《移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化》3.3物理資源與物理信號(hào)

1.LTE物理層概述1.1信道帶寬與雙工方式1.2LTE物理資源概念2.LTE物理信號(hào)目錄信道帶寬支持的信道帶寬（ChannelBandwidth）1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHzLTE系統(tǒng)上下行的信道帶寬可以不同下行信道帶寬大小通過主廣播信息（MIB）進(jìn)行廣播上行信道帶寬大小通過系統(tǒng)信息（SIB）進(jìn)行廣播信道帶寬與傳輸帶寬配置有如下對應(yīng)關(guān)系：信道帶寬（MHz）1.435101520傳輸帶寬配置（RB數(shù)目）615255075100實(shí)際占用帶寬（MHz）1.082.74.5913.518傳輸帶寬（RB）傳輸帶寬配置（RB）ActiveResourceBlocks信道帶寬

（MHz）DCcarrier(downlinkonly)信道邊緣資源塊：RB信道邊緣雙工方式FDD：上行傳輸和下行傳輸在不同的載波頻段上進(jìn)行；TDD：上行傳輸和下行傳輸在相同的載波頻段上進(jìn)行；基站/終端在不同的時(shí)間進(jìn)行信道的發(fā)送/接收或者接收/發(fā)送；H-FDD：上行傳輸和下行傳輸在不同的載波頻段上進(jìn)行；基站/終端在不同的時(shí)間進(jìn)行信道的發(fā)送/接收或者接收/發(fā)送；H-FDD與FDD的差別在于終端不允許同時(shí)進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送與接收，即H-FDD基站與FDD基站相同，但是H-FDD終端相對FDD終端可以簡化，只保留一套收發(fā)信機(jī)并節(jié)省雙工器的成本。FDDfDLfULhalf-duplexFDDfDLfULTDDfDL/UL目錄1.LTE物理層概述1.1信道帶寬與雙工方式1.2LTE物理資源概念2.LTE物理層信號(hào)物理資源概念物理資源子幀無線幀無線端口OFDM符號(hào)基本時(shí)間單位時(shí)隙slotTS

=1/(15000×2048)秒接收機(jī)用來區(qū)分資源在空間上的差別，包括三類天線端口：CRS：天線端口0～3MBSFN：天線端口4DRS：天線端口5幀結(jié)構(gòu)FDD幀結(jié)構(gòu)---幀結(jié)構(gòu)類型1（FS1），適用于FDD與H-FDD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。子幀0子幀1子幀2子幀3子幀4子幀5子幀6子幀7子幀9子幀80.5ms時(shí)隙1ms子幀最小TTI10ms無線幀0123456012345常規(guī)CP擴(kuò)展CP下行OFDM符號(hào)；上行DFT-S-OFDM塊采用擴(kuò)展CP的時(shí)隙結(jié)構(gòu)采用常規(guī)CP的時(shí)隙結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)TDD幀結(jié)構(gòu)---幀結(jié)構(gòu)類型2（FS2），適用于TDD一個(gè)長度為10ms的無線幀由2個(gè)長度為5ms的半幀構(gòu)成每個(gè)半幀由5個(gè)長度為1ms的子幀構(gòu)成常規(guī)子幀：由兩個(gè)長度為0.5ms的時(shí)隙構(gòu)成特殊子幀：由DwPTS、GP以及UpPTS構(gòu)成支持5ms和10msDL→UL切換點(diǎn)周期幀結(jié)構(gòu)TDD幀結(jié)構(gòu)：上下行配置配置切換時(shí)間間隔子幀編號(hào)DL:UL配比DL:UL配比(除S)012345678905msDSUUUDSUUU2︰31︰315msDSUUDDSUUD3︰22︰225msDSUDDDSUDD4︰13︰1310msDSUUUDDDDD7︰36︰3410msDSUUDDDDDD8︰27︰3510msDSUDDDDDDD9︰18︰365msDSUUUDSUUD5︰54︰4FS2的DwPTS、GP、UpPTS長度配置特殊子幀配置常規(guī)CP下特殊時(shí)隙的長度（符號(hào)）擴(kuò)展CP下特殊時(shí)隙的長度（符號(hào)）UpPTSGPDwPTSUpPTSGPDwPTS01103183114913821310129312111110411121735293228623921972210------82111------TD-LTE與TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別時(shí)隙長度不同。TD-LTE子幀（相當(dāng)于TD-SCDMA的時(shí)隙概念）長度和FDD-LTE保持一致，有利于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)以及借助FDD的產(chǎn)業(yè)鏈；TD-LTE的特殊時(shí)隙有多種配置方式，DwPTS、GP、UpPTS可以改變長度，以適應(yīng)覆蓋、容量、干擾等不同場景的需要。在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以傳輸數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)一步增大小區(qū)容量。TD-LTE的調(diào)度周期為1ms，即每1ms都可以指示終端接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，保證更短的時(shí)延。而TD-SCDMA的調(diào)度周期為5ms。物理資源概念一個(gè)PRB在時(shí)域上包含7（6）個(gè)連續(xù)的OFDM符合，在頻域上包含12個(gè)連續(xù)的子載波。RE：1個(gè)符號(hào)×1個(gè)子載波PRB的大小和下行數(shù)據(jù)的最小載荷相匹配。PRB的時(shí)域大小為一個(gè)時(shí)隙，即0.5ms；頻域大小為180kHz。…123456723456789101112…1下行時(shí)隙個(gè)OFDMA符號(hào)子載波子載波一個(gè)時(shí)隙含有個(gè)子載波，每一個(gè)子載波15kHz，每個(gè)子載波含有個(gè)OFDMA符號(hào)，常規(guī)CP時(shí)為7，擴(kuò)展CP時(shí)為6。

是每個(gè)下行時(shí)隙含有的資源塊個(gè)數(shù)，取決于小區(qū)中的下行傳輸寬度的配置：

其中：

=6為下行最小帶寬=110為下行最大帶寬=12，是一個(gè)RB中子載波的個(gè)數(shù)=12*15kHz=180kHzRE一個(gè)資源塊(RB)個(gè)RELTE最高傳輸速率計(jì)算計(jì)算條件：按20MHz信道帶寬計(jì)算按64QAM調(diào)制方式計(jì)算按常規(guī)CP計(jì)算未剔除開銷的損失未計(jì)算MIMO的作用LTE最高傳輸速率＝6bit×84RE×100RB×2TS×1000＝100.8Mbps其中：6：每符號(hào)6個(gè)比特（按最高的數(shù)字調(diào)制方式：64QAM）84：每RB占84個(gè)RE（1個(gè)RB時(shí)域占1個(gè)時(shí)隙、7個(gè)符號(hào)，即0.5ms）100：20MHz信道帶寬，傳輸帶寬配置100個(gè)RB2：2個(gè)時(shí)隙，0.5ms×2＝1ms1000：ms→sTD-LTE最高傳輸速率計(jì)算計(jì)算條件：（下行）按20MHz信道帶寬計(jì)算按64QAM調(diào)制方式計(jì)算按常規(guī)CP計(jì)算，控制符號(hào)數(shù)2個(gè)以上下行子幀配置1（2:2），特殊子幀配置7（10:2:2）為例MIMO：DL2×21個(gè)正常子幀的bit數(shù)＝RB數(shù)×（每個(gè)RB的SC數(shù)×（子幀內(nèi)符號(hào)數(shù)－控制符號(hào)數(shù)）－RS數(shù)）×調(diào)制階數(shù)×碼率＝100×（12×（14－2）－12）×6×0.9＝71280bit1個(gè)特殊子幀的bit數(shù)＝RB數(shù)×（每個(gè)RB的SC數(shù)×（DwPTS內(nèi)符號(hào)數(shù)－控制符號(hào)數(shù)）－RS數(shù)）×調(diào)制階數(shù)×碼率＝100×（12×（14－4－2）－8）×6×0.9＝47520bitTD-LTE最高傳輸速率＝2×（2×71280+47520）bit/5ms＝76.032Mbps物理資源概念資源單元組（REG）控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信道每個(gè)REG中包含4個(gè)數(shù)據(jù)RE控制信道單元（CCE）36RE，9REG組成RSRSRSRSREGn+1REGnREGn+1REGnRSRSRSRSREGn+1REGn第二個(gè)OFDM符號(hào)（4個(gè)公共天線端口）REGn+2REGn第一個(gè)OFDM符號(hào)第二個(gè)OFDM符號(hào)（1或2個(gè)公共天線端口）第三個(gè)OFDM符號(hào)REGn+2REGn+1有關(guān)最小單位的一些概念系統(tǒng)的最小單位（即基本時(shí)間單位）：Ts時(shí)域資源的最小單位（符號(hào)寬度）：T(s)傳輸?shù)淖钚￠g隔TTI：即子幀長度1ms資源的最小單位：RE業(yè)務(wù)調(diào)度的最小資源單位：RB（PDSCH、PUSCH）下行控制信道（PCFICH、PHICH）最小資源單位：REGPDCCH的資源分配單元：CCEPUCCH的資源分配單元：RB對（沒有PUSCH時(shí)）目錄1.LTE物理層概述2.LTE物理層信道與信號(hào)2.1下行物理信號(hào)2.2上行物理信號(hào)下行物理信號(hào)確定唯一的物理小區(qū)id同步信號(hào)參考信號(hào)主同步信號(hào) PSS輔同步信號(hào)SSS小區(qū)專用參考信號(hào)CRSMBSFN參考信號(hào)終端專用的參考信號(hào)DRS下行信道質(zhì)量測量下行信道估計(jì)，用于UE端的相干檢測和解調(diào)FDD幀中PSS與SSS的位置0123456798時(shí)隙無線幀72個(gè)子載波時(shí)隙0和時(shí)隙10重復(fù)擴(kuò)展CP普通CP10111213141516171918帶寬0123456帶寬01234562個(gè)子載波主同步信號(hào)PSS輔同步信號(hào)SSSTDD幀中PSS與SSS的位置0123456798時(shí)隙無線幀擴(kuò)展CP普通CP10111213141516171918帶寬0123456帶寬01234501234560123451#時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)下行信道（FDD）頻域0#子幀0#時(shí)隙10ms無線幀表示數(shù)據(jù)控制信息廣播信息主同步信息輔同步信息說明：本圖為了顯示資源分配的效果（正常CP），每個(gè)小方格表示的是一個(gè)符號(hào)的時(shí)域長度×12個(gè)子載波的資源。PCFICHPHICHPDCCHPBCHPSSSSSPDSCH0#子幀（1ms）0#時(shí)隙1#子幀2#子幀3#子幀4#子幀5#子幀6#子幀7#子幀8#子幀9#子幀下行物理信號(hào)小區(qū)專用參考信號(hào)CRS：CellspecificReferenceSignal（正常CP）該RE不用于發(fā)射天線端口0上發(fā)射的參考信號(hào)7個(gè)符號(hào)7個(gè)符號(hào)偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙1個(gè)天線端口2個(gè)天線端口4個(gè)天線端口12個(gè)子載波天線端口1上發(fā)射的參考信號(hào)天線端口2上發(fā)射的參考信號(hào)天線端口3上發(fā)射的參考信號(hào)6個(gè)符號(hào)6個(gè)符號(hào)下行物理信號(hào)小區(qū)專用參考信號(hào)CRS（擴(kuò)展CP）該RE不用于發(fā)射天線端口0上發(fā)射的參考信號(hào)偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙1個(gè)天線端口2個(gè)天線端口4個(gè)天線端口12個(gè)子載波天線端口1上發(fā)射的參考信號(hào)天線端口2上發(fā)射的參考信號(hào)天線端口3上發(fā)射的參考信號(hào)偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙6個(gè)符號(hào)MBSFN參考信號(hào)天線端口412個(gè)子載波6個(gè)符號(hào)偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙MBSFN參考信號(hào)映射（擴(kuò)展CP，f=15kHz）24個(gè)子載波6個(gè)符號(hào)奇數(shù)時(shí)隙偶數(shù)時(shí)隙天線端口4MBSFN參考信號(hào)映射（超長擴(kuò)展CP，f=7.5kHz）下行專用參考信號(hào)映射——用于波束賦形技術(shù)下行專用參考信號(hào)（DRS：DedicatedReferenceSignal）。LTER8僅支持單碼字單流波束賦形，因此只需要一組DRS。作用：跟蹤來波方向；測量平均路損信息。7個(gè)符號(hào)天線端口5常規(guī)CP12個(gè)子載波偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙7個(gè)符號(hào)12個(gè)子載波6個(gè)符號(hào)6個(gè)符號(hào)偶數(shù)時(shí)隙奇數(shù)時(shí)隙1個(gè)天線端口天線端口5擴(kuò)展CP下行物理層信道的時(shí)頻二維分布時(shí)隙#0時(shí)隙#1L=6L=520M傳輸帶寬（正常CP）映射4天線口時(shí)每天線口#0TTI的資源分配時(shí)隙#0時(shí)隙#1L=5L=420M傳輸帶寬（擴(kuò)展CP）映射4天線口時(shí)每天線口#0TTI的資源分配RB#53RB#54RB#48RB#47RB#46（首編號(hào)0）RB#53RB#54RB#48RB#47RB#46（首編號(hào)0）K=569K=565（首編號(hào)0）K=635K=630K=569K=565（首編號(hào)0）K=635K=63020M傳輸帶寬時(shí)：下行每時(shí)隙對應(yīng)100個(gè)RB：RB編號(hào)從#0至99#下行每個(gè)OFDM符號(hào)對應(yīng)1200個(gè)子載波：K編號(hào)從#0至#1199正常CP時(shí)：下行每時(shí)隙對應(yīng)7個(gè)OFDM符號(hào)1子幀14個(gè)OFDM符號(hào)：L編號(hào)從#0至#13擴(kuò)展CP時(shí)：下行每時(shí)隙對應(yīng)6個(gè)OFDM符號(hào)1子幀12個(gè)OFDM符號(hào)：L編號(hào)從#0至#11業(yè)務(wù)信號(hào)（PDSCH）小區(qū)專用參考信號(hào)（CRS）主同步信號(hào)（PSS）輔同步信號(hào)（SSS）廣播信號(hào)（PBCH）控制信號(hào)（PDCCH、PCFICH、PHICH）目錄1.LTE物理層概述2.LTE物理層信道與信號(hào)2.1下行物理信道2.2

上行物理信道目錄1.LTE物理層概述2.LTE物理層信道與信號(hào)2.1下行物理信道2.2上行物理信號(hào)上行物理信號(hào)參考信號(hào)解調(diào)用參考信號(hào)（DMRS）探測用參考信號(hào)（SRS）上行信道估計(jì)，用于eNodeB端的相干檢測和解調(diào)上行信道質(zhì)量測量上行參考信號(hào)分類和結(jié)構(gòu)上行參考信號(hào)DMRS（demodulationreferencesignal）：PUSCH和PUCCH相干解調(diào)；上行信道估計(jì)。SRS（

Soundingreferencesignal）：用于測量質(zhì)量，上行信道調(diào)度等。為PUSCH的DMRS每個(gè)時(shí)隙1個(gè)RS，位置在第4個(gè)OFDM符號(hào)為PUCCH-ACK的DMRS每個(gè)時(shí)隙中間3個(gè)OFDM符號(hào)為RS為PUCCH-CQI的DMRS每個(gè)時(shí)隙2個(gè)RSSRS位于上行子幀的最后1個(gè)SC-FDMA符號(hào)PUSCH與其DMRS的時(shí)隙結(jié)構(gòu)RSACK/NACK與其DMRS的時(shí)隙結(jié)構(gòu)RSRSRS1個(gè)時(shí)隙1個(gè)時(shí)隙CQI與其DMRS的時(shí)隙結(jié)構(gòu)RSRS1個(gè)時(shí)隙上行物理信號(hào)PUSCH解調(diào)用參考信號(hào)（DMRS）參考信號(hào)1個(gè)時(shí)隙PUSCH使用的子載波..........數(shù)據(jù)部分參考信號(hào)1個(gè)時(shí)隙..........數(shù)據(jù)部分常規(guī)CP擴(kuò)展CPPUSCH使用的子載波上行物理信號(hào)PUCCH解調(diào)用參考信號(hào)參考信號(hào)部分：循環(huán)位移序列＋正交序列不同符號(hào)間循環(huán)位移不同1個(gè)時(shí)隙12個(gè)子載波數(shù)據(jù)部分：循環(huán)位移序列＋正交序列＋調(diào)制符號(hào)不同符號(hào)間循環(huán)位移不同參考信號(hào)部分：循環(huán)位移序列＋正交序列不同符號(hào)間循環(huán)位移不同1個(gè)時(shí)隙12個(gè)子載波數(shù)據(jù)部分：循環(huán)位移序列＋調(diào)制符號(hào)不同符號(hào)間循環(huán)位移不同跳頻傳輸：兩部分正交序列不同跳頻傳輸：兩部分信息不同[111][1ej2π/3ej4π/3][1ej4π/3ej2π/3

][+1+1+1+1][+1-1+1-1][+1+1-1-1][+1-1-1+1]ACK的DMRSCQI的DMRS[11]對于TDD，可以利用信道對稱性獲得下行信道質(zhì)量對上行信道質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)，用于上行信道調(diào)度上行物理信號(hào)探測用參考信號(hào)（SRS）主要作用上行物理信號(hào)時(shí)域參數(shù)周期符號(hào)位置是否同時(shí)傳輸SRS與ACK/NAKC子幀偏移持續(xù)時(shí)間子幀位置探測用參考信號(hào)（SRS）時(shí)域參數(shù)上行物理信號(hào)探測用參考信號(hào)（SRS）頻域參數(shù)帶寬配置頻域位置Comb信息SRS信息跳頻信息1、UE通過廣播信息獲得小區(qū)允許的帶寬信息2、UE通過RRC信令獲得具體的SRS傳輸PRB位置3、UE通過RRC信令獲得其使用的Comb信息4、UE通過RRC信令獲得具體的帶寬配置5、UE通過RRC信令獲得其是否進(jìn)行SRS跳頻探測帶寬（24×K個(gè)子載波，此處K=1）頻域位置：K>1Comb=0Comb=1頻率上行物理信道及上行信號(hào)的時(shí)頻位置01234560123456頻率時(shí)間01234560123456頻率時(shí)間01234560123456頻率系統(tǒng)帶寬PUCCH在系統(tǒng)帶寬的兩端,并在兩個(gè)時(shí)隙間跳頻PUSCH：物理上行共享信道DMRS：解調(diào)參考信號(hào)伴隨PUSCH傳輸?shù)腄MRS位置圖DMRS占用每個(gè)時(shí)隙的第4個(gè)符號(hào)某用戶分配到的上行帶寬PUCCH：物理上行控制信道DMRS：解調(diào)參考信號(hào)伴隨PUCCH傳輸?shù)腄MRS位置圖（PUCCH傳輸U(kuò)LACK信令）DMRS占用每個(gè)時(shí)隙的3個(gè)符號(hào)SRS：探測參考信號(hào)PUCCH：物理上行控制信道DMRS：解調(diào)參考信號(hào)SRS：探測參考信號(hào)伴隨PUCCH傳輸?shù)腄MRS位置圖（PUCCH傳輸CQI信令）DMRS占用每個(gè)時(shí)隙的2個(gè)符號(hào)LTE與3G相比，在廣播、尋呼和隨機(jī)接入信道有什么不同廣播：LTE分成兩部分：MIB在BCH（PBCH）下發(fā)；其他的SIB在DL-SCH（PDSCH）。UMTS通常全部在BCH，即對應(yīng)的主公共控制物理信道（PCCPCH）下發(fā)。尋呼：LTE在物理下行共享信道（PDSCH）下發(fā)，LTE沒有專用尋呼信道。UMTS在輔助公共控制物理信道（SCCPCH）下發(fā)。隨機(jī)接入：LTE的RACH信道沒有邏輯信道對應(yīng)。LTE的PRACH類似于UMTS發(fā)送PRACH之前的在前導(dǎo)時(shí)間發(fā)送的特征符號(hào)（通常不帶信息）。UMTS的PRACH除了發(fā)送RRC連接請求、小區(qū)更新消息等，還可以發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。LTE的PRACH不能發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。UE等級(jí)LTE共支持5個(gè)終端等級(jí)終端等級(jí)在一個(gè)TTI中，所有DL-SCH傳輸塊中能夠接收的最大比特?cái)?shù)量在一個(gè)TTI中，在一個(gè)DL-SCH傳輸塊中能夠接收的最大比特?cái)?shù)量下行空間復(fù)用的最大層數(shù)最大速率（bps）等級(jí)1約10kbit約10kbit110M等級(jí)2約50kbit約50kbit250M等級(jí)3約100kbit約75kbit2100M等級(jí)4約150kbit約75kbit2150M等級(jí)5約300kbit約150kbit4300MLTE終端等級(jí)的下行參數(shù)終端等級(jí)在一個(gè)TTI中，在一個(gè)DL-SCH傳輸塊中能夠接收的最大比特?cái)?shù)量支持的最大上行速率（bps）支持64QAM發(fā)送等級(jí)1約10kbit5M否等級(jí)2約50kbit25M否等級(jí)3約100kbit50M否等級(jí)4約150kbit50M否等級(jí)5約300kbit75M是LTE終端等級(jí)的上行參數(shù)目錄1.LTE物理層概述2.LTE物理層信道與信號(hào)3.LTE物理層過程3.1小區(qū)搜索3.2隨機(jī)接入3.3尋呼LTE小區(qū)搜索獲得的基本信息初始的符號(hào)定位頻率同步小區(qū)傳輸帶寬小區(qū)標(biāo)識(shí)號(hào)幀定時(shí)信息小區(qū)基站的天線配置信息（發(fā)送天線數(shù)）循環(huán)前綴（CP）的長度（LTE對單播和廣播/組播業(yè)務(wù)規(guī)定了不同的CP長度）LTE小區(qū)搜索過程小區(qū)搜索流程5ms定時(shí)（時(shí)隙同步），獲得10ms定時(shí)（幀同步），獲得計(jì)算得到讀取MIB讀取SIB主同步信號(hào)輔同步信號(hào)PBCHPDSCH公共天線端口數(shù)目（盲