LTE幀結(jié)構(gòu)及物理層-講解分析

1、內(nèi)容：內(nèi)容： TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)-物理層 基本原理 幀結(jié)構(gòu)及物理信道 物理層過程TD-LTETD-LTE幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)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： 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 periodicitySubframe number012

2、345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比表轉(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TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA鄰鄰頻頻共存共存（1 1）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-

3、LTE = 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)?？梢圆捎?0:2:2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TD-SCDM

4、ATD-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)計算，此時TD-LTE下行扇區(qū)吞吐量為28Mbps左右（為避免干擾，特殊時隙只能采用

5、3:9:2，無法用來傳輸業(yè)務(wù)。經(jīng)計算，為和TD-SCDMA時隙對齊引起的容量損失約為20% ）計算方法：TS36.213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0.75倍傳輸。如果采用10:2:2配置，則下行容量為3個正常時隙吞吐量+0.75倍正常時隙吞吐量。如果丟失此0.75倍傳輸機會，則損失的吞吐量為0.75/3.75 = 20%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鄰鄰頻頻共存共存（2 2）TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA鄰頻共存（鄰頻共

6、存（3 3） TD-SCDMA與TD-LTE鄰頻共存時，需要嚴格時隙對齊，當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)信道，為了提高業(yè)務(wù)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標準，目前已經(jīng)將該要求寫入增加新的特殊時隙配比需要修改標準，目前已經(jīng)將該要求寫入R11版本，版本，后續(xù)將考慮如何在后續(xù)將考慮如何在R9版本中

7、引入該要求。版本中引入該要求。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程特殊子幀特殊子幀 TD-LTE特殊子幀繼承了TD-SCDMA的特殊子幀設(shè)計思路，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永遠等于1ms特殊子特殊子幀配置幀配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTS TD-LTE的特殊子幀配置和上下行時隙配置沒有制約關(guān)系，可以

8、相對獨立的進行配置 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 主同步信號主同步信號PSS在在DwPTS上進行傳輸上進行傳輸 DwPTS上最多能傳兩個上最多能傳兩個PDCCH OFDM符號（正常時隙能傳最符號（正常時隙能傳最多多3個）個） 只要只要DwPTS的符號數(shù)大于等于的符號數(shù)大于等于6，就能傳輸數(shù)據(jù)（參照上頁，就能傳輸數(shù)據(jù)（參照上頁特殊子幀配置）特殊子幀配置） TD-SCDMA的的DwPTS承載下行同步信道承載下行同步信道DwPCH，

9、采用規(guī)定功率覆蓋整個小區(qū)，采用規(guī)定功率覆蓋整個小區(qū)，UE從從DwPTS上獲得與小區(qū)的同步上獲得與小區(qū)的同步 TD-SCDMA的的DwPTS無法傳輸數(shù)據(jù)，所以無法傳輸數(shù)據(jù)，所以TD-LTE在這方面是有提高的。如果小在這方面是有提高的。如果小區(qū)覆蓋距離和遠距離同頻干擾不構(gòu)成限制因素（在這種情況下應(yīng)該采用較大區(qū)覆蓋距離和遠距離同頻干擾不構(gòu)成限制因素（在這種情況下應(yīng)該采用較大的的GP配置），推薦將配置），推薦將DwPTS配置為能夠傳輸數(shù)據(jù)配置為能夠傳輸數(shù)據(jù)DwPTSDwPTS關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程UpPTSUpPTS UpPTSUpPTS可以發(fā)送短可以發(fā)送短RACHRACH（做隨機接入用）和

10、（做隨機接入用）和SRSSRS（SoundingSounding參考信號，詳細介紹見后）參考信號，詳細介紹見后）根據(jù)系統(tǒng)配置，是否發(fā)送短根據(jù)系統(tǒng)配置，是否發(fā)送短RACHRACH或者或者SRSSRS都可以用獨立的開關(guān)控制都可以用獨立的開關(guān)控制因為資源有限（最多僅占兩個因為資源有限（最多僅占兩個OFDMOFDM符號），符號），UpPTSUpPTS不能傳輸上行信不能傳輸上行信令或數(shù)據(jù)令或數(shù)據(jù)TD-SCDMATD-SCDMA的的UpPTSUpPTS承載承載UppchUppch，用來進行隨機接入，用來進行隨機接入關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程邏輯、傳輸、物理信道邏輯、傳輸、物理信道下行信道映射關(guān)系下行

11、信道映射關(guān)系上行信道映射關(guān)系上行信道映射關(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邏輯信道信息進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、擴頻碼、開始結(jié)束時間等進行相關(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物理信道簡介物理信道簡介信道類型信道名稱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）PCCPCH

12、PCCPCHMIBMIBPDCCHPDCCH（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)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（隨機接入信道）（隨機接入信道）PR

13、ACHPRACH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-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

14、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物理信道配置物理信道配置關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程 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ID（PCI），區(qū)分不同的小區(qū) P-SCH P-SCH (主同步信道）：UE可根據(jù)P-SCH獲得符號同步 S-SCHS-SCH（輔同步信道）：UE根據(jù)S-SCH最終獲得幀同步SCHSCH配置配置時域結(jié)構(gòu)時域結(jié)構(gòu)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第一個子幀的最后一個符號號 SCH (P/S-SC

15、H)SCH (P/S-SCH)占用的占用的7272子載波位子載波位于系統(tǒng)帶寬中心位置于系統(tǒng)帶寬中心位置關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程 SCH(同步信道同步信道)小區(qū)物理小區(qū)物理IDID（PCIPCI）LTE系統(tǒng)系統(tǒng)提供提供504個物理層小區(qū)個物理層小區(qū)ID(即即PCI)，和，和TD-SCDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的128個擾碼概個擾碼概念類似。網(wǎng)管配置時，為小區(qū)配置念類似。網(wǎng)管配置時，為小區(qū)配置0503之間的一個號碼即可之間的一個號碼即可基本概念基本概念小區(qū)小區(qū)IDID獲取方式獲取方式 在在TD-SCDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，UE解出小區(qū)擾碼序列（共有解出小區(qū)擾碼序列（共有128種可能性），即種可能性），

16、即可獲得該小區(qū)物理可獲得該小區(qū)物理ID LTE的方式類似，的方式類似，UE需要解出兩個序列：需要解出兩個序列：主同步序列（主同步序列（PSS，即主同步信道，即主同步信道P-SCH中傳播的序列，共有中傳播的序列，共有3種可能性）種可能性）輔同步序列（輔同步序列（SSS，即輔同步序列，即輔同步序列S-SCH中傳播的序列，共有中傳播的序列，共有168種可能性）種可能性） 由兩個序列的序號組合，即可獲取該小區(qū)由兩個序列的序號組合，即可獲取該小區(qū)ID配置原則配置原則因為因為PCI和小區(qū)同步序列關(guān)聯(lián)，并且多個物理信道的加擾方式也和和小區(qū)同步序列關(guān)聯(lián)，并且多個物理信道的加擾方式也和PCI相關(guān)，相關(guān)，所以相鄰

17、小區(qū)的所以相鄰小區(qū)的PCI不能相同以避免干擾。不能相同以避免干擾。關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程 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，終端可以通過4次中的任一次接收解調(diào)出BCHPBCHPBCH配置配置 PBCH(廣播信道廣播信道) 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

18、，例如： PLMN Track area code 小區(qū)ID UE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 指示上行傳輸數(shù)據(jù)是否正確收到 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，以便隨機化干擾PCFICH & PHICHPCFICH & PHICH配置配置PCFICH( (物理層控制格式指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)

19、鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程頻域：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/下行調(diào)度信息、功控命令等通過下行控制信息塊DCI下發(fā)命令。不同用戶使用不同的DCIPDCCHPDCCH配置配置-覆蓋覆蓋 PDCCH(物理下行控制信道物理下行控制信道)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占用資源越多，將導(dǎo)致PDCCH支持用戶容量下降初期引入建議：考慮初期應(yīng)用場景為城區(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4P

20、RACHPRACH配置配置長度配置長度配置 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(物理隨機接入信道物理隨機接入信道) )關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層

21、過程接入類型建議接入類型建議 頻域：1.08MHz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接入資源。 供UE傳輸控制信息，包括CQI, ACK/NAK反饋，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，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PUCCHPUCCH配置配置PUCCH（上行物理控

22、制信道）（上行物理控制信道）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用于估計上行信道頻域信息，用于估計上行信道頻域信息，做頻率選擇性調(diào)度做頻率選擇性調(diào)度用于估計上行信道，做下行用于估計上行信道，做下行波束賦形波束賦形 用于上行控制和數(shù)據(jù)信道用于上行控制和數(shù)據(jù)信道的相關(guān)解調(diào)的相關(guān)解調(diào)信道估計、測信道估計、測量。量。位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，用作信下行導(dǎo)頻，用作信道估計。道估計。 用作同步用作同步 僅出現(xiàn)于波束賦型模式，僅出現(xiàn)于波束賦型模式，用于用于UE解調(diào)解調(diào) 用于下行信道估計，及非用于下行信道估計，及非 beamforming模式下的解調(diào)。模式下的解調(diào)。

23、 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參考信號參考信號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碼碼相同點相同點：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)不同點不同點：CRS還可用作非還可用作非beamforming模式下的解調(diào)模式下的解調(diào)相同點相同點：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)不同點不同點：TD-L系統(tǒng)是寬帶系統(tǒng)，本身存在多個子載波，系統(tǒng)是寬帶系統(tǒng)，本身存在多個子載波，故故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)。D

24、RS: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，上行實現(xiàn)特有，上行實現(xiàn)SoundingSounding后，可以實現(xiàn)后，可以實現(xiàn)BFBF和和更準確的上下行頻選調(diào)度更準確的上下行頻選調(diào)度 關(guān)鍵技術(shù)幀結(jié)構(gòu)物理信道物理層過程下行參考信號下行參考信號兩天線端口示意圖DRS（專用參考信號）（專用參考信號）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，調(diào)度下行資下行信道估計，調(diào)度下行資源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)發(fā)射分集、空間復(fù)用的業(yè)務(wù)和控制信道和控制信道波束賦型的