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1、分类号T N 9 2 9 5 】S2 6 E L r r R A N J 图2 1L 1 飞系统网络结构 F i g u r e 2 lA r c h i e c n 鹏o f U 飞 通常，e N o d e B 与E P C 通过S l 接口连接；e N o d e B 之间则通过一组X 2 接口 连接，e N o d c B 与U E 通过U u 接口连接。S l 接口支持E P C 与U E 之间的多对多 连接，包括S 1 啪和S 1 U 两种。其中S 1 M M E 用于表示e N o d e B 与M 之 一5 一 | u E| 酬B i争N 网关 ； ! 二 寸K 卫i l 亘
2、K 】亘 i | 亘二x ( 圈| i 巫 ( 圈 l ； | 亘二* 毯圆l 图2 - 2E L r r N 用户平而协议栈 F i g u r 1 2 2U s e r p l 孤ep r o t o c o ls t a c k 在没有中央控制节点的情况下，当用户在E U T R A N 中由于移动发生切换时， e N o d e B 必须缓存用广数据。切换中的数据保护由P D C P 层负责，R L C 层和M A C 层在发生切换后将在新小区中重新建立。 2 2 2 控制平面 控制平面主要用于控制信令的传输。控制平面的底层与用户平面的底层作用 相同，但控制平面没有I P 报文头压缩功
3、能。U E 和啪之问控制平面接入层协 一6 一 第2 章L T E 系统简介 议栈如图2 3 所示： ： U Ee N B ；M M E ： 巫二卜_ ( 二圈i 图2 3E U T RA N 控制平而协议栈 F i g u r e 2 3C o I 灯o l - p l 锄e 肿舭o ls t a c k I u 协议在接入层协议栈叶I 被称为“层3 ”。它在接入层r f l 起主要控制功能， 负责建立无线承载及配置c N o d e B 和U E 间由R R C 信令控制的所有底层。 无论从用广平面还是从控制平面的角度来讲，对基站或终端来说物理层都是 必不可少的，它实现了比特流在实际传输介
4、质上的透明传输。 2 3 下行物理层结构 物理层在通信系统中处于最低层，通常也被称为“L 1 ”层或“P H Y ”层，主 要功能是实现比特流在传输介质上的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。 本文的研究对象D C I 是L 1 1 E 系统巾物理层用于传输有关物理层上下行数据 调度及功率控制的重要控制信息，处于物理层的传输信道。本节将从下行发射机 的角度介绍L 1 E 系统下行物理层结构。 2 3 1 发射机模型 在L 1 卫系统中，物理层主要为M A C 层的数据传输提供以下功能服务：传输 块错误检验和纠错、速率匹配以及 L 讯Q 软合并、传输信道到物理信道的映射、 功率控制或分配、调
5、制解调、频域时域的同步、物理层测量、多天线空时信号处 理、射频处理等。 在发射端，数据从M A C 层传到物理层，依次经过频域和时域的处理，最终 经过数模转换后由多根射频天线广播给用户。其巾，信号在频域内主要完成信道 编码和调制过程，在时域内主要完成I Q 信号补偿和上采样的过程。物理层下行 发射机结构如图2 4 所示： 北京工业大学工学硕士学位论文 M A C l 上山 c F t J 瞰J 圈f 咖 “盂漱 忙佰塘 蜘理倍道 - 嶂H l 啤叫甲嶂 l 翠I 频域 资源映射 处理 中 时域处理 图2 4 物理层F 行发射模型 F i g u r e 2 - 4T Xm o d e l 矗
6、D 0 、粕l i I l k L 1 E 系统在物理层频域信号的处理过程中，分别定义传输信道和物理信道用 以完成信道编码和信道调制。同时，由M A C 层得到的信号按功能进行分类，独 立分配信道传输不同功能的信号。其中，D C I 的编码过程在频域的传输信道内完 成。 2 3 2 信道分类及映射 L 1 陋系统根据信号的传输方向不同，分为上行和下行。同时，系统根据信号 的处理过程将物理层分为传输信道和物理信道，并进一步根据数据的特性、功能 及传输方式分别将传输信道和物理信道划分为多个子信道。本节主要介绍L 1 限 系统物理层下行信道的分类及信道内数据映射的过程。 2 3 2 1 传输信道 数
7、据在下行传输信道内依次完成C R C 编码、信道编码、速率匹配等一系列 编码过程，增加传输信号的纠错、检错能力，提高了数据传输的可靠性。 在传输信道中，L 1 r E 系统定义了C F I 、H I 、D C I 、B C H 、M C H 、P C H 、D L S C H 几个信道。其中，B C H 、M C H 、P C H 及D L S C H 传输的信息由M A C 层的P C C H 、 B C C H 、C C C H 、D C C H 、D T C H 、M C C H 及M T C H 等逻辑信道映射得到，经过 编码后传输到物理信道。C F I 、m 、D C I 传输的信息
8、在传输信道内产生，在传输 倩道内完成编码过程后映射到物理信道。 不同信道的数据具有不同的功能。B C H 、M C H 、P C H 及D L S C H 传输的信 一8 一 第2 章L 1 t 系统简介 息统称为数据信息，D C I 、C F I 、H I 传输的信息统称为控制信息，控制信息用于 指示数据信息以便用户在接收端完成数据信息的解调、解码及上行数据发送的过 程。 其中，H I 主要用于传输H A R Q 的相关信息：D C l 为本文的研究重点，主要 用于传输物理层上下行信息调度和功率控制的信息；C F I 主要用来指示D C I 在物 理信道内完成信道调制后占用的资源数。 2 3
9、 2 2 物理信道 在L 1 陋系统中，数据在下行物理信道中依次完成信号加扰、星座映射、多 天线调制、资源映射等一系列调制过程，通过增加信号的抗干扰性和传输效率实 现信号的有效传输。 在物理信道中，L 1 r E 定义了P C F I C H 、P m C H 、P B C H 、P D C C H 、P M C H 及 P D S C H 几个信道。其中P M C H 和P D S C H 用于传输由传输信道中D L S C H 、P C H 、 M C H 得到的数据信息，P C F I C H 、P m C H 、P B C H 、P D C C H 则分别对应传输南 传输信道C F I
10、 、m 、B C H 和D C I 得到的控制信息。 2 3 2 3 信道映射 上面两小节分别介绍了m 系统下行物理层包含的子信道及其传输的信息 功能。本小节给出了各子信道的映射关系，如图2 - 5 所示： M T C HM C C HB C C C HD C C HC C C HD C C HD 丁C H P C C H 图2 5 物理层F 行信道映射关系 F i g u D e 2 5M a p p i I l go fd o w n l i I l l 【c l l a I m e l si I lp h y s i c a ll a y e r 经过传输信道编码的D C I 信息映射到
11、物理信道的P D C C H ，经过一系列的调 制过程后映射到系统指定的时频资源，经过I F F T 处理为时域信号，经过时域处 理、数模转换，最终通过射频天线广播给用户。 由于系统物理帧结构及物理层资源分配的方式决定了系统分配给各信道可 一g 一 北京工业大学工学硕士学位论文 用时频资源的数量，而D C I 最终需要通过P D C C H 完成数据传输，因此D C I 在 发射端的编码过程受系统物理帧结构和物理层资源分配方式的影响。 2 3 3 物理层帧结构 频分双工( F r e q u e n c yD i v i s i o nD u p l e x ，F D D ) ，也称全双工，操
12、作时需要两 个独立的信道。个信道用来向下传送信息，另个信道用来向上传送信息。两 个信道之间存在一个保护频段，以防止邻近的发射机和接收机之间产生干扰。 时分双工( T i m i n gD i v i s i o nD u p I e x ，T D D ) ，也称半双工，只需要一个信道。 无论向下还是向上传送信息都采用这一信道。因为发射机和接收机不同时操作， 它们之间不会产生干扰。 m 系统支持频分双工( F D D ) 和时分双工( T D D ) 两种帧结构。图2 6 和 图2 7 分别描述了F D D 和T D D 两种模式下的物理帧结构。此处T D D 模式选取 传输周期拐点为5 m s
13、 。 1 个帧，乃t 3 0 7 2 0 0 瓦一l O 眦 1 个时隙兀h = 1 5 3 6 0 兀= 0 5m s 一 一 棚撑l撑2# 3撑1 8撑1 9 一 1 个子帧 一 ! 一 图2 6F D D 模式下物理帧结构 F 远u 碍2 6F 舳e s t n J c t u 聘o fF D Dm o d c 1 个帧砰t3 0 7 2 L = I O 咖 J 个半帧1 5 3 6 瓦。5 舢 一 缈瓦 、j 一、 、 + + 、 、I 、一 子帧粕子帧圮子帧# 3子帧树予帧朽i子帧# 7子帧糯子帧姻 1 个子帧3 m 呱 ， 、 ， 、 D w 町SG PU p 盯S D v P T
14、 SG P U p m 图2 7T D D 模式下物理帧结构 F i g u I l e 2 - 7F 姗es 仃u c t u 他o f T D Dm o d e U r E 系统在物理介质巾定义了1 0 2 4 个帧，以帧为单位传输信号，帧周期为 一1 0 一 第2 章L T E 系统简介 l O m s 。其r f l ，每个帧分为l O 个子帧，子帧周期为l m s ；每个子帧分为2 个时隙， 时隙周期为0 5 m s 。 特别的，当系统选用T D D 模式时，m 引入传输周期拐点和特殊子帧的概 念。传输周期拐点的周期长度分为5 m s 和1 0 m s 两种。特殊子帧主要用于下行传
15、输到上行传输的切换，根据上下行数据量不同分为9 种结构。针对特殊子帧，系 统支持7 种上下行配置模式，对应不同的传输周期拐点及不同格式的特殊子帧。 由于两种帧结构在单个帧内用于上行、下行传输的时间不同，传输数据量不 同，系统用于标识地恨Q 的控制信息不同，从而影响了D C I 的有效长度。 子帧是L 1 陀系统进行数据传输的基本单元，F D D 和T D D 模式下的物理下行 子帧结构相同，每个子帧由两个时隙组成，每个时隙由多个O F D M 符号及一定 长度的循环前缀组成。 同时，下行为了支持广播业务和单播业务，设计了长、短两种循环前缀( C P ) 。 短C P 主要用于单播业务，长C P 主要用于广播业务。长C P 时每个子帧由6 个 O F D M 符号组成，短C P 时每个子帧由7 个O F D M 符号组成。图2 - 8 列举了F D D 模式下的短C P 对应的物理子帧结构。 图2 8 下行物理予帧结构 2 3 4 物理层资源分配 L 1 r E 系统采用多址接入技术，下行采用O F D M A 调制方式，从频域和时域两 方面划分系统资源。其巾，频域上将整个频带资源划分为多个子载波，时域上以 时隙为单位划分为多个O F D M 符号。系统定义多种用于时频资源分配的单元， 包括资源粒子( R E ) 、资源块( R B ) 、资源粒子组( I 也G
