LTE物理层协议与过程

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
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
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
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
16
TD-LTE
资源单元 (RE)
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
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
PDCCH格式 0 1 2 CCE个数 1 2 4 REG个数 9 18 36 PDCCH比特数目 72 144 288
3
8
72
576
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TD-LTE
PDSCH/PMCH介绍
PDSCH用于承载Unicast数据信息
没有专用导频时，按照PBCH同样的端口映射 Port 组合{0} {0,1} {0,1,2,3} 发射专用导频时，按照port 5 映射 PDSCH资源分配优先级最低，只能占用其他信道/信号不用的RB
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
TDD帧结构－特殊子帧配置
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TD-LTE
多址技术
►上行多址技术的选择
►下行多址技术的选择
OFDM vs. CDMA技术的优势：
频谱效率高； 带宽扩展性强； 抗多径衰落； 实现MIMO技术较简单； 频域调度灵活； 自适应强，可以灵活选择调制 编码方式，更好的适应信道的 频率选择性；
SC-FDMA vs. OFDM优势：
射频处理（ 射频相关规范）
4
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
5
TD-LTE
信道带宽
支持的信道带宽（Channel Bandwidth）
1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHz
LTE系统上下行的信道带宽可以不同
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
30
TD-LTE
小区专用参考信号
R0 R0
下行物理信号（4）
常规CP
R0 Oneantennaport R0
R0
R0
R0 l=0
R0 l=6l=0 l=6
Resource element (k,l) R1
R0
R0
R1
R0 Twoantennaports R0
R0
R1
R1
Not used for transmission on this antenna port
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
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
Channel Bandwidth [MHz]
信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系：
信道带宽 传输带宽配置（ RB数目） 1.4 6 3 15 5 25 10 50 15 75 20 100
Channeledge
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
R1 l=6 l=0 l=6l=0
R1 l=6 l=0
R2 l=6l=0 l=6 l=0
R3 l=6l=0
l=6
31
even-numbered slots
odd-numbered slots
even-numbered slots
odd-numbered slots
even-numbered slots
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
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
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
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）
fDL/UL
TDD
8
TD-LTE
帧结构（1）
FDD帧结构 --- 帧结构类型Байду номын сангаас，适用于FDD与HD FDD
一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成； 每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成；
9
TD-LTE
帧结构（2）
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
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与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基 站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信 机并节省双工器的成本。
FDD
fDL fUL fDL fUL
half-duplex FDD
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
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
19
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
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
odd-numbered slots
even-numbered slots
odd-numbered slots
TD-LTE
小区专用参考信号
R0 R0
下行物理信号（5）
扩展CP
R0 Oneantennaport R0
R0
R0
R0 l=0
R0 l=5l=0 l=5
Resource element (k,l)
LTE物理层过程
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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
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TD-LTE
同步信号
下行物理信号（2）
Ncsubcarriers 72subcarriers
加扰
调制
层映射
预编码
RE映射
OFDM信 号产生
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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
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
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
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
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TD-LTE
下行物理信道处理流程
下行物理信道一般处理流程