LTE无线通信系统

LTE无线通信系统LTE背景介绍TD-LTE关键技术LTE网络架构及协议栈介绍LTE物理层结构介绍LTE层2结构介绍TD-LTE与WLAN区别LTE无线通信系统1LTE背景介绍1.1LTE的概念和设计目标1.2LTE的标准化进程1.3SAE简介1.43GPP简介LTE背景介绍什么是LTE？长期演进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进。接入网将演进为E-UTRAN

(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)。连同核心网的系统架构将演进为SAE

(SystemArchitectureEvolution)，后改名EPS（EvolvedPacketSystem）。LTE的设计目标带宽灵活配置：支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbps控制面延时小于100ms，用户面延时小于50ms能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务支持增强型MBMS（E-MBMS）取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIP系统结构简单化，低成本建网3GPP的目标是打造新一代无线通信系统，超越现有无线接入能力，全面支撑高性能数据业务的，“确保在未来10年内领先”。LTE背景介绍LTE的标准化进程2004年12月3GPP正式成立了LTE的研究项目。原定2006年6月完成的研究项目SI（StudyItem）推迟到2006年9月。完成可行性研究，并输出技术报告。2006年9月正式开始工作项目WI（WorkItem）/标准制定阶段。接着进入Stage3(Protocol)研究阶段，在各个子组会议上进行讨论。2008年12月推出首个商用协议版本。LTE主要涉及36.xxx系列协议。目前协议仍在不断完善中。LTEWIstageLTESIstageDelayed2006Mar2006Jun2006Sep2005Dec2006Dec2007Dec2008Dec2007Jun2008Jun2007Mar2007Sep2008Mar2008Sep2009MarLTEenhancementandimprovementLTERel8(Approval)LTESILTEWILTERel8(Specfinished)LTE背景介绍SAE简介系统架构演进SAE（SystemArchitectureEvolution），是为了实现LTE提出的目标而从整个系统架构上考虑的演进，后改名为EPC（EvolvedPacketCore）主要包括：功能平扁化，去掉RNC的物理实体，把部分功能放在了E-NodeB，以减少时延和增强调度能力（如，单站内部干扰协调，负荷均衡等，调度性能可以得到很大提高）把部分功能放在了核心网，加强移动交换管理，采用全IP技术，实行用户面和控制面分离。同时也考虑了对其它无线接入技术的兼容性。LTE背景介绍3GPP简介3GPP（3rdGenerationPartnershipProject）成立于1998年12月，是一个无线通信技术的标准组织，由一系列的标准联盟作为成员（OrganizationalPartners）。目前有ARIB（日本）,CCSA（中国）,ETSI（欧洲）,ATIS（美洲）,TTA（韩国）,andTTC（日本）等。3GPP分为标准工作组TSG和管理运维组两个部分。TSG主要负责各标准的制作修订工作，管理运维组主要负责整理市场需求，并对TSG和整个项目的运作提供支持。TSG（TechnicalSpecificationGroups）TSGGERAN:GERAN无线侧相关(2G)；TSGRAN:无线侧相关(3GandLTE)；TSGSA(ServiceandSystemAspects):负责整体的网络架构和业务能力；TSGCT(CoreNetworkandTerminals):负责定义终端接口以及整个网络的核心网相关部分。LTE背景介绍规范编号规范名称内容TR25.913E-UTRA需求定义LTE的需求TS36.201LTE物理层总体描述E-UTRA空中接口的物理层总体描述TS36.211物理信道和描述描述E-UTRA的物理信道TS36.212复用和信道编码定义E-UTRA物理信道的编码、映射和复用TS36.213物理过程定义物理过程特性TS36.214物理层测量包含为了支持空闲状态和连接状态而进行的UE侧和网络侧的测量的定义和描述TS36.300E-UTRA的总体描述提供了E-UTRA无线接口协议框架的总体描述TS36.321MAC协议规范描述MAC协议TS36.322RLC协议规范描述RLC协议TS36.323PDCP协议规范描述PDCP协议TS36.331RRC协议规范描述RRC协议TS23.401基于GTP的SAE架构及功能TS24.301UE与MME间的NAS接口LTE无线通信系统LTE背景介绍TD-LTE关键技术LTE网络架构及协议栈介绍LTE物理层结构介绍LTE层2结构介绍TD-LTE与WLAN区别TD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除多址技术更大的带宽和带宽灵活性随着带宽的增加，OFDMA信号仍将保持正交，而CDMA的性能会受到多径的影响

在同一个系统，使用OFDMA可以灵活处理多个系统带宽

扁平化架构当分组调度的功能位于基站时，可以利用快速调度、包括频域调度来提高小区容量。频域调度可通过OFDMA实现，而CDMA无法实现

便于上行功放的实现

SC-FDMA相比较OFDMA可以实现更低的峰均比,有利于终端采用更高效率的功放

简化多天线操作

OFDMA相比较CDMA实现MIMO容易LTE多址技术的要求多址技术OFDM基本思想OFDM将频域划分为多个子信道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输OFDM子载波的带宽<信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落”OFDM符号持续时间<信道“相干时间”时，信道可以等效为“线性时不变”系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响多址技术OFDM的正交性-时域描述多址技术OFDM的正交性-频域描述多址技术保护间隔与循环前缀-无保护间隔第1径第2径第1径的第2个符号与第2径的第1个符号叠加干扰在没有保护间隔的情况下，由于多径的存在，各径之间将在交叠处产生符号间干扰(ISI)多址技术保护间隔与循环前缀-加保护间隔保护间隔为了最大限度地消除符号间干扰，在OFDM符号之间插入保护间隔，保护间隔长度大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰

多址技术保护间隔与循环前缀-无循环前缀因多径延时的存在，空闲的保护间隔进入到FFT的积分时间内，导致积分时间内不能包含整数个波形，破坏了载波间的正交性多址技术保护间隔与循环前缀-加循环前缀FFT积分区间为了避免空闲保护间隔由于多径传播造成子载波间的正交性破坏，将每个OFDM符号的后时间中的样点复制到OFDM符号的前面，形成循环前缀(cyclicprefix)

只要各径的延迟不超过Tg，都能保正在FFT的积分区间内包含各径各子载波的整数个波形多址技术下行多址技术-OFDM系统框图OFDM调制的各个子载波信号在频域上正交多址技术下行多址技术-OFDMA示意图下行上行集中式下行上行分布式多址技术上行多址技术-SC-FDMASC-FDMA即DFT-spreadOFDMA峰均比小于OFDMA,有利于提高功放效率易于实现频域的低复杂度的高效均衡器易于对FDMA采用灵活的带宽分配多址技术OFDMA示例最大支持64QAM通过CP解决多径干扰兼容MIMO多址技术SC-FDMA示例最大支持64QAM单载波调制降低峰均比（PAPR）FDMA可通过FFT实现多址技术OFDMA与SC-FDMA对比TD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除MIMO技术多天线技术

MIMO：多入多出(MultipleInputMultipleOutput)SISO：单入单出(SingleInputSingleOutput)SIMO：单入多出(SingleInputMultipleOutput)LTE的基本配置是DL2*2和UL1*2,最大支持4*4MIMO技术1单天线端口，端口0

2发射分集

3开环空分复用457闭环空分复用多用户MIMO单天线端口，端口5

6闭环Rank=1预编码

LTE定义了7种下行MIMO传输模式（由高层通过传输模式通知UE）

提高用户峰值速率提高小区吞吐量增强小区覆盖兼容单发射天线提高传输可靠性MIMO技术SU-MIMO:空分复用两个数据流在一个TTI中传送给UESU-MIMO:发射分集只传给UE一个数据流LTE下行的SU-MIMOMIMO技术MU-MIMO：也称虚拟MIMO，用户端是两个UE实体，不增加每个用户的吞吐量，但是可以提供相对于SU-MIMO来说相当，甚至更多的小区容量UE不需要做成高成本的多天线，但是仍然能够增加小区的容量TD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除高阶调制技术频率利用率高星座图中信号点分布合理容易实现高阶调制技术高阶调制可提高峰值速率.LTE支持BPSK,QPSK,16QAM和64QAM.TD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除HARQ技术FEC：前向纠错编码(ForwardErrorCorrection)ARQ：自动重传请求(AutomaticRepeatreQuest)HARQ=FEC+ARQHARQ技术HARQ实际上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率TD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除链路自适应技术QPSK,16QAM和64QAM.“连续”的编码速率(0.07～0.93)AMC原理链路自适应技术上行探测参考信号上行发射，用于在不同的频段上估计上行信道的质量SRS不必和PUSCH同一频段发送，可以覆盖更大的频率范围SRS可周期发送，发送周期可从2ms到160ms（子帧的最后一个OFDM符号）在频域可占用整个上行频段，也可以用跳频的方式发送TD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除快速MAC调度技术MAC调度只在eNodeB内MAC调度不仅控制复用、优先级处理和HARQ,也控制资源分配、天线映射和MCSinPHY.调度原理DL:todynamicallydeterminewhichUEsaresupposedtoreceiveDL-SCHtransmissionandonwhatresourcesUL:todynamicallydeterminewhichUEsaretotransmitdataonUL-SCHandonwhichuplinkresources快速MAC调度技术常用的分组调度算法最大C/I算法轮询算法(RoundRobin：RR)正比公平算法(PF)其他调度算法持续调度算法(Persistentscheduling：PS)半持续调度算法(Semi-persistentscheduling：SPS)动态调度算法(Dynamicalscheduling：DS)illustrationofULschedulingTD-LTE关键技术频域多址技术—OFDM/SC-FDMAMIMO技术高阶调制技术HARQ技术链路自适应技术—AMC快速MAC调度技术小区干扰消除小区干扰消除小区间干扰消除技术方法：加扰跳频传输发射端波束赋形以及IRC

小区间干扰协调功率控制小区干扰消除LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰一般情况下，加扰在信道编码之后、数据调制之前进行即比特级的加扰PHICH物理信道的加扰是在调制之后，进行序列扩展时进行加扰扰码序列与小区id和时隙起始位置有关干扰消除方法-加扰小区干扰消除干扰消除方法-跳频传输目前LTE上下行都可以支持跳频传输，通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰除了PBCH之外，其他下行物理控制信道的资源映射均于小区id有关PDSCH、PUSCH以及PUCCH采用子帧内跳频传输PUSCH可以采用子帧间的跳频传输小区干扰消除干扰消除方法-发射端波束赋形提高期望用户的信号强度降低信号对其他用户的干扰特别的，如果波束赋形时已经知道被干扰用户的方位，可以主动降低对该方向辐射能量小区干扰消除干扰消除方法-小区间干扰协调频率资源协调(example)基本思想：以小区间协调的方式对资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率静态的小区间干扰协调不需要标准支持频率资源协调/功率资源协调小区干扰消除干扰消除方法-小区间干扰协调半静态小区间干扰协调：需要小区间交换信息，比如资源使用信息在X2接口交换PRB的使用信息进行频率资源的小区间干扰协调（上行），即告知哪个PRB被分配给小区边缘用户，以及哪些PRB对小区间干扰比较敏感。同时，小区之间可以在X2接口上交换过载指示信息（OI：OverloadIndicator），用来进行小区间的上行功率控制LTE无线通信系统LTE背景介绍TD-LTE关键技术LTE网络架构及协议栈介绍LTE物理层结构介绍LTE层2结构介绍TD-LTE与WLAN区别LTE网络结构及协议栈3

LTE网络架构及协议栈介绍3.1LTE的网络架构3.2LTE的网元功能3.3LTE的协议栈介绍LTE网络架构LTE的主要网元LTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成，提供用户面和控制面。LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。LTE的网络接口e-NodeB间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB连接S-GW的用户面接口。RRC:RadioResourceControlPDCP:PacketDataConvergenceProtocolRLC:RadioLinkControl

MAC:MediumAccessControlPHY:PhysicallayerEPC:EvolvedPacketCoreMME:MobilityManagementEntityS-GW:ServingGatewayP-GW:PDNGateway与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本，增加组网灵活性，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。LTE网元功能e-NodeB的主要功能包括：无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）；用户数据流的IP报头压缩和加密；UE附着状态时MME的选择；实现S-GW用户面数据的路由选择；执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输；完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。MME的主要功能包括：

NAS(Non-AccessStratum)非接入层信令的加密和完整性保护；AS(AccessStratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制；EPS(EvolvedPacketSystem)承载控制；支持寻呼，切换，漫游，鉴权。S-GW的主要功能包括：分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费。P-GW的主要功能包括：分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费及限速。LTE协议栈介绍LTE协议栈的两个面：用户面协议栈：负责用户数据传输控制面协议栈：负责系统信令传输用户面的主要功能：头压缩加密调度ARQ/HARQ用户面协议栈

控制面协议栈

控制面的主要功能：RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致PDCP层完成加密和完整性保护RRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，移动性管理，UE测量报告控制NAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制LTE无线通信系统LTE背景介绍TD-LTE关键技术LTE网络架构及协议栈介绍LTE物理层结构介绍LTE层2结构介绍TD-LTE与WLAN区别LTE物理层结构4LTE物理层结构4.1LTE支持频段4.2无线帧结构4.3物理信道4.4物理信号4.5物理层过程LTE支持频段E-UTRABandUplink(UL)Downlink(DL)DuplexModeFUL_low–FUL_highFDL_low–FDL_high11920MHz–1980MHz2110MHz–2170MHzFDD21850MHz–1910MHz1930MHz–1990MHzFDD31710MHz–1785MHz1805MHz–1880MHzFDD41710MHz–1755MHz2110MHz–2155MHzFDD5824MHz–849MHz869MHz–894MHzFDD6830MHz–840MHz875MHz–885MHzFDD72500MHz–2570MHz2620MHz–2690MHzFDD8880MHz–915MHz925MHz–960MHzFDD91749.9MHz–1784.9MHz1844.9MHz–1879.9MHzFDD101710MHz–1770MHz2110MHz–2170MHzFDD111427.9MHz–1452.9MHz1475.9MHz–1500.9MHzFDD12698MHz–716MHz728MHz–746MHzFDD13777MHz–787MHz746MHz–756MHzFDD14788MHz–798MHz758MHz–768MHzFDD……

…

…17704MHz–716MHz734MHz–746MHzFDD...…

…

…E-UTRABandUplink(UL)Downlink(DL)DuplexModeFUL_low–FUL_highFDL_low–FDL_high331900MHz–1920MHz1900MHz–1920MHzTDD342010MHz–2025MHz2010MHz–2025MHzTDD351850MHz–1910MHz1850MHz–1910MHzTDD361930MHz–1990MHz1930MHz–1990MHzTDD371910MHz–1930MHz1910MHz–1930MHzTDD382570MHz–2620MHz2570MHz–2620MHzTDD391880MHz–1920MHz1880MHz–1920MHzTDD402300MHz–2400MHz2300MHz–2400MHzTDDTDD模式支持频段FDD模式支持频段根据2008年底冻结的LTER8协议：支持两种双工模式：FDD和TDD支持多种频段，从700MHz到2.6GHz支持多种带宽配置：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz,20MHz无线帧结构（1）LTE共支持两种无线帧结构：类型1，适用于频分双工FDD类型2，适用于时分双工TDDFDD类型无线帧结构：LTE采用OFDM技术，子载波间隔为f=15kHz，2048阶IFFTFDD类型无线帧长10ms，如下图所示。每帧含有20个时隙，每时隙为0.5ms。普通CP配置下，一个时隙包含7个连续的OFDM符号FDD类型无线帧结构资源块的概念：LTE具有时域和频域的资源，资源分配的最小单位是资源块RB（ResourceBlock），RB由RE（ResourceElement）组成RE是二维结构，由时域符号（Symbol）和频域子载波（Subcarrier）组成1个时隙和12个连续子载波组成一个RB无线帧结构（2）TDD类型无线帧结构：同样采用OFDM技术，子载波间隔和时间单位均与FDD相同。帧结构与FDD类似，每个10ms帧由10个1ms的子帧组成；子帧包含2个0.5ms时隙。10ms帧中各个子帧的上下行分配策略可以设置。如右边表格所示。DL/UL子帧分配Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDDwPTS:DownlinkPilotTimeSlotGP:GuardPeriodUpPTS:UplinkPilotTimeSlotTDD类型无线帧结构D:DownlinksubframeU:UplinksubframeS:Specialsubframe无线帧结构（3）CP长度配置：为克服OFDM系统所特有的符号间干扰ISI，LTE引入了循环前缀CP（CyclicPrefix）。CP的长度与覆盖半径有关，一般情况下下配置普通CP即可满足要求；广覆盖等小区半径较大的场景下可配置扩展CP。CP长度配置越大，系统开销越大。ConfigurationDLOFDMCPLengthULSC-FDMACPLengthSub-carrierofeachRBSymbolofeachslot普通CPf=15kHz160forslot#0144forslot#1~#6160forslot#0144forslot#1~#6127扩展CPf=15kHz512forslot#0~#5512forslot#0~#56f=7.5kHz1024forslot#0~#2NULL24(DLonly)3(DLonly)上下行CP长度配置上下行普通CP配置下时隙结构（△f=15kHz）上下行扩展CP配置下时隙结构（△f=15kHz）下行扩展CP配置下时隙结构（△f=7.5kHz）LTE资源块载波带宽[MHz]1.435101520RE数目(每个OFDM符号)721803006009001200RB数目（每个slot）615255075100RE(ResourceElement)物理层资源的最小粒度时域：1个OFDM符号，频域：1个子载波RB（ResourceBlock）物理层数据传输的资源分配频域最小单位时域：1个slot，频域：12个连续子载波TTI物理层数据传输调度的时域基本单位1TTI=1subframe=2slots1TTI=14个OFDM符号(NormalCP)1TTI=12个OFDM符号(ExtendedCP)CCEControlChannelElement控制信道的资源单位1CCE=36REs1CCE=9REGs(1REG=4REs)LTE特殊子帧配置TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，

DwPTS+GP+UpPTS永远等于1msTD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置特殊子帧配置NormalCPExtendedCPDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101381194183121031921311211011412113725392822693291271022---81112---DwPTS主同步信号PSS在DwPTS上进行传输只要DwPTS的符号数大于等于9，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置）DwPTS上最多能传两个PDCCHOFDM符号（正常时隙能传最多3个）TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从DwPTS上获得与小区的同步TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据UpPTSUpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号，详细介绍见后）根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信令或数据LTE上行/下行信道BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL-SCHMCHBCHPBCHPDSCHPMCH逻辑信道传输信道物理信道CCCHDCCHDTCHUL-SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH下行信道上行信道逻辑信道传输信道物理信道物理信道和信号上行物理信道PUSCHPUCCHPRACH上行物理信号参考信号（ReferenceSignal：RS）下行物理信道PDSCH:PBCHPMCHPCFICHPDCCHPHICH下行物理信号同步信号（SynchronizationSignal）参考信号（ReferenceSignal）物理信道一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息物理信号一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息物理信道的使用小区搜索涉及的物理信道SCH->PBCH->PCFICH->PDCCH->PDSCH(获取DBCH)随机接入涉及的物理信道PRACH->PCFICH->PDCCH->PDSCH->PUSCH下行数据传输涉及的物理信道PCFICH->PDCCH->PDSCH->PUCCH上行数据传输涉及的物理信道PCFICH->PDCCH->PUSCH->PHICH物理信道-下行物理信道调制方式物理信道调制方式PBCHQPSKPCFICHQPSKPDCCHQPSKPHICHBPSKPDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAM下行信道处理过程加扰：物理层传输的码字都需要经过加扰；调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号；层映射：将复数调制符号影射到一个或多个发射层中；预编码：对每个发射层中的复数调制符号进行预编码，并影射到相应的天线端口；RE影射：将每个天线端口的复数调制符号影射到相应的RE上；OFDM信号生成：每个天线端口信号生成OFDM信号。下行信道的调制方式下行物理信号-参考信号下行参考信号RS(ReferenceSignal)：类似CDMA/UMTS的导频信号，用于下行物理信道解调及信道质量测量协议指定有三种参考信号小区特定参考信号（Cell-SpecificReferenceSignal）为必选CQI测量总基于CRS另外两种参考信号（MBSFNSpecificRS&UE-SpecificRS）为可选LTE下行参考信号特点：RS本质上是终端已知的伪随机序列对于每个天线端口，RS的频域间隔为6个子载波被参考信号占用的RE，在其它天线端口相同RE上必须留空天线端口增加时，系统的导频总开销也增加，可用的数据RE减少LTE的参考信号是离散分布的，而CDMA/UMTS的导频信号是连续的RS分布越密集，则信道估计越精确，但开销越大，影响系统容量下行物理信号-同步信号Page68同步信号（SynchronizationSignal）：同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。同步信号包含两个部分：主同步信号）：用于符号timing对准，频率同步，以及部分的小区ID侦测次同步信号：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测同步信号特点：无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用72个子载波。同步信号只在每个10ms帧的第1个和第11个时隙中传送。主同步信号位于传送时隙的最后一个符号，次同步信号位于传送时隙的倒数第二个符号。PSS位于DwPTS的第三个符号SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号SCH(P/S-SCH)占用的72子载波位于系统带宽中心位置时域结构频域结构PBCH配置频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz（72个子载波）进行传输；时域：映射在每个5ms无线帧的subframe0里的第二个slot的前4个OFDM符号上；周期：PBCH周期为40ms，每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH；PBCH(广播信道)

广播消息：MIB&SIBMIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息：下行系统带宽PHICH资源指示系统帧号(SFN）CRC天线数目的信息等SIB在DL-SCH上传输，映射到物理信道PDSCH，携带如下信息：一个或者多个PLMN标识Trackareacode小区IDUE公共的无线资源配置信息同、异频或不同技术网络的小区重选信息SIB1固定位置在#5子帧上传输，携带了DL/UL时隙配比，以及其他SIB的位置与索引等信息。SIB1SIB2SIB3~8BCCHBCHDL-SCHPDSCHPBCH传输信道物理信道MIBSIBs逻辑信道PCFICH&PHICH信道PHICH的传输以PHICH组的形式，PHICH组的个数由PBCH指示。采用BPSK调制，传输上行信道反馈信息。指示PDCCH的长度信息（1、2或3），在子帧的第一个OFDM符号上发送，占用4个REG，均匀分布在整个系统带宽。采用QPSK调制，携带一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数，传输格式。小区级shift，随机化干扰PCFICH(物理层控制格式指示信道)PHICH(物理HARQ指示信道)PDCCH信道PDCCH控制信令的主要类型“上行数据传输”的调度与授权信息“下行数据传输”的调度信息“寻呼消息传输”的调度信息“随机接入响应上行传输”的调度信息上行功控信令PDCCH主要特点PDCCH信道可能占用每个子帧的前1，2或者3个OFDM符号具体符号数由PCFICH指示不同UE的控制信令是独立发送的，可以针对不同UE的信道情况进行自适应传输自适应包括：CCE聚合级别自适应和发射功率自适应PDCCH通过盲检测来进行解调PDSCH资源分配方式资源分配方式包括集中式(Localized)：有利于频率选择性调度分布式(Distributed)：有利于抵抗窄带深衰落，获得频率分集增益物理信道-上行物理信道调制方式PUCCHBPSK,QPSKPUSCHQPSK,16QAM,64QAMPRACHZadoff-Chu序列,QPSK上行信道处理过程加扰调制：对加扰后的码字进行调制，生成复数值的调制符号；转换预编码：生成复数值的符号；RE影射：将复数符号影射到相应的RE上；SC-FDMA信号生成：每个天线端口信号生成SC-FDMA信号。上行信道的调制方式物理信号-上行上行参考信号RS（ReferenceSignal）：上行的导频信号，用于E-UTRAN与UE的同步和上行信道估计。上行参考信号有两种：解调参考信号DMRS(DemodulationReferenceSignal),PUSCH和PUCCH传输时的导频信号Sounding参考信号SRS(SoundingReferenceSignal),无PUSCH和PUCCH传输时的导频信号PRACH配置频域：1.08MHz带宽（72个子载波），与PUCCH相邻时域：位于UpPTS（format4）及普通上行子帧中（format0~3）。每10ms无线帧接入0.5~6次，每个子帧采用频分方式可传输多个随机接入资源。LTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置；初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入；应用场景接入类型IDLE态初始接入竞争无线链路失败后初始接入竞争连接态上行失步后发送上行数据竞争小区切换竞争/非竞争连接态上行失步后接收下行数据竞争/非竞争PRACH(物理随机接入信道)接入类型建议PUCCH配置PUCCH格式承载信息内容承载用户数1SRIUE是否有调度请求181a1bitACK传输HARQ信息1b2bitACK2CQIPMI+RI+CQI122aCQI+1比特ACK混合传输CQI及HARQ信息2bCQI+2比特ACK传输上行用户的控制信息，包括CQI,ACK/NAK反馈，调度请求等。一个控制信道由1个RBpair组成，位于上行子帧的两边边带上在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PDCCH资源上发送。上行容量与吞吐量是PUCCH个数与PUSCH个数的折中PUCCH（上行物理控制信道）控制信道示意图物理层过程-小区搜索小区搜索（CellSearch）基本原理：小区搜索是UE实现与E-UTRAN下行时频同步并获取服务小区ID的过程。小区搜索分两个步骤：第一步：UE解调主同步信号实现符号同步，并获取小区组内ID；第二步：UE解调次同步信号实现帧同步，并获取CP长度和小区组ID。关于CellID：LTE协议规定物理层CellID分为两个部分：小区组ID和组内ID。目前最新协议规定物理层小区组有168个，每个小区组由3个ID组成，因此共有168*3=504个独立的CellID其中代表小区组ID，取值范围0~167；代表组内ID，取值范围0~2初始化小区搜索：UE上电后开始进行初始化小区搜索，搜寻网络。UE第一次开机时并不知道网络的带宽和频点。UE会重复基本的小区搜索过程，历遍整个频谱的各个频点尝试解调同步信号。可以通过一些方法缩短以后的UE初始化时间，如UE储存以前的可用网络信息，开机后优先搜索这些网络。一旦UE搜寻到可用网络并与网络实现同步，获得服务小区ID(完成小区搜索)后，UE将解调下行广播信道PBCH，获取系统带宽、发射天线数等系统信息。完成上述过程后，UE解调下行控制信道PDCCH，获取网络指配给这个UE的寻呼周期。然后在寻呼周期中从IDLE态醒来解调PDCCH，监听寻呼。如果有属于该UE的寻呼，则解调指定的下行共享信道PDSCH资源，接收寻呼。搜索频点同步信号广播信道控制信道共享信道在以下情况下UE需要进行随机接入初始接入无线链路失败后重建无线链路切换到新小区需要与新小区上行同步时UE在连接状态，但是上行同步丢失时需进行调度请求，且没有专用调度请求资源时随机接入的主要目的是获得上行同步随机接入LTE无线通信系统LTE背景介绍TD-LTE关键技术LTE网络架构及协议栈介绍LTE物理层结构介绍LTE层2结构介绍TD-LTE与WLAN区别LTE层2结构5

LTE层2结构介绍5.1LTE层2概述5.2MAC层介绍5.3RLC层介绍5.4PDCP层介绍5.5层1层2数据流小结LTE层2概述LTE层2分为以下几个子层：MAC层（MediumAccessControl）RLC层（RadioLinkControl）PDCP层（PacketDataConvergenceProtocol）层2的主要功能头压缩，加密分段/串接，ARQ调度，优先级处理，复用/解复用，HARQ下行层2结构上行层2结构MAC层MAC层的主要功能逻辑信道（LogicalChannel）与传输信道（TransportChannel）间的映射将RLC层的协议数据单元PDU复用到传输块TB（TransportBlock）中，然后通过传输信道传送到物理层。业务量测量报告通过HARQ纠错对单个UE的逻辑信道优先级处理多个UE间的优先级处理（动态调度）传输格式选择填充MAC层的逻辑信道控制信道（ControlChannel）：传输控制面信息业务信道（TrafficChannel）：传输用户面信息MAC层结构MAC层上行信道映射MAC层下行信道映射控制信道业务信道RLC层RLC层的主要功能上层PDU的传输支持确认模式AM和非确认模式UM数据传输支持透传模式TM通过ARQ纠错对传输块TB进行分段处理：仅当RLCSDU不完全符合TB大小时，将SDU分段到可变大小的RLCPDU中，而不用进行填充对重传的PDU进行重分段处理：仅当需要重传的PDU不完全符合用于重传的新TB大小时，对RLCPDU进行重分段处理多个SDU的串接顺序传递上层PDU（除切换外）协议流程错误侦测和恢复SDU丢弃复位RLCPDU结构RLCheader承载的PDU序列号与SDU序列号无关根据调度机制，RLCPDU的大小动态可变。RLC根据PDU的大小对SDU进行分段和串接，一个PDU的数据可能来自一个或多个SDURLC层结构AM:AcknowledgeModeUM:Un-acknowledgeModeTM:TransparentModeTB:TransportBlockSDU:ServiceDataUnitPDU:Prot