LTE E-UTRAN物理层介绍

LTE物理资源结构

One downlink slot Tslot
RE（Resource Element）为最小的资源单
位，时域上为一个符号，频域上为一个子 载波。
DL N symb OFDM symbols
DL RB k N RB N sc 1

RB（Resource Block）为业务信道资源分


LTE物理层概述

复用与信道编码

LTE中传输块的信道编码方案为Turbo编码，编码速率为R=1/3，它由两个8状 态子编码器和一个Turbo码内部交织器构成。 在Turbo编码中使用栅格终止（Trellis Termination）方案。在Turbo编码 之前，传输块被分割成多个段，每段的大小要与最大信息块大小6144bit保 持一致。使用24bit长的循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check,CRC）来 支持错误检测。
REG（资源元组）示意图 1Tx or 2Tx configured l=0 l=1 l=2 k = 83
RS
REG

RBG用于业务信道的资源分配
4Tx configured l=0 l=1 l=2
一个RBG是一组RB组成
分组的大小和系统带宽有关 System Bandwidth
DL N RB
One slot, Tslot=15360Ts
30720Ts
Subframe #0 One subframe, 30720Ts DwPTS GP
Subframe #2
Subframe #3
Subframe #4
Subframe #5
Subframe #7
Subframe #8
Subframe #9
UpPTS
帧结构Type1——FDD
One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One slot, Tslot = 15360Ts = 0.5 ms
#0
#1
#2
#3
#18
#19
One subframe
Type1帧结构：每个10ms无线帧，分为20个时隙，10个子帧。 每个子帧1ms，包含2个时隙，每个时隙0.5ms。 上行和下行传输在不同频率上进行。
Resource element (k , l )

CCE（Channel Control Element）为PDCCH 资源分配的资源单位，由9个REG组成。

RBG （Resource Block Group）为业务信
k 0
道资源分配的资源单位，由一组RB组成。
l0
l
DL N symb
1
5
LTE物理层协议结构
无线接口主要指UE和网络之间的接口，包括层1、层2和层3。 下图给出了层1（物理层）周围的E-UTRA无线协议结构。物理层与层 2的媒体接入控制（MAC）子层和层3的无线资源控制（RRC）层有接口。其 中圆圈便是不同层/子层间的服务接入点（SAP）。物理层向MAC层提供传 输信道，MAC提供不同的逻辑信道给层2的无线链路控制（RLC）子层。
射频处理
LTE物理层概述

E-UTRAN的多址方式以OFDM为基础，在上行使用SC-FDMA，在下行使用OFDMA OFDM是一种特殊的多载波传输方案。多载波传输把数据流分解成若干子比特 流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成的 低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就够成多个低速率符号并行发送 的传输系统。由于各个子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重 叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。 为了克服符号间干扰，减少在接收端定时偏移的错误，一般都要在每个OFDM 符号之间插入保护间隔(Guard Interval)。通常是将每个OFDM符号的后Tg 时间中的样点复制到OFDM符号的前面，形成前缀，在交接点没有任何间断。 这种保护间隔叫做循环前缀(Cyclic Prefix)。
LTE物理资源结构

资源网格(Resource Grid)/资源元素(Resource Element)

资源网格(Resource Grid)/用来描述每个时隙中传输的信号。
RB 每个网格中有 NRB Nsc 个子载波(频域)和 Nsymb 个符号(时域)。
UL NRB 由传输带宽决定，并满足 6 N RB 110 。
LTE E-UTRAN物理层介绍
LTE物理层原理介绍
修改记录
版本 V1.0 日期 2009-07 拟制人/修改人 创建 备注
2
通过本文档的学习，您可以掌握以下技能：
了解LTE物理层的协议结构，掌握LTE物理层的 功能、无线帧结构和资源结构。 掌握下行物理信道和信号的处理过程。 掌握上行物理信道和信号的处理过程。
LTE无线帧结构
帧结构Type2——TDD
One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One half-frame, 153600Ts = 5 ms
Type2帧结构： 每个10ms无线帧，分为2个长度为 5ms的半帧。 每个半帧由8个长度为0.5ms的时 隙和3 个特殊区域 DwPTS,GP, UpPTS 组成(“8+3方案”)。 DwPTS,GP和UpPTS的总长度等于1m s，其中DwPTS和UpPTS的长度可配置。
7/6 (4.69/9) 6, (5.21/10) 1 (16.67/32) (4.69/18) 6, (5.21/20) 1 (16.67/64) (4.69/36) 6, (5.21/40) 1 (16.67/128) (4.69/72) 6, (5.21/80) 1 (16.67/256) (4.69/108) 6, (5.21/120) 1 (16.67/384) (4.69/144) 6, (5.21/160) 1 (16.67/512)
配的资源单位，时域上为一个时隙，频域
RB N sc subcarriers
Resource block DL RB N symb N sc resource elements
上为12个子载波。

DL RB N RB N sc subcarriers
REG（Resource Element Group）为控制信 道资源分配的资源单位，由4个RE组成。

LTE物理层概述

物理层过程

LTE操作中涉及多个物理层过程，这些过程包括小区搜索、功率控制、上行 同步和上行定时控制、随即接入相关过程、HARQ相关过程。

通过在频域、时域和功率域进行物理资源控制，LTE隐含地支持干扰协调。

物理层测量

无线特性在终端和基站进行测量，并在网络中向高层进行报告。这包括用于同 频和异频切换的测量，用于不同无线接入技术（Radio Access Technology， RAT）之间切换的测量，定时测量，用于无线资源管理（Radio Resource Management，RRM）的测量。 用于不同RAT间切换的测量用于支持向GSM、UTRA FDD和UTRA TDD系统的切换。
DwPTS
GP
UpPTS
LTE无线帧结构
Type 2 帧结构特点



子帧1和6由DwPTS, GP, and UpPTS组成，所有其他子帧 由2个时隙组成，即子帧i包括时隙2i和2i+1。子帧0和 子帧5总是用作下行。LTE支持5 ms 和 10 ms上下行切 换点。对于5 ms上下行切换周期，子帧2和7总是用作上 行。 DwPTS最短包含1个OFDM symbol,P-SCH位于DwPTS的第一 个符号, S-SCH位于第一个子帧第二个Time slot的最后 一个符号。 UpPTS可用于发送Short RACH等等,其余空闲资源可用于 发送参考信号或者数据。

LTE物理层概述

E-UTRAN系统的传输参数
1.4 MHz 3 MHz 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20 MHz
Transmission BW
Slot duration
Sub-carrier spacing Sampling frequency (MHz) FFT size 1.92 (1/2 3.84) 128 76 3.84 (1 3.84) 256 151 7.68 (2 3.84) 512 301
Long
第一部分 LTE物理层概述

第一章 LTE物理层概述

第一节 LTE物理层协议结构 第二节 LTE物理层功能 第三节 LTE物理层概述

第二章 LTE物理资源

第一节 LTE无线帧结构 第二节 LTE物理资源结构
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LTE无线帧结构
LTE支持两种无线帧结构：Type 1，适用于FDD；Type 2，适用于TDD；
资源网格中的每一个元素就叫做资源元素(Resource Element)， 它是上下行传输中的最小资源单位。
LTE物理资源结构

资源块(Resource Block)

RB 由时域上 Nsymb 个连续的符号和频域上 N sc 个连续的子载波构成。
RB 包括 Nsymb Nsc 个资源元素。
k = 83
RS RS
RBG Size (P) 1
k = 78 k = 77
RS
k = 78 k = 77
RS
RS
RS
RS
RS
≤10
min, nPRB N RB DL 6 k0 12nPRB 12 6 72
0.5 ms
15 kHz 15.36 (4 3.84) 1024 601 23.04 (6 3.84) 1536 901 30.72 (8 3.84) 2048 1201