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1、LTE系统物理层简介,客服中心（上海）网络技术服务部 LTE规划技术研究组,目录,LTE系统物理层过程,LTE系统物理层原理,目录,LTE系统物理层原理,LTE系统物理层概述,物理层概述,支持频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种模式；,LTE物理层的多址方案：下行采用OFDM,上行采用SC-FDMA；,基于分组交换思想，使用共享信道；,主要特征,支持多输入多输出（MIMO）传输。,传输信道的纠错编码/译码,HARQ软合并,编码的传输信道向物理信道映射,物理信道功率加权,无线特征测量，并向高层提供指示,频率与时间同步,MIMO天线处理,传输信道的错误检测，并向高层提供指示,物理信道调制与解
2、调,射频处理（射频相关规范）,主要功能,支持的信道带宽（Channel Bandwidth） 1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHz LTE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,FDD: 上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行； TDD: 上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行； 基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ； H-FDD: 上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行； 基站/终端在不同的
3、时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ； H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信机并节省双工器的成本。,双工方式,FDD帧结构 - 帧结构类型1，适用于FDD与HD 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；,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 常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成 特殊子帧：
4、由DwPTS、GP以及UpPTS构成 支持5ms和10ms DLUL切换点周期,帧结构,TDD帧结构上下行配置,帧结构,TDD帧结构特殊子帧配置,帧结构,物理资源概念,无线帧,OFDM符号,天线端口,基本时间单位,时隙-slot,子帧,物理资源,接收机用来区分资源在 空间上的差别，包括三 类天线端口： CRS： 天线端口03 MBSFN：天线端口4 DRS： 天线端口5,资源单元 (RE) 对于每一个天线端口，一个OFDM或者SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个单元叫做资源单元； 资源块 (RB) 一个时隙中，频域上连续的宽度为180kHz的物理资源称为一个资源块；,物理资源概念,物理资
5、源概念,TD-LTE的下行子帧结构 控制区域与数据区域进行时分 控制区域OFDM符号数目可配置,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,物理资源概念,资源单元组 (REG) 控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道 ，映射时PDCCH是以CCE为单位映射的，PCFICH和PHICH是以REG为粒度分配的； 标准中PHICH资源分配时，必须首先除掉PCFICH占用资源；PDCCH资源分配时，必须首先除掉PCFICH和PHICH占用资源。即这三个信道的资源分配顺序为：PCFICHPHICHPDC
6、CH，REG编号如下：,物理资源概念,下行物理信道,PBCH：物理广播信道 调制方式：QPSK,PDSCH：物理下行共享信道 调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAM,PCFICH：物理控制格式指示信道 调制方式：QPSK,PMCH：物理多播信道 调制方式：QPSK, 16QAM, 64QAM,PDCCH：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,承载广播信息，MAC层的BCH传输信道映射到PBCH信道上； PCFICH包括2bit信息，指示控制域符号数为1，2，3或4。； 传输PUSCH信道的ACK/NACK信息； 主要
7、承载共享信道调度信息、PUCCH/PUSCH功控命令信息的传输；,业务信道,控制信道,PDSCH PMCH,PBCH PCFICH PHICH PDCCH,下行物理信道作用,承载数据信息，MAC层的DL-SCH传输信道映射到PDSCH信道上； 承载多播信息，MAC层的MCH传输信道映射到PMCH信道上；,下行物理信道一般处理流程,下行物理信道,加扰,调制,层映射,预编码,RE映射,OFDM信号产生,下行物理加扰过程 LTE系统中，将信道扰码技术应用于以下信道：广播信道、共享控制信道、共享信道。其基本作用在于将原始的非随机的数据通过伪随机序列进行比特级加扰，使得传输的数据具有随机性和近似白噪声的
8、频谱特性；使用扰码可以增加LTE系统内来自不同小区的信号之间的独立性，这样能够在同频复用系统中更好的抵抗干扰，提高系统性能。 对于m序列相同的本原多项式，不同初始值产生的m序列是同一个m序列的不同循环移位；由于两个小区的初始值不同，则产生的序列是序列的循环移位，当两个小区的同步有一定偏差时，则可能两个小区产生的扰码序列是完全相同的，这样将会造成严重的小区间干扰。但是如果两个m序列中只要有一个m序列的初始值不同，则产生的Gold码是完全不同的，这样即使当两个小区的同步存在偏差时，产生的Gold码也是完全不相同的，更好的避免了小区间的干扰。,下行物理信道的RE映射 PDSCH、PMCH以及PBCH
9、映射到子帧中的数据区域上； PMCH与PDSCH或者PBCH不能同时存在于一个子帧中 PDSCH与PBCH可以存在于同一个子帧中 由于子帧0和子帧5存在PBCH，所有子帧0和子帧5不能传输PMCH,常规CP,扩展CP,下行物理信道的RE映射 PBCH映射到子帧中的数据区域上； PBCH的时频位置固定，位于每个无线帧的时隙1的前4个OFDM符号，占用频带中间6个PRB。对于各种不同的系统带宽（5、10、15、20MHz），物理广播信道的传输带宽相同，分别占用频带中心的1.08MHz带宽（72个子载波）。 第一个MIB在SFN mod 4 = 0的无线帧的子帧0上传输，在其它无线帧的子帧0上重复传
10、输，如图所示。每一个包含BCH的子帧都是可自解码的，也就是说假设信道质量足够好的话，终端可以通过4次中的任一次接收就解调出BCH。PBCH的发射天线数目可能是1、2或者4，在发射天线数目为2、4的时候采用SFBC的发射分集方式。,下行物理信道的RE映射 PDCCH、PCFICH以及PHICH映射到子帧中的控制区域上 PCFICH用于指示在一个子帧中传输PDCCH所使用的OFDM个数 CFI：2bit信息 1/16编码，QPSK调制 PCFICH映射到控制区域的第一个OFDM符号上的4个REG上 第一个REG的位置取决于小区id 4个REG之间相差1/4带宽,下行物理信道的RE映射 PCFICH
11、映射到控制区域的第一个OFDM符号上的4个REG上 第一个REG的位置取决于小区id，4个REG之间相差1/4带宽,PCFICH占用的起始的子载波编号为,在20M带宽配置下，下行PRB总数为100，PCFICH的频域起点位置为：,下行物理信道的RE映射 PHICH用于承载HARQ应答信息 PHICH Group HI信息在信道编码之后长度为3比特，经过BPSK调制以及正交扩展之后，长度分别为12比特（常规CP，正交序列长度为4）以及6比特（扩展CP，正交序列长度为2），对应于一个PHICH。对于扩展CP，6比特信息需要通过补零匹配PHICH的大小（12比特）。 多个PHICH叠加之后可以映射到
12、同一个PHICH group，使用正交序列进行区分。对于常规CP配置，一个PHICH group包括8个PHICH；对于扩展CP配置，一个PHICH group包括4个PHICH,下行物理信道的RE映射 PHICH Group 一个PHICH group对应于12RE PHICH用于承载上行业务的反馈信息ACK/NACK。多个PHICH可以映射到同一个RE的集合，从而组成一个PHICH group，不同的PHICH使通过不同的正交序列区分的。一个PHICH的资源是通过一个指示对 来指示的，其中 是PHICH group的编号， 是正交序列的索引。 对于FDD，所有子帧中的PHICH group
13、数目相同 有四种配置，由高层控制（PBCH） 对于常规CP，数目分别分别为总RB个数的1/48、1/16、1/8以及1/4 对于扩展CP，数目分别分别为总RB个数的1/24、1/8、1/4以及1/2,下行物理信道的RE映射 PHICH Group 对于TDD，不同子帧中的PHICH group数目不同，可以根据上述四种配置之一，分别乘以0，1或者2获得TDD不同子帧中的PHICH group数目。与上下行配置有关，具体见下面表格,下行物理信道的RE映射 PHICH group的物理资源映射 在时域上PHICH duration（持续时间）由高层信令配置，来匹配不同的覆盖要求。具体在时间上的持续
14、符号数如下表所示,下行物理信道的RE映射 PHICH group的物理资源映射 在频域上PHICH的传输以PHICH组的形式来组织，一个PHICH组占用3个REG，PHICH组内以正交扩频序列来区分PHICH。在资源映射时，时域和频域位置尽可能的平均分散，映射的位置是控制区域没有分配给PCFICH余下的资源，进行REG的编号,下行物理信道的RE映射 PDCCH用于承载资源分配信息，包括功率控制信息 逻辑映射 控制信道单元（CCE: Control Channel Element）：逻辑单元，对应于9个REG 一个PDCCH是一个或者几个连续CCE的集合，即DCI通过信道编码、速率匹配之后，首先
15、映射到一个或者多个CCE上 根据PDCCH中包含CCE的个数，可以将PDCCH分为如下四种格式 物理映射 DCI映射到CCE上之后，需要将多个用户的PDCCH进行复用和加扰等操作，映射到没有用于传输PCFICH和PHICH的REG上。,下行物理信号 同步信号 主同步信号 辅同步信号 参考信号 小区专用参考信号 MBSFN参考信号 终端专用的参考信号,确定唯一的物理小区id，用于小区初搜；,下行信道质量测量； 下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调； 取决于是否采用波束赋形技术；用于PDSCH得解调参考符号,同步信号,参考信号,主同步信号 辅同步信号,小区专用参考信号 MBSFN参考信号 终端
16、专用的参考信号,下行物理信号,FS2，常规CP,同步信号 主同步信号PSS 副同步信号SSS 时频位置 系统带宽的中间72个子载波(实际上序列只映射在中间的62个子载波上，两侧各预留5个子载波的保护带) PSS位于DwPTS的第3个OFDM符号位置 SSS位于子帧0的最后一个OFDM符号位置,同步信号序列 主同步信号使用Zadoff-Chu序列 副同步信号使用的序列由两个长度为31的二进制序列通过交织级联产生，并且使用由主同步信号序列决定的加扰序列进行加扰，长度为31的二进制序列以及加扰序列都由m序列产生。,小区专用参考信号,常规CP,小区专用参考信号,扩展CP,用户专用参考信号,扩展CP,扩展CP，7.5kHz,
