《LTE技术》课件第4章 物理层规范

主要内容1234无线帧结构基本物理资源物理层信道物理层参考信号5物理层过程4.1无线帧结构FDD帧结构TDD帧结构FDD帧结构---帧结构类型1，适用于FDD

一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成；每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成；子帧(1ms)为LTE的调度周期4.1.1FDD帧结构

TDD帧结构---帧结构类型2，适用于TDD一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成

每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成，即每个帧包括10个子帧常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成特殊子帧：由DwPTS、GP以及UpPTS构成支持5ms和10msDLUL切换点周期4.1.2TDD帧结构

TDD帧结构－上下行配置FS2DwPTS、GP、UpPTS长度配置常规CP下特殊时隙的长度（符号）扩展CP下特殊时隙的长度（符号）UpPTSGPDwPTSUpPTSGPDwPTS110318314913813101291211111011122732932282392192210------2111------4.2基本物理资源物理资源概念一个PRB在时域上包含7（6）个连续的OFDM符号，在频域上包含12个连续的子载波。RE：1个符号X1个子载波PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹配。PRB的时域大小为一个时隙，即0.5ms

支持的信道带宽（ChannelBandwidth）

1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHzLTE系统上下行的信道带宽可以不同

下行信道带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播上行信道带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系：信道带宽1.435101520传输带宽配置（RB数目）615255075100资源单元组(REG)控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道每个REG中包含4个数据RE控制信道单元（CCE）36RE，9REG组成

4.3物理层信道下行物理信道上行物理信道LTE上行/下行信道及映射关系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4.3.1下行物理信道PBCH：物理广播信道调制方式：QPSKPDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,

16QAM,64QAMPCFICH：物理控制格式指示信道调制方式：QPSKPMCH：物理多播信道调制方式：QPSK,

16QAM,64QAMPDCCH：物理下行控制信道调制方式：QPSK下行物理信道PHICH：物理HARQ指示信道调制方式：BPSK下行物理信道功能概述物理下行控制信道(PDCCH）用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等物理下行共享信道(PDSCH)传输数据块物理广播信道(PBCH)传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等物理控制格式指示信道(PCFICH)一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目物理HARQ指示信道(PHICH)用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息物理多播信道(PMCH)传递MBMS相关的数据（1）PBCH信道功能PBCH传送的系统广播信息包括：下行系统带宽、SFN（systemFrameNumber）子帧号、PHICH（物理HARQ指示信道）指示信息、天线配置信息等；其中天线信息映射在CRC(CyclicRedundancyCheck循环冗余校验)的掩码当中用于承载主信息块MIB（MasterInformationBlock）常规CP扩展CPPBCH在时频结构中的位置PBCH映射到每1帧的第1个子帧的第2个时隙的前4个符号，在频域中占6个RB。

PCFICH用于指示在一个子帧中传输PDCCH（物理下行控制信道）所使用的OFDM符号个数，以帮助UE解调PDCCH。PCFICH在子帧的第一个符号上，占4×4=16个RE

每4个RE被称为REG（参见P45）（2）下行物理控制格式指示信道PCFICH（3）物理HARQ指示信道PHICH信息PHICH承载对UE发送的数据进行ACK\NACK信息（1bit）用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息

PHICHgroup的资源映射

PHICH占用的OFDM符号个数如下表所示一个PHICHgroup由3部分组成，分别映射到一个REG上，但3个REG可能在不同的符号中PHICH非MBSFN子帧MBSFN子帧TDD中子帧1和子帧6所有其他情况混合载波承载MBSFN常规111扩展232普通PHICH3个RGE在同一个OFDMsymbol扩展PHICH3个RGE离散到不同的OFDMsymbol（4）物理下行控制信道PDCCH：

PDCCH用于承载资源分配信息，辅助用户解调PDSCH，是控制信息

PDCCH在频域上公布在整个小区带宽上

PDCCH在时域上占每个子帧（1ms）的前1、2、3个符号（5）物理下行共享信道PDSCH:

PDSCH用于承载数据信息，不同RB上的PDSCH可以被调度给不同的UE；PDSCH是唯一承载高层业务数据及信令的物理信道；PDSCH资源分配优先级最低，只能占用其他信道/信号不用的RB。（6）物理多播信道PMCH:

PMCH仅用于传输下行广播/多播业务（MBMS）信息；PMCH和PDSCH在载波上混合传输，用于传输PMCH的子帧称为“MBSFN子帧”，其位置由高层信令半静态地配置；MBSFN的前1~2个OFDM符号可以用来传输下行控制信息（具体符号数由PCFICH指示）。混合载波的PMCH子帧PUSCH：物理上行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAMPRACH:物理随机接入信道调制方式：QPSKPUCCH：物理上行控制信道调制方式：QPSK上行物理信道4.3.2上行物理信道上行信道的映射物理上行控制信道(PUCCH)当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI)信息。当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息物理上行共享信道(PUSCH)承载数据物理随机接入信道(PRACH)用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等物理上行控制信道(PUCCH)UE通过PUCCH上报必要的控制信息UCI（UplinkControlinformation）当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI)信息。当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息

上行物理共享信道PUSCH：

用于承载上行业务数据；上行资源只能选择连续的PRB，并且PRB个数满足2、3、5的倍数；在RE映射时，PUSCH映射到子帧中的数据区域上；物理随机接入信道PRACHUE在PRACH上发送前导签名（preamble）及其循环前缀CPUE向基站发随机接入前导，从而获得上行的TA（时间提前量）及授权，进而在PUSCH上发送高层数据。物理随机接入信道PRACHPRACH预留了保护时间，确保UE在配置的时间窗内送将前导序列送到eNB.eNB收到后反馈给UETA。4.4物理层参考信号下行参考信号上行参考信号

LTE使用下行参考信号RS(ReferenceSignal)实现导频(Pilot)的功能：

小区专用参考信号（Cell-specificReferenceSignal，CRS）

终端专用的参考信号（DedicatedReferenceSignal，DRS）

多媒体广播多播单频网（MultimediaBroadcastMulticastServiceSingleFrequencyNetwork，MBSFN）参考信号下行CELLRS的接收强度（RSRP）是衡量网络覆盖性能最重要的指标Antennaport0Antennaport1Antennaport2Antennaport34.4.1下行参考信号

小区专用参考信号Antennaport0Antennaport1Antennaport2Antennaport32个RB中有8个RS下行参考信号(扩展CP)4.4.2上行参考信号

上行信道估计，用于eNodeB端的相干检测和解调；上行信道质量测量；

解调用参考信号(DRS)

探测用参考信号(SRS)4.5物理层过程小区搜索与下行同步随机接入过程功率控制LTE小区搜索获得的基本信息初始的符号定时频率同步小区传输带宽小区标识号帧定时信息小区基站的天线配置信息（发送天线数）循环前缀（CP）的长度（LTE对单播和广播/组播业务规定了不同的CP长度）4.5.1小区搜索与下行同步5ms定时，获得10ms定时，获得计算得到

读取MIBMasterInformationBlock读取SIBSystemInformationBlock主同步信号辅同步信号

PBCH

DBCH

其他系统信息公共天线端口数目（盲检）SFN下行系统带宽

PHICH配置信息小区搜索流程获得PSS获得SSS获得PCILTE中系统消息及内容MIB：系统带宽，系统帧号，PHICH配置SIB1：小区和网络的关键信息SIB2：所有UE的公共无线资源配置SIB3：同频、异频、异系统通用小区重选信息SIB4：同频小区重选邻区信息SIB5：异频小区重选邻区信息SIB6：异系统小区重选邻区信息SIB7：GERAN频段信息SIB8：CDMA2000信息SIB9：家庭基站信息LTE小区搜索的主要流程4.5.2随机接入过程随机接入的目的：

获取上行同步

获取上行调度资源随机接入场景：

Case1：空闲模式下的初始接入

Case2：无线链路失步后的RRC重建

Case3：切换到新小区

Case4：上行失步状态要进行下行数传

Case5：上行失步状态要进行上行数传

Case6：LCS（位置服务）定位触发的随机接入两种类型的随机接入：

基于竞争的随机接入（Case1、2、5）

基于非竞争的随机接入（Case3、4、6）

随机接入前导(Preamble)的发送随机接入响应随机接入过程Preamble当UE收到eNB的广播信息需要接入时，从序列集中随机选择一个preamble序列发给eNB,然后根据不同的前导序列来区分不同的UE.UE侧随机接入流程

解析传输请求，获得随机接入配置信息；

选择preamble序列

1)基于竞争的随机接入：随机选择preamble2)无竞争的随机接入：由高层指定preamble

按照指定功率发送preamble

盲检用RA-RNTI标识的PDCCH

--检测到，接收对应的PDSCH并将信息上传；

--否则直接退出物理层随机接入过程，由高层逻辑决定后续操作；

RA-RNTI是用户标识类型中的一种。UE通过标识类型，可解析PDSCH中是何种消息。RA-RNTI随机接入中用于指示接收随机接入响应消息。适用于初始接入UE端通过在特定的时频资源上(通过SIB2获得），发送可以标识其身份的preamble序列，进行上行同步基站端在对应的时频资源对preamble序列进行检测，完成序列检测后，发送随机接入响应（承载于PDSCH）。UE端在发送preamble序列后