LTE帧结构及资源概念

LTE帧结构及资源概念
1.1 物理资源
天线端口由用于该天线的参考信号来定义。

等于说，使用的参考信号是某一类逻辑端口的名字
一个时隙下有7个OFDM符号（常规CP），LTE最基本的时间单位Ts，在LTE帧结构中都是基于这个基本单位的。

如一个无线帧307200Ts=10ms，一个时隙153600Ts。

Ts是LTE中OFDM 符号FFT大小为2048点的采样时间，即OFDM时域符号持续时间是2048Ts=1/15kHz。

下行参考信号简介及功能
R9 中：
CRS：（小区特定的参考信号，也叫公共参考信号）用于除了不基于码本的波束赋形技术之外的所有下行传输技术的信道估计和相关解调。

在天线端口{0}或{0,1}或{0,1,2,3}上传输。

UE-RS（DRS）(UE专用参考信号)：用于不基于码本的波束赋形技术的信道估计和相关解调。

支持PDSCH的单天线端口传输，在天线端口5或7或8上传输。

在天线端口7或8上支持空间复用。

MBSFN（多播/组播单频网络）参考信号：用于MBSFN的信道估计和相关解调。

在天线端口{4}上传输。

PRS：主要用于定位。

在天线端口6上传输。

（是R9中新引入的参考信号）。

上行有两种参考信号：DMRS 和SRS。

DMRS（解调参考信号）与PUSCH和PUCCH的发送相关联，用作求取信道估计矩阵，帮助这两个信道进行解调。

SRS（Sounding参考信号）独立发射，用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信道的SINR。

二者区别：DMRS只在分配给UE的带宽上发送，SRS可以在整个带宽发送，SRS只是做上行信道的质量测量，比如接收功率和CQI等，不做信道估计和解调。

DMRS才是真正用于上行信道的信道估计和解调。

➢LTE使用天线端口来区分空间上的资源。

天线端口是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。

天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系。

➢由于目前LTE上行仅支持单射频链路的传输，不需要区分空间上的资源，所以上行还没有引入天线端口的概念
➢目前LTE下行定义了三类天线端口，分别对应于天线端口序号0~5。

➢
1.1.1物理资源概念
➢RE：（Resource Element）为最小的资源单位，时域上为一个OFDM符号，频域上为一个子载波；
➢RB：（Resource Block）为业务信道资。

源分配的资源单位，时域上为一个时隙（1slot=0.5ms），频域上为12个子载波（180Khz）；一个RB=12*7=84RE，资源调度的最小单位是RB。

➢REG（Resource Element Group）为控制信道资源分配的资源单位，控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道；每个REG中包含4个数据RE
➢CCE（Channel Control Element）为PDCCH信道资源分配的资源单位，有9个REG组成，每个REG包含4个RE（36RE），CCE从0开始编号；
➢RBG（Resource Block Group）为业务信道资源分配的资源单位，有一组RB组成；分组的大小和系统的带宽有关
➢PRB-(物理资源块)是时域和频域确定的空中接口资源。

实际系统资源分配时，分配的是VRB（虚拟资源块）。

VRB定义了资源的分配方式，大小和PRB一样，一个时隙（0.5ms）和12个子载波。

但是PRB的序号按频域物理位置顺序编号，VRB的序号是系统资源分配时指示的逻辑序号。

对于上行集中式频率分配时，VRB直接映射到PRB；而下行分布式频率分配时，VRB映射到不连续的PRB序号上。

每个用户的PDCCH只能占用1，2，4，8个CCE，称为聚合级别
1.1.2 载波数目
在LTE中可支持的信道带宽: 1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHz
子载波间隔有两种：
15kHz，用于单播（unicast）和多播（MBSFN）传输
7.5kHz，仅仅可以应用于独立载波的MBSFN传输、
LTE系统上下行的信道带宽可以不同
☐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
MIB和SIB1消息发送使用的信道都是不一样的，MIB是 PBCH信道，SIB是PDSCH信息，而且他们的调度周期也不相同，MIB是40ms，SIB1是80ms；MIB消息是在子帧0上发送，SIB1是在子帧5上发送，
LTE信道带宽与资源块数目
信道带宽（MHz） 1.4 3 5 10 15 20
子载波数目72 180 300 600 900 1200
RB个数615255075100
RB参数
1.2帧结构
1.2.1双工模式
LTE支持两种双工模式：FDD（频分双工）和TDD（时分双工）。

➢FDD: 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/发送因此，在eNODEB与UE 之间对时间同步比较严格。

➢H-FDD:上行传输和下行传输在不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和TDD两种双工方式分配的频段不同，大小不同
f
DL
f
UL
FDD
f
DL
f
UL
half-duplex FDD
f
DL/UL
TDD
图表 1TDD支持的频段
FDD支持的频段
工信部规划给移动的频段A频段：2010M~2025M; D频段 :2570M~2620M
F频段 :1880M~1920M
E频段 2320M~2370M
1.2.2 LTE幁结构
ＬＴＥ采用OFDM技术，子载波间隔Δf=15khz，每个OFDM符号为2048阶IFFT采样，则LTE中采用周期Ts=1/(2048*15000)=0.033us.
LTE支持两种帧结构：Type1,适用于FDD，H-FDD；Type2,适用于TDD；
FDD帧结构——帧结构类型1，适用于FDD与H- FDD
Type1帧结构：每个10ms无线幁，分为20个时隙，10个子幁。

每个子帧1ms，包含2个时隙，每个时隙0.5ms。

上，下行传输在不同的频率上同时进行。

一个常规时隙包括7个OFDM符号。

为了克服符号间干扰（ISI），需要加入CP。

CP的长度与覆盖半径有关，要求覆盖的范围越大，配置的CP长度就越长；通常在一般覆盖范围时，配置常规CP（normal CP）即可；但在要求广覆盖是就要配置增长的扩展CP（Extended CP）。

在下行方向有一种超长CP的配置。

子载波间隔是7.5khz，仅应用于独立载波MBSFN（多播广播同频网络）传输。

上行方向，没有子载波间隔7.5khz的时隙结构。

➢上，下行常规CP配置时隙结构：包含7个OFDM符号，其中第“0”个符号的CP和其它不同，长度160Ts，其余为144Ts（4.7us），有用符号周期是2048Ts(66.7Us)。

➢扩展CP配置时的时隙结构：包含6个OFDM符号，CP长度为512Ts（16.7u s），有用符号周期是2048Ts(66.7Us)。

➢支持MBSFN的独立载波的子载波间隔为7.5khz的时隙，仅有3个符号，CP为1024Ts （33.3us），有用符号的长度为4096Ts（133.3us）。

TDD幁结构
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4个数据子帧和1个特殊子帧组成。

特殊子帧包含3个特殊时隙，分别是：DwPTS,GP,UpPTS ，总长度为1ms ，其中DwPTS 和UpPTS 这两个时隙长度可以配置，其中DwPTS 的长度为3-12个OFDM 符号，UpPTS 的长度为1-2个OFDM 符号，相应的GP 的长度为1-10个OFDM 符号。

帧结构特点：
● 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，长度为1ms
● 支持5ms 和10ms DL àUL 切换点周期
⏹ 5ms DLàUL 切换周期：特殊子帧在两个半帧中都存在
⏹ 10ms DLàUL 切换周期：特殊子帧只在第一个半帧中存在
在TD-LTE 的10ms 帧结构中，上、下行子帧的分配策略是可以设置的。

每个子帧的第一个子帧固定的用作下行时隙发送系统广播信息，第二个子帧固定的用作特殊时隙，第三个子帧固定用作上行时隙。

后半帧的各子帧的上，下行是可变的，常规时隙和特殊时隙也是可变的。

预先分配第一和第六子帧的原因是他们包含了LTE 的同步信号。

同步信号是通过每个小区的下行链路传输的，它的目的是用来初始小区搜索和邻近小区搜索。

特殊子幁：
One slot,
T slot
=15360T
s
GP UpPTS DwPTS One radio frame, T f
= 307200T s
= 10 ms
One half-frame, 153600T s
= 5 ms
30720T s
One subframe, 30720T
s
GP UpPTS
DwPTS Subframe #2Subframe #3Subframe #4Subframe #0Subframe #5Subframe #7Subframe #8Subframe #9
在TDD帧结构中，一个特殊子帧的大小是1ms，就是两个资源模块RB，一个RB占7个OFDM 符号，所以一个特殊子帧占14个OFDM符号
DwPTS：（下行导频时隙）
•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）
•DwPTS也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息。

其中，DwPTS时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号，且主同步信道固定位于DwPTS的第三个符号。

小区物理ID由哪些参数决定（AB）
A. PSS
B. SSS
C. CRS
D. DRS
•PSS（Primary Synchronization Signal）主同步信号频域上占系统带宽6个RB，指示一个物理小区组内的ID Physical-layer id：0，1，2（3个）；SSS(Secondary Synchronization Signal)辅同步信号频域上占用6个RB，指示物理小区组号Physical-layer cell-id group：0~167（168个）；
RS（Reference Signal）参考信号，就是常说的“导频”信号。

下行参考信号有2个作用：1，下行信道质量测量；2，下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调。

下行参考信号是以RE为单位的，即一个参考信号占用一个RE（资源粒子）。

这些参
考信号可以分为两列：第1参考信号和第2参考信号。

第一参考信号位于每个0.5MS时隙的第一个OFDM符号，第二参考信号位于每个时隙的倒数第三个OFDM符号。

第一参考信号位于第一个OFDM符号有助于下行控制信号被尽早解调。

在频域上，每6个子载波插入一个参考信号
UpPTS:上行导频时隙
•UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号）
•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
GP：上下行保护时间，可以灵活配置，适应不同的小区覆盖半径。

GP越大，覆盖小区半径越大，最大可以支持100km 。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
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