LTE帧结构学习心得.doc

LTE的设计目标p 带宽灵活配置：支持1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10Mhz, 15Mhz, 20MHzp 峰值速率(20MHz带宽）：下行100Mbps，上行50Mbpsp 控制面延时小于100ms，用户面延时小于5ms(单向)p 能为速度350km/h的用户提供100kbps的接入服务p 支持增强型MBMS（E-MBMS）p 取消CS域，CS域业务在PS域实现，如VOIPp 系统结构简单化，低成本建网频段划分382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz 1920 MHz1880 MHz 1920 MHzTDD402300 MHz 2400 MHz2300 MHz 2400 MHzTDD移动：1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz联通：2300-2320 MHz、2555-2575 MHz电信：2370-2390 MHz、2635-2655 MHz国际标准：UTRA/TDD is designed to operate in the following bands a)1900 - 1920 MHz:Uplink and downlink transmission 2010 - 2025 MHz Uplink and downlink transmission b)1850 - 1910 MHzUplink and downlink transmission 1930 - 1990 MHzUplink and downlink transmission c)1910 - 1930 MHzUplink and downlink transmission d)2570 - 2620 MHzUplink and downlink transmission e)2300 - 2400 MHzUplink and downlink transmission f)1880 - 1920 MHz: Uplink and downlink transmission Note 1: Deployment in existing and other frequency bands is not precluded. Note 2: In China, Band a only includes 2010 - 2025 MHz for 1.28 Mcps TDD option. 中国：工信部规划给移动的频段 A频段 ：2010M2025M;D频段 :2570M2620MF频段 :1880M1920M E频段 2320M2370MLTE关键技术：1、LTE调制技术：QPSK，16QAM，64QAM。(高阶调制增益受信道条件影响较大)提高吞吐量。64QAM相比于前2个可以提高系统误码率2、自适应调制和编码（AMC）：UE测量信道质量，并报告给eNODEB（每1ms或更长周期），eNODEB基于信道质量的信息反馈（channel Quality Indicator）CQI来选择调制方式，数据块的大小和数据速率。3、HARQ（Hybrid Automatic Repeat Request ） 混合自动重传请求。显著提升低信噪比的性能，对改善小区边缘覆盖率是有好处的。LTE采用的信息传输方式:AMC+HARQ3、OFDM（正交频率复用）技术，多载波调制技术，自适应调制和编码技术，MIMO和智能天线技术，OFDM（正交频率复用）技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开：频率利用率高，能有效抵抗多径干扰，能有效抵抗频率选择性衰落由于OFDM系统中只预留少部分保护子载波，不象传统的多载波系统那样需要较大的保护频带，因而频谱利用率有一定程度的提高 OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的，每个子载波的频谱均为SINC函数，该函数以子载波间隔为周期周期性地出现零值，这样恰好在其他子载波的峰值位置处贡献为零，从而极大提高了频谱利用率。在传输速率一定的前提下，通过并行传输使每个码元的传输周期延长为原来的N倍，这样每个码元在传输过程中受多径干扰影响的部分大大减小 。OFDM系统中可以通过动态子载波分配技术来抵抗频率选择性衰落，在衰落子载波上不传数据或者采用较低阶调制（每个厂商的测量/调度算法优劣性）。LTE网络中eNB之间通过X2接口互相连接，形成了所谓Mesh型网络，这是LTE相对原来的传统移动通信网的重大变化，产生这种变化的原因在于网络结构中没有了RNC，原有的树型分支结构被扁平化，使得基站承担更多的无线资源管理责任，需要更多地和其相邻的基站直接对话，从而保证用户在整个网络中的无缝切换。 LTE中的切换类型包括eNB内的切换和eNB间的切换，其中eNB间切换又分为S1切换和X2切换。要实现X2接口切换，除了必要的邻区关系，还要求完成X2接口的配置。在实际规划中，X2口规划是基于邻区关系的，只要把邻区关系中属于不同eNB的关系找出来，就是X2关系了。在eRAN 1.0版本中每个eNB最多只能配置16个X2，但实际经常会出现多于16个X2的情况，此时可以按距离排序，删除多余的，在eRAN1.1及eRAN2.0版本都扩展到可以支持32个，一般来说就不会出现此类问题了。同时ANR功能也可以自动对X2口进行维护，这样也可以解决一些X2口漏配或配置错误的问题。扁平化：接入网演进结构变化最大的是取消了RNC网元，将其功能放入eNB中实现 网络只传输PS业务，语音使用VoIP进行传输（当然可以通过系统互操作，比如CSFB） S1接口：eNodeB和SAE Gateway/MME之间的接口，包括控制面接口和用户面接口。 X2接口：eNodeB之间的接口，包括控制面和用户面接口，实现移动性及部分无线资源管理功能。 LTE-Uu接口：eNodeB和UE之间的空中接口，包括控制面和用户面接口。 Itf-S接口：eNodeB和EMS之间的网管接口。 控制面和用户面分离，MME单独为一个节点，GW划分为一个Serving GW，一个PDN GW，作为一种优化架构，两个GW可以合一部署。 S1接口用户面采用GTP-U，QoS架构保持不变，即不同承载使用不同的隧道（LTE的QOS是端到端的） MME和Serving GW的接口标准化，并且MME和Serving GW可以在实现中，部署于同一个物理节点或者分开的物理节点中。 S5存在GTP和PMIP协议两种可能选择。 S3、S4、S11接口明确采用GTP 。 FDD帧结构 - 帧结构类型1，适用于FDD与H-FDD 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；常规CP7个符号，扩展CP6个符号。l TDD帧结构 - 帧结构类型2，适用于TDDl 一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成p 每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成n 常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成n 特殊子帧：由DwPTS、GP以及UpPTS构成p 支持5ms和10ms DLUL切换点周期LTE的帧结构：最小的资源单元（RE）l 1 RE=1 symbol*1 sub-carrier；（和OFDM对应起来）l 1 PRB=1 slot*12 sub-carrier；p 从上面的PRB定义来看，一个PRB在时域上占用0.5ms；p 通常情况下，我们常见的定义是 1 RB = 2 slot*12 sub-carrier。因为不考虑跳频的情况下，一般Slot0和Slot1都是一起分配的，一般意义上的 1RB=1 PRB pair （很多时候，不刻意去区分PRB和RB在时域上的区别）；l 1 slot有多少个 symbol由下表给出（与CP的长度相关，由高层配置）。 LTE TDD子帧配比可调主要是上下行1:3 2:3l 为节省网络开销，DwPTS可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等信道；UpPTS可用于传输Sounding RS和PRACH Premble特殊子帧时隙配比主要是10:2:2 3:9:2调度数计算（TDD）：FDD类似，为10*100=1000物理信道分为上行物理信道和下行物理信道p 下行物理信道包含：p PDSCH：Physical Downlink Shared Channel (物理下行共享信道)p PDCCH：Physical Downlink Control Channel (物理下行控制信道) p PBCH： Physical Broadcast Channel (物理广播信道) p PHICH： Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARQ指示信道)p PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel (物理控制格式指示信道)p 上行物理信道包含：p PRACH：Physical Random Access Channel(物理随机接入信道)p PUSCH：Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道)p PUCCH：Physical Uplink Control Channel(物理上行控制信道)逻辑信道指的是：被传输的东西的类型；传输信道指的是：描述物理层应以怎样的典型配置在空口上提供传输服务；物理信道：信号的物理特征是怎么样的：比如编码、调制等；p 下行物理信道包含：p PDSCH：物理下行共享信道，用来传用户数据的p PDCCH：物理下行控制信道，用来指示用户调度信息的（上行调度和下行调度指示）n 用户何时调度、分配的RB资源、调度的调制编码方式（MCS）等信息是ENB控制的n ENB通过PDCCH控制信道告诉UE上述信息p PBCH： 物理广播信道，广播系统消息 n 位置是协议规定的，UE和ENB都知道p PHICH： 物理HARQ指示信道，用来指示上行数据信道的解调情况（ACK/NACK反馈）n 上行数据是UE发送，ENB解调，如果数据发送错误，需要ENB告诉UE，便于UE进行重传n UE知道了数据解调ACK/NACK情况，UE利用这些后验信息，对信道质量进行更加准确的估计n ENB通过PHICH信道告诉UE上行数据的ACK/NACK情况p PCFICH：物理控制格式指示信道，用来指示PDCCH资源在时域上占几个符号n 指示PDCCH信道占用资源，PDCCH信道在频域上占用所有资源，这里主要指示时域符号数n PCFICH总在时域的第一个符号上，占用第一个符号的部分RE资源p 上行物理信道包含：p PRACH：物理随机接入信道，用来发送上行随机接入前导p PUSCH：物理上行共享信道，用来传用户数据的p PUCCH：物理上行控制信道，用来指示下行数据的解调情况（ACK/NACK反馈），信道质量测量上报，以及上行调度请求指示；PUCCH在频率的两边，采用跳频分配的；PUCCH和小区用户数相关（用户数越多，需要反馈的信息越多），动态扩张的，但是最大的PUCCH个数可以认为受产品规格限制。PRACH位置协议没有明确规定，但是目前HW按照最大PUCCH的进行偏置错开，防止频域干扰；PRACH可通过MML配置，但是不可以和PUCCH冲突。剩余的资源都可以用作共享数据信道PUSCH：PUSCH传输上行数据，在UE侧进行数据调制，需要满足单载波的要求，即分配给某个用户的PUSCH的RB必须在频域上是连续的（这样PRACH两边的RB不能分给同一个用户，但可以分配给不同的用户）；同时分配的RB个数必须是2x3y5z（快速傅里叶变换FFT效率的考虑，2/3/5为基的FFT速度最快）。同步信道：小区搜索和下行同步l P-SCH 和 S-SCH（主同步信道和辅同步信道）p 频域: 中间6个RB，不管小区带宽，实际映射的序列长度为63，多余子载波用于保护p 时域: 周期5毫秒 P-SCH. 主同步信号映射到时隙0和10的最后一个OFDM符号 S-SCH. 从同步信号映射到时隙0和10的倒数第二个OFDM符号p 504 个物理小区ID分成168组，每组3个PCI.p 从同步信号和每个PCI组有一一映射关系，主同步信号和PCI组中的每个PCI有一一映射关系. p 通过检测同步信道，UE和网络取得时域和频域的同步，并获得小区的PCI( group id*3+cell id in group)l Reference Signalp UE测量小区下行参考信号获得小区RSRP质量 系统消息的内容p MIB: SFN(8bits), 小区带宽、PHICH配置参数;p SIB1: PLMN ID, Cell ID, TAC, Cell barred, 小区选择参数，SI调度信息; p SIB2: 接入类, UE定时器, 公共信道参数配置 (RACH, PRACH, BCCH, PCCH, PDSCH,PUCCH,PUSCH,SRS)p SIB3: 小区重选信息;p SIB4: 同频邻区信息;p SIB5: 异频邻区信息;p SIB6: UMTS邻区信息;p SIB7: GSM邻区信息;p SIB8: CDMA 邻区信息;广播信道：PBCH和系统消息的获取p 系统消息调度p MIB: 调度周期固定为40ms, 每10毫秒重发一次，在0号子帧.p SIB1: 调度周期固定为80ms, 每20毫秒重发一次，在5号子帧.p SIB: 调度周期取决于SibxPeriod (x=2,38)，在SIB1中广播. p 相同调度周期的SIB可以在同一个SI下发，每个SI窗口只能下发一个SI，为提高可靠性，在SI窗口内可以对SI重发多次在LTE中，PCI用来区分每一个小区，类似于WCDMA中的扰码和CDMA2000中的PN。LTE协议规定，PCI一共有504个，其组成分为两部分：Physical Layer Cell Identity = (3 NID1) + NID2NID1: 物理层小区标识组， 范围从0 到167共168组（决定了辅同步序列）NID2: 组内ID， 范围从 0 到 2（决定了主同步序列） 从以上的组成来看，似乎504个PCI可以独立分配，其数量虽然比cdma系统的PN512个少，但由于cdma系统（cdma2000和wcdma）是通过检测PN偏置来确定PN，由于传播时延，两个连续的PN码之间可能存在PN混淆，所以cdma系统的PN码（扰码）都需要分组，当PN-inc=2时，只有一半的PN码可使用，其数量反而没有PCI多。 然而，P