《移动通信无线网络优化》3.3物理资源与物理信号

1.LTE物理层概述1.1信道带宽与双工方式1.2LTE物理资源概念2.LTE物理信号目录信道带宽支持的信道带宽（ChannelBandwidth）1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHzLTE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（MHz）1.435101520传输带宽配置（RB数目）615255075100实际占用带宽（MHz）1.082.74.5913.518传输带宽（RB）传输带宽配置（RB）ActiveResourceBlocks信道带宽

（MHz）DCcarrier(downlinkonly)信道边缘资源块：RB信道边缘双工方式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。FDDfDLfULhalf-duplexFDDfDLfULTDDfDL/UL目录1.LTE物理层概述1.1信道带宽与双工方式1.2LTE物理资源概念2.LTE物理层信号物理资源概念物理资源子帧无线帧无线端口OFDM符号基本时间单位时隙slotTS

=1/(15000×2048)秒接收机用来区分资源在空间上的差别，包括三类天线端口：CRS：天线端口0～3MBSFN：天线端口4DRS：天线端口5帧结构FDD帧结构---帧结构类型1（FS1），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。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9子帧80.5ms时隙1ms子帧最小TTI10ms无线帧0123456012345常规CP扩展CP下行OFDM符号；上行DFT-S-OFDM块采用扩展CP的时隙结构采用常规CP的时隙结构帧结构TDD帧结构---帧结构类型2（FS2），适用于TDD一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成常规子帧：由两个长度为0.5ms的时隙构成特殊子帧：由DwPTS、GP以及UpPTS构成支持5ms和10msDL→UL切换点周期帧结构TDD帧结构：上下行配置配置切换时间间隔子帧编号DL:UL配比DL:UL配比(除S)012345678905msDSUUUDSUUU2︰31︰315msDSUUDDSUUD3︰22︰225msDSUDDDSUDD4︰13︰1310msDSUUUDDDDD7︰36︰3410msDSUUDDDDDD8︰27︰3510msDSUDDDDDDD9︰18︰365msDSUUUDSUUD5︰54︰4FS2的DwPTS、GP、UpPTS长度配置特殊子帧配置常规CP下特殊时隙的长度（符号）扩展CP下特殊时隙的长度（符号）UpPTSGPDwPTSUpPTSGPDwPTS01103183114913821310129312111110411121735293228623921972210------82111------TD-LTE与TD-SCDMA帧结构的主要区别时隙长度不同。TD-LTE子帧（相当于TD-SCDMA的时隙概念）长度和FDD-LTE保持一致，有利于产品实现以及借助FDD的产业链；TD-LTE的特殊时隙有多种配置方式，DwPTS、GP、UpPTS可以改变长度，以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要。在某些配置下，TD-LTE的DwPTS可以传输数据，能够进一步增大小区容量。TD-LTE的调度周期为1ms，即每1ms都可以指示终端接收或发送数据，保证更短的时延。而TD-SCDMA的调度周期为5ms。物理资源概念一个PRB在时域上包含7（6）个连续的OFDM符合，在频域上包含12个连续的子载波。RE：1个符号×1个子载波PRB的大小和下行数据的最小载荷相匹配。PRB的时域大小为一个时隙，即0.5ms；频域大小为180kHz。…123456723456789101112…1下行时隙个OFDMA符号子载波子载波一个时隙含有个子载波，每一个子载波15kHz，每个子载波含有个OFDMA符号，常规CP时为7，扩展CP时为6。

是每个下行时隙含有的资源块个数，取决于小区中的下行传输宽度的配置：

其中：

=6为下行最小带宽=110为下行最大带宽=12，是一个RB中子载波的个数=12*15kHz=180kHzRE一个资源块(RB)个RELTE最高传输速率计算计算条件：按20MHz信道带宽计算按64QAM调制方式计算按常规CP计算未剔除开销的损失未计算MIMO的作用LTE最高传输速率＝6bit×84RE×100RB×2TS×1000＝100.8Mbps其中：6：每符号6个比特（按最高的数字调制方式：64QAM）84：每RB占84个RE（1个RB时域占1个时隙、7个符号，即0.5ms）100：20MHz信道带宽，传输带宽配置100个RB2：2个时隙，0.5ms×2＝1ms1000：ms→sTD-LTE最高传输速率计算计算条件：（下行）按20MHz信道带宽计算按64QAM调制方式计算按常规CP计算，控制符号数2个以上下行子帧配置1（2:2），特殊子帧配置7（10:2:2）为例MIMO：DL2×21个正常子帧的bit数＝RB数×（每个RB的SC数×（子帧内符号数－控制符号数）－RS数）×调制阶数×码率＝100×（12×（14－2）－12）×6×0.9＝71280bit1个特殊子帧的bit数＝RB数×（每个RB的SC数×（DwPTS内符号数－控制符号数）－RS数）×调制阶数×码率＝100×（12×（14－4－2）－8）×6×0.9＝47520bitTD-LTE最高传输速率＝2×（2×71280+47520）bit/5ms＝76.032Mbps物理资源概念资源单元组（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控制信道单元（CCE）36RE，9REG组成RSRSRSRSREGn+1REGnREGn+1REGnRSRSRSRSREGn+1REGn第二个OFDM符号（4个公共天线端口）REGn+2REGn第一个OFDM符号第二个OFDM符号（1或2个公共天线端口）第三个OFDM符号REGn+2REGn+1有关最小单位的一些概念系统的最小单位（即基本时间单位）：Ts时域资源的最小单位（符号宽度）：T(s)传输的最小间隔TTI：即子帧长度1ms资源的最小单位：RE业务调度的最小资源单位：RB（PDSCH、PUSCH）下行控制信道（PCFICH、PHICH）最小资源单位：REGPDCCH的资源分配单元：CCEPUCCH的资源分配单元：RB对（没有PUSCH时）目录1.LTE物理层概述2.LTE物理层信道与信号2.1下行物理信号2.2上行物理信号下行物理信号确定唯一的物理小区id同步信号参考信号主同步信号 PSS辅同步信号SSS小区专用参考信号CRSMBSFN参考信号终端专用的参考信号DRS下行信道质量测量下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调FDD帧中PSS与SSS的位置0123456798时隙无线帧72个子载波时隙0和时隙10重复扩展CP普通CP10111213141516171918带宽0123456带宽01234562个子载波主同步信号PSS辅同步信号SSSTDD帧中PSS与SSS的位置0123456798时隙无线帧扩展CP普通CP10111213141516171918带宽0123456带宽01234501234560123451#时隙帧结构下行信道（FDD）频域0#子帧0#时隙10ms无线帧表示数据控制信息广播信息主同步信息辅同步信息说明：本图为了显示资源分配的效果（正常CP），每个小方格表示的是一个符号的时域长度×12个子载波的资源。PCFICHPHICHPDCCHPBCHPSSSSSPDSCH0#子帧（1ms）0#时隙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#子帧下行物理信号小区专用参考信号CRS：CellspecificReferenceSignal（正常CP）该RE不用于发射天线端口0上发射的参考信号7个符号7个符号偶数时隙奇数时隙偶数时隙奇数时隙偶数时隙奇数时隙偶数时隙奇数时隙1个天线端口2个天线端口4个天线端口12个子载波天线端口1上发射的参考信号天线端口2上发射的参考信号天线端口3上发射的参考信号6个符号6个符号下行物理信号小区专用参考信号CRS（扩展CP）该RE不用于发射天线端口0上发射的参考信号偶数时隙奇数时隙1个天线端口2个天线端口4个天线端口12个子载波天线端口1上发射的参考信号天线端口2上发射的参考信号天线端口3上发射的参考信号偶数时隙奇数时隙偶数时隙奇数时隙偶数时隙奇数时隙6个符号MBSFN参考信号天线端口412个子载波6个符号偶数时隙奇数时隙MBSFN参考信号映射（扩展CP，f=15kHz）24个子载波6个符号奇数时隙偶数时隙天线端口4MBSFN参考信号映射（超长扩展CP，f=7.5kHz）下行专用参考信号映射——用于波束赋形技术下行专用参考信号（DRS：DedicatedReferenceSignal）。LTER8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。7个符号天线端口5常规CP12个子载波偶数时隙奇数时隙7个符号12个子载波6个符号6个符号偶数时隙奇数时隙1个天线端口天线端口5扩展CP下行物理层信道的时频二维分布时隙#0时隙#1L=6L=520M传输带宽（正常CP）映射4天线口时每天线口#0TTI的资源分配时隙#0时隙#1L=5L=420M传输带宽（扩展CP）映射4天线口时每天线口#0TTI的资源分配RB#53RB#54RB#48RB#47RB#46（首编号0）RB#53RB#54RB#48RB#47RB#46（首编号0）K=569K=565（首编号0）K=635K=630K=569K=565（首编号0）K=635K=63020M传输带宽时：下行每时隙对应100个RB：RB编号从#0至99#下行每个OFDM符号对应1200个子载波：K编号从#0至#1199正常CP时：下行每时隙对应7个OFDM符号1子帧14个OFDM符号：L编号从#0至#13扩展CP时：下行每时隙对应6个OFDM符号1子帧12个OFDM符号：L编号从#0至#11业务信号（PDSCH）小区专用参考信号（CRS）主同步信号（PSS）辅同步信号（SSS）广播信号（PBCH）控制信号（PDCCH、PCFICH、PHICH）目录1.LTE物理层概述2.LTE物理层信道与信号2.1下行物理信道2.2

上行物理信道目录1.LTE物理层概述2.LTE物理层信道与信号2.1下行物理信道2.2上行物理信号上行物理信号参考信号解调用参考信号（DMRS）探测用参考信号（SRS）上行信道估计，用于eNodeB端的相干检测和解调上行信道质量测量上行参考信号分类和结构上行参考信号DMRS（demodulationreferencesignal）：PUSCH和PUCCH相干解调；上行信道估计。SRS（

Soundingreferencesignal）：用于测量质量，上行信道调度等。为PUSCH的DMRS每个时隙1个RS，位置在第4个OFDM符号为PUCCH-ACK的DMRS每个时隙中间3个OFDM符号为RS为PUCCH-CQI的DMRS每个时隙2个RSSRS位于上行子帧的最后1个SC-FDMA符号PUSCH与其DMRS的时隙结构RSACK/NACK与其DMRS的时隙结构RSRSRS1个时隙1个时隙CQI与其DMRS的时隙结构RSRS1个时隙上行物理信号PUSCH解调用参考信号（DMRS）参考信号1个时隙PUSCH使用的子载波..........数据部分参考信号1个时隙..........数据部分常规CP扩展CPPUSCH使用的子载波上行物理信号PUCCH解调用参考信号参考信号部分：循环位移序列＋正交序列不同符号间循环位移不同1个时隙12个子载波数据部分：循环位移序列＋正交序列＋调制符号不同符号间循环位移不同参考信号部分：循环位移序列＋正交序列不同符号间循环位移不同1个时隙12个子载波数据部分：循环位移序列＋调制符号不同符号间循环位移不同跳频传输：两部分正交序列不同跳频传输：两部分信息不同[111][1ej2π/3ej4π/3][1ej4π/3ej2π/3

][+1+1+1+1][+1-1+1-1][+1+1-1-1][+1-1-1+1]ACK的DMRSCQI的DMRS[11]对于TDD，可以利用信道对称性获得下行信道质量对上行信道质量进行估计，用于上行信道调度上行物理信号探测用参考信号（SRS）主要作用上行物理信号时域参数周期符号位置是否同时传输SRS与ACK/NAKC子帧偏移持续时间子帧位置探测用参考信号（SRS）时域参数上行物理信号探测用参考信号（SRS）频域参数带宽配置频域位置Comb信息SRS信息跳频信息1、UE通过广播信息获得小区允许的带宽信息2、UE通过RRC信令获得具体的SRS传输PRB位置3、UE通过RRC信令获得其使用的Comb信息4、UE通过RRC信令获得具体的带宽配置5、UE通过RRC信令获得其是否进行SRS跳频探测带宽（24×K个子载波，此处K=1）频域位置：K>1Comb=0Comb=1频率上行物理信道及上行信号的时频位置01234560123456频率时间01234560123456频率时间01234560123456频率系统带宽PUCCH在系统带宽的两端,并在两个时隙间跳频PUSCH：物理上行共享信道DMRS：解调参考信号伴随PUSCH传输的DMRS位置图DMRS占用每个时隙的第4个符号某用户分配到的上行带宽PUCCH：物理上行控制信道DMRS：解调参考信号伴随PUCCH传输的DMRS位置图（PUCCH传输ULACK信令）DMRS占用每个时隙的3个符号SRS：探测参考信号PUCCH：物理上行控制信道DMRS：解调参考信号SRS：探测参考信号伴随PUCCH传输的DMRS位置图（PUCCH传输CQI信令）DMRS占用每个时隙的2个符号LTE与3G相比，在广播、寻呼和随机接入信道有什么不同广播：LTE分成两部分：MIB在BCH（PBCH）下发；其他的SIB在DL-SCH（PDSCH）。UMTS通常全部在BCH，即对应的主公共控制物理信道（PCCPCH）下发。寻呼：LTE在物理下行共享信道（PDSCH）下发，LTE没有专用寻呼信道。UMTS在辅助公共控制物理信道（SCCPCH）下发。随机接入：LTE的RACH信道没有逻辑信道对应。LTE的PRACH类似于UMTS发送PRACH之前的在前导时间发送的特征符号（通常不带信息）。UMTS的PRACH除了发送RRC连接请求、小区更新消息等，还可以发送业务数据。LTE的PRACH不能发送业务数据。UE等级LTE共支持5个终端等级终端等级在一个TTI中，所有DL-SCH传输块中能够接收的最大比特数量在一个TTI中，在一个DL-SCH传输块中能够接收的最大比特数量下行空间复用的最大层数最大速率（bps）等级1约10kbit约10kbit110M等级2约50kbit约50kbit250M等级3约100kbit约75kbit2100M等级4约150kbit约75kbit2150M等级5约300kbit约150kbit4300MLTE终端等级的下行参数终端等级在一个TTI中，在一个DL-SCH传输块中能够接收的最大比特数量支持的最大上行速率（bps）支持64QAM发送等级1约10kbit5M否等级2约50kbit25M否等级3约100kbit50M否等级4约150kbit50M否等级5约300kbit75M是LTE终端等级的上行参数目录1.LTE物理层概述2.LTE物理层信道与信号3.LTE物理层过程3.1小区搜索3.2随机接入3.3寻呼LTE小区搜索获得的基本信息初始的符号定位频率同步小区传输带宽小区标识号帧定时信息小区基站的天线配置信息（发送天线数）循环前缀（CP）的长度（LTE对单播和广播/组播业务规定了不同的CP长度）LTE小区搜索过程小区搜索流程5ms定时（时隙同步），获得10ms定时（帧同步），获得计算得到读取MIB读取SIB主同步信号辅同步信号PBCHPDSCH公共天线端口数目（盲