2LTE信道及随机接入

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1、LTE信道及随机接入专题教学内容nLTE信道格式与映射nUE开机流程nUE随机接入过程LTE物理信道nLTE下行物理信道l广播信道：PBCHl控制信道：PCFICH，PHICH，PDCCHl业务信道：PDSCHl多播信道：PMCHnLTE上行物理信道l控制信道：PUCCHl业务信道：PUSCHl随机接入信道：PRACH下行物理信道n广播信道PBCH ( Physical Broadcast Channel )l广播信道分为MIB和SIB两部分，MIB信息承载在PBCH 信道上。SIB信息在PDSCH信道上承载。lPBCH位于子帧0时隙1的前4个OFDM符号，频域上占用 中间的6个RB的72个子

2、载波，调制方式QPSK。lMIB信息主要内容：系统带宽指示，系统帧号，PHICH 资源指示信息。n控制信道：物理传输格式指示信道PCFICHlPhysical Control Format Indicator Channel (PCFICH)l指示一个子帧内PDCCH所占OFDM符号数(1、2 、 3或 4)，调制方式QPSK。l资源映射：映射到该子帧第一个OFDM符号的4个REG中 扩展到整个带宽，充分捕获频率分集增益。下行物理信道n控制信道：物理HARQ指示信道PHICHlPhysical hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH)l承载PUSCH信道的ACK

3、/NACK应答，调制方式BPSKl不同PHICH信道映射到相同的RE构成PHICH组：n1 PHICH group=8 PHICHs (normal cp)n1 PHICH group=4 PHICHs (extend cp)n控制信道：下行物理控制信道PDCCHlPhysical Downlink Control Channel (PDCCH)l承载下行物理层控制信令：包括上/下行数据传输的调度 信息和上行功率控制命令信息。l根据PCFICH指示，映射在一个子帧的前N（N=4）个 OFDM符号。调制方式QPSK。下行物理信道n业务信道:下行物理共享信道PDSCHlPhysical Downl

4、ink Shared Channel (PDSCH)l承载下行业务数据。l调制方式QPSK, 16QAM, 64QAM。n物理多播信道PMCHlPhysical Multicast Channel (PMCH)l在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息。l调制方式QPSK, 16QAM, 64QAM。下行物理信道映射BCCHPCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCHPCHDL-SCHMCHBCHPBCHPDSCHPMCH逻辑信道传输信道物理信道PDCCH上行物理信道n控制信道：上行物理控制信道PUCCHlPhysical Uplink Control Channel（PUCCH）l

5、上行的控制信息（UCI）的周期上报，这些上行控制信息 包括HARQ-ACK、SR、CQI、PMI、RI。l不能与PUSCH同时传输，具有多种格式。PUCCH格式用途调制方式比特数 1SRN/AN/A 1aACK/NACKBPSK1 1bACK/NACKQPSK2 2CQIQPSK20 2aCQI+ACK/NACKQPSK+BPSK21 2bCQI+ACK/NACKQPSK+BPSK22上行物理信道n业务信道：上行物理共享信道PUSCHlPhysical Uplink Shared Channel（PUSCH）l承载上行数据，承载来自上层不同逻辑信道的传输内容 ，包括：控制信息、用户业务信息、广

6、播业务信息l调制方式QPSK, 16QAM, 64QAM。l为保证上行单载波特性，需要将数据映射到连续的资源 。上行物理信道n物理随机接入信道PRACHlPhysical Random Access Channel（PRACH）l用于UE随机接入时发送preamble信息 。lPRACH在频域占用6个RB。lPRACH时域结构：nPreamble: CP + SequencenPreamble之后需要预留保护间隔上行物理信道n物理随机接入信道PRACHlPreamble使用Zadoff-Chu序列产生 ，根据时域结构、频 域结构以及序列长度的不同，可以将Preamble分为如下 五种格式。上行

7、物理信道n物理随机接入信道PRACHlFormat03 频域资源位置n子载波间隔1.25KHz ，常规子载波间隔的1/12 n1个PRACH信道包含864个子载波（61212=864） n长度为839的preamble序列被映射至中间的839个子载波上。上行物理信道n物理随机接入信道PRACHlFormat4 频域资源位置n子载波间隔7.5KHz ，常规子载波间隔的1/2 n1个PRACH信道包含144个子载波(6122=144) n长度为139的preamble序列被映射至中间的139个子载波上 上行物理信道映射CCCHDCCHDTCHUL-SCHPRACHPUSCHRACHPUCCH逻辑信

8、道传输信道物理信道LTE物理信号n下行物理信号l参考信号n小区专属参考信号（Cell-Specific RS，CRS）nMBSFN参考信号n用户专属参考信号（UE-Specific RS，Dedicate RS，DRS）l同步信号n主同步信号PSS (Primary Synchronization signal)n辅同步信号SSS (Secondary Synchronization signal)n 上行物理信号l解调参考信号(Demodulation RS, DMRS)l 探测参考信号(Sounding RS, SRS)下行物理信号n下行参考信号作用l下行信道质量测量（信道探测）l下行信道

9、估计，用于UE侧的相干检测和解调l下行同步。n小区专用参考信号l在不支持MBSFN的小区的所有下行子帧上传输l若子帧已用于传输MBSFN，那么只有子帧的前两个 OFDM符号可以用于传输小区专用参考信号。l小区专用参考信号能在天线端口03中的一个或几个上 传输。l参考信号序列与小区ID，帧的位置，OFDM符号序号， CP等有关。下行物理信号n小区专用参考信号l参考信号映射初始位置与小区ID，RB序号，天线端口号 ，OFDM符号序号等有关。Normal CP，Cell ID=0时Extend CP，Cell ID=0时下行物理信号nMBSFN参考信号l在分配给MBSFN传输的子帧上传送，使用天线端

10、口4。只支持扩展CP。Extended CP f=15kHzExtended CP f=7.5kHz下行物理信号nUE专用参考信号l在普通子帧中发送，该信号以用户为单位，高层指示是 否发送了该信号并且是否用作终端下行数据解调。l仅在承载该用户数据的资源块上传输，天线端口5发送。常规 CP 15kHz扩展 CP 15kHz下行同步信号nLTE 同步信号lPSS (Primary Synchronization signal)lSSS (Secondary Synchronization signal)n同步信号的作用l小区ID（共504个），由组ID和组内ID组成，分成168组，每组3个l获得小

11、区ID: 通过检测PSS和SSS来获得小区IDnSSS:与小区ID组 一一对应,范围0-167nPSS:与组内ID号 ,范围0-2n小区ID:l定时同步: 在检测PSS和SSS的过程中获得5ms定时和10ms定时nPSS: 5ms 定时同步nSSS: 10ms定时同步lFDD/TDD系统识别，常规CP/扩展CP识别下行同步信号n主同步信号序列的生成l一个小区中的主同步信号在3个不同序列中选择。l3个序列和一个物理层小区id组下的3个物理层小区id有一 一对应的关系l由频域 Zadoff-Chu 序列产生。n辅同步信号序列的生成l两个长度为31的二进制交错级联产生。l二进制序列是由 生成长31的

12、M序列循环移位得到 。l级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进行加扰。下行同步信号FS1，常规CPFS2，常规CPu主同步信号在DwPTS域发送u辅同步信号在子帧0的最后一个OFDM符号发送u主同步信号仅仅在时隙0和时隙10中发送u辅同步信号仅仅在时隙0和时隙10中发送上行物理信号n解调参考信号（PUSCH用）用作求取信道估计矩阵l使用Zad-off Chu序列生成，产生之后直接映射到资源元上，不作任何编码的处理。l占用每一个Slot中的第4个SC-FDMA符号，其频域宽度与PUSCH占用的PRB一致，频域上连续，l不同用户使用参考信号序列的不同循环移位值进行区分。nPUCCH用解调参考信号用

13、作求取信道估计矩阵，与PUSCH用解调参考信号基本一致常规CP上行物理信号n探测参考信号(Sounding RS, SRS)l独立进行发射，用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信 道的CINR，用于上行信道调度。l符号位置：位于配置SRS的上行子帧的最后一个SC-FDMA符号；对 于UpPTS，其所有符号都可以用于传输SRSl子帧位置（SRS sub-frame configuration）：UE通过广播信息获得 哪一个子帧中存在SRS。配置了SRS的子帧的最后一个SC-FDMA符 号预留给SRS，不能用于PUSCH的传输l子帧偏移（Sub-frame offset）：UE通过RRC信令

14、获得SRS所在的 具体子帧位置l持续时间（Duration）：UE通过RRC信令获知其传输时间是一次性 的还是无限期的l周期（Period）：UE通过RRC信令获知其在一个持续时间内传输的 周期，支持2、5、10、20、40、80、160msFDD下行物理信道时频示意图TDD下行物理信道时频示意图教学内容nLTE信道格式与映射nUE开机流程nUE随机接入过程下行同步上行初始同步：nUE在随机接入信道上发送preamble码neNodeB根据preamble码的到达位置，将调整信息反馈给UEnUE根据该信息进行后续的发送时间调整 上行同步保持：neNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时

15、间控制命令字nUE在子帧n接收到的时间控制命令字，UE在n+x子帧按照该值对发送时间提前量进行调整下行初始同步：n初始下行同步是小区搜索过程。 UE通过检测小区的主要同步信号，以及辅助同步信号，实现与小区的时间同步 下行同步保持：n小区搜索成功后，UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以 保持与eNB之间的时间同步 LTE物理层过程同步接收数据小区搜索 ，获得和小区的 时频同步正常通信过程中周期性地 进行同步跟踪和补偿能否可以正常同步跟踪是否是否和小区建立初始同步是否LTE物理层过程同步手机开机过程手机开机过程nPLMN选择和小区选择lP-SCH、S-SCH和PBCH所

16、处位置和系统带宽无关，从 而使UE可在系统带宽未知情况下完成小区搜索。手机开机过程nPLMN选择和小区选择PLMN Selection Location Registration PLMNs availablePLMN selecte d Location RegistrationresponseRegistration Area changesIndication to userManual ModeAutomatic modeService requestsNAS ControlRadio measurementsCell Se lection and Reselection手机开机过程nPLMN选择lUE会根据自身能力在E-UTRAN频段中扫描所有的载频信 道，以寻找可用的PLMN。UE将搜索最强小区，读取其 系统信息来确定这个小区所归属的PLMN。如果在最强小 区上读到了一个或多个PLMN，UE将把所找到的满足一 定质量门限PLMN作为高质量PLMN报给NAS；能获取到 PLMN ID，但是不满足质量门限