LTE幀結(jié)構(gòu)及物理層講解學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1LTE幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)(jigu)及物理層講解及物理層講解第一頁，共22頁。TD-LTETD-LTE幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)子幀: 1ms時隙0.5ms#0DwPTS特殊子幀: 1ms#2#3#4半幀: 5ms半幀: 5ms幀幀: 10msGPUpPTSTD-LTE幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：無論是正常子幀還是特殊子幀，長度均為1ms。FDD子幀長度也是1ms。一個無線幀分為(fn wi)兩個5ms半幀，幀長10ms。和FDD LTE的幀長一樣。特殊子幀 DwPTS + GP + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySub

2、frame number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比(pi b)表轉(zhuǎn)換周期為5ms表示每5ms有一個特殊時隙。轉(zhuǎn)換周期為10ms表示每10ms有一個特殊時隙。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第1頁/共21頁第二頁，共22頁。TD-S = 3:3根據(jù)仿真結(jié)果，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為26Mbps左右（采用10:2:2，特殊時隙可以用來傳輸業(yè)務(wù)）TD-LTE =

3、 2:2 + 10:2:2TD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384TsTD-SCDMATD-LTE1.025ms= 2.15ms特殊時隙特殊時隙共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb Ta）。則TD-LTE的DwPTS必須小于0.85ms（26112Ts)。可以采用10:2:2的配置0.675ms1ms關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第2頁/共21頁第三頁，

4、共22頁。TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA時隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子幀= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.7ms0.675ms1ms= 1.475ms共存要求：上下行沒有交疊（圖中Tb Ta） 。 則TD-LTE的DwPTS必須小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置TD-S = 4:2 根據(jù)計(jì)算，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為28Mbps左右（為避

5、免干擾，特殊時隙只能采用(ciyng)3:9:2，無法用來傳輸業(yè)務(wù)。經(jīng)計(jì)算，為和TD-SCDMA時隙對齊引起的容量損失約為20% ）計(jì)算方法：規(guī)定，特殊時隙DwPTS如果用于傳輸數(shù)據(jù)，那么吞吐量按照正常下行時隙的倍傳輸。如果采用(ciyng)10:2:2配置，則下行容量為3個正常時隙吞吐量倍正常時隙吞吐量。如果丟失此倍傳輸機(jī)會，則損失的吞吐量為TD-LTE = 3:1 + 3:9:2關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA鄰頻共存鄰頻共存(gngcn)(gngcn)（2 2）第3頁/共21頁第四頁，共22頁。 TD-SCDMA與TD-LTE鄰

6、頻共存時，需要嚴(yán)格時隙對齊，當(dāng)TD-SCDMA配置為2UL:4DL時，TD-LTE需用配置1UL:3DL，特殊時隙3:9:2或3:10:1與其匹配 DwPTS均僅占用3個符號，無法傳輸業(yè)務(wù)(yw)信道，為了提高業(yè)務(wù)(yw)信道的容量，又滿足鄰頻共存時兩個TDD系統(tǒng)的GP對齊，建議增加DWPTS的符號數(shù)，在短CP情況下，增加新的特殊時隙配比6:6:2；在長CP下情況下，增加新的特殊時隙配比5:5:2 增加新的特殊時隙配比需要修改增加新的特殊時隙配比需要修改(xigi)標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)將該要求寫入標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)將該要求寫入R11版本，后續(xù)將考慮如何在版本，后續(xù)將考慮如何在R9版本中引入該要求。版本中

7、引入該要求。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第4頁/共21頁第五頁，共22頁。特殊特殊(tsh)(tsh)子幀子幀TD-LTE特殊子幀繼承了TD-SCDMA的特殊子幀設(shè)計(jì)思路，由DwPTS，GP和UpPTS組成。TD-LTE的特殊子幀可以有多種配置，用以改變DwPTS，GP和UpPTS的長度。但無論如何改變，DwPTS + GP + UpPTS永遠(yuǎn)(yngyun)等于1ms特殊子幀特殊子幀配置配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTSTD-LTE的

8、特殊子幀配置和上下行時隙配置沒有制約關(guān)系，可以相對獨(dú)立的進(jìn)行(jnxng)配置目前廠家支持10:2:2（以提高下行吞吐量為目的）和3:9:2（以避免遠(yuǎn)距離同頻干擾或某些TD-S配置引起的干擾為目的），隨著產(chǎn)品的成熟，更多的特殊子幀配置會得到支持關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第5頁/共21頁第六頁，共22頁。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第6頁/共21頁第七頁，共22頁。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第7頁/共21頁第八頁，共22頁。下行信道映射(yngsh)關(guān)系上行(shngxng)信道映射關(guān)系 邏輯信道邏輯信道定義傳送信息的類型，這些數(shù)據(jù)流是包括所有用戶的數(shù)據(jù)。 傳輸信道傳輸信道是在對

9、邏輯信道信息進(jìn)行特定處理后再加上傳輸格式等指示信息后的數(shù)據(jù)流。 物理信道物理信道是將屬于不同用戶、不同功用的傳輸信道數(shù)據(jù)流分別按照相應(yīng)的規(guī)則確定其 載頻、 擾碼、擴(kuò)頻碼、開始結(jié)束時間等進(jìn)行相關(guān)的操作，并在最終調(diào)制為模擬射頻信號發(fā)射出去； 不同物理信道上的數(shù)據(jù)流分別屬于不同的用戶或者是不同的功用。 關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第8頁/共21頁第九頁，共22頁。信道類型信道名稱TD-S類似信道功能簡介控制信道PBCH(PBCH(物理廣播信道）物理廣播信道）PCCPCHPCCPCHMIBMIBPDCCHPDCCH（下行物理控制信道（下行物理控制信道) )HS-SCCHHS-SCCH傳輸上下行數(shù)據(jù)

10、調(diào)度信令傳輸上下行數(shù)據(jù)調(diào)度信令上行功控命令上行功控命令尋呼消息調(diào)度授權(quán)信令尋呼消息調(diào)度授權(quán)信令RACHRACH響應(yīng)調(diào)度授權(quán)信令響應(yīng)調(diào)度授權(quán)信令PHICH(HARQPHICH(HARQ指示信道）指示信道）ADPCHADPCH傳輸控制信息傳輸控制信息HIHI（ACK/NACK)ACK/NACK)PCFICHPCFICH（控制格式指示信道）（控制格式指示信道）N/AN/A指示指示PDCCHPDCCH長度的信息長度的信息PRACHPRACH（隨機(jī)接入信道）（隨機(jī)接入信道）PRACHPRACH用戶接入請求信息用戶接入請求信息PUCCHPUCCH（上行物理控制信道）（上行物理控制信道）HS-SICHHS-

11、SICH傳輸上行用戶的控制信息，包括傳輸上行用戶的控制信息，包括CQI, ACK/NAKCQI, ACK/NAK反饋，調(diào)度請求等。反饋，調(diào)度請求等。 業(yè)務(wù)信道PDSCHPDSCH（下行物理共享信道）（下行物理共享信道）PDSCHPDSCH下行用戶數(shù)據(jù)、下行用戶數(shù)據(jù)、RRCRRC信令、信令、SIBSIB、尋呼消息尋呼消息PUSCHPUSCH（上行物理共享信道）（上行物理共享信道）PUSCHPUSCH上行用戶數(shù)據(jù)、用戶控制信息反上行用戶數(shù)據(jù)、用戶控制信息反饋，包括饋，包括CQI,PMI,RICQI,PMI,RI關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第9頁/共21頁第十頁，共22頁。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道

12、物理層過程第10頁/共21頁第十一頁，共22頁。同步信號用來確保小區(qū)內(nèi)UE獲得下行同步。同時，同步信號也用來表示小區(qū)物理(wl)ID（PCI），區(qū)分不同的小區(qū) P-SCH (主同步信道）：UE可根據(jù)P-SCH獲得符號同步 S-SCH（輔同步信道）：UE根據(jù)S-SCH最終獲得幀同步時域結(jié)構(gòu)(jigu)頻域結(jié)構(gòu)頻域結(jié)構(gòu)PSSPSS位于位于DwPTSDwPTS的第三個符號的第三個符號SSSSSS位于位于5ms5ms第一個子幀的最后一個符號第一個子幀的最后一個符號SCH (P/S-SCH)SCH (P/S-SCH)占用的占用的7272子載波位于系統(tǒng)子載波位于系統(tǒng)帶寬中心位置帶寬中心位置關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物

13、理信道物理層過程 SCH(同步信道同步信道)第11頁/共21頁第十二頁，共22頁?；靖拍罨靖拍钚^(qū)小區(qū)IDID獲取獲取(huq)(huq)方方式式配置原則配置原則關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第12頁/共21頁第十三頁，共22頁。頻域：對于不同的系統(tǒng)帶寬，都占用中間的1.08MHz （72個子載波）時域：每5ms 無線幀的subframe0的第二個slot的前4個OFDM符號上周期：40ms。每10ms重復(fù)發(fā)送一次，終端(zhn dun)可以通過4次中的任一次接收解調(diào)出BCH PBCH(廣播廣播(gungb)信道信道) 廣播消息廣播消息MIB在PBCH上傳輸,包含了接入LTE系統(tǒng)所需要的

14、最基本的信息：系統(tǒng)帶寬系統(tǒng)幀號(SFN）PHICH配置關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程SIB承載在PDSCH ，攜帶信息和TD-S的類似，例如：PLMNTrack area code小區(qū)IDUE公共的無線資源配置信息同、異頻或不同技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)重選參數(shù)、切換參數(shù)SIB 1SIB 2SIB 38第13頁/共21頁第十四頁，共22頁。指示上行傳輸數(shù)據(jù)是否(sh fu)正確收到 采用BPSK調(diào)制指示PDCCH的占幾個symbol(1、2或3)，在每子幀的第一個OFDM符號(fho)上發(fā)送采用QPSK調(diào)制隨物理小區(qū)ID(PCI)不同而在頻域位移不同位置，以便隨機(jī)化干擾PCFICH( (物理層控制格式指

15、示信道物理層控制格式指示信道) ) PHICH( (物理物理HARQHARQ指示信道指示信道) )關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第14頁/共21頁第十五頁，共22頁。頻域：所有子載波 時域：每個子幀的前n 個OFDM符號，n=3用于發(fā)送上/下行(xixng)調(diào)度信息、功控命令等通過下行(xixng)控制信息塊DCI下發(fā)命令。不同用戶使用不同的DCI PDCCH(物理物理(wl)下行控制信道下行控制信道)關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程DCI占用的物理資源可變，范圍為18個CCEDCI占用資源不同，則解調(diào)門限不同，資源越多，解調(diào)門限越低，覆蓋范圍越大PDCCH可用資源有限，單個DCI占用資源越

16、多，將導(dǎo)致PDCCH支持用戶容量下降第15頁/共21頁第十六頁，共22頁。初期引入建議：考慮初期應(yīng)用(yngyng)場景為城區(qū)，F(xiàn)ormat 0和4即可滿足覆蓋要求，故初期僅要求格式0和4長度長度(chngd(chngd)配置配置 LTE中有兩種接入類型（競爭和非競爭），兩種類型共享接入資源（前導(dǎo)碼，共64個），需要提前設(shè)置。初期建議：競爭/非競爭兩種接入類型均要求，配置保證在切換場景下使用非競爭接入。格式格式時間長度時間長度覆蓋范圍覆蓋范圍01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km應(yīng)用場景接入類型IDLE態(tài)初始接入競爭無線鏈路失敗后初始接入競

17、爭連接態(tài)上行失步后發(fā)送上行數(shù)據(jù)競爭小區(qū)切換競爭/非競爭連接態(tài)上行失步后接收下行數(shù)據(jù)競爭/非競爭 PRACH(PRACH(物理隨機(jī)接入信道物理隨機(jī)接入信道) )關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程接入類型建議接入類型建議頻域：帶寬（72個子載波）時域：普通上行子幀中（format 03）及UpPTS（format 4） 每10ms無線幀接入0.56次，每個子幀采用頻分方式可支持多個隨機(jī)接入資源。第16頁/共21頁第十七頁，共22頁。供UE傳輸控制信息，包括CQI, ACK/NAK反饋(fnku)，調(diào)度請求等一個控制信道由1個RB pair組成，位于上行子幀的兩邊邊帶上在子幀的兩個slot上下邊帶跳頻

18、，獲得頻率分集增益通過碼分復(fù)用，可將多個用戶的控制信息在同一個PUCCH資源上發(fā)送。上行容量與吞吐量是PUCCH的RB資源個數(shù)與PUSCH的RB資源個數(shù)的折中PUCCH（上行（上行(shngxng)物理控物理控制信道）制信道）控制信道示意圖關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第17頁/共21頁第十八頁，共22頁。用于估計(jì)上行用于估計(jì)上行信道頻域信息，信道頻域信息，做頻率選擇性做頻率選擇性調(diào)度調(diào)度用于估計(jì)上行用于估計(jì)上行信道，做下行信道，做下行(xixng)波束波束賦形賦形 用于上行用于上行控制控制(kngzh)和和數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信道的相關(guān)解調(diào)相關(guān)解調(diào)信道信道(xn do)估計(jì)、測量。估計(jì)、測量。位

19、于每個時隙位于每個時隙數(shù)據(jù)部分之間數(shù)據(jù)部分之間下行導(dǎo)頻，用作信道估計(jì)下行導(dǎo)頻，用作信道估計(jì)。用作同步用作同步 僅出現(xiàn)于波束賦型模式，用于僅出現(xiàn)于波束賦型模式，用于UE解解調(diào)調(diào) 用于下行信道估計(jì)，及非用于下行信道估計(jì)，及非 beamforming模式下的解調(diào)。模式下的解調(diào)。 調(diào)度上下行資源調(diào)度上下行資源 用作切換測量用作切換測量TD-LTETD-SCDMA下行參考信號下行參考信號上行參考信號上行參考信號CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble碼碼相同點(diǎn)相同點(diǎn)：都是公共導(dǎo)頻，分布于全帶寬內(nèi)：都是公共導(dǎo)頻，分布于全帶寬內(nèi)不同點(diǎn)不同點(diǎn)：CRS還可用作非還可用作非beamforming模式下

20、的解調(diào)模式下的解調(diào)相同點(diǎn)相同點(diǎn)：主要用于業(yè)務(wù)信道的解調(diào)：主要用于業(yè)務(wù)信道的解調(diào)不同點(diǎn)不同點(diǎn)：TD-L系統(tǒng)是寬帶系統(tǒng)，本身存在多個子載波，故系統(tǒng)是寬帶系統(tǒng)，本身存在多個子載波，故DRS及及DMRS分布于用戶占用的子載波帶寬內(nèi)。分布于用戶占用的子載波帶寬內(nèi)。DRS:DRS:僅用于僅用于BFBF模式下業(yè)務(wù)信道的解調(diào)模式下業(yè)務(wù)信道的解調(diào)DMRS:DMRS:用于上行控制信道和業(yè)務(wù)信道的解調(diào)用于上行控制信道和業(yè)務(wù)信道的解調(diào)TD-LTETD-LTE特有，上行實(shí)現(xiàn)特有，上行實(shí)現(xiàn)SoundingSounding后，可以實(shí)現(xiàn)后，可以實(shí)現(xiàn)BFBF和更和更準(zhǔn)確的上下行頻選調(diào)度準(zhǔn)確的上下行頻選調(diào)度 關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信

21、道物理層過程第18頁/共21頁第十九頁，共22頁。兩天線(tinxin)端口示意圖DRS（專用(zhunyng)參考信號）CRS（公共參考信號）（公共參考信號）天線端口5示意圖CRSDRS位置分布于下行子幀全帶寬上分布于下行子幀全帶寬上分布于用戶所用分布于用戶所用PDSCHPDSCH帶寬上帶寬上作用下行信道估計(jì)，調(diào)度下行資源下行信道估計(jì)，調(diào)度下行資源切換測量切換測量波束賦形時，用于波束賦形時，用于UEUE解調(diào)解調(diào)應(yīng)用發(fā)射分集、空間復(fù)用的業(yè)務(wù)和發(fā)射分集、空間復(fù)用的業(yè)務(wù)和控制信道控制信道波束賦型的控制信道波束賦型的控制信道波束賦型的業(yè)務(wù)信波束賦型的業(yè)務(wù)信道道關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程第19頁/共21頁第二十頁，共22頁。DMRS（解調(diào)參考(cnko)信號）在在PUCCH、PUSCH上傳輸，用于上傳輸，用于PUCCH和和PUSCH的相關(guān)解調(diào)的相關(guān)解調(diào)For PUSCH 每個每個slot(0.5ms) 一個一個RS，第，第四個四個OFDM symbol For PUCCHACK 每個每個slot中間三個中間三個OFDM symbol為為RS For PUCCHCQI 每個每個slot兩個參考信號兩個參考信號SRS（探測參考信號）（