LTE基础知识与测试分析

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1、LTE 基基础础知知识识LTE Uu 接口协议接口协议Uu 口是 UE 与 eNodeB 之间的空中接口，粗略分为 PHY（L1，物理层）、DLL(L2，数据链路 层)、NL(L3，网络层)。层一的主要功能是提供两个物理实体间的可靠比特流的传送。层二的主要功能是信道的复用、数据格式的封装、数据包调度。层三的主要功能是寻址、路由选择、连接的建立和控制、资源的配置策略等LTE 接口协议不仅分层还要分面。从信息处理的类型不同，分为用户面协议和控制面协议。用户面负责业务数据的传送和处理，控制面负责协调和控制信令的传送和处理。二者都是 逻辑上的概念。下图为 Uu 口协议结构LTE 中主要的系统消息中主要

2、的系统消息有兴趣的同事可以深入研究一下 LTE 系统消息。详细的系统消息参数见附件：TDD 与与 FDD 比较比较TDD：共同的频率，不同的时间 时分双工。优点：支持两个方向上的出入，节约通道资 源=节约频率资源，提高频谱利用率；不足之处：精确安排好出入人员的时间，一旦时间 安排出错，进出的员工在同一通道相互影响（交叉时隙干扰）FDD：共同的时间，不同的频率 。FDD 在两个分离的、对称的频率信道上分别进行接收和 发送。必须采用成对频率区分上下行链路，还要有保护频段。FDD 的上下行在时间上是连 续的，可以同时接收和发送数据。针对以上情况所以 LTE 规定了两种不同的帧结构 FDD 帧结构与

3、TDD 帧结构。LTE FDD 与 LTE TDD 帧结构的差别：主要的不同在物理层（PHY）的实现上，其他像 MAC（媒质接入 控制）/RLC（无线链路控制）区别不是很大，更高层几乎没有区别。这就如同一个人一样 FDD 与 TDD 则为两个不同的下肢，他们拥有共同的上肢。FDD 频分复用，需要成对的频率，而 TDD 时分双工不需要成对的频率，TDD 的上下时间间 隔可以灵活的调整，所以可以在支持非对称业务的时候，频谱效率具有很大的优势，FDD 在支持对称业务的时候，能充分的利用上行的频谱，频谱效率很高FDD 缺点TDD 优点 对频带的要求上下行成对频率，需要保护带频率配置灵活，无须成对频率

4、频谱效率较低较高 非对称业务的支 持非对称业务效率低支持非对称业务 智能天线的支持不支持支持非对称业务FDD 优点TDD 缺点 抗干扰性强较差 覆盖性能大范围小范围 对同步的要求不严格严格要求同步 移动性的支持500KM/H120KM/H PS: 对称业务：上行速度和下行速度一样 ，就是上传文件和下载文件的速度一样非对称业务：上行速度和下行速度不一样 ，就是上传文件 64K 和下载文件的速度 2MLTE 支持：1.4MHz、3 MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz 多种不同的带宽配置。支持 700MHz-2.6GHz 等多种频段。协议规定了 LTE 系统工作频段有 41 个，每

5、个频段都有一个 编号和一定的范围。其中 129 为 FDD 频段，3344 为 TDD 频段。FDD 帧结构帧结构FDD 模式下，10ms 的无线帧被分为 10 个子帧,每个子帧包含两个时隙，每时隙长 0.5ms。TDD 帧结构帧结构TDD 模式下，每个 10ms 无线帧包括 2 个长度为 5ms 的半帧，每个半帧由 4 个数据子帧和 1 个 特殊子帧组成。特殊子帧包括 3 个特殊时隙：DwPTS，GP 和 UpPTS，总长度为 1ms。DwPTS 和 UpPTS 的长度可配置，DwPTS 的长度为 312 个 OFDM 符号，UpPTS 的长度为 12 个 OFDM 符号，相应的 GP 长度

6、为 110 个 OFDM 符号。LTE 支持 5ms 和 10ms 上下行切换点。对于 5ms 上下行切换周期，子帧 2 和 7 总是用作上行。对于 10ms 上下行切换周期，每个半帧都有 DwPTS；只在第 1 个半帧内有 GP 和 UpPTS，第 2个半帧的 DwPTS 长度为 1ms。UpPTS 和子帧 2 用作上行，子帧 7 和 9 用作下行作为 TDD 系统的一个特点，时间资源在上下行方向上进行分配，TDD 帧结构支持 7 种不同的上下行时间比例分配（配置 06），可以根据系统业务量的特性进行配置，支持非对称业务。这7 种配置中包括 3 种 5ms 周期和 4 种 10ms 周期LT

7、E 中物理资源的基本概念和说明中物理资源的基本概念和说明RE（Resource Element）资源元素，或资源粒子。是 LTE 物理资源中最小的资源单位；在时域上占用 1 个 OFDM Symbol（1/14 ms），频域上为 1 个子载波（15KHz）。平常所说的符号，即调制后的数据符号，是映射到 RE 上的，与 OFDM 符号是两个不同的概念；RB（Resource Block），资源块。1RB=72RE。在频域上为 1 个 timeslot（0.5ms，半个子帧时间长度，常规 CP 对应 7 个 OFDM 符号），在频域上为 12 个子载波（180KHz）。通过 RB 的时频域不难看出

8、，1RB=72RE。RB 有两个概念 PRB（物理资源块）和 VRB（虚拟资源块）。SB（Scheduling Block），调度块。1SB=2RB。是调度的最小单位。在时域上是 1 个子帧长度（1ms，14 个 OFDM 符号，2 个 RB 时域长度），在频域上，与 RB 频域宽度相同为 12 个子载波180KHz。REG（资源粒子组）、CCE（控制信道单元）。在传输信令数据时，RE 是最小的传输单位，但是 1 个 RE 太小了，因此，很多时候都是用 REG 或 CCE 来作为传输单位的。1REG=4RE；1CCE=9REG=36RE。REG 连续的个数越多，LTE 的速率相对越高记住，PU

9、CCH 的最小传输单位是 CCE，PHICH、PCFICH 的最小传输单位是 REG。sub-carrier（子帧）。LTE 帧结构中，1 个无线帧分为 10 个子帧，每个子帧时域上为1ms，14 个 OFDM 符号；频域上为整个带宽 BW。Symbol，符号。是调制后的符号，代表 1N 个比特（1、2、3、6 对应BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 的调制方式），映射到 1 个 RE 上传送；可以认为符号在时间上是1 个 OFDM 符号，频率上是 1 个子载波 15KHz。LTE 网络中有一个最基本的时间单元:TsTs=1/15000*2048=1/30.72MHz 大约为 32.6

10、 纳秒。以下是解释 Ts 公式是怎么来的。LTE 系统中 OFDM 符号生成所采用的 IFFT SIZE 为 2048（以 20MHZ 带宽为例），采样频率为15kHz，那么 20M 带宽的采样率=15kHz*2048=3.072MHz,这样 Ts 可以理解为 OFDM 符号的采样周期，即一个 OFDM 符号的周期为 Ts=1/15000*2048Ts 的大小可与 UMTS 或者 CDMA 的码片周期匹配。如 UMTS 系统的码片周期=1/3.84Mhz，CDMA 系统的码片周期=1/1.2288Mhz，正好等于 8*Ts 和 25*Ts,这样有利于减少多模芯片（同时支持LTE 和 UMTS

11、或 CDMA）实现的复杂度。LTE 信道带宽的动态配置是通过调整 RB 数目的多少来完成的。不同的 RB 数目对应不同的 子载波数目，如下图：带宽与资源块数目关系带宽与资源块数目关系 信道带宽（MHz）1.435101520 RB 个数615255075100 子载波数目721803006009001200UE RRC States and Procedures无线传播理论无线传播理论无线通信系统中，频率越低，波长越长，绕射能力越强，穿透能力越差，信号损失衰减越小， 传输距离越远；频率越高，波长越短，反射能力越弱，穿透能力越强，穿透损耗越大，信号损 失衰减越大，传输距离越近绕射能力越弱。不同频

12、率的自由空间损耗（不同频率的自由空间损耗（ dB）f(MHz)1(m)10(m)100(m)200(m)400(m)1000(m)70029.3749.3769.3775.3781.3789.3790031.5551.5571.5577.5583.5591.55180037.5557.5577.5583.5589.5597.55200038.4558.4578.4584.4590.4598.45240040.0560.0580.0586.0592.05100.05260040.7560.7580.7586.7592.75100.75附加：无线通信的频率与频点关系资料，可以更好的帮助我们做好测试

13、相关工作！频率与频点关系.xl sx测试测试 LOG 分析分析QXDM 中的日志中的日志Log View 主要获取终端与网络之间的信令流程信息；Message View 主要获取手机终端各个子层的 debug 信息。QXDM 常见网络制式中 Log Packets 和 Log Packets（OTA）对应的内部编号NetworkLog Packets Log Packets （OTA） GSM0x50x5 CDMA 1x 0x1 WCDMA0x40x4 TDSCDMA0xD LTE0xB0xB Common0x1 Attach 与与 Detach 过程过程Attach 过程完成 UE 在网络侧

14、的注册，完成核心网 EPC 对该 UE 默认承载的建立。从网络下发 Attach accept Msg 到 Attach complete Msg 正常 Attach 需要 12msDetach 过程:从 UE 发起 Detach request 消息到 rrcConnectionRelease 整个 Detach 需要 116msrrcConnectionRequest下图为 mo-Signalling 和 mo-Data（LTE RRC 建立的原因值包括 emergency, highPriorityAccess, mt- Access, mo-Signalling,mo-Data, sp

15、are3, spare2, spare1）rrcConnectionSetup RRCConnectionSetup 消息用于建立 SRB1，无线承载式 SRB0，逻辑信道是 CCCH，RLC-SAP 是 TMRadio Bearer (RB)是 eNodeB 为 UE 分配的一系列协议实体及配置的总称，包括 PDCP 协议实体、 RLC 协议实体、MAC 协议实体和 PHY 分配的一系列资源等。RB 是 Uu 接口连接 eNodeB 和 UE 的通道（包括 PHY、MAC、RLC 和 PDCP），任何在 Uu 接口上传输的数据都要经过 RB。RB 包 括 SRB 和 DRB，SRB 是系统的

16、信令消息实际传输的通道，DRB 是用户数据实际传输的通道。 SRB0 是缺省承载，UE 在 RRC_IDLE 时该承载已经存在。 RRC 是管理 RB 的协议实体，通过 RRC 信令的交互完成 RB 的建立、修改以及释放等功能。通 俗的讲 RRC 连接指的是 UE 和 eNodeB 之间建立的 SRB1,因为标准规定 SRB0 是不需要建立的， UE 在 RRC_IDLE 状态就可以获得 SRB0 的配置和资源，如果需要可以直接使用。系统中业务发 起的过程是通过 SRB0 上传输信令建立 SRB1,SRB1 建立之后 UE 就进入 RRC_Connected 状态；进 而通过 SRB1 传输信令建立 SRB2 用来传输 NAS 信令；利用 SRB1 传输信令建立 DRB 来传输用户数据，在业务过程中通过 SRB1 进行管理；当业务结束后，SRB1 上传输的信令可以将所有的 DRB、SRB 释放，使得 UE 进入到 RRC_IDLE 状态，在需要时 UE 唯一可以使用的资源就是 SRB0，而且需要在完成随机接入之后进行。 RRCConn