第09章 4G移动通信系统-2 - 副本

数字移动通信

4G移动通信系统–2

LTE系统的无线接口4G发展概述1内容提要4G系统的网络结构24G的协议栈3LTE系统的无线接口44G系统的核心技术5LTE-Advanced增强技术64G移动通信系统有何基本特征？相较于前几代移动通信系统，4G系统的网络结构主要变化体现在哪里？这样变化的动机是什么？4G协议栈有哪些基本模块？这些模块的功能是什么？上次课重点回顾本次课的要求与重难点要求：1.掌握4G无线帧结构的基本构成及特点2.理解4G物理资源块的构成及相互关系3.理解4G三种信道的分类、功用及相互之间的映射关系4.理解物理信道的基本处理流程5.了解4G物理信号的种类及功用重点：4G的无线帧结构，4G物理资源块，4G的三种信道，4G的物理信号。难点：4G物理资源块和物理信号的功用。本次课需要解决的主要问题4G的无线帧结构是如何构成的？有何特点？4G物理资源块有哪些？相互之间有何关系？4G的三种信道是如何定义的？它们之间有何映射关系？物理信道的基本处理流程有哪些？4G的逻辑信道和传输信道有哪些类型？有何功用？何为4G的物理信号？有何功用？4G发展概述1内容提要4G系统的网络结构24G的协议栈3LTE系统的无线接口44G系统的核心技术5LTE-Advanced增强技术6帧结构

LTEFDD模式帧结构FDD帧结构适用于全双工和半双工FDD模式帧长度为10ms，包含10个子帧。每个子帧包含2个时隙，每个时隙长度为0.5ms每个10ms中，上行和下行传输各有10个子帧可用帧结构

LTETDD模式帧结构TDD帧结构每帧由两个半帧构成，各半帧长度为5ms，由8个常规时隙和3个特殊时隙（DwPTS、GP、和UpPTS）构成支持5ms和10ms的上下行子帧切换周期物理资源块根据物理信道承载信息量大小，定义5种粒度的物理资源块物理资源块物理资源块资源粒子(ResourceElement，RE)最小资源单位，时域占一个OFDM符号，频域占一个子载波资源块(ResourceBlock，RB)资源粒子组(ResourceElementGroup，REG)包括4个RE，用以控制为新到资源的分配控制信道粒子（ChannelControlElement，CCE）包括9个REG，为物理下行控制信道资源分配由一组RB组成，为业务信道资源分配的资源单位分为物理资源块(PRB)和虚拟资源块(VRB)

资源块组(ResourceBlockGroup,RBG)

4G沿用了UMTS里面的三种信道：信道物理信道：物理层，用于具体信号的传输

“考虑信号在空中传输的承载”传输信道：物理层和MAC层之间，描述信息传输方式

“考虑怎样传”逻辑信道：MAC层和RLC层之间，描述信息类型

“考虑传输什么内容”4G定义的下行物理信道

物理信道用于承载所有用户的下行数据以及未在PBCH中传输的系统广播信息和寻呼信息物理下行共享信道

（PDSCH）增强下行物理信道

（ePDCCH）

物理多播信道

（PMCH）用于承载下行控制信息(DCI)，根据DCI不同格式，分别用于上／下行数据传输调度信息、上行功控物理下行控制信道

（PDCCH）与PDCCH目标相同，但能以更灵活方式传输控制信息用于承载多媒体/多播信息4G定义的下行物理信道

物理信道用于承载终端接入网络所需要的部分系统信息，以及传输用于初始接入的参数

物理广播信道

（PBCH）物理HARQ指示信道

（PHICH）中继物理下行控制信道

（R-PDCCH）用于为终端提供解码PDCCH所必需信息的信道，每个成员载波只有一个PCFICH物理控制格式指示信道

（PCFICH）用于承载针对上行共享信道数据包的HARQ应答(ACK/NACK)信息用于在主eNodeB到中继链路上承载L1/L2控制信令物理信道4G定义的上行物理信道

与PDSCH对应，每个终端在各上行链路成员载波上最多一个PUSCH。物理上行共享信道

（PUSCH）每个终端最多一个PUCCH，用于为其发送HARQ确认，用以协助下行链路的信道调度，以及请求上行链路数据传输所需资源。物理上行控制信道

（PUCCH）用于承载随机接入信道序列的发送，基站通过对序列的检测以及后续的信令交流，建立起上行同步。物理随机接入信道

（PRACH）4G定义的下行传输信道

传输信道使用固定预定义格式，用于广播系统信息和小区特定信息，能够在整个小区覆盖区域内广播广播信道

（BCH）寻呼信道

（PCH）

多播信道

（MCH）用于传输下行用户控制信息或业务数据

下行共享信道

（DL-SCH）用于发送给UE的控制信息，映射到用于业务或其他动态控制信道使用的物理资源上用于MBMS用户控制信息的传输传输信道4G定义的上行传输信道

上行共享信道

（UL-SCH）用于传输上行用户控制信息或业务数据。使用波束赋形、HARQ、动态或半持续资源分配；能通过调整发射功率、编码和潜在调制模式。

随机接入信道

（RACH）在早期连接建立时或者RRC状态改变，能够承载有限的控制信息。广播控制信道（BCCH）寻呼控制信道（PCCH）属于下行信道，用于传输寻呼信息和改变通知消息的系统信息公共控制信道（CCCH）包括上下行，当终端和网络间没有RRC连接时，用于传输终端级别控制信息。多播控制信道

（MCCH）为点到多点的下行信道，用于UE接收MBMS业务。专用控制信道

（DCCH）为点到点的双向信道，用于传输终端侧和网络侧存在RRC连接时的专用控制信息控制信道逻辑信道属于下行信道，用于传输广播系统控制信息逻辑信道4G定义的业务信道

单向/双向，针对单个用户提供点到点的业务传输。

专用业务信道

（DTCH）

多播业务信道

（MTCH）点到多点的下行信道，用于接收MBMS业务。三种信道的映射关系逻辑信道至传输信道的映射关系逻辑信道到传输信道的映射关系上行逻辑信道全部映射在上行共享传输信道上。在下行逻辑信道传输中，除PCCH和MBMS逻辑信道有专用PCH和MCH传输信道外，其他逻辑信道全部映射到下行共享信道上。三种信道的映射关系传输信道到物理信道的映射关系在上行信道中，UL-SCH映射到PUSCH上，RACH映射到PRACH上。在下行信道中，BCH和MCH分别映射到PBCH和PMCH，PCH和DL-SCH都映射到PDSCH上。传输信道到物理信道的映射关系物理信号下行参考信号在时频域的位置示意图下行参考信号物理信号LTE的同步信号下行同步信号物理信号上行参考信号图案上行参考信号下行传输信道处理DL-SCH的物理层处理流程对应长为1ms的指针若不采用空分复用，最多支持一个传输块若采用空分复用，最多可传输两个传输块对于每个TTI：下行传输信道处理（1）码块的循环冗余码校验（CRC）插入和码块分割码块分割和每个码块CRC的插入下行传输信道处理（2）信道编码LTETurbo编码器下行传输信道处理（3）速率匹配和物理层混合ARQ速率匹配和混合ARQ功能下行传输信道处理（4）比特级加扰本质是经混合ARQ的编码比特块与一个比特级的扰码序列相乘。应用于下行链路中的所有传输信道。在MCH传输时，扰码序列基于MBSFN区域号，而对于其他类型，扰码序列在相邻小区间互不相同。（5）数据调制下行数据调制将加扰比特块转化为所对应的复值调制符号块。LTE下行链路支持的调制方案包括QPSK、16QAM、64QAM，每个调制符号分别对应2、4、6比特。下行传输信道处理（6）天线映射针对一个或两个传输块上的调制符号进行联合处理，并将结果映射到用于传输的一组天线端口；LTE最多可支持8个发射天线端口的传输；天线映射配置方式包括发射分集、波束赋形和空分复用。（7）资源块映射将每个天线端口上待发送符号映射到一组资源块的可用资源元素上；每个资源块包含了84个资源元素（7个OFDM符号，每个符号12个子载波），但并非所有资源元素均用于传输信道的传输。上行传输信道处理UL-SCH的物理层处理流程大多与对应的DL-SCH处理步骤类似注意区别处上行传输信道处理UL-SCH中的DFT预编码K个块的DFT预编码，每个块包含M个调制符号DFT预编码的作用是有效减少传输信号的立度量。DFT能够通过基2、基3和基5的FFT处理组合来加以实现，以实现复杂度和灵活性之间良