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1、LTE物理层原理与协议物理层原理与协议 2 indoor123 目录目录 LTELTE物理层特点物理层特点 LTELTE物理层帧结构物理层帧结构 TDTD- -LTELTE与与FDD LTEFDD LTE的对比的对比 LTELTE物理信道与信号物理信道与信号 下行信道与信号的结构与功能下行信道与信号的结构与功能 上行信道与信号的结构与功能上行信道与信号的结构与功能 LTELTE系统物理层过程系统物理层过程 小区初搜过程小区初搜过程 随机接入过程随机接入过程 数据传输过程数据传输过程 功率控制过程功率控制过程 3 indoor123 LTE物理层功能概述物理层功能概述 4 indoor123 载
2、波带宽载波带宽 5 indoor123 LTE系统的帧结构系统的帧结构 LTE系统同时定义了频分双工系统同时定义了频分双工(FDD) 和时分双工和时分双工(TDD) 两种双工方式两种双工方式 ，这两种制式的上层（层，这两种制式的上层（层2和层和层3及更上层）结构高度一致，区别仅在及更上层）结构高度一致，区别仅在 物理层，而物理层的差异又集中体现在帧结构上。物理层，而物理层的差异又集中体现在帧结构上。 FDD模式下，模式下，10ms的无线帧被分为的无线帧被分为10个子帧个子帧,每个子帧包含两个时隙每个子帧包含两个时隙 ，每时隙长，每时隙长0.5ms；TDD模式下，每个模式下，每个10ms无线帧包
3、括无线帧包括2个长度为个长度为5ms 的半帧，每个半帧由的半帧，每个半帧由4个数据子帧和个数据子帧和1个特殊子帧组成个特殊子帧组成 DwPTS UpPTSGP 0123456789 子帧子帧 = 1ms 无线帧无线帧 = 10 ms 0234 1ms 5789 1ms 时隙时隙=0.5ms 半帧半帧 = 5 ms UpPTSGPDwPTS FDD (Type1 ) TDD (Type2 ) 6 indoor123 TD-LTE无线帧结构无线帧结构 一个无线帧分为两个一个无线帧分为两个5ms半帧半帧 5ms周期周期 也可以有也可以有10ms帧帧 One slot, Tslot=15360Ts G
4、PUpPTSDwPTS One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One half-frame, 153600Ts = 5 ms 30720Ts One subframe, 30720Ts GPUpPTSDwPTS Subframe #2Subframe #3Subframe #4Subframe #0Subframe #5Subframe #7Subframe #8Subframe #9 DL-UL Configuration Switch-point periodicity Subframe number 0123456789 05 msDSUUUDSU
5、UU 15 msDSUUDDSUUD 25 msDSUDDDSUDD 310 msDSUUUDDDDD 410 msDSUUDDDDDD 510 msDSUDDDDDDD 65 msDSUUUDSUUD 7 indoor123 FDD LTE无线帧结构无线帧结构 Radio frame = 10ms = 10 Subframe = 20 Slot #0#1#2#3#19 One slot, Tslot= 15360Ts= 0.5 ms One radio frame, Tf= 307200Ts=10 ms #18 One subframe 8 indoor123 Page 8 无线资源基本结构
6、无线资源基本结构 One downlink slot, Tslot Resource element OFDM symbolsOFDM symbols Nscsubcarriers RB Resource block resource elements NRB DL subcarriers Nsc RB One uplink slot, Tslot NRB UL NRB UL subcarriersNsc RB SC-FDMA symbols Resource element Resource block 9 indoor123 TD-LTE特殊子帧配置特殊子帧配置 特殊子帧可以灵活配置，以适
7、应与特殊子帧可以灵活配置，以适应与TD-S的共存的共存 10 indoor123 LTE系统的重要时频单位系统的重要时频单位 （1）资源单元（）资源单元（Resource Element，RE）。是）。是LTE系统中最小的资源单位，时系统中最小的资源单位，时 域上为一个符号，频域上为一个子载波。域上为一个符号，频域上为一个子载波。RE是指一个天线端口上的一个是指一个天线端口上的一个OFDM 符号或者符号或者SC-FDMA符号上的一个子载波所对应的一个单元。符号上的一个子载波所对应的一个单元。 （2）资源块（）资源块（Resource Block，RB）是业务信道资源分配的资源单位，时域上）是业
8、务信道资源分配的资源单位，时域上 为一个时隙，频域上为为一个时隙，频域上为12个子载波。个子载波。 （3）物理资源块（）物理资源块（Physical Resource Block，PRB）。）。LTE中在进行数据传输中在进行数据传输 时，将上、下行时频域物理资源单元组成资物理资源块，作为物理资源单位进时，将上、下行时频域物理资源单元组成资物理资源块，作为物理资源单位进 行调度与分配。一个行调度与分配。一个PRB在频域上包含在频域上包含12个连续的子载波，在时域上包含个连续的子载波，在时域上包含7个连个连 续的续的OFDM符号（在符号（在Extended CP情况下为情况下为6个），即频域宽度为
9、个），即频域宽度为180kHz，时间，时间 长度为长度为0.5ms （4）资源单元组（）资源单元组（Resource Element Group，REG）为控制信道资源分配的资）为控制信道资源分配的资 源单位，由源单位，由4个个RE组成。组成。 （5）信道控制单元（）信道控制单元（Channel Control Element，CCE）为）为PDCCH资源分配的资源分配的 资源单位，由资源单位，由9个个REG组成。组成。 （6）资源块组（）资源块组（Resource Block Group，RBG）为业务信道资源分配的资源单）为业务信道资源分配的资源单 位，由一组位，由一组RB组成。组成。 1
10、1 indoor123 LTE系统的重要时频单位系统的重要时频单位 天线天线0的导频符号的导频符号 PRB PRB PRB . . . PRB PRB PRB 0.5 ms = 7 个符号个符号 DwPTS UpPTSGP 0234 1ms Type2 TDD 5789 1ms 半帧半帧 = 5 ms UpPTSGPDwPTS . . . 12个子载波 天线 个子载波 天线1的导频符号 天线 的导频符号 天线2的导频符号 天线 的导频符号 天线3的导频符号 每个小方格即是 的导频符号 每个小方格即是1个个RE 12 indoor123 目录目录 LTELTE物理层特点物理层特点 LTELTE物
11、理层帧结构物理层帧结构 TDTD- -LTELTE与与FDD LTEFDD LTE的对比的对比 LTELTE物理信道与信号物理信道与信号 下行信道与信号的结构与功能下行信道与信号的结构与功能 上行信道与信号的结构与功能上行信道与信号的结构与功能 LTELTE系统物理层过程系统物理层过程 小区初搜过程小区初搜过程 随机接入过程随机接入过程 数据传输过程数据传输过程 功率控制过程功率控制过程 13 indoor123 TD-LTE与与FDD LTE在标准上基本特性无差异，时间进度上相同在标准上基本特性无差异，时间进度上相同 WCDMA R99WCDMA R99 19992000 2002 TDTD
12、- -SCDMA R4SCDMA R4 WCDMA R4WCDMA R4 R10R10 3GPP LTE R8 LTE R8 200820092010 R9R9 双流双流BF 22MIMO ICIC 3GPP TDD/FDD是一个标准版本是一个标准版本 TDS与与WCDMA进度不同，版本不同进度不同，版本不同 TDD/FDD同一个版本标准同一个版本标准，在层，在层3以上保持相同进展以上保持相同进展 基本特性不区分基本特性不区分TDD/FDD McWiLL 14 indoor123 FDD LTE与与TD-LTE对比对比 由于由于TDD帧结构与帧结构与FDD帧结构不同，帧结构不同，TD-LTE系
13、统具有一系统具有一 些特有技术。些特有技术。 （1）上）上/下行配比下行配比 LTE TDD中支持不同的上中支持不同的上/下行时间配比，上下行时间配比，上/下行时间比不下行时间比不 总是“总是“1:1”，可以根据不同的业务类型，调整上下行时间配，可以根据不同的业务类型，调整上下行时间配 比，以满足上比，以满足上/下行非对称的业务需求。下行非对称的业务需求。 （2）特殊时隙的应用）特殊时隙的应用 为了节省网络开销，为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙允许利用特殊时隙DwPTS和和 UpPTS传输系统控制信息。传输系统控制信息。LTE FDD中用普通数据子帧传中用普通数据子帧传 输上行输
14、上行sounding导频，而导频，而TDD系统中，上行系统中，上行sounding导频可导频可 以在以在UpPTS上发送。另外，上发送。另外，DwPTS也可用于传输也可用于传输PCFICH 、PDCCH、PHICH、PDSCH和和P-SCH等控制信道和控制等控制信道和控制 信息。信息。 15 indoor123 FDD LTE与与TD-LTE对比对比 （3）多子帧调度）多子帧调度/反馈反馈 和和FDD不同，不同，TDD系统不总是存在系统不总是存在1:1的上的上/下行比例。当下行多于上行时，存在下行比例。当下行多于上行时，存在 一个上行子帧反馈多个下行子帧的情况。一个上行子帧反馈多个下行子帧的情况。TD-LTE提出的解决方案有：提出的解决方案有：multi- ACK/NAK、ACK/NAK捆绑（捆绑（Bundling）等。当上行子帧多于下行子帧时，存在）等。当上行子帧多于下行子帧时，存在 一个下行子帧调
