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1、LTE 物理下行信道精讲华为技术有限公司Huawei Technologies Co., Ltd.版权所有侵权必究前言本文系LTE物理层精讲3篇系列文档中一篇，另外两篇文档分别为LTE物理上行信道精讲和LTE物理层过程精讲。本系列文档，重在提升工程师的理论水平，从“知其然”到“知起所以然”，为LTE工程师从“产品级工程师”走向“网络级工程师”，从“应用型工程师”走向“系统级工程师”，提供切实的理论基础。本文并不直接针对技术业务实施进行指导，却能大大升华工程师的技术水平。本文以3GPP协议和相关Internet共享资料为参考，然后从一个学习者角度对相应内容进行阐述，力求对整体逻辑编排、文字描述做
2、到清晰简单。学习本文，读者可免去协议中众多的细节，却又不失深度的掌握整个下行信道系统，大大提升学习效率。由于作者水平有限，写作中不免错误之处，敬请指正。Email:关键词LTE，物理信道，参考信号，物理资源标识（一个资源块中包含的子载波数）（下行链路中包含的资源块数）（下行链路中包含的符号数）（物理层小区标识）参考资料36211-a00InternetContents1简介（Overview）41.1物理信道41.2物理信号42时隙结构和物理资源粒子（Slot structure and physical resource elements）52.1资源栅格（Resource grid）52.
3、2资源粒子（Resource element）72.3资源块（Resource blocks）72.4资源粒子组（Resource-element groups）93下行物理信道处理（Downlink physical channel processing）114下行物理信道（Downlink physical channels）144.1物理下行共享信道（Physical downlink shared channel）144.2物理多播信道（Physical multicast channel）144.3物理广播信道（Physical broadcast channel）144.4物理控制
4、格式指示信道（Physical control format indicator channel）154.5物理下行控制信道（Physical downlink control channel）154.6物理混合ARQ指示信道（Physical hybrid ARQ indicator channel）165参考信号（Reference signals）185.1小区专用参考信号（Cell-specific reference signals, CRS）185.2多播单频网参考信号（MBSFN reference signals，MBSFN-RS）195.3UE专用参考信号（UE-specif
5、ic reference signals，UE-RS）205.4定位参考信号（Positioning reference signals，PRS）225.5信道状态信息参考信号（CSI reference signals，CSI-RS）236同步信号（Synchronization signals）246.1主同步信号（Primary synchronization signals, PSS）246.2第二同步信号（Secondary synchronization signals, PSS）241 总体介绍（Overview）1.1 物理信道下行物理信道对应于一组资源粒子（RE），这些RE承
6、载有来自上层的信息。这些信道包括：Physical Downlink Shared Channel(PDSCH), Physical Broadcast Channel(PBCH), Physical Multicast Channel(PMCH), Physical Control Format Indicator Channel(PCFICH), Physical Downlink Control Channel(PDCCH), Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(PHICH).1.2 物理信号下行物理信号对应于一组资源粒子（RE），这些RE不承载来
7、自上层的信息。这些信号包括：Reference signal, Synchronization signal在下行参考信号（Reference signal）中，包括三种类型的下行参考信号（Rel 8）：（1） 小区专用参考信号（cell-specific RS）：小区专用参考信号有下行信道质量测量和下行信道估计（UE以此进行相干检测和解调）两个作用。在每一个非MBSFN的子帧上传输。同时，其放置的位置不同，也会表征不同的antenna port。（2） MBSFN参考信号：在MBSFN子帧中传送。在多播业务情况下，用于下行测量，同步，以及解调MBSFN数据，。（3） UE专用参考信号：终端专
8、用参考信号只在分配给传输模式7（transmission mode）的终端的资源块（Resource Block）上传输，在这些资源块上，小区级参考信号也在传输，这种传输模式下，终端根据终端专用参考信号进行信道估计和数据解调。终端专用参考信号一般用于波束赋形（Beamforming），此时，基站（eNodeB）一般使用一个物理天线阵列来产生定向到一个终端的波束，这个波束代表一个不同的信道，因此需要根据终端专用参考信号进行信道估计和数据解调。2 时隙结构和物理资源粒子（Slot structure and physical resource elements）2.1 资源栅格（Resource
9、grid）在每个时隙（slot）中传送的信号由个子载波和个OFDM符号中的一个或者多个资源格（resource grid）表示。（ and ）Downlink resource gridConfigurationNormal cyclic prefix127Extended cyclic prefix6243Physical resource blocks parameters.天线端口（Antenna port）概念：传输的逻辑端口，它可以对应一个或者多个实际的物理天线。天线端口是从接收机角度来定义的，即，如果接收机区分来自不同空间位置的信号，就需要定义多个天线端口；相反，如果接收机对来自不
10、同空间位置（如多个物理天线）的信号不加以区分（也就是说多个物理天线同时传输相同内容的数据，对于终端来看，它不会去区分来自哪个或者哪几个物理天线，而认为是一个逻辑天线端口发射的数据），就只需定义一个天线端口。每个天线端口使用一个Resource grid用于传送参考信号。天线端口使用的参考信号就标识了这个天线端口。天线端口的使用取决于小区中参考信号的配置，具体如下：（1） 小区专用参考信号（Cell-specific reference signals）可分别在1、2、4个天线端口配置（, ）下传送。LTE（Rel.8）中支持至多4个小区专用参考信号，天线端口0和1的参考信号位于每个Slot的第
11、1个OFDM符号和倒数第3个OFDM符号。天线端口2和3的参考信号位于每个Slot的第2个OFDM符号上。在频域上，对于每个天线端口而言，每6个子载波插入一个参考信号，天线端口0和1以及天线端口2和3在频域上互相交错，正常CP情况下，1，2和4个天线端口的RS分布如下图所示。一个时隙中的某一资源粒子，如果被某一天线端口上用来传输参考信号，那么其他天线端口必须将此资源粒子设置为0，以降低干扰。在频域上，参考信号密度是在信道估计性能和系统开销之间求平衡，参考过疏则信道估计性能（频域的插值）无法接受；参考过密则会造成RS开销过大。参考信号的时域密度也是根据相同的原理确定的，即，需要在典型的运动速度下
12、获得满意的信道估计性能，RS的开销又不是很大。从上图还可以看到，参考信号2和 3的密度是参考信号0和1的一半，这样的考虑主要是为了减少参考信号的系统开销。较密的参考信号有利于高速移动用户的信道估计，所以，如果小区中的存在较多的高速移动用户，则不太可能使用4个天线端口进行传输。（2） 多播单频网参考信号（MBSFN reference signals）在天线端口（）上传送。（3） UE专用参考信号（UE-specific reference signals）在天线端口（, , , 或者one or several of ）传送。（4） 定位参考信号（Positioning reference s
13、ignals）在天线端口（）上传送。（5） 信道状态信息参考信号（CSI reference signals）支持1、2、4、8个天线端口的配置，在天线端口（, , and ）上传送。2.2 资源粒子（Resource element）在资源栅格中，每一个天线端口P的单元被称作资源粒子（resource element），用在一个slot中来唯一标识，其中， and ，分别表示频域和时域。天线端口P上的资源粒子用复合数来表示，通常去掉P。2.3 资源块（Resource blocks）资源块用以物理信道向资源粒子（RE）的映射，包括物理资源块（PRB）和虚拟资源块(VRB)。物理资源块在时间域
14、上用个连续的OFDM符号和频域上个连续的子载波来表示。一个物理资源块就是，通常对应一个slot和180kHz频宽。在频域上，物理资源块从0编号到，其与resource element的关系为：。虚拟资源块包括两种类型：Virtual resource blocks of localized type（集中式虚拟资源块）和Virtual resource blocks of distributed type（分布式虚拟资源块）。虚拟资源块编号表示一个子帧中两个时隙上的一对虚拟资源块。集中式虚拟资源块直接映射到物理资源块上，所以，从0到，其中。分布式虚拟资源块通过以下表格向物理资源块进行映射（图示
15、中，当系统带宽在50RB以下时，系统只有一种Gap选择；当系统带宽在50RB及其以上时，系统可以有两种Gap选择，具体选用哪种Gap，将有下行调度指配中指定。）。Gap是指一个编号下的第一个虚拟资源块映射到第一个slot的PRB后，第二个虚拟资源块在向第二个slot上的PRB映射时，选取具备Gap（一定间隔）的资源块。这样做可以得到频率分集增益。同时，分布式虚拟资源块编号从0到，当采用不同的Gap类型时，取值也将不一样。a) System BW ()a) Gap ()b) 1stGap ()a) 2ndGap ()6-10N/A114N/A12-198N/A20-2612N/A27-4418N/A45-4927N/A50-6327964-79321680-1104816RB gap values实际上，对于一组连续的分布式虚拟资源块，还需要进行交织（interleaving），交织块中的VRB个数用表示（即，待交织的VRB）。当采用
