LTE 物理层结构介绍-2013_

LTE 物理层下行链路的介绍1、 帧结构LTE 系统中，其帧结构分为2种：帧结构1和帧结构2。

1.1 帧结构1帧结构1主要用于FDD 的情况，其结构如下所示：图表 1-1 FDD 帧结构这里每帧长度为f s 30720010 ms T T =⋅=，)s 1150002048T =⨯为最小的时间单位。

每帧包含10个子帧，每个子帧又分成2个时隙，每个时隙的长度为slot s 15360T 0.5 ms T =⋅=。

1.2 帧结构2帧结构2主要用于TDD 的情况，其结构如下所示：SS图表 1-2 TDD 帧结构这里每帧长度为f s 30720010 ms T T =⋅=，每个帧分为2个半帧，每个半帧的长度为s 153600 5 ms T ⋅=。

每个半帧分为5个子帧，每个子帧由2个时隙组成，每个时隙的长度为slot s 15360T 0.5 ms T =⋅=。

与FDD 帧不同的是，TDD 帧有一个特殊子帧，它的内容为DwPTS ，GP 和UpPTS 。

2、 时隙结构2.1 资源栅格一个时隙中传输的信号可以用一个资源栅格来描述，其大小为RBsc DL RB N N 个子载波和DLsy mb N OFDM 符号，如图表 2-1所示。

One downlink slot T 0=l 1DLsymb -=N l R B D L s u b c a r r i e r RB scN ⨯resource elementsResourceelement),(l k 1RBsc -N图表 2-1 下行资源栅格上面的DLRB N 取决于所用的系统带宽，其集合如下所示：图表 2-2 LTE 带宽配置2.2 资源粒子资源粒子是资源栅格中的最小单位，它通过索引(),k l 唯一标识。

其中，DL RB RB sc 0,...,1k N N =-，DLsymb 0,...,1l N =-，在天线端口p 上的每一个资源粒子可表示为(),p k l a 。

LTE物理层一、概述LTE物理层在技术上实现了重大革新与性能增强。

关键的技术创新主要体现在以下几方面：以OFDMA为基本多址技术实现时频资源的灵活配置;通过采用MIMO技术实现了频谱效率的大幅度提升;通过采用AMC、功率控制、HARQ等自适应技术以及多种传输模式的配置进一步提高了对不同应用环境的支持和传输性能优化;通过采用灵活的上下行控制信道涉及为充分优化资源管理提供了可能。

二、协议结构物理层周围的LTE无线接口协议结构如图所示。

物理层与层2的MAC子层和层3的无线资源控制RRC子层具有接口，其中的圆圈表示不同层/子层间的服务接入点SAP。

物理层向MAC层提供传输信道。

MAC层提供不同的逻辑信道给层2的无线链路控制RLC子层。

信道带宽1、支持的信道带宽：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。

2、LTE系统上下行的信道带宽可以不同（1）、下行信道带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播。

（2）、上行信道带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播。

3、信道带宽与子载波数目比：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。

H-FDD：（1）上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行。

（2）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。

（3）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 基站月分DD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。

三、帧结构FDD帧结构——帧结构类型1，适用于FDD与H-FDD1、一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成；2、每个子帧由两个长度为0.5ms时隙构成。

TDD帧结构——帧结构类型２，适用于TDD1、一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成。

（1）、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；（2）支持5ms和10msDL→UL切换点周期。

L T E物理过程系统框图及物理层简单介绍(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一般下行过程详细流程图1：LTE 的一般下行过程的详细流程图1是我根据LTE 物理层协议专门画的LTE 的一般下行过程的详细流程。

旨在让大家明白物理层是怎么工作的。

有以下两点说明： 1、上行过程很相似，只是上行中UE 的能力比较小，调度信息等是基站通过下行控制信息指定的。

中可以看到如图2所示的一些较详细信息，是上行过程的部分流程。

Node B UEError图2：上行共享信道的物理模型2、这里是一般下行过程，是下行共享信道的整个物理过程，下行还有控制信道、广播信道等。

那些的过程可能只有其中的部分。

或者还有些没有提到的。

详细内容可以参考.和. 3、 本人水平有限，难免有错误和遗漏，发现请指出。

下面详细点介绍图1中的相关内容。

分成4个部分：1、红色所示的物理信道与调制（）；2、蓝色所示的复用与信道编码（）；3、橙色所示的物理层测量（）；以及物理层过程相关内容（）。

四个部分的关系如图3所示。

物理信道与调制（）直接与最下面的空中接口交互信息。

是离发射端和接收端最近的。

然后复用与信道编码（）是在211的上面一点点。

可以认为有一个逻辑信道，在这部分要做信道编码等，与211有个映射关系。

213是高层和最后发射端的一个联系着。

高层通过213给211发命令等。

214是高层为了获得信道等信息而设置的。

To/From Higher Layers图3、物理层协议间以及与高层间关系1、211物理信道与调制：该部分包括图1中的红色部分。

物理信道有很多种，如下表1和2中的红色部分就是部分物理信道。

表1、下行传输信道与物理信道映射表画的图中就是第四点数控复用部分提到的映射到物理信道。

可以看到，有好几种传输信道对应几种物理信道。

另外的上/下行控制信息与物理信道映射在212中。

在物理信道与调制部分要对逻辑信道映射来的信息做处理，如下图4和5所示，分别是下行和上行的处理流程。

第16章 LTE 物理层在上一章中，我们从总体上讨论了一下LTE 无线接口体系，并讨论了不同的协议层的功能和特点。

在这一章中，将对这些层中的最底层，即LTE 物理层的当前现状进行更进一步的讨论。

下一章将会更深入的介绍一些LTE 接入过程，包括随机接入和小区搜索。

16.1 时域的总体结构图16.1从高层次上显示LTE 传输的时域结构，每一（无线）帧长度是frame T =10ms ，每一帧包含十个等长的子帧subframe T =1ms 。

为了提供一致和准确的时序定义，在LTE 无线接入的规范中，不同的时间间隔都能表达成基本时间单位s T =1/30720000的倍数。

图16.1列出的时间间隔因此能表达成frame T =30720000*s T ，且subframe T =30720*s T 。

在一个载波里，一帧的不同子帧可以用做下行传输或上行传输。

如图16.2a 所示，FDD 情况下，是成对的频谱操作，一个子载波里的所有子帧要么用来下行传输（称为下行载波），要么用来上行传输（称为上行载波）。

另外一面，在TDD 情况下，是不成对的频谱操作（图16.2b ），每一帧的第一个和第六个子帧（子帧0和子帧5）总是分配给下行传输，余下的子帧则可以灵活地分配给上行或者下行传输。

预先分配第一和第六子帧的原因是他们包含了LTE 的同步信号。

同步信号是通过每个小区的下行链路传输的，它的目的是用来初始小区搜索和邻近小区搜索。

LTE 小区搜索的基本原理以及同步信号的结构都会在第17章中作具体讨论。

通过图16.2可以看出，TDD 中子帧分配的灵活性使得可以相应地给下行和上行传输分配不同数量的无线资源（子帧），以获得不同的非对称性。

为了避免导致小区间的上行和下行传输的严重干扰，子帧分配在相邻小区间必须是一样的，因此，下行/上行链路非对称性不能动态变化，比如以一帧一帧的快速变化。

然而，它可以基于更慢基础的变化，以匹配不同流量特性比如下行/上行流量非对称，或者其它作用。

LTE网络结构协议栈及物理层LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，为了满足日益增长的数据需求和提供更高的速率、更低的时延，LTE采用了全新的网络结构和协议栈。

本文将介绍LTE网络的结构、协议栈及物理层。

一、LTE网络结构LTE网络结构包括用户终端设备（UE）、基站（eNodeB）、核心网（EPC）和公共网（Internet）四个部分。

UE是移动设备，eNodeB是用于无线接入的基站，EPC则是支持核心网络功能的节点。

UE与eNodeB之间通过无线接口建立连接，提供无线接入服务。

eNodeB负责对无线资源进行管理和调度，以及用户数据的传输。

而EPC则是核心网络，包括MME（Mobility Management Entity）、SGW （Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）等网络节点，负责用户移动性管理、用户数据传输和连接到公共网。

二、LTE协议栈LTE协议栈分为两个层次：控制面协议栈（CP）和用户面协议栈（UP）。

CP负责控制信令的传输和处理，UP处理用户数据的传输。

协议栈分为PHY（物理层）、MAC（介质访问控制层）、RLC（无线链路控制层）、PDCP（包隧道协议层）和RRC（无线资源控制层）五个层次。

- 物理层（PHY）：是协议栈的最底层，负责将用户数据以比特流的形式传输到空中介质中，并接收从空中介质中接收到的数据。

物理层对数据进行编码、调制和解调，实现无线传输。

- 介质访问控制层（MAC）：负责管理无线资源，包括分配资源、管理调度和处理数据的传输。

MAC层通过无线帧的分配来实现用户数据的传输控制。

- 无线链路控制层（RLC）：负责对用户数据进行分段、确认和相关的传输协议。

RLC层提供不同的服务质量，如可靠传输和非可靠传输。

- 包隧道协议层（PDCP）：负责对用户数据进行压缩和解压缩，以减小无线传输时的带宽占用。

LTE移动通信技术任务1 物理层在现代通信领域，LTE（Long Term Evolution，长期演进）移动通信技术无疑是一项具有重要意义的技术革新。

而物理层作为 LTE 技术的基础和关键组成部分，承担着数据传输的核心任务，对于整个通信系统的性能和效率起着至关重要的作用。

要理解 LTE 物理层，首先得明白它的基本功能。

简单来说，物理层就像是通信系统中的“运输管道”，负责将上层的数据进行编码、调制等处理，然后通过无线信道发送出去，同时也负责接收来自无线信道的信号，并进行解调、解码等操作，将数据还原并传递给上层。

在发送端，物理层首先要对数据进行编码。

这可不是随便的编码，而是采用了一系列复杂而高效的编码方式，比如Turbo 码、卷积码等，目的是为了增加数据的可靠性，减少传输过程中的错误。

编码完成后，就轮到调制上场了。

LTE 中常用的调制方式有 QPSK（四相相移键控）、16QAM（16 正交幅度调制）和 64QAM 等。

调制的作用是把编码后的数字信号转换成适合在无线信道中传输的模拟信号。

接下来，这些经过编码和调制的信号会被映射到不同的资源元素上。

资源元素可以理解为无线信道中的一个个小格子，每个格子都承载着一定的信息。

LTE 物理层通过巧妙地安排这些资源元素，实现了高效的数据传输。

而且，为了适应不同的信道条件和用户需求，LTE 还支持灵活的资源分配方式，比如动态资源分配和半静态资源分配。

再来说说接收端。

当无线信号到达接收端时，首先要经过滤波、放大等处理，去除噪声和干扰。

然后进行解调，把模拟信号还原为数字信号。

接着是解码，纠正传输过程中可能出现的错误。

这个过程就像是一个解谜的过程，要从接收到的纷繁复杂的信号中准确地还原出原始的数据。

LTE 物理层还涉及到多天线技术，这也是提升通信性能的一个重要手段。

多天线技术包括 MIMO（多输入多输出）和波束赋形等。

MIMO 可以通过多个天线同时发送和接收数据，大大提高了信道容量和传输速率。