：下行采用OFDM，上行采用SC-FDMA
14
TD-LTE
目录
LTE物理层概述
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
LTE物理层过程
27
TD-LTE
下行物理信号（1）
同步信号
• 主同步信号
• 辅同步信号
确定唯一的物理小区id
• 小区专用参考信号
参考信号 • MBSFN参考信号
• 终端专用的参考信号
下行信道质量测量 下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调 小区搜索
28
TD-LTE
同步信号
下行物理信号（2）
Ncsubcarriers 72subcarriers
PMCH：物理多播信道 调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAM
下行物 理信道
PHICH：物理HARQ指示信道 调制方式：BPSK
PDCCH：物理下行控制信道 调制方式：QPSK
PCFICH：物理控制格式指示信道 调制方式：QPSK
20
TD-LTE
下行物理信道处理流程
下行物理信道一般处理流程
TD-LTE
PDCCH介绍
PDCCH用于承载资源分配信息，包括功率控制信息等
逻辑映射 一个PDCCH是一个或者几个连续CCE的集合 根据PDCCH中包含CCE的个数，可以将PDCCH分为四种格式 物理映射 多个用户的PDCCH进行复用和加扰等操作，映射到没有用于传输 PCFICH和PHICH的REG上
R0
R1
R1
Reference symbols on this antenna port
R0 l=0
R0 l=6l=0 l=6 l=0
R1 l=6l=0
R1 l=6
R0
R0
R1
R1
R2
R3
R0 Fourantennaports R0
R0
R1
R1
R2
R3
R0
R1
R1
R2
R3
R0 l=0
R0 l=6l=0
Resourceblock
Transmission Bandwidth Configuration [RB] Transmission Bandwidth [RB]
Channele
Active Resource Blocks
DC carrier (downlink only)
6
TD-LTE
目录
LTE物理层概述
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
主同步序列
N ID
(1)
5ms
62子载波
72子载波
两个半帧不同
m
辅同步序列
Z seq Sc ram a doff uen bling -Chu ce
hu g in ce bl f-C uen m of d seq ra m Sc Za
N
cell ID
= 3N
(1) ID
+ N
(2) ID
两个半帧相同
物理资源概念（2）
对于每一个天线端口，一个OFDM或者 SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个 单元叫做资源单元；
资源块 (RB)
一个时隙中，频域上连续的宽度为 180kHz的物理资源称为一个资源块；
17
TD-LTE
物理资源概念（3）
资源单元组 (REG)
控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道
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
常规CP
扩展CP
22
TD-LTE
PCFICH介绍
PCFICH用于指示在一个子帧中传输PDCCH所使用的OFDM个数
CFI：2bit信息
1/16编码，QPSK调制
PCFICH映射到控制区域的第一个OFDM符号上的4个REG上 第一个REG的位置取决于小区id
4个REG之间相差1/4带宽
23
TD-LTE
TD-LTE
LTE物理层协议与技术
1
TD-LTE
目录
LTE物理层概述
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
2
TD-LTE
物理层概述
LTE物理层的多址方案：下行采 用OFDM,上行采用SC-FDMA
支持频分双工（FDD）和时分双
主要特征
工（TDD）两种模式
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
PHICH介绍
PHICH用于承载HARQ应答信息 多个PHICH叠加之后可以映射到同一个PHICH group，一个PHICH group 对应12个RE PHICH group的物理资源映射
PHICH长度分为两个等级，其所占用的OFDM符号个数如下表所示 一个PHICH group由3部分组成，分别映射到一个REG上
15
TD-LTE
物理资源概念（1）
子帧
无线帧
物理资源
时隙-slot
OFDM符号
基本时间 单位
天线端口
Ts =1 (15000×2048 )秒
接收机用来区分资源在 空间上的差别，包括三 类天线端口： •CRS： 天线端口0~3 •MBSFN：天线端口4 •DRS： 天线端口5
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TD-LTE
资源单元 (RE)
每个REG中包含4个数据RE
控制信道单元（CCE）
36RE，9REG组成
18
TD-LTE
目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号
下行物理信道 下行物理信号 上行物理信道 上行物理信号
LTE物理层过程
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TD-LTE
下行物理信道
PBCH：物理广播信道 调制方式：QPSK
PDSCH：物理下行共享信道 调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAM