最全面LTE物理層總結(jié)

PhysicalLayerIntroduction

ZhuXiaoqiang2011.3.7LTE的性能需求指標與LTE物理層相關(guān)的協(xié)議編號及內(nèi)容物理信道的種類傳輸信道與物理信道的映射物理層相關(guān)參數(shù)物理信道結(jié)構(gòu)參考信號和信道估計功能LTE物理層過程目錄2LTE的需求指標支持1.4MHz-20MHz帶寬峰值數(shù)據(jù)率：上行50Mbps，下行100Mbps。頻譜效率達到3GPPR6的2-4倍提高小區(qū)邊界的比特率，保證業(yè)務(wù)的一致性用戶面延時：零負載（單用戶、單數(shù)據(jù)流）、?。桑蟹纸M條件下單向時延小于5ms控制面延時：從駐留狀態(tài)轉(zhuǎn)換到激活狀態(tài)的延遲小于1OOms每個小區(qū)在5MHz帶寬下最少支持200個用戶實現(xiàn)合理的終端復雜度、成本和耗電對低速移動優(yōu)化系統(tǒng)，同時支持高速移動以盡可能相似的技術(shù)同時支持成對（paired）和非成對（unpaired）頻段3與LTE物理層相關(guān)的協(xié)議編號及內(nèi)容

TS36．201――ＬＴＥ物理層―總體描述TS36．211――物理信道、參考信號、幀結(jié)構(gòu)TS36．212――信道編碼、交織、速率匹配、復用TS36．213――隨機接入等物理層的工作過程TS36．214――物理層的測量技術(shù)TS36．302――物理層向高層提供的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)4物理信道的種類下行物理信道PDSCH：下行物理共享信道，承載下行數(shù)據(jù)傳輸、SIB和尋呼信息PBCH：物理廣播信道，傳遞UE接入系統(tǒng)所必需的系統(tǒng)信息，如帶寬、天線數(shù)目和小區(qū)ID等PMCH：物理多播信道，傳遞MBMS（單頻網(wǎng)多播和廣播）相關(guān)的數(shù)據(jù)PCFICH：物理控制格式指示信道，表示一個子幀中用于PDCCH的OFDM符號的數(shù)量PHICH：物理HARQ指示信道，用于eNodB向UE反饋和PUSCH相關(guān)的ACK/NACK信息PDCCH：下行物理控制信道，用于指示和PUSCH，PDSCH相關(guān)的格式，資源分配，HARQ信息，位于子幀的前n個OFDM符號，n<=3上行物理信道PUSCH：物理上行共享信道PRACH：物理隨機接入信道，獲取小區(qū)接入的必要信息進行時間同步和小區(qū)搜索等PUCCH：物理上行控制信道，UE用于發(fā)送ACK/NAK，CQI，SR，RI信息5傳輸信道與物理信道的映射傳輸信道

物理信道

下行共享信道DL-SCH

物理下行共享信道PDSCH

尋呼信道PCH

物理下行共享信道PDSCH

廣播信道BCH

物理廣播信道PBCH

多播信道MCH

物理多播信道PMCH

控制信息

物理信道

控制格式指示CFI

物理控制格式指示信道PCFICH

HARQ指示HI物理HARQ指示信道PHICH

下行控制信息DCI

物理下行控制信息信道PDCCH

下行傳輸信道與物理層信道的映射關(guān)系6傳輸信道與物理信道的映射上行傳輸信道與物理層信道的映射關(guān)系傳信道信道/控制信息物理信道上行共享信道UL-SCH物理上行共享信道PUSCH隨機接入信道RACH

物理隨機接入信道PRACH

上行控制信息UCI

PUCCH、PUSCH7物理層相關(guān)參數(shù)基本傳輸和多址技術(shù)：上行單載波頻分多址SC-FDMA，下行正交頻分多址OFDMA雙工方式：TDD，F(xiàn)DD（全雙工和半雙工FDD）幀結(jié)構(gòu)：無線幀長10ms，分10個子幀，長1ms，每個子幀分為兩個時隙（TDD方式中包含3個特殊時隙，共1ms）子載波間隔：15KHz或7.5KHz。取決于頻譜效率和抗頻偏能力的折中，主要考慮多普勒頻移。在單播系統(tǒng)中采用15kHZ的子載波間隔，相應(yīng)的符號長度為66.75us(不包括CP)，在載波MBMS（DedicatedCarrierMBMS，ＤＣ－ＭＢＭＳ）中，由于是低速移動，故為７.５kHz的子載波，相應(yīng)符號長度為１３３.３３ｕｓ（不包括ＣＰ），一個１ｍｓ子幀包含六個ＯＦＤＭ符號資源分配方式：基本資源塊RB大小為12個寬度15KHz或24個寬度為7.5KHz的子載波，180KHz，下行支持集中和分散分配，上行只支持集中分配。8物理層相關(guān)參數(shù)CP的長度是由所要求的系統(tǒng)容量、信道相關(guān)時間和FFT復雜度（限制OFDM符號周期）共同決定的。常規(guī)小區(qū)的單播系統(tǒng)采用CP4.6875us和６６.６７ｕｓ的符號，在一個子幀的７個符號中，前６個符號的ＣＰ均為4.6875us，最后一個符號的ＣＰ為５.２０８ｕｓ大小區(qū)的單播系統(tǒng)或單播／ＭＢＭＳ混合載波的E-MBMS系統(tǒng)采用擴展CP16.67us和符號６６.７５ｕｓＤＣ－ＭＢＭＳ系統(tǒng)采用３３.３３ＣＰ和１３３.３３ｕｓ的符號調(diào)制方式及AMC下行BPSKQPSK16QAM64QAM,上行QPSK,16QAM,64QAM信道編碼：Turbo、卷積碼多天線技術(shù)下行預(yù)編碼SU-MIMO、預(yù)編碼MU-MIMO、波束賦形、發(fā)射分集上行MU-MIMO、天線選擇9物理層相關(guān)參數(shù)子幀格式：LTE支持兩種基本的工作模式，即頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）；支持兩種不同的無線幀結(jié)構(gòu)，即Type1和Type2幀結(jié)構(gòu)，幀長均為10ms。前者適用于FDD工作模式，后者適用于TDD10物理層相關(guān)參數(shù)TDD模式下，每個10ms無線幀包括2個長度為5ms的半幀，每個半幀由4個數(shù)據(jù)子幀和1個特殊子幀組成。特殊子幀包括3個特殊時隙：DwPTS，GP和UpPTS，總長度為1ms。下行導頻時隙保護間隔DwPTS用于下行傳輸同步符號，UpPTS也用于傳輸上行同步符號，不用于傳輸上行數(shù)據(jù)，而GP為保護間隔，防止上下行間的干擾。上行導頻時隙DwPTS和UpPTS的長度可配置，DwPTS的長度為3～12個OFDM符號，UpPTS的長度為1～2個OFDM符號，相應(yīng)的GP長度為1～10個OFDM符號11物理層相關(guān)參數(shù)12物理層相關(guān)參數(shù)在TYPE2子幀中，一般子幀0和子幀5固定用于下行傳輸，而子幀2和7用于上行，其他幀可配置上行或下行子幀，LTETDD支持5ms和10ms的上下行子幀切換周期，其具體配置規(guī)定如下13物理層相關(guān)參數(shù)下行傳輸資源結(jié)構(gòu)14物理層相關(guān)參數(shù)上行傳輸資源結(jié)構(gòu)15物理信道結(jié)構(gòu)

16上行共享信道PUSCH

信道功能：物理上行共享信道，即主要傳輸UE的數(shù)據(jù)和控制信息的物理信道，既可以傳輸數(shù)據(jù)也可復用傳輸控制信息包括(CQIand/orPMI),HARQ-ACK和RI(rankindication)秩信息PUSCH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信道編碼：加循環(huán)校驗冗余CRC、碼塊分段、加CRC校驗、turbo編碼、速率匹配、碼塊級聯(lián)、復用、信道交織過程基帶SC-FDMA處理：加擾、調(diào)制映射、傳輸與編碼（DFT）、RE映射、SC-FDMA信號產(chǎn)生17上行共享信道PUSCH18物理上行控制信道PUCCH

上行控制信道PUCCH，用于傳輸上行控制信息。同一UE端不能同時在PUSCH和PUCCH上傳輸。此外PUCCH不能在UpPTS時隙中傳輸。19物理上行控制信道PUCCH物理上行控制信道支持多種格式傳輸

PUCCHformatModulationSchemeNumberofBitsperSubframeContents1N/AN/ASchedulingRequestInformation1aBPSK1ACK/NACK1bQPSK2ACK/NACK2QPSK20CQI2aQPSK+BPSK21CQI+ACK/NACK2bQPSK+BPSK22CQI+ACK/NACK20物理隨機接入信道PRACH

隨機接入：隨機接入是在UE獲得下行同步的基礎(chǔ)上，請求與網(wǎng)絡(luò)通信之前的接入過程，隨機接入可以分為兩種類型同步隨機接入：UE已經(jīng)和系統(tǒng)取得上行同步，UE申請上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁Y源非同步隨機接入：UE尚未和系統(tǒng)取得或丟失了上行同步PRACH參數(shù)配置隨機接入前導序列的相關(guān)參數(shù)(1)隨機接入前導序列號：numberOfRA-Preamble={n4,n8,n12,n16,n20,n24,n28,n32,n36,n40,n44,n48,n52,n56,n60,n64}(2)隨機接入組配置：sizeOfRA-PreamblesGroupA={n4,n8,n12,n16,n20,n24,n28,n32,n36,n40,n44,n48,n52,n56n60,spare1}；

messageSizeGroupA={bit56,bit144,bit208,spare1}；

messagePowerOffsetGroupB={minusinfinity,spare1}；UEMAC層根據(jù)以上基本參數(shù)配置，確定物理層隨機接入前導序列的時頻資源的配置參數(shù)，具體參數(shù)包括：隨機接入信道配置索引prach-ConfigurationInde（物理層由此參數(shù)以及TDD幀配置確定隨機接入前導序列的時頻資源配置參數(shù)以及隨機接入前導序列的格式preambleformat）、隨機接入信道頻率偏移prach-FrequencyOffset（確定初始PRACH位置）、TDD上下行配置、邏輯前導根序列索引RACH_ROOT_SEQUENCE，前導序列組類型標識High-speed-flag，前導序列循環(huán)移位值，并由隨機接入前導序列的時頻資源配置情況確定隨機接入無線網(wǎng)絡(luò)臨時標志RA-RNTI。21物理隨機接入信道PRACH前導序列發(fā)送功率配置參數(shù)功率爬坡步長：owerRampingStep={dB0,dB2,dB4,dB6}；(2)前導序列初始發(fā)送功率：preambleInitialReceivedTargetPower={dBm-120,dBm-118,dBm-116,dBm-114,dBm-112,dBm-110,dBm-108,dBm-106,dBm-104,dBm-102,dBm-100,dBm-98,dBm-96,dBm-94,dBm-92,dBm-90}隨機接入前導發(fā)送與接收隨機接入響應(yīng)的相關(guān)配置(1)隨機接入前導最大發(fā)送次數(shù)：preambleTransMax={n3,n4,n5,n6,n7,n8,n10,n20,n50,n100,n200,spare5,sparespare3,spare2,spare1},(2)PDCCH信道檢測窗：ra-ResponseWindowSize={sf2,sf3,sf4,sf5,sf6,sf7,sf8,sf10}(3)沖突解決計數(shù)器：mac-ContentionResolutionTimer={sf8,sf16,sf24,sf32,sf40,sf48,sf56,sf64}(4)隨機接入資源請求信息自動重傳次數(shù)：maxHARQ-Msg3Tx=INTEGER(1..8)22物理隨機接入信道PRACH

非同步隨機接入的作用

請求初始接入：當一個用戶在LTE一IDLE狀態(tài)時，表明網(wǎng)絡(luò)并不精確地知道用戶處于哪個小區(qū)，該用戶也沒有任何小區(qū)范圍內(nèi)特有的識別號(C-RNTI)。為了能夠和基站進行通信，用戶必須發(fā)起初始接入建立RRC連接，即從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)入連接狀態(tài)并獲得C-RNTI。這一步包含了初始接入和相關(guān)的信令流程。建立/恢復上行同步：當UE和NodeB尚未進行同步或者失去同步時，需要進行上行同步。這過程可以是由UE發(fā)起或者由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起。UL-SCH資源請求：在LTE中，由于專用信道不復存在，控制平面的數(shù)據(jù)將在共享信道傳輸。對于上行，每個用戶需要向基站上報資源請求，基站安排上行帶寬給每個用戶。資源請求可以根據(jù)相關(guān)因素(比如業(yè)務(wù)類型或UE處理階段)在隨機接入信道或者其它非競爭信道（如通過PUCCH申請SR資源調(diào)度）上進行上報。小區(qū)切換接入：在eNodeB之間切換之后接入到新的小區(qū)。非同步隨機接入方案UE向NedeB發(fā)送接入前導符。NodeB接收到前導符后，發(fā)送時間提前信息、序列ID以及用于上報請求的上行資源等。這里的上行資源并不能直接作為發(fā)送數(shù)據(jù)使用，而是用作資源請求。UE在這個資源上，通過共享數(shù)據(jù)信道發(fā)送資源請求，向eNodeB申請所需要的資源數(shù)量。當NodeB分配好資源后（通過反饋競爭消息來指示），UE就能使用上行資源來發(fā)送數(shù)據(jù)了。23物理隨機接入信道PRACH功率爬坡的機制(power-ramPing)來實現(xiàn)，同時解決了時間和功率不確定性的問題。所有的隨機接入信道根據(jù)ASC(接入服務(wù)類別)分成若干組(GroupA和GroupB)。擁有不同QOS的用戶將接入不同組別的隨機接入信道。這樣便能實現(xiàn)通過隨機接入前導序列隱性攜帶部分信息的作用。注：UE在進行隨機接入時可以攜帶一定的信息；即將接入原因、簽名序列的映射、RA-RNTI隨機接入無線網(wǎng)絡(luò)臨時標識、路損信息以及是否請求C-RNTI小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)臨時標識等信息通過前導序列隱性傳輸給eNodeB。24物理控制格式指示信道PCFICH

信道功能

PCFICH（physicalcontrolformatindaicator）信道專門用于傳輸所謂的Cat0信令(即PDCCH在一個子幀中的時域長度n)，PCFICH的大小僅為2bit，因此應(yīng)該用來傳輸最基本的PDCCH格式信息。首要的PDCCH格式信息顯然是PDCCH的時域長度n，即PDCCH占用一個子幀的前幾個OFDM符號。PDCCH最多可包含3個OFDM符號，因此n=1，2，3，一個OFDM符號或者用做PDCCH，或者用做數(shù)據(jù)信道，不支持混合的OFDM符號，即和數(shù)據(jù)時分復用。PDCCH包含4個符號的情況暫時被保留，目前最多使用3個符號PCFICH承載的信息是關(guān)于在一個子幀中傳輸PDCCHs所占用的OFDM的個數(shù)，其在不同情況下占用的OFDM符號的情況如下表所示25物理控制格式指示信道PCFICH時頻結(jié)構(gòu)

PCFICH放置在第1個OFDM符號中，PCFICH的2bit信息通過4個每個長16個QPSK符號的序列承載。CFICH承載的信息非常重要，實際上劃分了每個子幀中控制信令區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界，所以必須采用可以有效抑制干擾的傳輸方式。因此，一個PCFICH序列的16個符號被分散到整個系統(tǒng)帶寬，不同小區(qū)放置在不同的子載波組上。另外，PCFICH也進行小區(qū)特定加擾(Cell-specificScrambling)。PCFICH采用和PDCCH相同的發(fā)射分集技術(shù)。為了保證PCFICH的高魯棒性（robust的音譯，指的是強壯性，一般用來衡量系統(tǒng)的抗干擾能力，用于信號系統(tǒng)、程序等領(lǐng)域），PCFICH采用(3，2)單形碼經(jīng)過10次重復后再附加兩個系統(tǒng)比特的方式編碼。關(guān)于PCFICH傳送的頻率，確定在每一子幀中都傳送PCFICH，包括MBSFN(廣播多播單頻網(wǎng))子幀。為了獲得盡可能大的頻率分集增益，PCFICH的16個QPSK符號分布在4個離散的REG中，相鄰PCFICHREG之間相隔4個REG，以盡可能均勻地分布在6個PRB(LTE最小系統(tǒng)帶寬支持的PRB數(shù)量)所在的帶寬內(nèi)26物理控制格式指示信道PCFICH27物理HARQ指示信道PHICH

功能：PHICH承載的是HARQ的ACK/NAK信息PHICH分組和復用：多個PHICHs構(gòu)成一個PHICH組，映射到相同的RE資源上，組內(nèi)的多個PHICHs的ACK/NAKs采用碼分復用（乘以不同的正交序列）在一個PHICH信道內(nèi)PHICH占用的OFDM符號數(shù)：采用兩種長度半靜態(tài)可配的方式：對MBSFN子幀，PHICH長度在1個和2個OFDM符號之間半靜態(tài)選擇：對非MBSFN子幀，PHICH長度在1個和3個OFDM符號之間半靜態(tài)選擇。PHICH信息位：PHICH包含3個REG，采用QPSK調(diào)制，可傳輸24bit信息。對于2天線情況，一個ACK／NACK比特采用Walsh序列經(jīng)過4倍擴頻形成一個REG，然后重復3次，形成一個ACK／NACK信道。由于采用4倍正交碼擴頻，再加上QPSK的I、Q兩路，共可以在一個戶HICH內(nèi)復用8個ACK／NACK信道。在4天線情況下，仍然采用4倍擴頻，但要對相應(yīng)的4天線發(fā)送分集方法做一些調(diào)整。PHICH頻域資源分配：和PCFICH一樣，PHICH也盡可能均勻分布在6個PRB所在的帶寬內(nèi)，兩個相鄰的PHICHREG之間相隔6個REG，如圖5-46所示。另外，在時域上，PHICH也盡可能分散到控制區(qū)域所在的所有符號，以PHICH長度為3為例，因此3個PHICHREG分別位于3個符號。如果PHICH長度為2，則3個PHICHREG有1個位于第1符號，有2個位于第2符號。28物理HARQ指示信道PHICH29下行共享信道PDSCH

信道功能：物理下行共享信道主要承載傳輸數(shù)據(jù)，承載傳輸信道的下行共享信道（SIB系統(tǒng)信息塊廣播控制信息包含在傳輸信道的下行共享信道內(nèi)）、尋呼信道的數(shù)據(jù)。信道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)eNodeB端發(fā)送的信號處理流程為：CRC處理、信道編碼、速率匹配、信道交織、調(diào)制映射、數(shù)據(jù)調(diào)制、層映射、預(yù)編碼、RE映射、IFFT、加循環(huán)前綴、數(shù)字上變頻、DAC、天線發(fā)射。UE端接收的信號處理流程：ADC、數(shù)字下變頻、時間與頻率同步、去循環(huán)前綴CP、FFT、RE逆映射、信道估計、信號檢測、數(shù)據(jù)解調(diào)、解交織、速率匹配、信道解碼、CRC校驗等。DL-SCH具有最全的功能，支持多層SU-MIMO傳輸、MAC調(diào)度和HARQ等各種功能。系統(tǒng)可以根據(jù)反饋的信道狀態(tài)信息（CSI）等，通過MAC層調(diào)度，動態(tài)配置eNodeB發(fā)射信號的調(diào)制編碼方式、資源映射、天線映射方式。基于UE反饋的ACK/NACK信息，eNodeB可以進行HARQ重傳。同時，HARQ操作也通過冗余版本(RV)控制信道編碼的冗余比特的傳輸。在這個模型中，上層協(xié)議可以對信、編碼與速率匹配、調(diào)制方式、資源映射和天線映射進行靈活的配置，從而獲得DL-SCH的最大容量。30下行共享信道PDSCHUE通過高層信令半靜態(tài)配置，基于下述傳輸模式之一，接收PDSCH單天線端口：在單天線端口模式下，UE可以假設(shè)eNodeB使用單天線端口進行PDSCH傳輸。傳輸分集：在傳輸分集模式下，UE可以假設(shè)eNodeB使用傳輸分集進行PDSCH傳輸。開環(huán)空間復用：在開環(huán)空間復用模式下，根據(jù)秩指示（RI），UE可以假設(shè)eNodeB采用如下方式進行PDSCH傳輸。RI=1：傳輸分集RI>1：大延時CDD的空間復用閉環(huán)空間復用：在閉環(huán)空間復用模式下，UE可以假設(shè)eNodeB采用零延時CDD的空間復用。31下行控制信道PDCCH

PDCCH（Physicaldownlinkcontrolchannel）物理下行控制信道，承載的控制信息DCI主要包括：下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度信息、上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度賦予和功率控制命令以及上行發(fā)送數(shù)據(jù)的ACK/NACK。下行調(diào)度信息用于通知被調(diào)度的UE如何處理下行發(fā)送的數(shù)據(jù)，一個控制信道承載一個MACID的下行調(diào)度信息。上行調(diào)度賦予用于給UE的上行數(shù)據(jù)傳輸分配資源，一個控制信道承載一個MACID的上行調(diào)度賦予。ACK/NACK下行控制信令中還包括上行傳輸數(shù)據(jù)的HARQ反饋，對于單數(shù)據(jù)流傳輸，每個傳輸塊只需1bit信令；但對多流MIMO傳輸，可能需要多個比特。此外，DCI控制信息還應(yīng)包括與HARQ重傳相關(guān)的冗余版本RV和新數(shù)據(jù)指示符NDI。PDCCH與PDSCH采用時分復用，PDCCH占據(jù)一個子幀的前N個符號，N<=332下行控制信道PDCCHREG和CCE在PDCCH上，承載DCI（DownlinkControlInformation）的基本單元是CCE（ControlChannelElement）。由于PDCCH的傳輸帶寬內(nèi)可以同時包含多個PDCCH，為了更有效地配置PDCCH和其他下行控制信道的時頻資源，LTE定義了兩個專用的控制信道資源單位：RE組(REGroup，REG)和控制信道粒子(ControlChannelElement，CCE)。1個REG由4個頻域上并排的RE組成，即4個子載波×1個OFDM符號。一個CCE由9個REG構(gòu)成，一個PDCCH又由若干個CCE構(gòu)成。定義REG如此小的資源單位，主要是為了有效地支持PCFICH(物理控制格式指示信道)、PHICH(物理HARQ指示符信道)等數(shù)據(jù)率很小的控制信道的資源分配；而定義相對較大的CCE，是為了用于數(shù)據(jù)量相對較大的PDCCH的資源分配。每個CCE包含9個REGs（ResourceElementGroup，每個REG包括4個可用的RE，見TS362116.24resource-elementgroups），每個REG包含4個REs，也就是一個CCE是包含36個RE的一個連續(xù)資源塊。那么在系統(tǒng)帶寬和用于PDCCH的symbol數(shù)量確定后基本可以計算出總的CCE數(shù)量（從總的RE數(shù)量中去掉PCFICH，PHICH以及參考信號所占的RE，再除以36）。33下行控制信道PDCCH一個物理控制信道在一個或者多個控制信道粒子CCE（controlchannelelement）上傳輸，其中一個CCE對應(yīng)9個RE的集合。PDCCH支持的多種格式如下表所示，每個PDCCH可以占用1，2，4，8個CCE。多個PDCCHS可以同時在一個子幀中傳輸，占用不同CCE，在接收端采用盲檢測的方法區(qū)分某個用戶的PDCCH

34下行控制信道PDCCH

PDCCH時頻結(jié)構(gòu)

PDCCH和數(shù)據(jù)信道的復用選用TDM方式，在頻域上占用整個RB，時域上只占用部分OFDM符號，放置在一個子幀的前n個(n≤3)OFDM符號，每個CCE應(yīng)占滿這個子幀內(nèi)PDCCH區(qū)域的所有OFDM符號，以獲得盡可能長的時域長度。也就是說，一個子幀內(nèi)各個CCE之間是FDM復用的，不同的PDCCH占用不同的CEE資源

DCI格式一個DCI傳輸下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度信息、上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度賦予和功率控制命令以及上行發(fā)送數(shù)據(jù)的ACK/NACK。35下行控制信道PDCCH下行控制信道PDCCH的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)eNodeB端發(fā)送的信號處理流程為：CRC處理（包括RNTI掩碼處理）、咬尾卷積編碼、速率匹配、加擾、QPSK調(diào)制、層映射、預(yù)編碼、RE映射、IFFT、加循環(huán)前綴、數(shù)字上變頻、DAC、天線發(fā)射。UE端接收的信號處理流程：ADC、數(shù)字下變頻、時間與頻率同步、去循環(huán)前綴CP、FFT、RE逆映射、信道估計、信號檢測、層逆映射、QPSK解調(diào)、解擾、速率匹配、信道解碼、盲檢測與CRC校驗等RE資源映射/逆映射預(yù)編碼以后，對于天線P上的符號序列，以4個符號為一組映射到相應(yīng)的一個REG（包括4個可用的RE）資源上。記表示在P天線上的第i個符號組，構(gòu)成

在符號組進行映射前，還必須對Mquad個符號組進行交織，交織方案與咬尾卷積編碼速率匹配的子塊交織方案樣，矩陣交織法，行寫入（32列），然后列變換，在列讀出。得到序列36下行控制信道PDCCH接下來進行循環(huán)移位，其移位的方式如下射到一個REG上，先k=0，l=0，按增序進行，需要注意的是不能占用參考信號和再以一個REG為單位進行映射，映射的方式是將數(shù)據(jù)組映PCFICH和PHICH信道所占用的資源。k為整個帶寬，逆映射根據(jù)該RE的映射方案提取相應(yīng)的符號。，l=0~3，為PCFICH指示的符號數(shù)。37下行控制信道PDCCH盲檢測盲檢測方法即對有限的若干種PDCCH配置一一嘗試，每個UE可以同時監(jiān)測一定數(shù)量的候選(Candidate)PDCCH，最終解調(diào)出其中的內(nèi)容。UE監(jiān)測的候選PDCCH集的大小(即候選PDCCH的數(shù)量)由高層信令控制，這個值大小應(yīng)該適中，既支持一定的PDCCH靈活性，又具有可以接受的復雜度。一個PDCCH可能的時頻位置可由該PDCCH包含的CCE的數(shù)量隱性地指示。下圖是盲檢測原理的一個示例，它假設(shè)可供PDCCH使用的CCE的數(shù)量為六個，尺寸為一個CCE的PDCCH可能位于任何一個CCE，尺寸為兩個CCE的PDCCH可能的位置有三個，尺寸為三個CCE的PDCCH可能的位置有兩個。這樣，可能的PDCCH配置共有11種，UE會一一嘗試解碼這11個候選PDCCH，最終解調(diào)出PDCCH。PDCCH盲檢測的數(shù)量直接關(guān)系到UE解碼PDCCH的復雜度，雖然采用更多的盲檢測可以獲得更大的PDCCH靈活性，但卻會使UE的盲檢測過程過于復雜，從而增加UE的成本和功耗。最終確定，一個處于激活狀態(tài)UE的最大PDCCH盲檢測數(shù)量為44個。38下行控制信道PDCCH39物理廣播信道PBCH

信道功能：PBCH廣播信道主要傳輸小區(qū)系統(tǒng)信息，PBCH的結(jié)構(gòu)與小區(qū)搜索過程有緊密聯(lián)系，其中攜帶的信息用于在小區(qū)搜索過程中向UE廣播基本的系統(tǒng)信息，稱為MIB（MasterInformationBlock）。BCH映射到PBCH。DBCH：DBCH的準確的定義是承載在DL-SCH傳輸信道中的SIB（systeminformationblock）系統(tǒng)信息，這些信息可以由系統(tǒng)較靈活地在調(diào)度的資源上傳送。UE有能力同時接收DL-SCH中的廣播信息和單播數(shù)據(jù)的。UE也有能力同時接收PBCH和DL-SCH，因此，通過DL-SCH傳送DBCH信息是完全可行的。DL-SCH映射到PDSCH。MIB：BCH上傳輸MIB(MasterInformationBlock)，是系統(tǒng)中需要頻繁傳輸?shù)南到y(tǒng)信息，包括dl-Systembandwidth,phich-Configuration，systemFrameNumber，PHICH的時域長度（3bit）；DL-SCH傳輸SIB，RE功率指示以及其他的SI(Systeminformation)，它們都address到SI-RNTI。40物理廣播信道PBCH

SIB：DBCH上傳輸?shù)男畔K稱為SIB，主要包括：一個或多個ＰＬＭＮ標識；跟蹤區(qū)域編號；小區(qū)標識號；１ｂｉｔ指示小區(qū)禁用狀態(tài)指示，用于所有共享的ＰＬＭＮ；對每個共享ＰＬＭＮ均有１ｂｉｔ預(yù)留給運營商使用；為所有共享PLMN使用一個公共的比特用于小區(qū)預(yù)留的擴展；調(diào)度信息，即除了SU-1意外其他調(diào)度單元的周期等信息；SIB映射信息，即指示出SIB在哪個SU中傳輸。41物理廣播信道PBCH

PBCH傳送的TTI（PBCH信息的更新周期）為40ms，在40ms周期內(nèi)傳輸4次PBCH，位于每一個無線幀的第一個子幀的第二個時隙的前4個符號。這4個PBCH中的每一個都應(yīng)該能獨立解碼，也就是說，如果一個UE信道條件足夠好，則只要在40ms內(nèi)接收一個PBCH所在的子幀，就可以解調(diào)出PBCH傳輸塊?？梢岳斫鉃椋?0ms的周期相當于對PBCH數(shù)據(jù)連續(xù)進行4次重傳，而不需要UE對PBCH進行ACK/NACK的反饋。由于PBCH的TTI為40ms，UE除了通過PSC和SSC獲得幀時鐘外，還需要獲得40ms時鐘，經(jīng)過研究決定采用盲檢測的方法獲得。如圖1，PBCH的結(jié)構(gòu)。PBCH的產(chǎn)生方法：信道編碼模塊通過速率匹配產(chǎn)生長度可用于4個子幀的PBCH的編碼塊，經(jīng)過統(tǒng)一的加擾和調(diào)制映射到4個子幀的PBCH上。由于4個子幀的PBCH采用的是擾碼不同的碼段，實際上相當于不同的擾碼。頻域上，PBCH和PSCH、SSCH一樣，占據(jù)系統(tǒng)帶寬中央的1.08MHz（除DC子載波）的全部72個子載波。接收端根據(jù)PBCH的時頻位置，使用滑窗方法盲檢測，一旦發(fā)現(xiàn)crc校驗結(jié)果正確，則說明當前滑動窗就是40ms的幀邊界，并且可以根據(jù)PBCH的內(nèi)容得到系統(tǒng)幀號和帶寬信息，以及PHICH的配置。

42物理廣播信道PBCH發(fā)射端PBCH的數(shù)據(jù)的處理流程為：加擾、CRC處理、信道編碼、速率匹配、交織、QPSK調(diào)制、層映射與預(yù)編碼、RE映射、IFFT變換、加循環(huán)前綴CP、數(shù)字上變頻、DA轉(zhuǎn)換、多天線發(fā)射。接收端的解調(diào)過程：ADC、數(shù)字下變頻、時間與頻率同步、去CP、FFT、RE逆映射、信道估計、信號檢測、QPSK解調(diào)、解交織、速率匹配、信道解碼、CRC校驗。需要注意的是：廣播信道對可靠性要求最高，因此其支持的物理層功能反而最少。BCH采用最可靠的調(diào)制方式QPSK、編碼，僅支持單天線和傳輸分集發(fā)送，物理層配置完全是靜態(tài)的，因此不需要支持任何自適應(yīng)功能。43參考信號和信道估計44參考信號和信道估計功能45LTE參考信號設(shè)計46參考信號輔助信道建模和估計輔助信道建模：信道估計與設(shè)定的信道模型有關(guān)，其本身由物理傳播特性所決定，物理特性包括發(fā)射接收天線數(shù)、傳輸帶寬、載波頻率、小區(qū)配置和ENODEB與UE接收機間的相對速度。載波頻率和系統(tǒng)帶寬主要決定了信道的散射特性小區(qū)部署控制了多徑、傳播延遲和空間相關(guān)特性相對速度設(shè)置了信道時變特性輔助信道模型時頻域相關(guān)：WSSUS信道模型空間域相關(guān)：Kronecker模型47頻域信道估計48時域信道估計49空域信道估計50上行鏈路參考信號上行RS的作用用于相干解調(diào)所需的信道估計用于上行調(diào)度的信道質(zhì)量探測功率控制定時估計支持下行波束成形的到達方向估計上行鏈路支持兩種RS解調(diào)RS：在物理上行共享信道上與上行鏈路數(shù)據(jù)的傳輸相關(guān)聯(lián)，并且（或）和控制信令在物理上行控制信道相結(jié)合（PUCCH）。這些RS主要用于信道估計中的相干解調(diào)。探測RS：不與上行數(shù)據(jù)和（或）控制傳輸相關(guān)聯(lián)，主要用于確定信道質(zhì)量，使得在上行鏈路中能夠進行頻率選擇性調(diào)度。51LTE物理層過程52同步和小區(qū)搜索小區(qū)搜索：UE可以確定時間和頻率參數(shù)，這對解調(diào)下行鏈路信號和傳輸具有精確定時的上行鏈路信號是必要的。LTE系統(tǒng)中，需要識別3個主要的同步要求符號定時的捕獲，通過它來確定正確的符號起始位置載波頻率同步，需要它來減少或消除頻率誤差的影響，其頻率誤差是由本地振蕩器在發(fā)射端和接收端間的頻率不匹配和UE移動導致的多普勒頻移造成的采樣時鐘同步也是必要的53PRACH隨機接入過程54PRACH隨機接入過程(1)隨機接入初始化：MAC層向物理層提供：隨機接入信道配置索引prach