LTE帧结构及物理层讲解学习教案

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1、会计学1LTE帧结构帧结构(jigu)及物理层讲解及物理层讲解第一页，共22页。TD-LTETD-LTE帧结构帧结构(jigu)(jigu)子帧: 1ms时隙0.5ms#0DwPTS特殊子帧: 1ms#2#3#4半帧: 5ms半帧: 5ms帧帧: 10msGPUpPTSTD-LTE帧结构特点：无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。一个无线帧分为(fn wi)两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS = 1msDL-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySub

2、frame number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD TD-LTE上下行配比(pi b)表转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。关键技术帧结构物理信道物理层过程第1页/共21页第二页，共22页。TD-S = 3:3根据仿真结果，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为26Mbps左右（采用10:2:2，特殊时隙可以用来传输业务）TD-LTE =

3、 2:2 + 10:2:2TD-SCDMA时隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384TsTD-SCDMATD-LTE1.025ms= 2.15ms特殊时隙特殊时隙共存要求：上下行没有交叠（图中Tb Ta）。则TD-LTE的DwPTS必须小于0.85ms（26112Ts)。可以采用10:2:2的配置0.675ms1ms关键技术帧结构物理信道物理层过程第2页/共21页第三页，

4、共22页。TD-SCDMATD-LTETD-SCDMA时隙 = 675usDwPTS = 75us GP = 75us UpPTS = 125usTD-LTE子帧= 1ms = 30720Ts10:2:2 = 21952Ts : 4384Ts : 4384Ts3:9:2 = 6592Ts : 19744Ts : 4384Ts0.7ms0.675ms1ms= 1.475ms共存要求：上下行没有交叠（图中Tb Ta） 。 则TD-LTE的DwPTS必须小于0.525ms（16128Ts)，只能采用3:9:2的配置TD-S = 4:2 根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右（为避

5、免干扰，特殊时隙只能采用(ciyng)3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为20% ）计算方法：规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的倍传输。如果采用(ciyng)10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量倍正常时隙吞吐量。如果丢失此倍传输机会，则损失的吞吐量为TD-LTE = 3:1 + 3:9:2关键技术帧结构物理信道物理层过程TD-LTETD-LTE和和TD-SCDMATD-SCDMA邻频共存邻频共存(gngcn)(gngcn)（2 2）第3页/共21页第四页，共22页。 TD-SCDMA与TD-LTE邻

6、频共存时，需要严格时隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时，TD-LTE需用配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配 DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务(yw)信道，为了提高业务(yw)信道的容量，又满足邻频共存时两个TDD系统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙配比6:6:2；在长CP下情况下，增加新的特殊时隙配比5:5:2 增加新的特殊时隙配比需要修改增加新的特殊时隙配比需要修改(xigi)标准，目前已经将该要求写入标准，目前已经将该要求写入R11版本，后续将考虑如何在版本，后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。版本中

7、引入该要求。关键技术帧结构物理信道物理层过程第4页/共21页第五页，共22页。特殊特殊(tsh)(tsh)子帧子帧TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS + GP + UpPTS永远(yngyun)等于1ms特殊子帧特殊子帧配置配置Normal CPDwPTSGPUpPTS0310119412103131121412115392693271022811121msGPDwPTSUpPTS1msGPDwPTSUpPTSTD-LTE的

8、特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行(jnxng)配置目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持关键技术帧结构物理信道物理层过程第5页/共21页第六页，共22页。关键技术帧结构物理信道物理层过程第6页/共21页第七页，共22页。关键技术帧结构物理信道物理层过程第7页/共21页第八页，共22页。下行信道映射(yngsh)关系上行(shngxng)信道映射关系 逻辑信道逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。 传输信道传输信道是在对

9、逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。 物理信道物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其 载频、 扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去； 不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。 关键技术帧结构物理信道物理层过程第8页/共21页第九页，共22页。信道类型信道名称TD-S类似信道功能简介控制信道PBCH(PBCH(物理广播信道）物理广播信道）PCCPCHPCCPCHMIBMIBPDCCHPDCCH（下行物理控制信道（下行物理控制信道) )HS-SCCHHS-SCCH传输上下行数据

10、调度信令传输上下行数据调度信令上行功控命令上行功控命令寻呼消息调度授权信令寻呼消息调度授权信令RACHRACH响应调度授权信令响应调度授权信令PHICH(HARQPHICH(HARQ指示信道）指示信道）ADPCHADPCH传输控制信息传输控制信息HIHI（ACK/NACK)ACK/NACK)PCFICHPCFICH（控制格式指示信道）（控制格式指示信道）N/AN/A指示指示PDCCHPDCCH长度的信息长度的信息PRACHPRACH（随机接入信道）（随机接入信道）PRACHPRACH用户接入请求信息用户接入请求信息PUCCHPUCCH（上行物理控制信道）（上行物理控制信道）HS-SICHHS-

11、SICH传输上行用户的控制信息，包括传输上行用户的控制信息，包括CQI, ACK/NAKCQI, ACK/NAK反馈，调度请求等。反馈，调度请求等。 业务信道PDSCHPDSCH（下行物理共享信道）（下行物理共享信道）PDSCHPDSCH下行用户数据、下行用户数据、RRCRRC信令、信令、SIBSIB、寻呼消息寻呼消息PUSCHPUSCH（上行物理共享信道）（上行物理共享信道）PUSCHPUSCH上行用户数据、用户控制信息反上行用户数据、用户控制信息反馈，包括馈，包括CQI,PMI,RICQI,PMI,RI关键技术帧结构物理信道物理层过程第9页/共21页第十页，共22页。关键技术帧结构物理信道

12、物理层过程第10页/共21页第十一页，共22页。同步信号用来确保小区内UE获得下行同步。同时，同步信号也用来表示小区物理(wl)ID（PCI），区分不同的小区 P-SCH (主同步信道）：UE可根据P-SCH获得符号同步 S-SCH（辅同步信道）：UE根据S-SCH最终获得帧同步时域结构(jigu)频域结构频域结构PSSPSS位于位于DwPTSDwPTS的第三个符号的第三个符号SSSSSS位于位于5ms5ms第一个子帧的最后一个符号第一个子帧的最后一个符号SCH (P/S-SCH)SCH (P/S-SCH)占用的占用的7272子载波位于系统子载波位于系统带宽中心位置带宽中心位置关键技术帧结构物

13、理信道物理层过程 SCH(同步信道同步信道)第11页/共21页第十二页，共22页。基本概念基本概念小区小区IDID获取获取(huq)(huq)方方式式配置原则配置原则关键技术帧结构物理信道物理层过程第12页/共21页第十三页，共22页。频域：对于不同的系统带宽，都占用中间的1.08MHz （72个子载波）时域：每5ms 无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端(zhn dun)可以通过4次中的任一次接收解调出BCH PBCH(广播广播(gungb)信道信道) 广播消息广播消息MIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的

14、最基本的信息：系统带宽系统帧号(SFN）PHICH配置关键技术帧结构物理信道物理层过程SIB承载在PDSCH ，携带信息和TD-S的类似，例如：PLMNTrack area code小区IDUE公共的无线资源配置信息同、异频或不同技术网络的小区重选参数、切换参数SIB 1SIB 2SIB 38第13页/共21页第十四页，共22页。指示上行传输数据是否(sh fu)正确收到 采用BPSK调制指示PDCCH的占几个symbol(1、2或3)，在每子帧的第一个OFDM符号(fho)上发送采用QPSK调制随物理小区ID(PCI)不同而在频域位移不同位置，以便随机化干扰PCFICH( (物理层控制格式指

15、示信道物理层控制格式指示信道) ) PHICH( (物理物理HARQHARQ指示信道指示信道) )关键技术帧结构物理信道物理层过程第14页/共21页第十五页，共22页。频域：所有子载波 时域：每个子帧的前n 个OFDM符号，n=3用于发送上/下行(xixng)调度信息、功控命令等通过下行(xixng)控制信息块DCI下发命令。不同用户使用不同的DCI PDCCH(物理物理(wl)下行控制信道下行控制信道)关键技术帧结构物理信道物理层过程DCI占用的物理资源可变，范围为18个CCEDCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，解调门限越低，覆盖范围越大PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越

16、多，将导致PDCCH支持用户容量下降第15页/共21页第十六页，共22页。初期引入建议：考虑初期应用(yngyng)场景为城区，Format 0和4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0和4长度长度(chngd(chngd)配置配置 LTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置。初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入。格式格式时间长度时间长度覆盖范围覆盖范围01ms15km12ms77km22ms80km33ms100km40.157ms1.4km应用场景接入类型IDLE态初始接入竞争无线链路失败后初始接入竞

17、争连接态上行失步后发送上行数据竞争小区切换竞争/非竞争连接态上行失步后接收下行数据竞争/非竞争 PRACH(PRACH(物理随机接入信道物理随机接入信道) )关键技术帧结构物理信道物理层过程接入类型建议接入类型建议频域：带宽（72个子载波）时域：普通上行子帧中（format 03）及UpPTS（format 4） 每10ms无线帧接入0.56次，每个子帧采用频分方式可支持多个随机接入资源。第16页/共21页第十七页，共22页。供UE传输控制信息，包括CQI, ACK/NAK反馈(fnku)，调度请求等一个控制信道由1个RB pair组成，位于上行子帧的两边边带上在子帧的两个slot上下边带跳频

18、，获得频率分集增益通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH资源上发送。上行容量与吞吐量是PUCCH的RB资源个数与PUSCH的RB资源个数的折中PUCCH（上行（上行(shngxng)物理控物理控制信道）制信道）控制信道示意图关键技术帧结构物理信道物理层过程第17页/共21页第十八页，共22页。用于估计上行用于估计上行信道频域信息，信道频域信息，做频率选择性做频率选择性调度调度用于估计上行用于估计上行信道，做下行信道，做下行(xixng)波束波束赋形赋形 用于上行用于上行控制控制(kngzh)和和数据信道的数据信道的相关解调相关解调信道信道(xn do)估计、测量。估计、测量。位

19、于每个时隙位于每个时隙数据部分之间数据部分之间下行导频，用作信道估计下行导频，用作信道估计。用作同步用作同步 仅出现于波束赋型模式，用于仅出现于波束赋型模式，用于UE解解调调 用于下行信道估计，及非用于下行信道估计，及非 beamforming模式下的解调。模式下的解调。 调度上下行资源调度上下行资源 用作切换测量用作切换测量TD-LTETD-SCDMA下行参考信号下行参考信号上行参考信号上行参考信号CRSDRSDMRSSRSDWPTSMidamble码码相同点相同点：都是公共导频，分布于全带宽内：都是公共导频，分布于全带宽内不同点不同点：CRS还可用作非还可用作非beamforming模式下

20、的解调模式下的解调相同点相同点：主要用于业务信道的解调：主要用于业务信道的解调不同点不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故DRS及及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。分布于用户占用的子载波带宽内。DRS:DRS:仅用于仅用于BFBF模式下业务信道的解调模式下业务信道的解调DMRS:DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调用于上行控制信道和业务信道的解调TD-LTETD-LTE特有，上行实现特有，上行实现SoundingSounding后，可以实现后，可以实现BFBF和更和更准确的上下行频选调度准确的上下行频选调度 关键技术帧结构物理信

21、道物理层过程第18页/共21页第十九页，共22页。两天线(tinxin)端口示意图DRS（专用(zhunyng)参考信号）CRS（公共参考信号）（公共参考信号）天线端口5示意图CRSDRS位置分布于下行子帧全带宽上分布于下行子帧全带宽上分布于用户所用分布于用户所用PDSCHPDSCH带宽上带宽上作用下行信道估计，调度下行资源下行信道估计，调度下行资源切换测量切换测量波束赋形时，用于波束赋形时，用于UEUE解调解调应用发射分集、空间复用的业务和发射分集、空间复用的业务和控制信道控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的控制信道波束赋型的业务信波束赋型的业务信道道关键技术帧结构物理信道物理层过程第19页

22、/共21页第二十页，共22页。DMRS（解调参考(cnko)信号）在在PUCCH、PUSCH上传输，用于上传输，用于PUCCH和和PUSCH的相关解调的相关解调For PUSCH 每个每个slot(0.5ms) 一个一个RS，第，第四个四个OFDM symbol For PUCCHACK 每个每个slot中间三个中间三个OFDM symbol为为RS For PUCCHCQI 每个每个slot两个参考信号两个参考信号SRS（探测参考信号）（探测参考信号） Sounding作用作用 上行信道估计，选择上行信道估计，选择MCS和和 上行频率选择性调度上行频率选择性调度 TDD系统中，估计上行信系统

23、中，估计上行信道矩阵道矩阵H，用于下行波束赋形，用于下行波束赋形 Sounding周期周期 由高层通过由高层通过RRC 信令触发信令触发UE 发送发送SRS，包括一次性的，包括一次性的SRS 和周期性和周期性SRS 两种方式两种方式 周期性周期性SRS 支持支持2ms,5ms,10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms 八种周期八种周期 TDD系统中，系统中，5ms最多发两次最多发两次关键技术帧结构物理信道物理层过程Slot structure for ACK/NAK and its RS DMRS1 slot DMRS DMRSSlot structure fo

24、r PUSCH and its RS1 slot DMRSSlot structure for CQI and its RS1 slot DMRS DMRS第20页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总结会计学。转换周期(zhuq)为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。转换周期(zhuq)为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为20% ）。第4页/共21页。第5页/共21页。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据。第6页/共21页。SCH (P/S-SCH)占用的72子载波位于系统带宽中心位置。DMRS第二十二页，共22页。