LTE培訓(xùn)材料-3LTE物理層

1、一、LTE物理層概述為了支持靈活的應(yīng)用，LTE支持6種不同的系統(tǒng)帶寬：從1.4MHz到最大20MHz。此系統(tǒng)帶寬是指每個(gè)LTE載波占用的頻譜資源，一般考慮鄰頻干擾以及濾波器的非理想特性，需要預(yù)留一定的保障帶寬。LTE RAN4根據(jù)定義了不同系統(tǒng)帶寬可用的PRB數(shù)為6100，如表所示。從物理層來看，為了保持與RAN4射頻定義的獨(dú)立性，僅從PRB的個(gè)數(shù)體現(xiàn)支持的帶寬，根據(jù)頻譜資源分配，物理層標(biāo)準(zhǔn)可以支持最大達(dá)110PRB的任意帶寬。如圖給出了信道帶和帶寬內(nèi)RB配置之間的關(guān)系示意圖。信道也稱為射頻載波，載波寬度等于信道帶寬。實(shí)際發(fā)射寬度是可配置的，最大發(fā)射帶寬小于信道帶寬，在其兩邊留有保護(hù)頻率，用于

2、發(fā)射信號功率滾降，從而可以在信道帶寬邊緣滿足帶外輻射限值的要求。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)送信號雙工方式不同，可以分為TDD（Time Division Duplex）和FDD（Frequency Division Duplex）兩種雙工方式，其中，F(xiàn)DD雙工方式可進(jìn)一步分為全雙工FDD（Full-Duplex FDD）和半雙工FDD（HD-FDD，Half-Duplex FDD）。TDD雙工方式采用非對稱頻譜（Unpaired Spectrum）資源配置，而FDD雙工采用成對頻譜（Paired Spectrum）資源配置對于TDD雙工方式的蜂窩系統(tǒng)，上下行傳輸信號在同一頻帶內(nèi)，通過將信號調(diào)

3、度到不同時(shí)間段，采用非連續(xù)方式發(fā)送，并設(shè)置一定的時(shí)間間隔方式以避免上下行信號間干擾。FDD雙工方式，其上下行傳輸信號在不同的頻帶內(nèi)，采用連續(xù)發(fā)射方式發(fā)送信號，并在上下行信號間設(shè)置一定頻帶間隔方式以避免相互間干擾在LTE中考慮支持半雙工FDD方式，H-FDD是相對于現(xiàn)有的FDD（全雙工FDD）而言的另一種雙工方式。在半雙工FDD中，基站仍然采用全雙工FDD方式，終端的發(fā)送和接收信號雖然分別在不同的頻帶上傳輸，采用成對頻譜，但其接收和發(fā)送信號不能夠同時(shí)進(jìn)行。LTE使用天線端口來區(qū)分空間上的資源。天線端口是從接收機(jī)的角度來定義的，即如果接收機(jī)需要區(qū)分資源在空間上的差別，就需要定義多個(gè)天線端口。天線端

4、口與實(shí)際的物理天線端口沒有一一對應(yīng)的關(guān)系。由于目前LTE上行僅支持單射頻鏈路的傳輸，不需要區(qū)分空間上的資源，所以上行還沒有引入天線端口的概念。目前LTE下行定義了三類天線端口，分別對應(yīng)于天線端口序號05。在物理層規(guī)范中，除非特殊說明，各種域的時(shí)域大小表示為時(shí)間單位的倍數(shù)，該時(shí)間單位定義為，那么一個(gè)無線子幀的長度可以表示為LTE支持兩種類型的無線幀結(jié)構(gòu)：類型1，適用于FDD模式；類型2，適用于TDD模式幀結(jié)構(gòu)類型1適用于全雙工和半雙工FDD模式。一個(gè)長度為10ms的無線幀由10個(gè)長度為1ms的子幀構(gòu)成； 每個(gè)子幀由兩個(gè)長度為0.5ms的時(shí)隙構(gòu)成；它沿用了UMTS系統(tǒng)一直都采用的10MS無線幀的長

5、度，LTE在數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)方面提出了更高的要求并且在調(diào)度方面要求更加靈活，小于5MS，所以要采用更加小的時(shí)隙傳輸間隔，以前的是5MS，但是太小了，大家想想會帶來什么問題，是不是調(diào)度時(shí)需要的信令開銷更大了，所以權(quán)衡下，最后就設(shè)計(jì)出了下面的FDD幀結(jié)構(gòu)模型。在每一個(gè)0.5MS時(shí)隙結(jié)構(gòu)中，有數(shù)據(jù)符號和CP組成，針對不同的CP，OFDM符號數(shù)也不同，用常規(guī)CP，每個(gè)時(shí)隙的符號數(shù)為7個(gè)，擴(kuò)展CP每個(gè)時(shí)隙為6個(gè)，這樣一種幀結(jié)構(gòu)，每個(gè)控制信道應(yīng)該是占用每個(gè)時(shí)隙中的幾個(gè)字符，數(shù)量級要更加小一些，具體的分配在后面我們要講到。接下來看TDD，這個(gè)結(jié)構(gòu)大家應(yīng)該很面熟，與TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)有幾分相似的地方，GP為

6、保護(hù)時(shí)隙，不傳輸任何數(shù)據(jù)，防止上下行交叉干擾。自偵一和六傳輸特殊自幀，每一個(gè)子幀是14個(gè)符號，特殊自偵也一樣，特殊子幀由三個(gè)部分組成，也就是三個(gè)部分加起來的符號數(shù)為14，那么這就存在一個(gè)組合問題，LTE可以根據(jù)傳輸環(huán)境不同而選擇對應(yīng)的特殊時(shí)隙配置方案。對于常規(guī)CP，一般有9中配置方案，擴(kuò)展CP只有7種。一般UPPTS配置1到兩個(gè)符號，比較固定，其他兩個(gè)相對較靈活。這里給大家提個(gè)問題，GP的設(shè)置與我傳輸?shù)倪h(yuǎn)近有關(guān)系嗎，肯定是有，GP長度越大，則意味傳輸 距離越遠(yuǎn)，是這個(gè)道理吧。大家還記不記得TDD有個(gè)非常強(qiáng)的優(yōu)勢，就是靈活分配上下行業(yè)務(wù)，因?yàn)橛袝r(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，當(dāng)然我們LTE肯定也沿用了這個(gè)技術(shù)。我們

7、一起來看看集中配置方案。幀結(jié)構(gòu)類型2適用于TDD模式。每一個(gè)無線幀由兩個(gè)半幀構(gòu)成，每一個(gè)半幀長度為5ms每一個(gè)半幀又由8個(gè)常規(guī)時(shí)隙和DwPTS、GP和UpPTS三個(gè)特殊時(shí)隙構(gòu)成。一個(gè)常規(guī)時(shí)隙的長度為0.5ms。DwPTS和UpPTS的長度是可配置的，并且要求DwPTS、GP以及UpPTS的總長度等于1ms。首先簡單介紹一下，特殊時(shí)隙肯定是在 一共7種配置這里分為兩大類：五毫秒的周期，子幀1和6，子幀0和5一定走下行，UpPTS可用來專門放置物理隨機(jī)接入信道（PRACH），這是TDD LTE系統(tǒng)特有的一種“短RACH”結(jié)構(gòu)（只有一個(gè)或兩個(gè)符號長）FDD LTE系統(tǒng)的PRACH不短于1ms。短RA

8、CH是對一種半徑較小的小區(qū)的優(yōu)化，可以在不占用正常時(shí)隙資源的情況下，利用很少的資源承載PRACH信道。隨著寬帶蜂窩系統(tǒng)小區(qū)半徑的縮小，短RACH應(yīng)用場景越來越多。FS2也可以在常規(guī)子幀中采用1ms以上的PRACH信道，與FS1具有相同的支持大半徑小區(qū)的能力。物理資源概念下行信道共有6個(gè)，在后面我會給大家一一介紹他的結(jié)構(gòu)以及功能，在這里大家可以把每個(gè)信道的名字好好記一下。下行物理信道功能概述下行信道映射（信號實(shí)際走的線路是物理信道,邏輯上可能會忽略其中某些過程,只承認(rèn)是點(diǎn)到點(diǎn)）下行物理信道處理流程這個(gè)過程和以前TD也是完全不同的。在物理層傳輸?shù)男盘柖际荗FDM符號，從傳輸信道映射到物理信道的數(shù)據(jù)

9、，經(jīng)過一系列的底層的處理，最后把數(shù)據(jù)送到天線端口上，進(jìn)行空口的傳輸。1、加擾：這個(gè)加擾放在調(diào)制的前面，是對BIT進(jìn)行加擾，每個(gè)小區(qū)使用不同的擾碼，使小區(qū)的干擾隨機(jī)化。減小小區(qū)間的干擾。2、調(diào)制：是把BIT變?yōu)閺?fù)值符號，（應(yīng)該是為QPSK這類做準(zhǔn)備）3、層映射：每一個(gè)碼字中的復(fù)值調(diào)制符號被映射到一個(gè)或者多個(gè)層上；根據(jù)選擇的天線技術(shù)不同，而采用不同的層映射單天線端口層映射：選擇單天線接受或者采用波束賦性技術(shù)。只對應(yīng)一個(gè)天線端口的傳輸空間復(fù)用的層映射：天線端口有4個(gè)可用，那么就是把2個(gè)碼字的復(fù)制符號映射到4個(gè)天線端口上傳輸分集映射：是把一個(gè)碼字上的復(fù)制符號映射到多個(gè)層上，一般選擇兩層或四層4、預(yù)編碼

10、：就是把層映射后的矩陣映射到對應(yīng)的天線端口上，理所當(dāng)然預(yù)編碼對應(yīng)也有3中類型單天線端口的預(yù)編碼：物理信道只能在天線端口序號為0、4、5的天線上進(jìn)行傳輸空間復(fù)用的預(yù)編碼：兩端口，使用天線序列號為0、1.4端口的為0-3傳輸分集預(yù)編碼：同上5、資源粒子映射：就是把預(yù)編碼后的復(fù)制符號映射到虛擬資源塊上沒有其他用途的的資源例子上。大家可以發(fā)現(xiàn)采用層映射和預(yù)編碼的技術(shù)就是我們所謂的MIMO技術(shù)的核心。PBCH信道在典型的蜂窩系統(tǒng)中，小區(qū)的其他信道中的配置和操作信息由廣播信道（BCH）攜帶。PBCH上面發(fā)送的主要是廣播信息（Master Information Block），PBCH采用QPSK調(diào)制，采用

11、單天線或者發(fā)射分集方式發(fā)送，PBCH采用盲解。 PBCH映射到每1幀的第1個(gè)子幀的第2個(gè)時(shí)隙的前4個(gè)符號，根據(jù)CP長度的不同，PBCH對應(yīng)的編碼之后的信息比特程度為1920或者1728比特，PBCH映射的時(shí)候都假設(shè)基站有4天線。其中，PBCH的發(fā)送周期為40ms。 MIB信息為24 bits，經(jīng)過crc(包括crc mask)之后為40bits，再經(jīng)過1/3 CC后為120 bits，經(jīng)過速率匹配后為1920bits（normal cp，extended cp為1728 bits），這些比特加擾后通過4個(gè)無線幀發(fā)射出去.關(guān)于一個(gè)無線幀的RE數(shù)目，在normal cp時(shí)為240 RE，exten

12、ded cp時(shí)為216 RE,兩種情況下導(dǎo)頻的開銷不同。PBCH不會和PDCCH沖突，因?yàn)閮烧呤菚r(shí)分的，永遠(yuǎn)不會沖突。SFN的高8bit 通過PBCH傳輸 低2bit通過盲檢測PBCH 40ms 定時(shí)獲得。dl-bandwidth, 3位, 表示 6, 15, 25, 50, 75, 100 六種帶寬. phich-duration, 1位, 表示Normal or Extend phich-resource, 2位, 對應(yīng)PHICH的參數(shù)Ng, =1/6, 1/2, 1, 2 SFN幀號高8位 spare預(yù)留比特10位. PBCH編碼CRC16位, 并根據(jù)天線的個(gè)數(shù)進(jìn)行Mask. 1/3碼率

13、的CC 對NormalCP而言, 速率匹配輸出1920比特, 相當(dāng)于重復(fù)16倍. PBCH調(diào)制和映射加擾, 擾碼與Cell_ID有關(guān). QPSK調(diào)制. 分層和預(yù)編碼, 多天線只有發(fā)送分集(TD)方式, 無空間復(fù)用(SM)方式. 物理資源映射, subframe0的slot1中前四個(gè)OFDM符號的72個(gè)子載波. 注意天線端口為1,2,3,4的cell-special RS要保留. 40ms, 每10ms發(fā)送一個(gè)可以自解碼的PBCH. (其實(shí)10ms的數(shù)據(jù)相當(dāng)于將circle buffer重復(fù)了4次) 對Normal CP而言, 40ms的物理資源共4*(4*72-4*12)=960個(gè)子載波, 每

14、個(gè)子載波上傳輸一個(gè)QPSK符號, 因此傳輸1920比特. PBCH的接收: 主要要解決三個(gè)問題.天線配置未知。發(fā)送天線配置不同則接收端MIMO檢測的操作不同, 并且CRC的Mask也不同. 簡單的方法是輪流試發(fā)送天線為1，2，4的情況；復(fù)雜的方法是根據(jù)cell-special RS進(jìn)行發(fā)送天線估計(jì)，估計(jì)后再進(jìn)行MIMO檢測。 接收下來的10msPBCH是40ms中哪一段未知, 因此解擾用的擾碼是哪一段也未知. 簡單的方法是輪流用4段中的一段，直到CRC正確為止。 如何將多段10ms的PBCH合并譯碼？這個(gè)問題在理解了上面的原理后，相信大家很容易回答，有興趣的可以回復(fù)評論進(jìn)行討論。 PBCH檢測

15、下行物理信道PCFICH信息PCFICH位置下行物理信道PHICH信息PHICH信息含義: eNodeB是否成功解析PUSCH的反饋, ACK/NACK. 1比特.PHICH編碼過程: 重復(fù)3倍, 編碼輸出為3比特.PHICH調(diào)制映射過程: 主要有幾個(gè)參數(shù), PHICH_duration: 這個(gè)可以是normal or extended, 在MIB中指示. 用來表示PHICH持續(xù)多少個(gè)OFDM符號, 取值可以是1, 2, 3. PHICH_group: 這個(gè)由CP模式, Ng和N_RB_DL決定, 在MIB中指示. mi: 這個(gè)是TDD特有參數(shù), 由上下行配置模式?jīng)Q定, 在SIB1中

16、指示. PHICH_seq: 由于PHICH有擴(kuò)頻操作, NormalCP擴(kuò)頻碼長度為4, 支持8組復(fù)數(shù)擴(kuò)頻碼, ExtendCP擴(kuò)頻碼長度為2, 支持4組復(fù)數(shù)擴(kuò)頻碼. 具體調(diào)制映射過程是將編碼輸出的3比特進(jìn)行BPSK調(diào)制, 加擾和擴(kuò)頻, 以NormalCP為例, 經(jīng)過調(diào)制加擾擴(kuò)頻后, 輸出為12個(gè)符號, 然后進(jìn)行分層和Precoding, 其中4天線的Precoding在ExtendCP模式下和PBCH略有不同. 接下來將不同PHICH_Seq的序列相加, 并根據(jù)上述幾個(gè)參數(shù)計(jì)算物理資源映射的具體位置, 最后將相加的結(jié)果放入相應(yīng)的物理資源中.PHICH接收過程: 這里主要存在一個(gè)雞

17、生蛋 or 蛋生雞問題的解決.因?yàn)榻釶HICH需要已知mi, 而mi又在SIB1中, SIB1又在PDSCH中, 而解析PDSCH之前, 需要先解析對應(yīng)的PDCCH, 在解PDCCH之前, 又需要排除PHICH所占用的資源, 這又需要知道m(xù)i.  好像右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn), 最后發(fā)現(xiàn)是一個(gè)圈一樣.解決方法是mi一共有0,1,2三種, 因此在解析SIB1之前的第一次解PDCCH可以嘗試解三種可能. PHICH信道位置PHICH信道位置PHICH占用的OFDM符號數(shù)可能采用兩種配置：一是將 PHICH固定在第1個(gè)OFDM符號，但這種方法可能影響PHICH的覆蓋性能；二是采用半靜態(tài)可

18、配的PHICH長度。經(jīng)過研究決定采用兩種長度半靜態(tài)可配的方式：對MBSFN子幀， PHICH長度在1個(gè)和2個(gè)OFDM符號之間半靜態(tài)選擇：對非MBSFN子幀，PHICH長度在 1個(gè)和3個(gè)OFDM符號之間半靜態(tài)選擇。 PHICH包含3個(gè)REG，采用QPSK調(diào)制。對于2天線情況，一個(gè) ACKNACK比特采用Walsh序列經(jīng)過4倍擴(kuò)頻形成一個(gè)REG，然后重復(fù)3次，形成一個(gè) ACKNACK信道。由于采用4倍正交碼擴(kuò)頻，再加上QPSK的I、Q兩路，共可以在一個(gè)戶HICH內(nèi)復(fù)用8個(gè)ACKNACK信道。在4天線情況下，仍然采用4倍擴(kuò)頻，但要對相應(yīng)的4天線發(fā)送分集方法做一些調(diào)整。 和PCFICH一樣，PHICH

19、也盡可能均勻分布在6個(gè)PRB所在的分別位于3個(gè)符號。如帶寬內(nèi)，兩個(gè)相鄰的PHICH REG之間相隔6個(gè)REG，另外，在時(shí)域上，PHICH也盡可能分散到控制區(qū)域所在的所有符號，PHICH長度為3，因此3個(gè)PHICHREG果PHICH長度為2，則3個(gè)PHICHREG有1個(gè)位于第1符號，有2個(gè)位于第2符號。 PHICH信令是和上一周期的上行數(shù)據(jù)緊密聯(lián)系的，因此PHICH需要占用的資源與一個(gè)周期內(nèi)的上行數(shù)據(jù)信道資源有一定關(guān)聯(lián)，這就為隱性地表示PHICH資源創(chuàng)造了可能。最后決定，將PHICH使用的資源位置和上行資源分配的第1個(gè)PRB之間建立聯(lián)系。 由于采用了獨(dú)立的PHICH和PCFICH信道，而且這兩個(gè)

20、信道使用的資源是相對固定的 (PCFICH資源是靜態(tài)的，PHICH資源是半靜態(tài)的)，因此系統(tǒng)會首先分配PHICH和PCFICH信道使用的RE，然后將剩下的RE分配給PDCCH，PDCCH將在這些剩下的RE內(nèi)進(jìn)行交織，如圖5-46所示。 PCFICH占用的RE是靜態(tài)的，不會對PDCCH的資源指示造成影響。但PHICH占用的 RE是半靜態(tài)變化的，占用哪些RE應(yīng)該由系統(tǒng)信息指示。如果這個(gè)系統(tǒng)信息放在PDCCH中，就帶來的“雞生蛋，蛋生雞”(Chicken-and-Egg)的問題：PDCCH需要獲知PHICH占用的 RE才能解調(diào)，而PHICH反過來需要PDCCH通知UE它使用了哪些RE。為了解決這個(gè)難

21、題，最終決定在PBCH中對PHICH格式進(jìn)行指示，雖然PBCH的開銷本來是應(yīng)該嚴(yán)格控制的。在PBCH中使用lbit指示PHICH的長度，2bit指示PHICH使用的頻域資源，即PHICH組的數(shù)量(每個(gè)PHICH組包含8個(gè)PHICH)。在頻域上，PHICH采用等間距放置，即每隔固定數(shù)量的子載波放置一個(gè)PHICH的REG。為了抑制不同小區(qū)PHICH之間的干擾，還采用循環(huán)位移的方法使相鄰小區(qū)在錯開的頻域資源上發(fā)送PHICH。某個(gè)小區(qū)的PHICH位移可以和它的小區(qū)ID對應(yīng)，因此不需要額外的信令傳輸。下行物理信道物理下行控制信道PDCCHPDCCH的CCE聚合PDCCH盲檢測UE一般不知道當(dāng)前DCI傳送

22、的是什么format的信息，也不知道自己需要的信息在哪個(gè)位置。但是UE知道自己當(dāng)前在期待什么信息，例如在Idle態(tài)UE期待的信息是paging, SI；發(fā)起Random Access后期待的是RACH Response；在有上行數(shù)據(jù)等待發(fā)送的時(shí)候期待UL Grant等。對于不同的期望信息UE用相應(yīng)的X-RNTI去和CCE信息做CRC校驗(yàn)，如果CRC校驗(yàn)成功，那么UE就知道這個(gè)信息是自己需要的，也知道相應(yīng)的DCI format，調(diào)制方式，從而進(jìn)一步解出DCI內(nèi)容。這就是所謂的“盲檢”過程。那么UE是不是從第一個(gè)CCE開始，一個(gè)接一個(gè)的盲檢過去呢？這也未免太沒效率了。所以協(xié)議首先劃分了CCE公共搜

23、索空間（Common Search Space）和UE特定搜索空間（UE-Specific Search Space），對于不同的信息在不同的空間里搜索。另外對于某些format的信息，一個(gè)CCE是不夠承載的，可能需要多個(gè)CCE，因此協(xié)議規(guī)定了所謂的CCE Aggregation Level取值為1，2，4，8。例如對于位于公共空間里的信息Aggregation Level只有4，8兩種取值，那么UE搜索的時(shí)候就先按4 CCE為粒度搜索一遍，再按8 CCE為粒度搜索一遍就可以了.盲檢次數(shù)不是22而是44，是因?yàn)閷τ诿糠Ntransmission mode, 都有需要檢測兩種不同size 的DCI

24、 format，比如對于transmission mode 1, UE 需要檢測DCI0/1A，和DCI1。0/1A是相同的size，而DCI1 與DCI 0/1A的size是不一樣的，所以UE這兩種Size都要檢測一次，才能確定到底收到的是DCI0/1A，還是DCI1。而DCI0/1A可以通過一個(gè) flag來區(qū)別。所以因?yàn)槭莾煞Nsize，22就需要乘2 .PDCCH盲檢測圖示下行物理信道物理下行共享信道PDSCHUE需要先收聽PCFICH信道,PCFICH信道用于描述PDCCH Physical downlink control channel的控制信息的放置位置和數(shù)，然后UE去接收PDCC

25、H的信息.進(jìn)而接收PDSCH的信息.PMCH不能在子幀0和子幀5中傳輸。下行物理信號一個(gè)基站存在504個(gè)物理層小區(qū)ID，分為168組，每組3個(gè)1、子載波間隔15KHZ,在0-3天線端口上傳輸2、MBSFN參考信號：在天線端口4上傳輸3、單天線端口的PDSCH傳輸，在天線端口5若UE要接入到LTE小區(qū)，必須首先進(jìn)行小區(qū)搜索過程，包括一些列同步階段。經(jīng)過這些階段，UE可以確定時(shí)間和頻率參數(shù)，這對解調(diào)下行鏈路信號和傳輸具有精確定時(shí)的上行鏈路信號是必須的。LTE的兩個(gè)相關(guān)的小區(qū)搜索過程如下：1） 初始同步：憑借初始同步，UE檢測LTE小區(qū)并對所有需要登記的信息進(jìn)行解碼。例如，當(dāng)UE接通或失去與服務(wù)區(qū)的

26、連接時(shí)，需要進(jìn)行初始同步2） 新小區(qū)識別：當(dāng)UE已經(jīng)連接到LTE小區(qū)且正在檢測新的相鄰小區(qū)時(shí)，執(zhí)行新小區(qū)識別。在這種情況下，UE向服務(wù)區(qū)上報(bào)新小區(qū)相關(guān)的測量，準(zhǔn)備切換。這種小區(qū)識別是周期性重復(fù)的，知道服務(wù)區(qū)質(zhì)量重新滿足，或UE移動到另一個(gè)小區(qū)為止。兩種情況下，同步過程采用了兩種專門設(shè)計(jì)的物理信號，在每個(gè)小區(qū)上進(jìn)行廣播，它們分別是主同步信號（PSS，Primary Synchronization Signal）和輔同步信號(SSS,Secondary Synchronization Signal)。這兩種信號的檢測不僅使用時(shí)間和頻率同步，而且提供UE物理層小區(qū)標(biāo)識和循環(huán)前綴長度，通知UE小區(qū)所使

27、用的是FDD還是TDDUE在初始同步過程中除檢測同步信號，還對物理廣播信道進(jìn)行解碼（PBCH），從而得到關(guān)鍵系統(tǒng)信息UE在新小區(qū)識別過程中不必對PBCH進(jìn)行解碼，它只是基于來自新檢測小區(qū)的參考信號進(jìn)行信道質(zhì)量等級測量，并上報(bào)給服務(wù)小區(qū)FDD幀中PSS與SSS的位置FDD和TDD方式下PSS和SSS時(shí)域結(jié)構(gòu)顯示同步信號的周期性傳輸，每個(gè)10ms無線幀傳輸兩次。FDD小區(qū)內(nèi)，PSS總是位于每個(gè)無線幀第1和第11個(gè)時(shí)隙的最后一個(gè)OFDM符號上，使得UE在不考慮循環(huán)前綴長度（CP）下獲得時(shí)隙邊界定時(shí)。SSS直接位于PSS之前。假設(shè)信道相干持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于OFDM符號周期，這種設(shè)計(jì)可利用PSS和SSS的相

28、關(guān)性進(jìn)行相干解調(diào)。TDD小區(qū)內(nèi)，PSS位于每個(gè)無線幀第3個(gè)和第13個(gè)時(shí)隙上，從而SSS比PSS早3個(gè)符號：假設(shè)信道相干時(shí)間遠(yuǎn)大于4個(gè)OFDM符號時(shí)間，PSS和SSS就可以進(jìn)行相干檢測在LTE早起研究中，明確了下行參考信號至少可以用于如下目的1） 下行信道質(zhì)量測量（又稱信道探測）2） 下行信道估計(jì)，用于UE端的想干（Coherent）檢測和解調(diào)3） 小區(qū)搜索在LTE 下行鏈路中，提供了3中不同類型的參考信號1） 小區(qū)專用參考信號（通常指“公共”參考信號，小區(qū)中所有UE都可以使用）2） UE專用參考信號，針對專門用戶，嵌入在數(shù)據(jù)中3） MBSFN專用參考信號，它僅用于多媒體廣播單頻網(wǎng)中下行參考信號

29、由已知的參考符號構(gòu)成，如果定義OFDM的基本資源單位（即1個(gè)子載波*1個(gè)OFDM符號）為資源粒子（Resource Element,RE），則下行參考符號是以RE為單位的，即一個(gè)參考符號占用一個(gè)RE所有的參考信號都是QPSK調(diào)制-恒模調(diào)制，它的特點(diǎn)是使發(fā)射波形的峰值平均功率比較低。小區(qū)專用參考信號OFDM系統(tǒng)對參考信號在點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中等距離排列以實(shí)現(xiàn)信道的最小均方誤差估計(jì)。此外，對于均勻參考符號網(wǎng)格而言，在頻面上菱形排列可進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)如圖顯示了對常規(guī)CP長度參考信號的排列。LTE中，在時(shí)頻二維點(diǎn)陣上，構(gòu)成小區(qū)專用參考信號的符號安排需要遵循如下原則我們已設(shè)想LTE系統(tǒng)可以在高速移動性下工作，而WLA

30、N系統(tǒng)通常只需要為步行情況進(jìn)行優(yōu)化。WLAN系統(tǒng)通常使用以前導(dǎo)為基礎(chǔ)的訓(xùn)練序列，它的插入頻率可以滿足其所支持的移動性參考符號間所要求的間隔時(shí)間可從其所支持的最大多普勒頻移（高速移動）得到，對于LTE是500km/h,在時(shí)域中每個(gè)0.5ms時(shí)隙需要兩個(gè)參考信號，以便正確估計(jì)信道。在頻率方向上，在包含了參考符號的每個(gè)OFDM符號上，每6個(gè)子載波間有一個(gè)參考符號，但它們是錯開的，因此在每個(gè)資源塊中，每3個(gè)子載波有一個(gè)參考符號。這個(gè)間隔與信道期望的相干帶寬有關(guān)，因此也與信道時(shí)延擴(kuò)展有關(guān)。在LTE中，頻域上兩個(gè)符號的間隔在一個(gè)資源塊內(nèi)是45kHz，可以解決信道預(yù)期的頻域變化LTE 的下行鏈路是針對多發(fā)射

31、天線系統(tǒng)的，RS排列圖樣因此定義為在eNode B上的多路天線端口。天線端口實(shí)際上可由單路物理天線或多路物理天線單元的組合來實(shí)現(xiàn)。不論哪種情況，來自每個(gè)天線單元的發(fā)射信號都設(shè)計(jì)為可在UE接收機(jī)中不可進(jìn)一步分解的信號：從用戶的觀點(diǎn)來看，對應(yīng)某一給定的天線端口的傳輸參考信號定義了天線的端口，無論它表示來自一個(gè)物理天線的單個(gè)無線信道，還是來自組成這個(gè)天線端口的多個(gè)物理天線單元的復(fù)合信道，UE都可以得到對這個(gè)天線端口的信道估計(jì)。如果LTE eNode B使用至少4個(gè)小區(qū)專用天線端口，UE需獲取至少4個(gè)獨(dú)立信道估計(jì)。對于每個(gè)天線端口就要設(shè)計(jì)不同的參考信號圖樣，需要特別考慮最小化多發(fā)射天線端口在小區(qū)內(nèi)部的

32、互相干擾。在擴(kuò)展CP長度情形下，參考符號安排略微有些變化MBSFN參考信號超長擴(kuò)展CP 的RB，7.5kHz*24下行專用參考信號映射-用于波束賦形技術(shù)上行物理信道為RE的集合，用于承載高層的信息，學(xué)習(xí)這一部分我們要結(jié)合下行的來學(xué)習(xí)，但是要清楚一點(diǎn)的是上下行的調(diào)制方式是不同的，分別為單載波和多載波。上行信道的復(fù)用比下行信道的復(fù)用要復(fù)雜的多，下行利用時(shí)頻域的復(fù)用結(jié)構(gòu)，很容易把控制信道和數(shù)字信道復(fù)用在一起。上行信道映射上行物理信道功能概述上行物理信道上行物理控制信道PUCCH為了保證單載波的特性，PUCCH和PUSCH一定不會同時(shí)傳輸，PUCCH時(shí)域映射上行物理信道上行物理共享信道PUSCH是沒有

33、層映射的，因?yàn)槭菃翁炀€傳輸控制信令和數(shù)據(jù)復(fù)用為了保證上行單載波特性，當(dāng)數(shù)據(jù)和控制信令同時(shí)傳輸時(shí)，控制信令和數(shù)據(jù)在DFT之前需要進(jìn)行復(fù)用物理隨機(jī)接入信道PRACHPRACH幀格式不同幀格式在LTE時(shí)頻結(jié)構(gòu)當(dāng)中的位置PRACH時(shí)頻結(jié)構(gòu)PRACH接入時(shí)隙配置索引隨機(jī)接入時(shí)隙配置示例Preamble信息時(shí)域上長度為一個(gè)OFDM符號(子載波間隔與數(shù)據(jù)不同)，序列映射在頻域PRACH 資源映射 TDD 一個(gè)上行子幀（包括UpPTS）中可以同時(shí)存在多個(gè)PRACH信道； 當(dāng)存在多個(gè)上行PRACH信道時(shí)，優(yōu)先考慮占用不同的子幀，如果時(shí)間上分配不開，再考慮一個(gè)子幀中支持多個(gè)PRACH信道； 不同小區(qū)的PRACH信

34、道在時(shí)域盡量錯開； 對于format 03，Preamble與PUCCH相鄰，對于多于一個(gè)PRACH時(shí)，分別與頻帶兩側(cè)的PUCCH相鄰； 對于format 4，Preamble放置在頻帶邊緣，并且根據(jù)系統(tǒng)幀號變換是高頻的一側(cè)，還是低頻的一側(cè)。上行物理信號上行RS的作用包括用于進(jìn)行相干解調(diào)所需的信道估計(jì)，用于上行調(diào)度的信道質(zhì)量探測、功率控制、定時(shí)估計(jì)以及支持下行波束賦形的到達(dá)方向估計(jì)等。上行鏈路支持兩種RS1） 解調(diào)RS（Demodulation RS,DM RS）,在物理層上行共享（PUSCH）上與上行鏈路數(shù)據(jù)的傳輸相關(guān)聯(lián)，并且（或）和控制信令在物理層上行控制信道相結(jié)合（PUCCH）。這些RS

35、主要用于信道估計(jì)中的想干解調(diào)。2） 探測RS（SRS），不與上行鏈路和（或）控制傳輸相關(guān)聯(lián)，主要用于確定信道智聯(lián)，使得在上行鏈路中能夠進(jìn)行頻率選擇性調(diào)度。相對3G來說，上行就新增加了SRS參考信號。這個(gè)信號是用來測量異頻信號質(zhì)量的。因?yàn)檎{(diào)度需要知道全頻段的信道情況。上行參考信號分類和結(jié)構(gòu)對不同信道 RS的位置是不同的。SRS在不同頻點(diǎn)以跳頻的方式發(fā)送。如果全頻段都發(fā)射，那會功率很高。與上行PUSCH數(shù)據(jù)或PUCCH控制傳輸相關(guān)聯(lián)的DM RS主要用于相干解調(diào)的信道估計(jì)，并且會在每個(gè)發(fā)送上行時(shí)隙中出現(xiàn)。上行物理信號PUSCH解調(diào)用參考信號單個(gè)PUSCH DM RS符號在每個(gè)上行時(shí)隙中準(zhǔn)確位置取決于

36、是使用標(biāo)準(zhǔn)CP還是擴(kuò)展CP。對于每個(gè)時(shí)隙具有7個(gè)SC-FDMA符號的常規(guī)CP而言，PUSCH DM RS占據(jù)中心（即第四個(gè)）SC-FDMA符號。對于每個(gè)時(shí)隙具有6個(gè)SC-FDMA符號的擴(kuò)展CP而言，使用第三個(gè)SC-FDMA符號。對于PUCCH傳輸，DM RS的位置和數(shù)量取決于發(fā)送的上行控制信息的類型。前面為傳送ACK/NACK的參考信號，后面為擴(kuò)展CP的傳送CQI的參考信號。上行物理信號-探測用參考信號正如前面提到的，為了實(shí)現(xiàn)上行頻域調(diào)度，UE除了用本UE數(shù)據(jù)傳輸帶寬內(nèi)發(fā)送解調(diào)RS（DM RS）以外，還需要在更寬帶寬內(nèi)發(fā)送SRS，對信道進(jìn)行探測（Sounding），每個(gè)UE可能都需要發(fā)送SRS

37、。作用：用于子載波頻率的選擇性調(diào)度、鏈路適配、功率控制和保持山下行同步等。上行物理信號-探測用參考信號-主要參數(shù)時(shí)域參數(shù)1.符號位置：位于配置SRS的上行子幀的最后一個(gè)SC-FDMA符號；對于UpPTS，其所有符號都可以用于傳輸SRS；2.子幀位置：UE通過廣播信息獲得哪一個(gè)子幀中存在SRS。配置了SRS的子幀的最后一個(gè)SC-FDMA符號預(yù)留給SRS，不能用于PUSCH的傳輸；3.子幀偏移：UE通過RRC信令獲得SRS所在的具體子幀位置；4. 持續(xù)時(shí)間：UE通過RRC信令獲知其傳輸時(shí)間是一次性的還是無限期的；5. 周期：UE通過RRC信令獲知其在一個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)闹芷?，支?、5、10、20

38、、40、80、160ms；6. 是否同時(shí)傳輸SRS與ACK/NACK：UE通過RRC信令或者其是否允許其同時(shí)傳輸SRS與ACK/NACK，如果是，則使用截?cái)嗟腜UCCH來傳輸ACK/NACK，即PUCCH的最后一個(gè)SC-FDMA符號被打掉。上行物理信號-探測用參考信號-主要參數(shù)頻域參數(shù)頻域參數(shù) 1、SRS帶寬配置（SRS bandwidth configuration）：UE通過廣播信息獲得小區(qū)允許的SRS的帶寬信息； 2、SRS帶寬（SRS-bandwidth）：UE通過RRC信令獲得具體的帶寬配置； 3、 頻域位置（Frequency-domain position）：UE通過RRC信令獲

39、得具體的SRS傳輸PRB位置； 4、 跳頻信息（Frequency-hopping information）：UE通過RRC信令獲知其是否進(jìn)行SRS跳頻； 5、Transmission comb：UE通過RRC信令獲知其使用的Comb信息。上行物理信道及上行信號的視頻位置UE等級從上表可以看出，終端等級1可以接收一個(gè)層，等級2、3、4可以接收兩個(gè)層，等級5可以接收4個(gè)層。由此他們的數(shù)據(jù)接收能力有很大不同，等級5可以接收的層數(shù)為等級4的兩倍，其接收峰值速率也為等級4的兩倍。等級2、3、4的MIMO接收能力相同，他們在接收數(shù)據(jù)能力方面的差異主要由他們的接收緩存的大小造成的。雖然LTE下行最多支持4

40、個(gè)層的空間復(fù)用，但支持的碼字最多為2（一個(gè)碼字可以映射到多個(gè)層）。終端等級25可以支持兩個(gè)碼字的同時(shí)接收，即UE能同時(shí)接收兩個(gè)DL-SCH傳輸塊。因此終端在一個(gè)TTI中接收的最大DL-SCH比特?cái)?shù)量可以大于一個(gè)DL-SCH中接收的最大比特?cái)?shù)量，前者最大可以是后者的兩倍。一個(gè)TTI的長度是1ms，因此終端支持的下行最大速率為所有DL-SCH中最大比特?cái)?shù)量的1000倍。在緩存尺寸不受限時(shí)，終端最大接收數(shù)據(jù)率和系統(tǒng)的下行峰值速率基本對應(yīng)的。以等級5為例，終端可以支持最高空間復(fù)用階數(shù)為4，其最大MCS的頻譜效率為5.5547bit/s/Hz，20MHz系統(tǒng)帶寬中包含18MHz有效帶寬（100個(gè)RB）。

41、根據(jù)4天線的RS結(jié)構(gòu)，并將PDCCH/PCFICH開銷設(shè)定為最?。匆粋€(gè)OFDM符號），則在一個(gè)PRB對的168個(gè)RE（短CP情況）中共有32個(gè)RE被用于RS和下行控制信令開銷（忽略額外PHICH RE），則一個(gè)PRB對中用于DL-SCH的RE比例為1-32/168=81%。此配置下下行峰值速率可估算為18×5.5547×4×81%=324（Mbps），因此將等級5的最大接收速率設(shè)定為300Mbps是比較合適的。 終端等級1可以接收一個(gè)層，等級2、3、4可以接收兩個(gè)層，等級5可以接收4個(gè)層。由此他們的數(shù)據(jù)接收能力有很大不同，等級5可以接收的層數(shù)為等級4的兩倍，其接

42、收峰值速率也為等級4的兩倍。等級2、3、4的MIMO接收能力相同，他們在接收數(shù)據(jù)能力方面的差異主要由他們的接收緩存的大小造成的。雖然LTE下行最多支持4個(gè)層的空間復(fù)用，但支持的碼字最多為2（一個(gè)碼字可以映射到多個(gè)層）。終端等級25可以支持兩個(gè)碼字的同時(shí)接收，即UE能同時(shí)接收兩個(gè)DL-SCH傳輸塊。因此終端在一個(gè)TTI中接收的最大DL-SCH比特?cái)?shù)量可以大于一個(gè)DL-SCH中接收的最大比特?cái)?shù)量，前者最大可以是后者的兩倍。一個(gè)TTI的長度是1ms，因此終端支持的下行最大速率為所有DL-SCH中最大比特?cái)?shù)量的1000倍。在緩存尺寸不受限時(shí)，終端最大接收數(shù)據(jù)率和系統(tǒng)的下行峰值速率基本對應(yīng)的。以等級5為

43、例，終端可以支持最高空間復(fù)用階數(shù)為4，其最大MCS的頻譜效率為5.5547bit/s/Hz，20MHz系統(tǒng)帶寬中包含18MHz有效帶寬（100個(gè)RB）。根據(jù)4天線的RS結(jié)構(gòu)，并將PDCCH/PCFICH開銷設(shè)定為最?。匆粋€(gè)OFDM符號），則在一個(gè)PRB對的168個(gè)RE（短CP情況）中共有32個(gè)RE被用于RS和下行控制信令開銷（忽略額外PHICH RE），則一個(gè)PRB對中用于DL-SCH的RE比例為1-32/168=81%。此配置下下行峰值速率可估算為18×5.5547×4×81%=324（Mbps），因此將等級5的最大接收速率設(shè)定為300Mbps是比較合適的。由

44、于R8 LTE暫時(shí)不采用上行SU-MIMO，因此當(dāng)前R8終端不支持空間復(fù)用發(fā)送。這樣，不同終端等級的上行傳輸能力取決于對調(diào)制方式的支持和發(fā)射緩存的尺寸。對于TDD LTE系統(tǒng)，實(shí)際可以實(shí)現(xiàn)的峰值速率還取決于上下行子幀分配的比例及DwPTS中承載的DL-SCH比特?cái)?shù)量。只有終端等級5支持64QAM發(fā)送，大致可以實(shí)現(xiàn)75Mbps的上行峰值速率。LTE物理層過程LTE小區(qū)搜索獲得的基本信息小區(qū)搜索過程小區(qū)初搜基本流程1）通過PSS獲得5ms定時(shí)，并通過序列相關(guān)得到小區(qū)ID號N_ID(2)2）通過SSS獲得10ms定時(shí)，并通過序列相關(guān)得到小區(qū)ID組號N_ID(1)3）按照以上兩步的結(jié)果經(jīng)過計(jì)算得到CELL_ID4）在固定的時(shí)頻位置上接收并解碼PBCH，得到主信息塊MIB5）在下行子幀內(nèi)接收使用SI-RNTI標(biāo)識的PDCCH信令調(diào)度的系統(tǒng)信息塊SIBLTE小區(qū)搜索的主要流程10MHz終端對20MHz系統(tǒng)的小區(qū)搜索下行同步信號序列LTE小區(qū)搜索優(yōu)點(diǎn)預(yù)先固定小區(qū)搜索頻段無論小區(qū)采用何種傳輸帶寬，用戶終端只需要利用中央頻段就能快速獲得小區(qū)信息隨機(jī)接入過程一個(gè)用戶設(shè)備（UE）只有當(dāng)其上行傳輸時(shí)間同步后，才能被調(diào)度進(jìn)行上行傳輸。因此，L