LTE帧结构和协议

一、协议知识

1. LTE帧结构及物理资源基本概念RE/RB/CCE/REG/RBG

帧结构Type1：FDD（全双工和半双工）(FDD上下行数据在不同的频带里传输；使用成对频谱)

每一个无线帧长度为10ms，由20个时隙构成，每一个时隙长度为T slot = 15630 x Ts = 0.5ms。

对于FDD，在每一个10ms中，有10个子帧可以用于下行传输，并且有10个子帧可以用于上行传输。上下行传输在频域上进行分开。

帧结构Type2：TDD (TDD上下行数据可以在同一频带内传输；可使用非成对频谱)

一个无线帧10ms，每个无线帧由两个半帧构成，每个半帧长度为5ms。每一个半帧由8个常规时隙和DwPTS、GP和三个特殊时隙构成，DwPTS和UpPTS

UpPTS

的长度可配置，要求DwPTS、GP以及UpPTS的总长度为1ms。

DwPTS: Downlink Pilot Time Slot

GP: Guard Period (GP越大说明小区覆盖半径越大)

UpPTS: Uplink Pilot Slot

Ts = 1 / (15000x2048) s

Frame 帧的长度：Tf = 307200 x Ts = 10ms

Subframe 子帧的长度：Tsubframe = 30720 x Ts = 1ms

Slot 时隙的长度：Tslot = 15360 x Ts = 0.5ms

1 Sub-Carrier = 15 kHz;

1 TTI = 1 ms => 1 sub-frame =>

2 slots (0.5 ms *2) # for one user, min 2 RB allocation.

1 RB = 1

2 sub-carriers during 1 slot (0.5 ms) =>12 * 15kHz = 180kHz (Bandwidth); => 12 * 7 symbols= 84 REs

1RE = 1 sub-carrier x 1 symbol period (Each symbol is QPSK, 16QAM or 64QAM modulated.)

LTE支持可变带宽：1.4MHz, 3, 5, 10, 15 和 20MHz

一个小区最少使用6个RB, 即最少包含72个sub-carriers: 6 RB * 12 sub-carriers = 72 sub-carriers

特殊帧格式7：DwPTS:GP:UpPTS => (21952Ts-32Ts) : 4384Ts : 4384Ts=> 10:2:2

最小分配单位为:

2192T⋅

s

Configure TDD: 上下行配置（下图） + 特殊帧格式（上图） (e.g.: 2:71:7)

=> 10ms转换周期：一个帧分成上下半帧，下半帧的特殊帧为DwPTS=1ms，用于DL传输(如上图3，4，5所示)

RE：Resource Element，称为资源粒子，是上下行传输使用的最小资源单位。

1 RE = 1 subcarrier x 1 symbol period

RB：Resource Block，称为资源块，用于描述物理信道到资源粒子的映射。一个RB包含若干个RE。一个RB由12个在频域上的子载波和时域上一个slot周期构成（1 RB = 12 subcarriers x 1 slot）。

1个RB在频域上对应180kHz：1 RB = 12 subcarriers x 15kHz = 180kHz

1个RB在时域上对应1个时隙，1 slot =0.5ms

CCE：Control Channel Element，称为控制信道粒子，PDCCH在一个或多个CCE上传输，CCE对应于9个REG，每个REG包含4个RE，CCE从0开始编号。（1 CCE = 9 REGs = 9 x 4 REs = 36 REs）

REG：Resource Element Group，用来定义控制信道到RE的映射.（1 REG = 4 REs）

2. 下行物理信道及物理信号的功能和占用时频码域位置（DL：PDSCH/PDCCH/PHICH/PCFICH/PBCH/

PSS/SSS/RS）

2.1 PBCH：Physical Broadcast Channel （物理广播信道）

- 主要用来传输MIB信息，MIB消息包含：DL带宽信息；PHICH组号；系统帧号SFN

- MIB: DL-Bandwidth, PHICH-Config, SFN, # of antennas.

-

- MIB消息的重复周期为40ms，起始位置为subfram#0 of SFN mod 4 = 0。每10ms传递一次MIB，传递内容一致，40ms组成一个MIB消息。可实现时间分集，提高UE接收MIB消息时的增益，改善接收质量

2.2 PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel （物理控制格式指示信道）

- 用来指示在一个sub-frame中PDCCH传输的OFDM symbol数量（1, 2 or 3）

- 在每个subframe(TTI)的第1个symbol上进行传递(symbol 0 within each TTI)

- 承载CFI信息，每TTI占用16个RE资源，即4个REG

2.3 PDCCH：Physical Downlink Control Channel （物理下行控制信道）

- 用于承载DCI信息，包括资源调度分配和其他控制信息，如与DL-SCH和PCH相关的HARQ信息等

- PDCCH在每个subframe的前3个symbol（symbol 0~2）中进行传递，占用个数由PCFICH承载的CFI消息来确定。- PDCCH的大小对应于一个或者多个CCE，如下图所示：