最全面LTE物理层总结

PhysicalLayerIntroduction

ZhuXiaoqiang2011.3.7LTE的性能需求指标与LTE物理层相关的协议编号及内容物理信道的种类传输信道与物理信道的映射物理层相关参数物理信道结构参考信号和信道估计功能LTE物理层过程目录2LTE的需求指标支持1.4MHz-20MHz带宽峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps。频谱效率达到3GPPR6的2-4倍提高小区边界的比特率，保证业务的一致性用户面延时：零负载（单用户、单数据流）、小ＩＰ分组条件下单向时延小于5ms控制面延时：从驻留状态转换到激活状态的延迟小于1OOms每个小区在5MHz带宽下最少支持200个用户实现合理的终端复杂度、成本和耗电对低速移动优化系统，同时支持高速移动以尽可能相似的技术同时支持成对（paired）和非成对（unpaired）频段3与LTE物理层相关的协议编号及内容

TS36．201――ＬＴＥ物理层―总体描述TS36．211――物理信道、参考信号、帧结构TS36．212――信道编码、交织、速率匹配、复用TS36．213――随机接入等物理层的工作过程TS36．214――物理层的测量技术TS36．302――物理层向高层提供的数据传输服务4物理信道的种类下行物理信道PDSCH：下行物理共享信道，承载下行数据传输、SIB和寻呼信息PBCH：物理广播信道，传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽、天线数目和小区ID等PMCH：物理多播信道，传递MBMS（单频网多播和广播）相关的数据PCFICH：物理控制格式指示信道，表示一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号的数量PHICH：物理HARQ指示信道，用于eNodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息PDCCH：下行物理控制信道，用于指示和PUSCH，PDSCH相关的格式，资源分配，HARQ信息，位于子帧的前n个OFDM符号，n<=3上行物理信道PUSCH：物理上行共享信道PRACH：物理随机接入信道，获取小区接入的必要信息进行时间同步和小区搜索等PUCCH：物理上行控制信道，UE用于发送ACK/NAK，CQI，SR，RI信息5传输信道与物理信道的映射传输信道

物理信道

下行共享信道DL-SCH

物理下行共享信道PDSCH

寻呼信道PCH

物理下行共享信道PDSCH

广播信道BCH

物理广播信道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

下行传输信道与物理层信道的映射关系6传输信道与物理信道的映射上行传输信道与物理层信道的映射关系传信道信道/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随机接入信道RACH

物理随机接入信道PRACH

上行控制信息UCI

PUCCH、PUSCH7物理层相关参数基本传输和多址技术：上行单载波频分多址SC-FDMA，下行正交频分多址OFDMA双工方式：TDD，FDD（全双工和半双工FDD）帧结构：无线帧长10ms，分10个子帧，长1ms，每个子帧分为两个时隙（TDD方式中包含3个特殊时隙，共1ms）子载波间隔：15KHz或7.5KHz。取决于频谱效率和抗频偏能力的折中，主要考虑多普勒频移。在单播系统中采用15kHZ的子载波间隔，相应的符号长度为66.75us(不包括CP)，在载波MBMS（DedicatedCarrierMBMS，ＤＣ－ＭＢＭＳ）中，由于是低速移动，故为７.５kHz的子载波，相应符号长度为１３３.３３ｕｓ（不包括ＣＰ），一个１ｍｓ子帧包含六个ＯＦＤＭ符号资源分配方式：基本资源块RB大小为12个宽度15KHz或24个宽度为7.5KHz的子载波，180KHz，下行支持集中和分散分配，上行只支持集中分配。8物理层相关参数CP的长度是由所要求的系统容量、信道相关时间和FFT复杂度（限制OFDM符号周期）共同决定的。常规小区的单播系统采用CP4.6875us和６６.６７ｕｓ的符号，在一个子帧的７个符号中，前６个符号的ＣＰ均为4.6875us，最后一个符号的ＣＰ为５.２０８ｕｓ大小区的单播系统或单播／ＭＢＭＳ混合载波的E-MBMS系统采用扩展CP16.67us和符号６６.７５ｕｓＤＣ－ＭＢＭＳ系统采用３３.３３ＣＰ和１３３.３３ｕｓ的符号调制方式及AMC下行BPSKQPSK16QAM64QAM,上行QPSK,16QAM,64QAM信道编码：Turbo、卷积码多天线技术下行预编码SU-MIMO、预编码MU-MIMO、波束赋形、发射分集上行MU-MIMO、天线选择9物理层相关参数子帧格式：LTE支持两种基本的工作模式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD）；支持两种不同的无线帧结构，即Type1和Type2帧结构，帧长均为10ms。前者适用于FDD工作模式，后者适用于TDD10物理层相关参数TDD模式下，每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成。特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms。下行导频时隙保护间隔DwPTS用于下行传输同步符号，UpPTS也用于传输上行同步符号，不用于传输上行数据，而GP为保护间隔，防止上下行间的干扰。上行导频时隙DwPTS和UpPTS的长度可配置，DwPTS的长度为3～12个OFDM符号，UpPTS的长度为1～2个OFDM符号，相应的GP长度为1～10个OFDM符号11物理层相关参数12物理层相关参数在TYPE2子帧中，一般子帧0和子帧5固定用于下行传输，而子帧2和7用于上行，其他帧可配置上行或下行子帧，LTETDD支持5ms和10ms的上下行子帧切换周期，其具体配置规定如下13物理层相关参数下行传输资源结构14物理层相关参数上行传输资源结构15物理信道结构

16上行共享信道PUSCH

信道功能：物理上行共享信道，即主要传输UE的数据和控制信息的物理信道，既可以传输数据也可复用传输控制信息包括(CQIand/orPMI),HARQ-ACK和RI(rankindication)秩信息PUSCH系统结构信道编码：加循环校验冗余CRC、码块分段、加CRC校验、turbo编码、速率匹配、码块级联、复用、信道交织过程基带SC-FDMA处理：加扰、调制映射、传输与编码（DFT）、RE映射、SC-FDMA信号产生17上行共享信道PUSCH18物理上行控制信道PUCCH

上行控制信道PUCCH，用于传输上行控制信息。同一UE端不能同时在PUSCH和PUCCH上传输。此外PUCCH不能在UpPTS时隙中传输。19物理上行控制信道PUCCH物理上行控制信道支持多种格式传输

PUCCHformatModulationSchemeNumberofBitsperSubframeContents1N/AN/ASchedulingRequestInformation1aBPSK1ACK/NACK1bQPSK2ACK/NACK2QPSK20CQI2aQPSK+BPSK21CQI+ACK/NACK2bQPSK+BPSK22CQI+ACK/NACK20物理随机接入信道PRACH

随机接入：随机接入是在UE获得下行同步的基础上，请求与网络通信之前的接入过程，随机接入可以分为两种类型同步随机接入：UE已经和系统取得上行同步，UE申请上行数据传输的资源非同步随机接入：UE尚未和系统取得或丢失了上行同步PRACH参数配置随机接入前导序列的相关参数(1)随机接入前导序列号：numberOfRA-Preamble={n4,n8,n12,n16,n20,n24,n28,n32,n36,n40,n44,n48,n52,n56,n60,n64}(2)随机接入组配置：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层根据以上基本参数配置，确定物理层随机接入前导序列的时频资源的配置参数，具体参数包括：随机接入信道配置索引prach-ConfigurationInde（物理层由此参数以及TDD帧配置确定随机接入前导序列的时频资源配置参数以及随机接入前导序列的格式preambleformat）、随机接入信道频率偏移prach-FrequencyOffset（确定初始PRACH位置）、TDD上下行配置、逻辑前导根序列索引RACH_ROOT_SEQUENCE，前导序列组类型标识High-speed-flag，前导序列循环移位值，并由随机接入前导序列的时频资源配置情况确定随机接入无线网络临时标志RA-RNTI。21物理随机接入信道PRACH前导序列发送功率配置参数功率爬坡步长：owerRampingStep={dB0,dB2,dB4,dB6}；(2)前导序列初始发送功率：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}随机接入前导发送与接收随机接入响应的相关配置(1)随机接入前导最大发送次数：preambleTransMax={n3,n4,n5,n6,n7,n8,n10,n20,n50,n100,n200,spare5,sparespare3,spare2,spare1},(2)PDCCH信道检测窗：ra-ResponseWindowSize={sf2,sf3,sf4,sf5,sf6,sf7,sf8,sf10}(3)冲突解决计数器：mac-ContentionResolutionTimer={sf8,sf16,sf24,sf32,sf40,sf48,sf56,sf64}(4)随机接入资源请求信息自动重传次数：maxHARQ-Msg3Tx=INTEGER(1..8)22物理随机接入信道PRACH

非同步随机接入的作用

请求初始接入：当一个用户在LTE一IDLE状态时，表明网络并不精确地知道用户处于哪个小区，该用户也没有任何小区范围内特有的识别号(C-RNTI)。为了能够和基站进行通信，用户必须发起初始接入建立RRC连接，即从空闲状态转入连接状态并获得C-RNTI。这一步包含了初始接入和相关的信令流程。建立/恢复上行同步：当UE和NodeB尚未进行同步或者失去同步时，需要进行上行同步。这过程可以是由UE发起或者由网络发起。UL-SCH资源请求：在LTE中，由于专用信道不复存在，控制平面的数据将在共享信道传输。对于上行，每个用户需要向基站上报资源请求，基站安排上行带宽给每个用户。资源请求可以根据相关因素(比如业务类型或UE处理阶段)在随机接入信道或者其它非竞争信道（如通过PUCCH申请SR资源调度）上进行上报。小区切换接入：在eNodeB之间切换之后接入到新的小区。非同步随机接入方案UE向NedeB发送接入前导符。NodeB接收到前导符后，发送时间提前信息、序列ID以及用于上报请求的上行资源等。这里的上行资源并不能直接作为发送数据使用，而是用作资源请求。UE在这个资源上，通过共享数据信道发送资源请求，向eNodeB申请所需要的资源数量。当NodeB分配好资源后（通过反馈竞争消息来指示），UE就能使用上行资源来发送数据了。23物理随机接入信道PRACH功率爬坡的机制(power-ramPing)来实现，同时解决了时间和功率不确定性的问题。所有的随机接入信道根据ASC(接入服务类别)分成若干组(GroupA和GroupB)。拥有不同QOS的用户将接入不同组别的随机接入信道。这样便能实现通过随机接入前导序列隐性携带部分信息的作用。注：UE在进行随机接入时可以携带一定的信息；即将接入原因、签名序列的映射、RA-RNTI随机接入无线网络临时标识、路损信息以及是否请求C-RNTI小区无线网络临时标识等信息通过前导序列隐性传输给eNodeB。24物理控制格式指示信道PCFICH

信道功能

PCFICH（physicalcontrolformatindaicator）信道专门用于传输所谓的Cat0信令(即PDCCH在一个子帧中的时域长度n)，PCFICH的大小仅为2bit，因此应该用来传输最基本的PDCCH格式信息。首要的PDCCH格式信息显然是PDCCH的时域长度n，即PDCCH占用一个子帧的前几个OFDM符号。PDCCH最多可包含3个OFDM符号，因此n=1，2，3，一个OFDM符号或者用做PDCCH，或者用做数据信道，不支持混合的OFDM符号，即和数据时分复用。PDCCH包含4个符号的情况暂时被保留，目前最多使用3个符号PCFICH承载的信息是关于在一个子帧中传输PDCCHs所占用的OFDM的个数，其在不同情况下占用的OFDM符号的情况如下表所示25物理控制格式指示信道PCFICH时频结构

PCFICH放置在第1个OFDM符号中，PCFICH的2bit信息通过4个每个长16个QPSK符号的序列承载。CFICH承载的信息非常重要，实际上划分了每个子帧中控制信令区域和数据区域的边界，所以必须采用可以有效抑制干扰的传输方式。因此，一个PCFICH序列的16个符号被分散到整个系统带宽，不同小区放置在不同的子载波组上。另外，PCFICH也进行小区特定加扰(Cell-specificScrambling)。PCFICH采用和PDCCH相同的发射分集技术。为了保证PCFICH的高鲁棒性（robust的音译，指的是强壮性，一般用来衡量系统的抗干扰能力，用于信号系统、程序等领域），PCFICH采用(3，2)单形码经过10次重复后再附加两个系统比特的方式编码。关于PCFICH传送的频率，确定在每一子帧中都传送PCFICH，包括MBSFN(广播多播单频网)子帧。为了获得尽可能大的频率分集增益，PCFICH的16个QPSK符号分布在4个离散的REG中，相邻PCFICHREG之间相隔4个REG，以尽可能均匀地分布在6个PRB(LTE最小系统带宽支持的PRB数量)所在的带宽内26物理控制格式指示信道PCFICH27物理HARQ指示信道PHICH

功能：PHICH承载的是HARQ的ACK/NAK信息PHICH分组和复用：多个PHICHs构成一个PHICH组，映射到相同的RE资源上，组内的多个PHICHs的ACK/NAKs采用码分复用（乘以不同的正交序列）在一个PHICH信道内PHICH占用的OFDM符号数：采用两种长度半静态可配的方式：对MBSFN子帧，PHICH长度在1个和2个OFDM符号之间半静态选择：对非MBSFN子帧，PHICH长度在1个和3个OFDM符号之间半静态选择。PHICH信息位：PHICH包含3个REG，采用QPSK调制，可传输24bit信息。对于2天线情况，一个ACK／NACK比特采用Walsh序列经过4倍扩频形成一个REG，然后重复3次，形成一个ACK／NACK信道。由于采用4倍正交码扩频，再加上QPSK的I、Q两路，共可以在一个户HICH内复用8个ACK／NACK信道。在4天线情况下，仍然采用4倍扩频，但要对相应的4天线发送分集方法做一些调整。PHICH频域资源分配：和PCFICH一样，PHICH也尽可能均匀分布在6个PRB所在的带宽内，两个相邻的PHICHREG之间相隔6个REG，如图5-46所示。另外，在时域上，PHICH也尽可能分散到控制区域所在的所有符号，以PHICH长度为3为例，因此3个PHICHREG分别位于3个符号。如果PHICH长度为2，则3个PHICHREG有1个位于第1符号，有2个位于第2符号。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载传输数据，承载传输信道的下行共享信道（SIB系统信息块广播控制信息包含在传输信道的下行共享信道内）、寻呼信道的数据。信道系统结构eNodeB端发送的信号处理流程为：CRC处理、信道编码、速率匹配、信道交织、调制映射、数据调制、层映射、预编码、RE映射、IFFT、加循环前缀、数字上变频、DAC、天线发射。UE端接收的信号处理流程：ADC、数字下变频、时间与频率同步、去循环前缀CP、FFT、RE逆映射、信道估计、信号检测、数据解调、解交织、速率匹配、信道解码、CRC校验等。DL-SCH具有最全的功能，支持多层SU-MIMO传输、MAC调度和HARQ等各种功能。系统可以根据反馈的信道状态信息（CSI）等，通过MAC层调度，动态配置eNodeB发射信号的调制编码方式、资源映射、天线映射方式。基于UE反馈的ACK/NACK信息，eNodeB可以进行HARQ重传。同时，HARQ操作也通过冗余版本(RV)控制信道编码的冗余比特的传输。在这个模型中，上层协议可以对信、编码与速率匹配、调制方式、资源映射和天线映射进行灵活的配置，从而获得DL-SCH的最大容量。30下行共享信道PDSCHUE通过高层信令半静态配置，基于下述传输模式之一，接收PDSCH单天线端口：在单天线端口模式下，UE可以假设eNodeB使用单天线端口进行PDSCH传输。传输分集：在传输分集模式下，UE可以假设eNodeB使用传输分集进行PDSCH传输。开环空间复用：在开环空间复用模式下，根据秩指示（RI），UE可以假设eNodeB采用如下方式进行PDSCH传输。RI=1：传输分集RI>1：大延时CDD的空间复用闭环空间复用：在闭环空间复用模式下，UE可以假设eNodeB采用零延时CDD的空间复用。31下行控制信道PDCCH

PDCCH（Physicaldownlinkcontrolchannel）物理下行控制信道，承载的控制信息DCI主要包括：下行数据传输的调度信息、上行数据传输的调度赋予和功率控制命令以及上行发送数据的ACK/NACK。下行调度信息用于通知被调度的UE如何处理下行发送的数据，一个控制信道承载一个MACID的下行调度信息。上行调度赋予用于给UE的上行数据传输分配资源，一个控制信道承载一个MACID的上行调度赋予。ACK/NACK下行控制信令中还包括上行传输数据的HARQ反馈，对于单数据流传输，每个传输块只需1bit信令；但对多流MIMO传输，可能需要多个比特。此外，DCI控制信息还应包括与HARQ重传相关的冗余版本RV和新数据指示符NDI。PDCCH与PDSCH采用时分复用，PDCCH占据一个子帧的前N个符号，N<=332下行控制信道PDCCHREG和CCE在PDCCH上，承载DCI（DownlinkControlInformation）的基本单元是CCE（ControlChannelElement）。由于PDCCH的传输带宽内可以同时包含多个PDCCH，为了更有效地配置PDCCH和其他下行控制信道的时频资源，LTE定义了两个专用的控制信道资源单位：RE组(REGroup，REG)和控制信道粒子(ControlChannelElement，CCE)。1个REG由4个频域上并排的RE组成，即4个子载波×1个OFDM符号。一个CCE由9个REG构成，一个PDCCH又由若干个CCE构成。定义REG如此小的资源单位，主要是为了有效地支持PCFICH(物理控制格式指示信道)、PHICH(物理HARQ指示符信道)等数据率很小的控制信道的资源分配；而定义相对较大的CCE，是为了用于数据量相对较大的PDCCH的资源分配。每个CCE包含9个REGs（ResourceElementGroup，每个REG包括4个可用的RE，见TS362116.24resource-elementgroups），每个REG包含4个REs，也就是一个CCE是包含36个RE的一个连续资源块。那么在系统带宽和用于PDCCH的symbol数量确定后基本可以计算出总的CCE数量（从总的RE数量中去掉PCFICH，PHICH以及参考信号所占的RE，再除以36）。33下行控制信道PDCCH一个物理控制信道在一个或者多个控制信道粒子CCE（controlchannelelement）上传输，其中一个CCE对应9个RE的集合。PDCCH支持的多种格式如下表所示，每个PDCCH可以占用1，2，4，8个CCE。多个PDCCHS可以同时在一个子帧中传输，占用不同CCE，在接收端采用盲检测的方法区分某个用户的PDCCH

34下行控制信道PDCCH

PDCCH时频结构

PDCCH和数据信道的复用选用TDM方式，在频域上占用整个RB，时域上只占用部分OFDM符号，放置在一个子帧的前n个(n≤3)OFDM符号，每个CCE应占满这个子帧内PDCCH区域的所有OFDM符号，以获得尽可能长的时域长度。也就是说，一个子帧内各个CCE之间是FDM复用的，不同的PDCCH占用不同的CEE资源

DCI格式一个DCI传输下行数据传输的调度信息、上行数据传输的调度赋予和功率控制命令以及上行发送数据的ACK/NACK。35下行控制信道PDCCH下行控制信道PDCCH的系统结构eNodeB端发送的信号处理流程为：CRC处理（包括RNTI掩码处理）、咬尾卷积编码、速率匹配、加扰、QPSK调制、层映射、预编码、RE映射、IFFT、加循环前缀、数字上变频、DAC、天线发射。UE端接收的信号处理流程：ADC、数字下变频、时间与频率同步、去循环前缀CP、FFT、RE逆映射、信道估计、信号检测、层逆映射、QPSK解调、解扰、速率匹配、信道解码、盲检测与CRC校验等RE资源映射/逆映射预编码以后，对于天线P上的符号序列，以4个符号为一组映射到相应的一个REG（包括4个可用的RE）资源上。记表示在P天线上的第i个符号组，构成

在符号组进行映射前，还必须对Mquad个符号组进行交织，交织方案与咬尾卷积编码速率匹配的子块交织方案样，矩阵交织法，行写入（32列），然后列变换，在列读出。得到序列36下行控制信道PDCCH接下来进行循环移位，其移位的方式如下射到一个REG上，先k=0，l=0，按增序进行，需要注意的是不能占用参考信号和再以一个REG为单位进行映射，映射的方式是将数据组映PCFICH和PHICH信道所占用的资源。k为整个带宽，逆映射根据该RE的映射方案提取相应的符号。，l=0~3，为PCFICH指示的符号数。37下行控制信道PDCCH盲检测盲检测方法即对有限的若干种PDCCH配置一一尝试，每个UE可以同时监测一定数量的候选(Candidate)PDCCH，最终解调出其中的内容。UE监测的候选PDCCH集的大小(即候选PDCCH的数量)由高层信令控制，这个值大小应该适中，既支持一定的PDCCH灵活性，又具有可以接受的复杂度。一个PDCCH可能的时频位置可由该PDCCH包含的CCE的数量隐性地指示。下图是盲检测原理的一个示例，它假设可供PDCCH使用的CCE的数量为六个，尺寸为一个CCE的PDCCH可能位于任何一个CCE，尺寸为两个CCE的PDCCH可能的位置有三个，尺寸为三个CCE的PDCCH可能的位置有两个。这样，可能的PDCCH配置共有11种，UE会一一尝试解码这11个候选PDCCH，最终解调出PDCCH。PDCCH盲检测的数量直接关系到UE解码PDCCH的复杂度，虽然采用更多的盲检测可以获得更大的PDCCH灵活性，但却会使UE的盲检测过程过于复杂，从而增加UE的成本和功耗。最终确定，一个处于激活状态UE的最大PDCCH盲检测数量为44个。38下行控制信道PDCCH39物理广播信道PBCH

信道功能：PBCH广播信道主要传输小区系统信息，PBCH的结构与小区搜索过程有紧密联系，其中携带的信息用于在小区搜索过程中向UE广播基本的系统信息，称为MIB（MasterInformationBlock）。BCH映射到PBCH。DBCH：DBCH的准确的定义是承载在DL-SCH传输信道中的SIB（systeminformationblock）系统信息，这些信息可以由系统较灵活地在调度的资源上传送。UE有能力同时接收DL-SCH中的广播信息和单播数据的。UE也有能力同时接收PBCH和DL-SCH，因此，通过DL-SCH传送DBCH信息是完全可行的。DL-SCH映射到PDSCH。MIB：BCH上传输MIB(MasterInformationBlock)，是系统中需要频繁传输的系统信息，包括dl-Systembandwidth,phich-Configuration，systemFrameNumber，PHICH的时域长度（3bit）；DL-SCH传输SIB，RE功率指示以及其他的SI(Systeminformation)，它们都address到SI-RNTI。40物理广播信道PBCH

SIB：DBCH上传输的信息块称为SIB，主要包括：一个或多个ＰＬＭＮ标识；跟踪区域编号；小区标识号；１ｂｉｔ指示小区禁用状态指示，用于所有共享的ＰＬＭＮ；对每个共享ＰＬＭＮ均有１ｂｉｔ预留给运营商使用；为所有共享PLMN使用一个公共的比特用于小区预留的扩展；调度信息，即除了SU-1意外其他调度单元的周期等信息；SIB映射信息，即指示出SIB在哪个SU中传输。41物理广播信道PBCH

PBCH传送的TTI（PBCH信息的更新周期）为40ms，在40ms周期内传输4次PBCH，位于每一个无线帧的第一个子帧的第二个时隙的前4个符号。这4个PBCH中的每一个都应该能独立解码，也就是说，如果一个UE信道条件足够好，则只要在40ms内接收一个PBCH所在的子帧，就可以解调出PBCH传输块。可以理解为，40ms的周期相当于对PBCH数据连续进行4次重传，而不需要UE对PBCH进行ACK/NACK的反馈。由于PBCH的TTI为40ms，UE除了通过PSC和SSC获得帧时钟外，还需要获得40ms时钟，经过研究决定采用盲检测的方法获得。如图1，PBCH的结构。PBCH的产生方法：信道编码模块通过速率匹配产生长度可用于4个子帧的PBCH的编码块，经过统一的加扰和调制映射到4个子帧的PBCH上。由于4个子帧的PBCH采用的是扰码不同的码段，实际上相当于不同的扰码。频域上，PBCH和PSCH、SSCH一样，占据系统带宽中央的1.08MHz（除DC子载波）的全部72个子载波。接收端根据PBCH的时频位置，使用滑窗方法盲检测，一旦发现crc校验结果正确，则说明当前滑动窗就是40ms的帧边界，并且可以根据PBCH的内容得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置。

42物理广播信道PBCH发射端PBCH的数据的处理流程为：加扰、CRC处理、信道编码、速率匹配、交织、QPSK调制、层映射与预编码、RE映射、IFFT变换、加循环前缀CP、数字上变频、DA转换、多天线发射。接收端的解调过程：ADC、数字下变频、时间与频率同步、去CP、FFT、RE逆映射、信道估计、信号检测、QPSK解调、解交织、速率匹配、信道解码、CRC校验。需要注意的是：广播信道对可靠性要求最高，因此其支持的物理层功能反而最少。BCH采用最可靠的调制方式QPSK、编码，仅支持单天线和传输分集发送，物理层配置完全是静态的，因此不需要支持任何自适应功能。43参考信号和信道估计44参考信号和信道估计功能45LTE参考信号设计46参考信号辅助信道建模和估计辅助信道建模：信道估计与设定的信道模型有关，其本身由物理传播特性所决定，物理特性包括发射接收天线数、传输带宽、载波频率、小区配置和ENODEB与UE接收机间的相对速度。载波频率和系统带宽主要决定了信道的散射特性小区部署控制了多径、传播延迟和空间相关特性相对速度设置了信道时变特性辅助信道模型时频域相关：WSSUS信道模型空间域相关：Kronecker模型47频域信道估计48时域信道估计49空域信道估计50上行链路参考信号上行RS的作用用于相干解调所需的信道估计用于上行调度的信道质量探测功率控制定时估计支持下行波束成形的到达方向估计上行链路支持两种RS解调RS：在物理上行共享信道上与上行链路数据的传输相关联，并且（或）和控制信令在物理上行控制信道相结合（PUCCH）。这些RS主要用于信道估计中的相干解调。探测RS：不与上行数据和（或）控制传输相关联，主要用于确定信道质量，使得在上行链路中能够进行频率选择性调度。51LTE物理层过程52同步和小区搜索小区搜索：UE可以确定时间和频率参数，这对解调下行链路信号和传输具有精确定时的上行链路信号是必要的。LTE系统中，需要识别3个主要的同步要求符号定时的捕获，通过它来确定正确的符号起始位置载波频率同步，需要它来减少或消除频率误差的影响，其频率误差是由本地振荡器在发射端和接收端间的频率不匹配和UE移动导致的多普勒频移造成的采样时钟同步也是必要的53PRACH随机接入过程54PRACH随机接入过程(1)随机接入初始化：MAC层向物理层提供：随机接入信道配置索引prach