LTE下行物理信道處理過程

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.物理層的基本概念1.1 LTE系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)在空中接口上，LTE系統(tǒng)定義了無線偵來進(jìn)行信號的傳輸，1個無線幀的長度為10ms。LTE支持兩種幀結(jié)構(gòu)FDD和TDD。在FDD幀結(jié)構(gòu)中，一個長度為10ms的無線幀由10個長度為1ms的子幀構(gòu)成，每個子幀由兩個長度為0.5ms的時隙構(gòu)成?；緯r間單位在TDD幀結(jié)構(gòu)中，一個長度為10ms的無線幀由2個長度為5ms的半幀構(gòu)成，每個半幀由5個長度為1ms的子幀構(gòu)成，其中包括4個普通子幀和1個特殊子幀。普通子幀由兩個0.5ms的時隙組成，而特殊子幀由3個特殊時隙（DwPTS、GP和UpPTS）組成。1.2LTE下行時隙結(jié)構(gòu)和物理資源L

2、TE系統(tǒng)中的物理資源均被分配到物理資源網(wǎng)格中傳輸，也就是說在每個slot中傳輸?shù)男盘栍梢粋€資源網(wǎng)格描述。一個資源網(wǎng)格是由 個下行物理資源塊（Physical Resource Block，記為RB）組成，而每個RB又由個資源元素（resource element，記為RE）構(gòu)成。一個RB在時域上包含個OFDM符號,在頻域上包含個子載波。RE是資源網(wǎng)的基本單位，一個資源網(wǎng)包含 個資源元。在一個slot中資源元素由索引對（k,l）唯一定義，其中k=0, -1，l=0, -1分別為頻域和時域的索引。LTE下行資源網(wǎng)格圖具體如圖由圖可知，一個資源網(wǎng)格由頻域索引坐標(biāo)上個子載波和時域索引坐標(biāo)上個OFDM符

3、號交錯分割而成。其中，是RB個數(shù)，它由下行傳輸帶寬決定，為每RB分配的子載波個數(shù)，1個RB在頻域上對應(yīng)12個子載波，子載波間隔為15kHZ， 180KHz=15 KHz x 12(normal CP)。和的個數(shù)由CP（Cyclic Prefix，CP）類型和子載波間隔決定。物理資源塊參數(shù)與CP長度關(guān)系如表所示子載波間隔OFDM符號數(shù)(一個時隙)RB占用子載波數(shù)RB對應(yīng)的RE數(shù)常規(guī)CP15KHz71284擴展CP15KHz612727.5KHz324721.3 資源元素組物理資源元素組（Resource-element Groups，記為REG）是用來定義控制信道到資源元素的映射的?？刂菩畔⒌挠?/p>

4、射，需要把物理資源首先定義為資源組，然后再映射。對不同的天線口配置，不同的OFDM符號，資源組的定義略有不同：1、每個子幀的第零個時隙的第零個OFDM符號，一個物理RB包括兩個資源組，每組包括6個RE；2、每個子幀的第零個時隙的第一個OFDM符號，如果是非四天線的配置，一個物理 RB包括三個資源組，每組包括4個RE；3、每個子幀的第零個時隙的第一個OFDM符號，如果是四天線的配置，一個物理RB 包括兩個資源組，每組包括6個RE；4、每個子幀的第零個時隙的第二個OFDM符號，一個物理RB包括三個資源組，每組包括4個RE；5、每個子幀的第零個時隙的第三個OFDM符號，一個物理RB包括三個資源組，每

5、組包括4個RE；1.4LTE下行物理資源分配LTE下行鏈路主要包括如下幾種信道處理：物理下行業(yè)務(wù)信道（PDSCH）、物理多播信道（PMCH）、物理廣播信道（PBCH）、物理控制類型指示信道（PCFICH）、物理HARQ指示信道（PHICH）、物理下行控制信道（PDCCH）以及主/輔同步信道（P/S-SCH）?？煞譃闃I(yè)務(wù)信道、控制信道、同步信道三類，其中PDSCH是業(yè)務(wù)信道，P/S-SCH為同步信道，PMCH、PBCH、PCFICH、PHICH以及PDCCH統(tǒng)屬于控制信道。LTE下行發(fā)送的數(shù)據(jù)有：同步信號、公共導(dǎo)頻、廣播信息、控制格式指示信息、HARQ指示信息、控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這些信息分別通

6、過如下信道承載：P/S-SCH、PBCH、PCFICH、PHICH、PDCCH以及PDSCH。1、PBCH：Physical Broadcast Channel （物理廣播信道） 主要用來傳輸MIB信息，MIB消息包含：DL帶寬信息；PHICH組號； 占用中間的6個RB（72sc），在第2個slot的前4個symbol上傳遞（slot 1, symbol 03）。MIB消息的重復(fù)周期為40ms，起始位置為subfram#0 of SFN mod 4 = 0。每10ms傳遞一次MIB，傳遞內(nèi)容一致，40ms組成一個MIB消息?？蓪崿F(xiàn)時間分集，提高UE接收MIB消息時的增益，改善接收質(zhì)量。 2、P

7、CFICH：Physical Control Format Indicator Channel （物理控制格式指示信道） 用來指示在一個sub-frame中PDCCH傳輸?shù)腛FDM symbol數(shù)量（1, 2 or 3）。在每個subframe(TTI)的第1個symbol上進(jìn)行傳遞(symbol 0 within each TTI) 承載CFI信息，每TTI占用16個RE資源，即4個REG。 3、PDCCH：Physical Downlink Control Channel （物理下行控制信道） 用于承載DCI信息，包括資源調(diào)度分配和其他控制信息，如與DL-SCH和PCH相關(guān)的HARQ信息等

8、。PDCCH在每個subframe的前3個symbol（symbol 02）中進(jìn)行傳遞，占用個數(shù)由PCFICH承載的CFI消息來確定。PDCCH的大小對應(yīng)于一個或者多個CCE。4、PDSCH：Physical Downlink Shared Channel （物理下行共享信道） 用于承載DL-SCH信息，傳遞SIB信息（SIB消息傳遞方向：BCCH -> DL-SCH -> PDSCH）。 SIB1消息的重復(fù)周期為80ms，初始位置為subframe#5 of SFN mod 8 = 0，在SFN mod 2 = 0的幀上重復(fù)。5、PHICH：Physical HARQ Indic

9、ator Channel （物理HARQ指示信道） 用于承載HARQ的ACK/NACK。 在每個subframe的第1個symbol上進(jìn)行傳遞（symbol 0 of each subframe）。一個PHICH組對應(yīng)于3個REG，12個RE資源。6、PSS：Primary Synchronization Signal （主同步信號） 頻域上占系統(tǒng)帶寬中間的6個RB，即72sc。在第2個subframe的第3個symbol中進(jìn)行傳遞（subframe 1 or 6, symbol 2）。 7、SSS：Secondary Synchronization Signal（輔同步信號） 頻域上占系統(tǒng)帶

10、寬中間的6個RB，即72sc。在第1個subframe的最后1個symbol中進(jìn)行傳遞（subframe 0 or 5, symbol 6）在subframe 0和5中的SSS結(jié)構(gòu)相同，但是在頻域上錯開，以區(qū)別前5ms或后5ms的半幀。 8、RS：Reference Signal （參考信號）（every slot, symbol 0&4） 用于下行信道估計，信道質(zhì)量測量以及相關(guān)解調(diào)，對UE來說是已知信號（RS信號與小區(qū)physical id有關(guān)，這個在小區(qū)搜索過程中的同步信號中獲得）。頻域上：每6個子載波分配一個RS。 時域上：每個slot的symbol 0&4 用來傳遞RS

11、，symbol 0和4之間有3個SC的間差，用于時頻域分集。2.LTE下行發(fā)射端基帶處理流程簡介本節(jié)主要以PDCCH為例來介紹LTE下行eNodeB的發(fā)射處理流程。物理下行控制信道PDCCH承載調(diào)度以及其他控制信息，具體包含傳輸格式、資源分配、下行調(diào)度許可、功率控制等信息。PDCCH是LTE物理層最重要的控制信道，如果說資源調(diào)度器是系統(tǒng)的“大腦”，那么PDCCH就相當(dāng)于通向各個“器官”的指令，確保下行/上行共享信道（PDSCH/PUSCH）對無線資源的動態(tài)有效利用。這些“指令”就是下行控制信息（Downlink Control Information，DCI）。LTE定義了幾種DCI格式，分別

12、為DCI0、DCI1、DCI1A、DCI1C、DCI2、DCI3和DCI3A，不同的格式傳輸?shù)男畔⒉煌?，所占用的bits數(shù)目也不相同。這些DCI信息經(jīng)過CRC、速率匹配、調(diào)制等基帶處理后被映射到每個子幀的前n（n3）個OFDM符號中，n的具體取值由PCFICH信道中的CFI來指示。在一個子幀中，可以同時傳輸多個PDCCH，一個UE可以監(jiān)聽一組PDCCH。每個PDCCH在一個或者多個控制信道單元(CCE)中發(fā)射，通過集成不同數(shù)目的CCE可以實現(xiàn)不同的PDCCH編碼碼率。PDCCH支持4種物理層格式，分別占用1、2、4、8個CCE。在發(fā)射端對DCI單獨進(jìn)行CRC校驗、加擾、信道編碼和速率匹配，然后

13、合并為一個PDCCH信道進(jìn)行后續(xù)的小區(qū)加擾、調(diào)制、層映射預(yù)編碼以及資源映射處理，具體處理流程如圖。下面介紹一下DCI的處理流程的各模塊內(nèi)容。1、 CRC校驗LTE下行只要求支持16位和32位的CRC校驗比特計算和附加，標(biāo)準(zhǔn)TS36.212中規(guī)定LTE下行控制信道CRC碼的生成多項式為g(D)=D16+D12+D5+D1。2、信道編碼PDCCH采用的是咬尾卷積碼，咬尾卷積碼的約束長度為7，編碼率為13。卷積碼的編碼器配置如圖所示。編碼器的移位寄存器的初始值應(yīng)當(dāng)沒置為輸入流的最后6位信息比特，這樣移位寄存器的初始和最終狀態(tài)保持一致。若用S0，S1，S2，S5表示編碼器的6個移位寄存器，則移位寄存器

14、的初始值應(yīng)當(dāng)設(shè)置為：Si=C(k一1一i)。3、 速率匹配速率匹配模塊結(jié)構(gòu)上包括3個對三路分別處理的交織器（Interleaver）子模塊、1個匯總的比特搜集（Bit Collection）子模塊和1個比特選擇和裁剪（Bit Selection and Pruning）子模塊，具體如圖所示：子塊交織時先生成一個32列矩陣，按照表的列交換圖樣進(jìn)行列交換。最后將3路經(jīng)過子塊交織后的數(shù)據(jù)通過比特搜集子模塊和比特選擇及刪減子模塊輸出所需長度的數(shù)據(jù)。4、 PDCCH的復(fù)用和加擾PDCCH的復(fù)用就是將多個不同的DCI經(jīng)過CRC、速率匹配等處理后復(fù)合到一起，與加擾序列進(jìn)行加擾操作。5、 調(diào)制LTE系統(tǒng)可采用

15、的調(diào)制方式有BPSK、QPSK、16QAM以及64QAM，PDCCH的調(diào)制方式采用QPSK方式。6、 層映射與預(yù)編碼層映射與預(yù)編碼分為單天線發(fā)射、空間復(fù)用和發(fā)射分集三種運行方式。將調(diào)制輸出的符號映射到不同的層上，然后進(jìn)行預(yù)編碼操作。為了滿足不同天線配置而進(jìn)行的MIMO操作。LTE的PDCCH的預(yù)編碼采用單天線發(fā)射和發(fā)射分集兩種方式。發(fā)射分集方式時的層映射，支持eNodeB側(cè)兩天線和四天線配置。7、 資源映射將預(yù)編碼的符號進(jìn)行列交織和循環(huán)移位后，按照資源分配結(jié)構(gòu)進(jìn)行映射。8、 OFDM調(diào)制PDCCH的OFDM調(diào)制主要是IFFT和加CP等處理。經(jīng)過八個模塊后，完成了控制信息的比特級處理到符號級處理

16、的全過程，形成OFDM符號，發(fā)射端就可以將信息發(fā)送給用戶。3.總結(jié)本文首先介紹了LTE物理層的基本概念：LTE的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、LTE下行時隙結(jié)構(gòu)和物理資源、資源元素組以及物理資源分配。后面介紹了LTE下行發(fā)射端基帶處理流程，PDCCH基帶處理流程，分別對流程中的CRC校驗?zāi)K、加擾模塊、信道編碼模塊、速率匹配模塊、調(diào)制模塊、層映射與預(yù)編碼模塊以及資源映射模塊進(jìn)行了研究。參考文獻(xiàn)：1 LTE/LTE-Advanced 關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)性能。2 LTE下行鏈路關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)。3 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Physical Channels and Modulation.4