LTE帧结构和协议
- 格式:doc
- 大小:2.51 MB
- 文档页数:29
LTE帧结构和协议讲解LTE(Long Term Evolution)是第四代无线通信技术,为了支持更高的数据速率、更低的时延和更好的系统能力而发展起来的。
LTE通过改进帧结构和引入新的协议来提高系统的性能和效率。
LTE的帧结构主要由基本帧和无线帧的形成方式组成。
在LTE中,基本帧是和无线帧对称的,对称的结构可以简化系统的设计和实现。
基本帧由10个子帧组成,每个子帧的持续时间为1ms。
每个子帧可以分为两个时隙,每个时隙的持续时间为0.5ms。
基本帧中的第0个子帧(SF)被用于广播或下行控制信令,而其他9个子帧(S1~S9)用于传输用户数据。
无线帧的形成方式可以分为FDD(Frequency Division Duplexing)和TDD(Time Division Duplexing)两种。
在FDD模式下,上行和下行数据在频域上互不干扰,通过频域上的分离来实现双工通信。
而在TDD模式下,上行和下行数据共享相同的频谱,在时间上交替进行传输。
FDD和TDD模式可以根据不同的需求选择使用,TDD模式具有更快的部署速度和更灵活的频谱分配,但FDD模式可以提供更好的容量和覆盖性能。
LTE的协议主要由控制平面和用户平面组成。
控制平面负责处理系统控制信令,如寻呼、鉴权和移动性管理等;用户平面负责处理用户数据的传输。
LTE的协议是基于分组交换的IP网络,通过优化分组交换的性能和效率来提高系统的吞吐量和容量。
LTE的控制平面使用RRC(Radio Resource Control)协议进行系统控制和管理。
RRC协议负责系统的连接建立、终端的移动性管理和系统的切换等功能。
RRC协议通过不同的消息和过程来实现这些功能,如RRC连接建立过程、RRC连接重建过程和RRC连接释放过程等。
RRC协议的主要目标是优化系统控制信令的传输,减少信令的时延和系统开销。
LTE的用户平面使用PDCP(Packet Data Convergence Protocol)协议进行用户数据的传输。
一、协1、UMPTb2 单板面板如下图1-1接口UMPT 面板接口含义如下表所示。
表1-1 UMPT 面板接口指示灯UMPT 面板上有3个状态指示灯,含义如下表所示。
表1-2 UMPT 状态指示灯议知识1. LTE帧结构及物理资源基本概念RE/RB/CCE/REG/RBG帧结构Type1:FDD(全双工和半双工)(FDD上下行数据在不同的频带里传输;使用成对频谱)每一个无线帧长度为10ms,由20个时隙构成,每一个时隙长度为T slot = 15630 x Ts = 0.5ms。
对于FDD,在每一个10ms中,有10个子帧可以用于下行传输,并且有10个子帧可以用于上行传输。
上下行传输在频域上进行分开。
帧结构Type2:TDD (TDD上下行数据可以在同一频带内传输;可使用非成对频谱)一个无线帧10ms,每个无线帧由两个半帧构成,每个半帧长度为5ms。
每一个半帧由8个常规时隙和DwPTS、GP和UpPTS三个特殊时隙构成,DwPTS和UpPTS的长度可配置,要求DwPTS、GP以及UpPTS的总长度为1ms。
DwPTS: Downlink Pilot Time SlotGP: Guard Period (GP越大说明小区覆盖半径越大)UpPTS: Uplink Pilot SlotTs = 1 / (15000x2048) sFrame 帧的长度:Tf = 307200 x Ts = 10msSubframe 子帧的长度:Tsubframe = 30720 x Ts = 1msSlot 时隙的长度:Tslot = 15360 x Ts = 0.5ms1 Sub-Carrier = 15 kHz;1 TTI = 1 ms => 1 sub-frame =>2 slots (0.5 ms *2) # for one user, min 2 RB allocation.1 RB = 12 sub-carriers during 1 slot (0.5 ms) =>12 * 15kHz = 180kHz (Bandwidth); => 12 * 7 symbols= 84 REs1RE = 1 sub-carrier x 1 symbol period (Each symbol is QPSK, 16QAM or 64QAM modulated.)LTE支持可变带宽:1.4MHz, 3, 5, 10, 15 和 20MHz一个小区最少使用6个RB, 即最少包含72个sub-carriers: 6 RB * 12 sub-carriers = 72 sub-carriers特殊帧格式7:DwPTS:GP:UpPTS => (21952Ts-32Ts) : 4384Ts : 4384Ts=> 10:2:2最小分配单位为:2192T⋅sConfigure TDD: 上下行配置(下图) + 特殊帧格式(上图) (e.g.: 2:71:7)=> 10ms转换周期:一个帧分成上下半帧,下半帧的特殊帧为DwPTS=1ms,用于DL传输(如上图3,4,5所示)RE:Resource Element,称为资源粒子,是上下行传输使用的最小资源单位。
LTE帧结构图解帧结构总图:1、同步信号(下行)1-1、PSS(主同步信号)P-SCH (主同步信道):UE可根据P-SCH获得符号同步和半帧同步。
PSS位于DwPTS 的第三个符号。
占频域中心6个RB。
1-2、SSS(辅同步信号)S-SCH(辅同步信道):UE根据S-SCH最终获得帧同步,消除5ms模糊度。
SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号。
也占频域中心6个RB,72个子载波,2、参考信号2-2、下行2-1-1、CRS(公共参考信号)时域(端口0和1的CRS位于每个slot第1和倒数第3个符号,端口2和3位于每个slot 第2个符号)频域(每隔6个子载波插入1个)位置:分布于下行子帧全带宽上作用:下行信道估计,调度下行资源,切换测量2-1-2、DRS(专用参考信号)位置:分布于用户所用PDSCH带宽上作用:下行信道估计,调度下行资源,切换测量2-2、上行2-2-1、DMRS(解调参考信号)在PUCCH、PUSCH上传输,用于PUCCH和PUSCH的相关解调,可能映射到以下几个位置:1、PUSCH 每个slot(0.5ms) 一个RS,第四个OFDM symbol2、PUCCH-ACK 每个slot中间三个OFDM symbol为RS3、PUCCH-CQI 每个slot两个参考信号2-2-2、SRS(探测参考信号)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。
、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3、下行物理信道3-1、PBCH(物理广播信道)频域:对于不同的系统带宽,都占用中间的1.08MHz (72个子载波)时域:映射在每5ms 无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上周期:40ms。
一、协议知识1. LTE帧结构及物理资源基本概念RE/RB/CCE/REG/RBG帧结构Type1:FDD(全双工和半双工)(FDD上下行数据在不同的频带里传输;使用成对频谱)每一个无线帧长度为10ms,由20个时隙构成,每一个时隙长度为T slot = 15630 x Ts = 0.5ms。
对于FDD,在每一个10ms中,有10个子帧可以用于下行传输,并且有10个子帧可以用于上行传输。
上下行传输在频域上进行分开。
帧结构Type2:TDD (TDD上下行数据可以在同一频带内传输;可使用非成对频谱)一个无线帧10ms,每个无线帧由两个半帧构成,每个半帧长度为5ms。
每一个半帧由8个常规时隙和DwPTS、GP和三个特殊时隙构成,DwPTS和UpPTSUpPTS的长度可配置,要求DwPTS、GP以及UpPTS的总长度为1ms。
DwPTS: Downlink Pilot Time SlotGP: Guard Period (GP越大说明小区覆盖半径越大)UpPTS: Uplink Pilot SlotTs = 1 / (15000x2048) sFrame 帧的长度:Tf = 307200 x Ts = 10msSubframe 子帧的长度:Tsubframe = 30720 x Ts = 1msSlot 时隙的长度:Tslot = 15360 x Ts = 0.5ms1 Sub-Carrier = 15 kHz;1 TTI = 1 ms => 1 sub-frame =>2 slots (0.5 ms *2) # for one user, min 2 RB allocation.1 RB = 12 sub-carriers during 1 slot (0.5 ms) =>12 * 15kHz = 180kHz (Bandwidth); => 12 * 7 symbols= 84 REs1RE = 1 sub-carrier x 1 symbol period (Each symbol is QPSK, 16QAM or 64QAM modulated.)LTE支持可变带宽:1.4MHz, 3, 5, 10, 15 和 20MHz一个小区最少使用6个RB, 即最少包含72个sub-carriers: 6 RB * 12 sub-carriers = 72 sub-carriers特殊帧格式7:DwPTS:GP:UpPTS => (21952Ts-32Ts) : 4384Ts : 4384Ts=> 10:2:2最小分配单位为:2192T⋅sConfigure TDD: 上下行配置(下图) + 特殊帧格式(上图) (e.g.: 2:71:7)=> 10ms转换周期:一个帧分成上下半帧,下半帧的特殊帧为DwPTS=1ms,用于DL传输(如上图3,4,5所示)RE:Resource Element,称为资源粒子,是上下行传输使用的最小资源单位。
1 RE = 1 subcarrier x 1 symbol periodRB:Resource Block,称为资源块,用于描述物理信道到资源粒子的映射。
一个RB包含若干个RE。
一个RB由12个在频域上的子载波和时域上一个slot周期构成(1 RB = 12 subcarriers x 1 slot)。
1个RB在频域上对应180kHz:1 RB = 12 subcarriers x 15kHz = 180kHz1个RB在时域上对应1个时隙,1 slot =0.5msCCE:Control Channel Element,称为控制信道粒子,PDCCH在一个或多个CCE上传输,CCE对应于9个REG,每个REG包含4个RE,CCE从0开始编号。
(1 CCE = 9 REGs = 9 x 4 REs = 36 REs)REG:Resource Element Group,用来定义控制信道到RE的映射.(1 REG = 4 REs)2. 下行物理信道及物理信号的功能和占用时频码域位置(DL:PDSCH/PDCCH/PHICH/PCFICH/PBCH/PSS/SSS/RS)2.1 PBCH:Physical Broadcast Channel (物理广播信道)- 主要用来传输MIB信息,MIB消息包含:DL带宽信息;PHICH组号;系统帧号SFN- MIB: DL-Bandwidth, PHICH-Config, SFN, # of antennas.- 占用中间的6个RB(72sc),在第2个slot的前4个symbol上传递(slot 1, symbol 0~3)- MIB消息的重复周期为40ms,起始位置为subfram#0 of SFN mod 4 = 0。
每10ms传递一次MIB,传递内容一致,40ms组成一个MIB消息。
可实现时间分集,提高UE接收MIB消息时的增益,改善接收质量2.2 PCFICH:Physical Control Format Indicator Channel (物理控制格式指示信道)- 用来指示在一个sub-frame中PDCCH传输的OFDM symbol数量(1, 2 or 3)- 在每个subframe(TTI)的第1个symbol上进行传递(symbol 0 within each TTI)- 承载CFI信息,每TTI占用16个RE资源,即4个REG2.3 PDCCH:Physical Downlink Control Channel (物理下行控制信道)- 用于承载DCI信息,包括资源调度分配和其他控制信息,如与DL-SCH和PCH相关的HARQ信息等- PDCCH在每个subframe的前3个symbol(symbol 0~2)中进行传递,占用个数由PCFICH承载的CFI消息来确定。
- PDCCH的大小对应于一个或者多个CCE,如下图所示:- DSS => Dedicated Search Space (for only one UE) & CSS => Common Search Space (for several UEs)2.4 PDSCH:Physical Downlink Shared Channel (物理下行共享信道)- 用于承载DL-SCH信息,传递SIB信息(SIB消息传递方向:BCCH -> DL-SCH -> PDSCH)- SIB1消息的重复周期为80ms,初始位置为subframe#5 of SFN mod 8 = 0,在SFN mod 2 = 0的帧上重复. SIB – System Information Blocks- SIB1: Cell Access Info (PLMN, TAC, CID…); 小区选择相关信息; TDD相关配置信息; 余下SIB的时域调度信息- SIB2: 公共信道的无线资源配置(PCCH, RACH); freqInfo (ul-carrierFreq, ul-bandwidth); defaultPagingCycle - SIB3: Cell re-selection information. (Intra/Inter frequency or/and Inter-RAT cell re-selection)- SIB4: Neighbor cell related info only for Intra-frequency cell re-selection information.- SIB5: E-UTRAN Inter-frequency cell re-selection information.- SIB6: UTRAN frequencies and neighboring cell re-selection.- SIB7: GERAN frequencies cell re-selection.- SIB8: CDMA2000 frequencies and neighbouring cell re-selection.- SIB9: Home eNB.- SIB10: ETWS primary notification.- SIB11: ETWS secondary notification.- 如果UE专用参考信号不被传输,使用天线端口集合P = {}0, {}1,0, or {}3,2,1,0- 如果UE专用参考信号被传输,则使用天线端口P = 52.5 PHICH:Physical HARQ Indicator Channel (物理HARQ指示信道)- 用于承载HARQ的ACK/NACK- 在每个subframe的第1个symbol上进行传递(symbol 0 of each subframe)- 一个PHICH组对应于3个REG,12个RE资源2.6 PMCH:Physical Multicast Channel (物理多播信道)- 目前不支持,无需掌握▪没有对传输分集方案进行标准化▪单天线端口传输,使用端口4▪在支持PDSCH和PMCH混合传输的载波上,PMCH不能再子帧0和5中传输下行物理层信号:对应于一系列物理层使用的RE,这些RE不传递任何来自高层信息注:物理信号都由ZC序列生成,每一个子载波占用一个ZC序列的符号。
SSS和PSS同步信号内容固定,重复发送,不承载任何上层信息,是UE在进行小区搜索时第一个要找的信息。
UE进行盲检搜索同步信号,目前只支持Normal CP的格式。
2.7 PSS:Primary Synchronization Signal (主同步信号)- 频域上占系统带宽中间的6个RB,即72sc- 在第2个subframe的第3个symbol中进行传递(subframe 1 or 6, symbol 2)- 指示一个物理小区组内的id:Physical-layer id:0, 1, 2 (3个)2.8 SSS:Secondary Synchronization Signal(辅同步信号)- 频域上占系统带宽中间的6个RB,即72sc- 在第1个subframe的最后1个symbol中进行传递(subframe 0 or 5, symbol 6)在subframe 0和5中的SSS结构相同,但是在频域上错开,以区别前5ms或后5ms的半帧。
- 指示物理小区组号:Physical-layer cell-id group:0~167(168个)- Total cell IDs: 168 x 3 = 504 cell IDs. (0~503)2.9 RS:Reference Signal (参考信号)(every slot, symbol 0&4)- 用于下行信道估计,信道质量测量以及相关解调,对UE来说是已知信号(RS信号与小区physical id有关,这个在小区搜索过程中的同步信号中获得)- 频域上:每6个子载波分配一个RS- 时域上:每个slot的symbol 0&4用来传递RS,symbol 0和4之间有3个SC的间差,用于时频域分集。