3-LTE网络结构、协议栈及物理层.pdf

LTE网络结构、协议栈及物理层 该部分内容重点：该部分内容重点： LTE协议栈结构 LTE资源的基本概念 LTE上下行物理信道的映射作用和配置 LTE信号的概念、作用和配置 LTE的L2 LTE全网架构 SGi S4 S3 S1-MME PCRF S7即Gx S6a HSS S10 UE GERAN UTRAN SGSN LTE-Uu E-UTRAN MME S11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operators IP Services (e.g. IMS, PSS etc.) Rx+ S8 S9 LTE 网络构架 MME / S-GWMME / S-GW X2 S1 移动性管理移动性管理 服务网关服务网关 MME/SGW 与与 eNode B的接口的接口 EPC E-UTRAN eNode B间的接口间的接口 Node B RNC += eNode B EPS eNode B X2X2 eNode B eNode B Uu E-UTRAN中只有一种网元中只有一种网元eNode B 演进分组核心网演进分组核心网EPC 演进分组系统演进分组系统EPS E-UTRAN 和 EPC的功能划分 eNB 功能功能: 无线资源管理 IP头压缩和用户数据流加密 UE附着时的MME选择 用户面数据向S-GW的路由 寻呼消息和广播信息的调度 和发送 移动性测量和测量报告的配 置 MME 功能: 分发寻呼信息给eNB 安全控制 空闲状态的移动性管理 SAE 承载控制 非接入层（NAS）信令的加密及完整性 保护 S-GW 功能: 终止由于寻呼原因产生的用户平面数据 包 支持由于UE移动性产生的用户面切换 LTE网元功能 MMEServing GWPDN GWE-Node B 用户接入控制 业务承载管理功能 （包括专用承载的建 立） 寻呼控制 切换控制 支持UE的移动性切 换用户面数据的功能 E-UTRAN空闲模式 下行分组数据缓存和 寻呼支持 数据包路由和转发 上下行传输层数据 包标记 基于用户的计费、 统计 合法侦听 基于用户的包过滤 合法监听 UE的IP地址分配 上下行传输层数据 包标记 上下行业务级计费、 门控 基于聚合最大比特 速率（AMBR）的下 行速率控制 物理层功能 MAC、RLC、 PDCP功能 RRC功能 资源调度 无线资源管理（含 小区间） 无线接入控制许可 接入移动性管理 MME功能 LTE的的MME功能与网关功能分离，实现如下控制功能：功能与网关功能分离，实现如下控制功能： NAS信令 NAS信令安全 AS 安全控制 3GPP无线网络的网间移动信令 idle状态UE的可达性（包括寻呼信号重传的控制和执行） 跟踪区列表管理 P-GW 和 S-GW 的选择 切换中需要改变MME时的MME选择 切换到2G或3GPP网络时的SGSN选择 漫游 鉴权 包括专用承载建立的承载管理功能 支持ETW传输 ENodeB功能 具有现具有现3GPP Node B全部和全部和RNC大部分功能，包括：大部分功能，包括： 无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下 行链路的动态资源分配（即调度）等功能 IP头压缩和用户数据流的加密 当从提供给UE的信息无法获知到MME的路由信息时，选择UE附着的 MME 路由用户面数据到S-GW 调度和传输从MME发起的寻呼消息 调度和传输从MME或O&M发起的广播信息 用于移动性和调度的测量和测量上报的配置 调度和传输从MME发起的ETWS（即地震和海啸预警系统）消息 LTE/SAE的协议结构 信令流 eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NAS NAS RRCRRC PDCPPDCP APP UDP GTPU IP S1AP SCTP SGW IP UDP GTPU IP SCTP S1AP X2AP 数据流 控制面协议架构 eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NASNAS RRCRRC PDCPPDCP UEeNode-BMME 控制面协议架构 eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NASNAS RRCRRC PDCPPDCP UEeNode-BMME RRC 子层执行的功能: 广播 寻呼 链接管理 无线承载控制 移动性 UE测量上报和控制 PDCP 子层执行的功能: 加密和完整性保护 NAS 子层执行的功能: 认证、鉴权 安全控制 Idle 模式移动性处理 Idle 模式寻呼发起 用户面协议架构 UE eNode-BMME eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC PDCPPDCP RLC SAE Gateway 用户面协议架构 UEeNode-B MME eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC PDCPPDCP RLC SAE Gateway RLC 子层执行的功能: PDU传输 ARQ 包的组合和拆分 PDCP 子层执行的功能: 头压缩 加密 MAC 子层执行的功能: 调度 HARQ 逻辑信道优先级处理 PDU组包和解复用 物理层(L1)执行的功能： 无线接入 功率控制 MIMO 信道带宽 支持的信道带宽（支持的信道带宽（Channel Bandwidth） 1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHz LTE系统上下行的信道带宽可以不同系统上下行的信道带宽可以不同 下行信道带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播 上行信道带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播 信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系： 信道带宽1.43 5101520 传输带宽配置（RB 数目） 615 255075100 Transmission Bandwidth RB Transmission Bandwidth Configuration RB Channel Bandwidth MHz Resource block Channel edge Channel edge DC carrier (downlink only) Active Resource Blocks fDL fUL FDD fDL fUL half-duplex FDD fDL/UL TDD fDL fUL FDD fDL fUL half-duplex FDD fDL/UL TDD FDD: 上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行； TDD: 上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行； 基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ； H-FDD: 上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行； 基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 ； H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，即H-FDD基 站与FDD基站相同，但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化，只保留一套收发信 机并节省双工器的成本。 双工方式 物理资源概念 秒2048150001 s T 无线帧无线帧 OFDM符号符号 天线端口天线端口 基本时间基本时间 单位单位 时隙时隙-slot 子帧子帧 物理资源物理资源 接收机用来区分资源在接收机用来区分资源在 空间上的差别，包括三空间上的差别，包括三 类天线端口：类天线端口： CRSCRS：天线端口天线端口0303 MBSFNMBSFN：天线端口：天线端口4 4 DRSDRS：天线端口天线端口5 5 天线端口天线端口0 0- -5 5 帧结构 FDDFDD帧结构帧结构 - 帧结构类型帧结构类型1 1，适用于，适用于FDDFDD 一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成； 每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成； 子帧0子帧1子帧2子帧3子帧4子帧5子帧6子帧7子帧8子帧9 10ms无线帧 1ms子帧 最小TTI 0.5ms 时隙 0654321054321 常规CP 下行OFDM符号； 上行DFT-S-OFDM块 采用常规CP的时隙结构采用扩展CP的时隙结构 扩展CP 帧结构 TDDTDD帧结构帧结构 - 帧结构类型帧结构类型2 2，适用于，适用于TDDTDD 一个长度为一个长度为10ms10ms的无线帧由的无线帧由2 2个长度为个长度为5ms5ms的半帧构成的半帧构成 1个子帧 子帧 #5 DwPTS GP UpPTS 子帧 #9 1个半帧 153600 TS= 5 ms 1个子帧 子帧 #0 DwPTS GP UpPTS 30720TS 子帧 #4 1个时隙 Tslot=15360TS 1个无线帧 Tf= 307200 Ts= 10 ms TDD帧结构上下行配置帧结构上下行配置 帧结构 Uplink- downlink configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number 0123456789 05 msDS U U U D S U U U 15 msDS U U D D S U U D 25 msDS U D D D S U D D 310 msDS U U U D D D D D 410 msDS U U D D D D D D 510 msDS U D D D D D D D 65 msDS U U U D S U U D DwPTS、GP、UpPTS长度配置 Configuration Normal cyclic prefixExtended cyclic prefix DwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS 0310 1 OFDM symbols 38 1 OFDM symbols 19483 210392 3112101 412137 2 OFDM symbols 539 2 OFDM symbols 82 69391 7102- 8111- 物理资源概念 时间时间/OFDM符号符号（序号序号l） 频率频率/子载波子载波（序号序号k） l = 0 k = 0 1个子帧个子帧 = 1ms = 14个个OFDM符号符号 （常规常规CP） 1个时隙个时隙 = 0.5ms = 7个个OFDM符符 号号（常规常规CP） RE (Resource Element) 最小的资源单位，时域上为1个符号， 频域上为1个子载波 用 (k, l) 标记 RB ( Resource Block) 业务信道的资源单位，时域上为1个时 隙，频域上为12个子载波 PRB(physical RB) PRB的时域大小为一个时隙，即0.5ms。 PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹 配。 VRB(virtual RB) 物理资源概念 资源单元组资源单元组 (REG)(REG) 控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道 每个REG中包含4个数据RE PCFICH 4个Reg，PHICH 3个Reg 控制控制信道单元（信道单元（CCECCE） 36RE，9REG组成 PDCCH调度CCE RS RS RS RS REG n+1 REG n 第一个OFDM符号 REG n+2 REG n RS RS RS RS REG n+1 REG n 第二个OFDM符号 (4个公共天线端口) 第三个OFDM符号第二个OFDM符号 (1/2个公共天线端口) REG n+1 REG n+2 REG n REG n+1 物理资源概念 RBG RBG （Resource Block GroupResource Block Group） 为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成，分组大小与系统带宽 有关 PDSCH 调度RBG 用于传输用户数据 带宽RB数System Bandwidth（RB）RBG Size(PRB) 1.4MHz6101 3MHz 5MHz 15 25 11 262 10MHz5027 633 15MHz 20MHz 75 100 64 1104 物理信道和信号 上行物理信道上行物理信道 PUSCHQPSK, 16QAM, 64QAM PUCCHQPSK, 16QAM, 64QAM PRACHQPSK 上行物理信号上行物理信号 参考信号（Reference Signal） Zadoff-Chu（估计与探测） 下行物理信道下行物理信道 PCFICHQPSK PDCCHQPSK PBCHQPSK PHICHBPSK PDSCHQPSK, 16QAM, 64QAM PMCHQPSK, 16QAM, 64QAM 下行下行物理信号物理信号 同步信号（Synchronization Signal） Zadoff-Chu， Pseudo sequence 参考信号（Reference Signal） PN码（信道估计） 物理信道 一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息 物理信号 一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息 下行物理信道功能概述 物理物理下行控制下行控制信道信道(PDCCH） 用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等 物理物理下行共享下行共享信道信道(PDSCH) 传输数据块 物理广播物理广播信道信道(PBCH) 传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等 物理控制格式指示信道物理控制格式指示信道(PCFICH) 指示一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目 （1，2，3） 物理物理HARQ指示信道指示信道(PHICH) 用于eNodeB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息 物理多播物理多播信道信道(PMCH) 传递MBMS相关的数据 下行信道的映射 PCFICHPDCCHPHICH PBCH信道功能及位置 PBCH传送的系统广播信息（MIB）包括： 下行系统带宽 dl-bandwidth, 3位, 表示六种带宽 SFN子帧号 SFN的高8bit 通过PBCH传输，低2bit通过盲检测PBCH40ms定时获得 PHICH指示信息 phich-duration, 1位, 表示Normal or Extend phich-resource, 2位, 对应PHICH的参数Ng, =1/6, 1/2, 1, 2 天线配置信息等 PBCH的位置：每5ms 无线帧的subframe0的第二个slot的前4个 OFDM符号上 PBCH不会和PDCCH冲突，因为两者是时分的，永远不会冲突。 PBCH检测 QPSK调制，并采用单天线或者发射分集方式发送。 当具有两个或者四个天线端口，eNodeB可使用SFBC PBCH映射到40ms里的四个子帧上，UE通过盲检测确定这40ms的时刻。 下行物理信道PCFICH信息 PCFICHPCFICH用于指示在一个子帧中传输用于指示在一个子帧中传输PDCCHPDCCH所使用的所使用的OFDMOFDM符号数符号数 CFI：2bit信息，指示PDCCH的长度信息（1、2或3） 在子帧的第一个OFDM符号上发送，占用4个REG，均匀分布在整个系统带宽。 1/16编码，QPSK调制 REG的符号上的位置取决于小区ID 下行物理信道PHICH信息 PHICH承载1bit ACK NACK信息（01） 采用BPSK调制 通过FDM、CDM以及I/Q复用承载多个用户的HARQ反馈 PHICH有扩频操作, NormalCP扩频码长度为4, 支持8组复数扩频码, ExtendCP扩频码长度为2, 支持4组复数扩频码. PHICH信道位置 PHICH groupPHICH group的资源映射的资源映射 PHICH占用的OFDM符号个数如下表所示 一个PHICH group由3部分组成，分别映射到一个REG上，但3个REG可能 在不同的符号中 PHICH 非MBSFN子帧MBSFN子帧 子帧1 子帧6 所有其 他情况 混合载波承载 MBSFN 常规111 扩展232 物理下行控制信道物理下行控制信道PDCCHPDCCH： PDCCH用于承载资源分配信息用于发送上/下行资源调度信息、功控命令、寻呼消 息调度授权信令RACH响应调度授权信令等，通过下行控制信息块DCI承载，不同用 户使用不同的DCI资源。 逻辑映射 占用每个子帧的前n个OFDM符号，n=3 一个PDCCH是一个或者几个连续CCE，根据CCE的个数可将PDCCH分为四种格式，遵循先时 域后频域原则 物理映射 多个用户的PDCCH进行复用和加扰，映射到没有用于传输PCFICH和PHICH的REG上 下行物理信道PDCCH PDCCHPDCCH格式格式CCECCE个数个数REGREG个数个数PDCCHPDCCH比特数目比特数目 01972 1218144 2436288 3872576 PDCCH 承载控制信息：承载控制信息： 上行传输的相关信息（如资源块个数，位置，调制编码方式上行传输的相关信息（如资源块个数，位置，调制编码方式 等），下行等），下行 传输的相关信息（传输的相关信息（for SIMO,MIMO）,上行物理信道的功率控制命令。上行物理信道的功率控制命令。 承载的不同信息，对应不同的承载的不同信息，对应不同的DCI （downlink control information）Format。 而而DCI信号所需比特数的不同，则对应不同的信号所需比特数的不同，则对应不同的PDCCH Format。 DCI format information 0对PUSCH调度：包括：Hopping，RB分配，起始位置，MCS，CQI，功控及关于RS的CS信息，新信息或重传次数 1对单TB的PDSCH的调度，包括：RB分配及起始位置，MCS，重传次数及对PUCCH的功控 1A对单TB的PDSCH的调度的压缩模式（包含信息基本与format1 相同） 1B对单TB的PDSCH的调度的压缩模式，包含PMI信息（其他信息基本与format1A 相同） 1C对单TB的PDSCH的调度的very压缩模式，仅包含PDSCH的RB分配及起始位置信息 1D对单TB的PDSCH的调度的压缩模式，包含PMI信息，数据与导频功率比的信息（其他信息基本与format1A 相同） 2 对采用闭环空间复用形式的PDSCH的调度，包括： RB分配及起始位置，每个TB的MCS，每个TB的重传次数、每个TB的 PMI及对PUCCH的功控 2A 对采用开环空间复用形式的PDSCH的调度，包括： RB分配及起始位置，每个TB的MCS，每个TB的重传次数及对PUCCH 的功控 （比format 2少了PMI） 3对PUSCH/PUCCH的功率控制 （2个bit） 3A对PUSCH/PUCCH的功率控制 （1个bit） 下行控制信道：PBCH/ PCFICH/ PHICH/PDCCH Downlink Control Channel Channel codingModulation MappingMIMO方式方式 PBCH 16 CRC+1/3 卷积码QPSK 连续4个radio frame中第一个 subframe的第2个slot的连续4个 OFDM符号中，频域上占用6个RB （导频位置跳过） SFBC PCFICH 1/16 编码 （协议已给 定编码结果） QPSK 每个subframe的第1个OFDM符号中。 4个子载波为一组，总组数与下行总 RB数有关。(4组,32个bit_ys) SFBC PHICH1/3 repeat 编码BPSK 对于Normal情况，每个subframe的 第1个OFDM符号中。 SFBC PDCCH16 CRC+1/3 卷积码QPSK 每个subframe的前M个OFDM符号 （normal情况下M=1,2,3均可）。 4个子载波一组为单位在频域上进行 映射。先排时间维，再排频域维。 SFBC Resource element group（REG）的概念：用于下行控制信息，每个element group包含4个 有效子载波。（除了PBCH） 小区小区IdId，符号同步和半帧同步，符号同步和半帧同步，位于位于5ms5ms第第1 1 子帧子帧最后第最后第2 2个个符号。符号。 小区组小区组IdId，最终获得帧同步，消除，最终获得帧同步，消除5ms5ms模糊度。模糊度。 位于位于5ms5ms第第1 1子帧最后子帧最后1 1个符号。个符号。 下行信道质量测量下行信道质量测量 下行信道估计，用于下行信道估计，用于UEUE端的相干检测和解调端的相干检测和解调 同步信号同步信号 参考信号参考信号 主主同步信号（同步信号（PSSPSS） 辅辅同步信号（同步信号（SSSSSS） 小区专用参考信号小区专用参考信号 MBSFN参考信号参考信号 终端专用的参考信号终端专用的参考信号 LTE中的下行信号 FDD帧中PSS与SSS的位置 TDD帧中PSS与SSS的位置 下行物理信号下行物理信号 小区专用参考信号 0l even-numbered slotsodd-numbered slots Antenna port 5 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 5 R 0l6l6l 天线端口天线端口0上发送的参考符号上发送的参考符号 天线端口天线端口1上发送的参考符号上发送的参考符号 天线端口天线端口2上发送的参考符号上发送的参考符号 天线端口天线端口3上发送的参考符号上发送的参考符号 该该RE不用于发送不用于发送 1 个个 天天 线线 端端 口口 2 个个 天天 线线 端端 口口 4 个个 天天 线线 端端 口口 7个符号个符号 12个子载波个子载波 7个符号个符号 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 下行参考信号(扩展CP) 天线端口天线端口0上发送的参考符号上发送的参考符号 天线端口天线端口1上发送的参考符号上发送的参考符号 天线端口天线端口2上发送的参考符号上发送的参考符号 天线端口天线端口3上发送的参考符号上发送的参考符号 该该RE不用于发送不用于发送 1 个个 天天 线线 端端 口口 2 个个 天天 线线 端端 口口 4 个个 天天 线线 端端 口口 6个符号个符号 12个子载波个子载波 6个符号个符号 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 偶数时隙偶数时隙奇数时隙奇数时隙 MBSFN参考信号 天线端口天线端口4 6个符号个符号 12个子载波个子载波 6个符号个符号 奇数时隙奇数时隙偶数时隙偶数时隙 6个符号个符号 24个子载波个子载波 奇数奇数 时隙时隙 偶数偶数 时隙时隙 MBSFN参考信号映射 （超长扩展CP，f=7.5kHz） MBSFN参考信号映射（扩 展CP，f=15kHz） 天线端口天线端口4 4 下行专用参考信号映射-用于波束赋形技术 天线端口天线端口5常规CP 7个符号个符号 12个子载波个子载波 7个符号个符号 1 个个 天天 线线 端端 口口 6个符号个符号 12个子载波个子载波 6个符号个符号 天线端口天线端口5扩展CP 奇数时隙奇数时隙偶数时隙偶数时隙 奇数时隙奇数时隙偶数时隙偶数时隙 下行专用参考信号(DRS, Dedicated Reference Signal) LTE R8仅支持单码字单流波束赋形，因此只需要一组DRS 作用：跟踪来波方向；测量平均路损信息 CRS Power Boosting 小区导频功率提升：LTE中导频有两类，即小区导频和用户专用导频，功率提升仅 针对小区导频 可有效扩大覆盖范围：LTE定义小区导频上的发射功率强度可高于业务信道，以提 高小区边缘导频的信道估计性能，从而扩大覆盖范围 动态调整范围：协议中有8个导频功率密度/业务功率密度的级别，最大6db，最小- 3db 扩大覆盖：小区导频（CRS）的功率增强可提升小区边缘的信道估计性能，在覆盖 范围较大，导频覆盖受限的场景下，可采用Power Boosting方案扩大覆盖 设备能力：导频功率提升功能对设备的射频模块有要求（协议中已明确相关的射频 指标：RE间功率差小于10dB），从前期测试来看，设备均已满足所有的射频指标 要求，故可要求此功能；该功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用 原理介绍 引入分析 下行物理信道一般处理流程下行物理信道一般处理流程 Scrambling Modulation mapper Layer mapper Precoding Resource element mapper OFDM signal generation Resource element mapper OFDM signal generation Scrambling Modulation mapper layersantenna portscode words 下行物理信道处理流程 加扰加扰 调制调制层映射层映射预编码预编码RE映射映射 OFDM信信 号产生号产生 上行信道映射 上行物理信道功能概述 物理上行控制信道物理上行控制信道(PUCCH) 当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求 (SR，RI) 信息。 当有PUSCH时，在PUSCH上发送这些信息 物理上行共享信道物理上行共享信道(PUSCH) 承载数据 物理随机接入信道物理随机接入信道 (PRACH) 用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等 上行物理信道 46 PUSCH Add Your Text Add Your Text Add Your Text 上行物理信道 o承载信息：传输用户的上 行 控 制 信 息 ， 包 括 CQI 、 ACK/NACK反馈、调度请求 等(SR，RI) 。当有PUSCH时 在PUSCH上发送这些信息。 o时频位置：位于上行子帧 （UpPTS除外）频带两侧，1 个 PUCCH 信 道 占 用 1 个 RB Pair,并在子帧的两个slot上下 边带跳频。系统可以根据需求 配置多个PUCCH信道。 PUCCH o承载信息：上行用户数据及控制信息。 o时频位置：位于上行子帧（UpPTS除外） 不传输PUCCH的RB中。 承载信号：终端发送的随 机接入信号，用于发起随机接 入过程。 时频位置：PRACH的发送 时间、频率位置以系统信息形 式在系统内广播，频域带宽固 定为1.08MHz PRACH PUCCH用于承载对下行链路的控制信息，包括用于承载对下行链路的控制信息，包括HARQ的的ACK/NACK信息，下行链路信息，下行链路 的的CQI信息，根据下行信道情况获得的信息，根据下行信道情况获得的PMI （Precoding Matrix Index）与）与RI（Rank index）信息。）信息。 Information Format ACK/NACKCQI/PMI/RI备注备注调制方式调制方式 1没有具体的比特信息，仅表示上行调度请求没有具体的比特信息，仅表示上行调度请求N/A 1a 单传输块的单传输块的PDSCH的的ACK/NACK信息，信息，BPSK调制调制BPSK 1b 两个传输块的两个传输块的PDSCH的的ACK/NACK信息，信息，QPSK调制调制QPSK 2 PDSCH的的CQI/PMI/RI信息，分为信息，分为Wideband report 和和UE-selected subband report QPSK 2a CQI/PMI/RI+1bit ACK/NACKQPSK+BPSK 2b CQI/PMI/RI+2bit ACK/NACKQPSK+QPSK 上行物理信道 对于对于PUCCH所有的所有的Format，均采用了长为，均采用了长为12的的Zad-off Chu序列进行频域扩频。序列进行频域扩频。 对于对于PUCCH所有的所有的Format，均占用，均占用1个个RB，即，即12个子载波。且按照一定的准则，占用频谱边缘的个子载波。且按照一定的准则，占用频谱边缘的RB。 对于对于相同相同Format的多个的多个PUCCH信道，是采用码分的形式进行时频资源的复用。信道，是采用码分的形式进行时频资源的复用。 对于Format1，借助Zad-off Chu序列在频域的相移可支持6个同格式的PUCCH，同时借助于3组正交 码字（时域扩频），可支持3个同格式的PUCCH，共6318个PUCCH。 对于Foramt2，借助 Zad-off Chu序列在频域的相移（step1）可支持12个同格式的PUCCH。 供UE传输控制信息，包括CQI, ACK/NAK反馈，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，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配置 PUCCH（上行物理控制信道） 控制信道示意图 PUSCH PUSCH 0.5 ms 时隙 UE发送带宽 0.5 ms 时隙 假设系统为20MHz带宽（100RB），且1ms上行帧配置4对PUCCH。 NRB = 99 NRB = 98PUCCH（3） PUCCH（0）PUCCH（1） PUCCH（2） PUCCH（2） PUCCH（0） PUCCH（3） PUCCH（1） NRB = 1 NRB = 0 48 Time Time FreqFreq 0 01 12 23 34 45 56 60 01 1 3 34 42 25 56 6 PUCCHPUCCH DRSDRS SRS SRS 初期引入建议：考虑初期应用场景为 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 PRACH配置 长度配置 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。 格式时间长度覆盖范围 01ms15km 12ms77km 22ms80km 33ms100km 40.157ms1.4km 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(物理随机接入信道) 接入类型建议 频域：1.08MHz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。 物理随机接入信道PRACH PRACH 帧格式 PRACH 帧格式的位置和配置索引值 序列产生序列产生 Preamble使用Zadoff-Chu序列产生 序列长度 Preamble format 03：839 Preamble format 4：139 频域结构频域结构 一个PRACH占用6个RB Preamble信号采用的子载波间隔与上行 其它SC-FDMA符号不同 Preamble format 03：1250Hz Preamble format 4: 7500Hz 839 子载波 864 子载波 12子载波 13子载波 139 子载波 144 子载波 2子载波 3子载波 Preamble format 03 Preamble format 4 Preamble信息 上行参考信号 可以在普通上行子帧上传输，也可以在UpPTS上传输，位于上行子帧的最后一个SC-FDMA 符号，eNB配置UE在某个时频资源上发送sounding以及发送sounding的长度。 DMRS（解调参考信号） 在PUCCH、PUSCH上传输，用于PUCCH和PUSCH的相关解调 For PUSCH 每个slot(0.5ms) 一个RS，第 四个OFDM symbol For PUCCHACK 每个slot中间三个OFDM symbol为RS For PUCCHCQI 每个slot两个参考信号 SRS（探测参考信号） Sounding作用 上行信道估计，选择MCS和 上行频率选择性调度 TDD系统中，估计上行信道 矩阵H，用于下行波束赋形 Sounding周期 由高层通过RRC 信令触发UE 发送SRS，包括一次性的 SRS 和周期性SRS 两种方式 周期性SRS 支持2ms,5ms,10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms 八种周期 TDD系统中，5ms最多发两次 Slot structure for ACK/NAK and its RS DMRS 1 slot DMRS DMRS Slot structure for PUSCH and its RS 1 slot DMRS Slot structure for CQI and its RS 1 slot DMRSDMRS 54 时域参数时域参数 符号位置符号位置 子帧偏移子帧偏移 是否同时传输是否同时传输SRS 与与ACK/NACK 持续时间持续时间 子帧位置子帧位置 周期周期 时域参数时域参数 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SRS； UE通过广播信息 获得哪一个子帧 存在SRS UE通过RRC信 令获得SRS的 具体子帧位 置 UE通过RRC信令获知其 传输时间是一次性的 还是周期性的 UE通过RRC信令获知周 期2、5、10、20、40、 80、160ms 上行物理信号 1.UE通过广播信息获 得小区允许的带宽信息； 4.UE通过RRC信令获得具 体的带宽配置； 5.UE通过RRC信令获知其 是否进行SRS跳频； 3. UE通过RRC信令获 知其使用的Comb信 息 2. UE通过RRC信令 获得具体的SRS传 输PRB位置； 带宽配置带宽配置 频域位置频域位置 Comb信信 息息 跳频信息跳频信息 SRS带宽带宽 频域频域参数参数 上行物理信号 LTE信道总结 下行信道类型下行信道类型编码类型编码类型编码速率编码速率调制方式调制方式 PDSCHPDSCHTurbo Turbo 1/31/3QPSK, 16QAM, 64QAMQPSK, 16QAM, 64QAM PMCHPMCHTurbo Turbo 1/31/3QPSK, 16QAM, 64QAMQPSK, 16QAM, 64QAM PHICHPHICHRepetition Repetition 1/31/3BPSKBPSK PCFICHPCFICHBlockBlock1/161/16QPSKQPSK PBCHPBCHTail biting Tail biting convolutionalconvolutional1/31/3QPSKQPSK PDCCHPDCCHTail biting Tail biting convolutionalconvolutional1/31/3QPSKQPSK 上行信道类型上行信道类型编码类型编码类型编码速率编码速率调制方式调制方式 PUSCHPUSCHTurbo codingTurbo coding1/31/3QPSKQPSK、16QAM、64QAM PRACHPRACHTurbo coding Turbo coding 1/31/3QPSKQPSK、16QAM、64QAM PUCCHPUCCHTail biting convolutional Tail biting convolutional 1/31/3QPSKQPSK UE等级 LTE共支持5个终端等级 层2结构图 下行上行 Segm. ARQ etc Multiplexing UE1 Segm. ARQ etc . HARQ Multiplexing UEn HARQ BCCHPCCH Scheduling / Priority Handling Logical Channels Transport Channels MAC RLC Segm. ARQ etc Segm. ARQ etc PDCP ROHCROHCROHCROHC Radio Bearers SecuritySecuritySecuritySecurity . CCCH Multiplexing . HARQ Scheduling / Priority Handling Transport Channels MAC RLC PDCP Segm. ARQ etc Segm. ARQ etc Logical Channels ROHCROHC Radio Bearers SecuritySecurity CCCH PDCP层功能 PDCP子层 PDCPPDCP子层用户面的主要功能包括有：子层用户面的主要功能包括有： IP包头压缩与解压缩：只支持ROHC算法； 用户数据传输； RLC AM模式下，PDCP重建过程中对上层PDU的顺序传送； RLC AM模式下，PDCP重建过程中对下层SDU的重复检测； RLC AM模式下，切换过程中PDCP SDU的重传； 数据的加密、解密； 上行链路基于定时器的SDU丢弃功能。 PDCPPDCP层控制平面包括的具体功能如下层控制平面包括的具体功能如下 信令的加密和完整性保护； 控制面数据传输。 PDCP SDUPDCP header PDCP PDU RLC层三种传输模式 TM：用于BCCH， PCCH ，CCCH逻辑信道的传输 不对RLC层进行任何特殊的处理。RLC的TM实体从上层接收到数据，然后不做任何修 改地传递至下面的MAC层，这里没有RLC头增加、数据分割及串联。 UM：用于DCCH，DTCH，MCCH，MTCH 可以支持数据包丢失的检测，并提供分组数据包的排序和重组。 AM：仅仅应用于DCCH或DTCH逻辑信道 除了UM模式所支持的特征外，AM RLC实体实现ARQ机制。 AM模式典型地用于TCP的业务，如文件传输，关键性信令； UM模式用于关心传送时延的业务，如Voip业务，MBMS，RRC； TM模式则仅仅用于特殊的目的，如随机接入，寻呼，广播消息固定部分 RLC层功能描述 RLCRLC子层的主要功能包括有：子层的主要功能包括有： 上层PDU传输； 通过ARQ进行错误修正（仅对AM模式有效）； RLC SDU的级联，分段和重组（仅对UM和AM模式有效）； RLC数据PDU的重新分段（仅对AM模式有效）； 上层PDU的顺序传送（仅对UM和AM模式有效）； 重复检测（仅对UM和AM模式有效）； 协议错误检测及恢复； RLC SDU的丢弃（仅对UM和AM模式有效）； RLC重建。 RLC PDU结构 RLC头携带的PDU序列号与SDU序列号（即PDCP序列号）独立； 图中红色的虚线表示分段的位置； RLC header RLC PDU nn+1n+2n+3RLC SDU RLC header RLC PDU结构 MAC层功能描述 LTELTE系统的系统的MACMAC层具有一个新的特点，即每个小区只存在一个层具有一个新的特点，即每个小区只存在一个 MACMAC实体，负责实现实体，负责实现MACMAC层相关的全部功能。层相关的全部功能。 MACMAC子层的主要功能包括有：子层的主要功能包括有： 逻辑信道与传输信道之间的映射； MAC业务数据单元（SDU）的复用/解复用； 调度信息上报； 通过HARQ进行错误纠正； 同一个UE不同逻辑信道之间的优先级管理； 通过动态调度进行的UE之间的优先级管理； 传输格式选择； 填充。 MAC层映射和关键技术 CCCHDTCHDCCH RACHUL-SCHPCHDL-SCHBCH PCCHDTCHBCCHCCCHDCCH 传输信道传输信道 逻辑信道逻辑信道 MCH 上行链路上行链路下行链路下行链路 MCCHMTCH MAC层关键技术：层关键技术： 优先权处理 HARQ CC. IR MAC优先级处理 HARQ重传 用户3的DTCH 和DCCH 用户2 的DCCH用户1的3个DTCH 和1个DCCH 向物理层 帧结构对比 LTE系统同时定义了频分双工(FDD) 和时分双工(TDD) 两种双工方式，这两种制 式的上层（层2和层3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。 FDD模式下，10ms的无线帧被分为10个子帧,每个子帧包含两个时隙，每时隙 长0.5ms；TDD模式下，每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧 由4