LTE帧结构及资源概念

LTE帧结构及资源概念LTE（Long Term Evolution）是一种无线通信标准，用于移动通信系统。

它采用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）和MIMO（Multiple Input Multiple Output）等技术，可以提供高速、高效的无线数据传输。

在LTE中，帧结构和资源概念起着至关重要的作用，本文将对LTE帧结构和资源概念进行详细介绍。

首先，我们来了解LTE的帧结构。

在LTE中，帧是数据传输的基本单位，每个帧由多个子帧组成。

一个帧的时长为10毫秒，每毫秒包含10个子帧。

每个子帧的时长为1毫秒，并且可以进一步细分为14个符号。

一个子帧可以包含7个上行符号和7个下行符号，或者6个上行符号和6个下行符号。

由于每个符号的时长为71.4微秒，因此一个子帧的总时长为1毫秒。

LTE的帧结构可以进一步细分为不同的类型，如下行帧（Downlink Frame）和上行帧（Uplink Frame）。

在下行帧中，有两种类型的子帧：主子帧和辅子帧。

主子帧用于传输数据，而辅子帧用于端对端调度（例如进行系统信息广播）。

在一个下行帧中，通常有10个主子帧和4个辅子帧，总共14个子帧。

在上行帧中，也有两种类型的子帧：数据子帧和特殊子帧。

数据子帧用于传输上行数据，而特殊子帧用于发送参考信号或其他特定目的。

在一个上行帧中，通常有7个数据子帧和3个特殊子帧，总共10个子帧。

除了帧结构，资源概念也是LTE中的重要概念之一、在LTE中，资源是指用于无线通信的频段和时间段。

资源可以进一步细分为物理资源和逻辑资源。

物理资源是指用于无线传输的实际频率和时间资源。

在LTE中，物理资源主要包括RB（Resource Blocks）和符号。

RB是频域上的资源单元，用于划分频段。

每个RB包含12个子载波，每个子载波的带宽为15kHz。

符号是时间域上的资源单元，用于划分时间段。

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物理资源中的⼏个易混淆名词重申（RB、RE、SB、符号、OFDM符号）LTE物理资源中的⼏个易混淆名词重申（RB、RE、SB、符号、OFDM 符号）1、RE（Resource Element）资源元素，或资源粒⼦。

是LTE物理资源中最⼩的资源单位；在时域上占⽤1个OFDM Symbol（1/14 ms），频域上为1个⼦载波（15KHz）。

平常所说的符号，即调制后的数据符号，是映射到RE上的，与OFDM 符号是两个不同的概念；2、RB（Resource Block），资源块。

1RB=12RE。

在频域上为1个timeslot（0.5ms，半个⼦帧时间长度，常规CP对应7个OFDM 符号），在频域上为12个⼦载波（180KHz）。

通过RB的时频域不难看出，1RB=12RE。

RB有两个概念PRB（物理资源块）和VRB（虚拟资源块）。

3、SB（Scheduling Block），调度块。

1SB=2RB。

是调度的最⼩单位。

在时域上是1个⼦帧长度（1ms，14个OFDM 符号，2个RB时域长度），在频域上，与RB频域宽度相同为12个⼦载波180KHz。

4、REG（资源粒⼦组）、CCE（控制信道单元）。

在传输信令数据时，RE是最⼩的传输单位，但是1个RE太⼩了，因此，很多时候都是⽤REG或CCE来作为传输单位的。

1REG=4RE；1CCE=9REG=36CCE。

记住，PUCCH的最⼩传输单位是CCE，PHICH、PCFICH的最⼩传输单位是REG。

5、sub-carrier（⼦帧）。

LTE帧结构中，1个⽆线帧分为10个⼦帧，每个⼦帧时域上为1ms，14个OFDM 符号；频域上为整个带宽BW。

6、符号，Symbol。

是调制后的符号，代表1~N个⽐特（1、2、3、6对应BPSK、QPSK、16QAM、64QAM的调制⽅式），映射到1个RE 上传送；可以认为符号在时间上是1个OFDM 符号，频率上是1个⼦载波15KHz。

帧结构学习笔记上、下⾏信息如何复⽤有限的⽆线资源，这是所有⽆线制式必须考虑的双⼯技术问题。

以往的⽆线制式要么⽀持时分双⼯（TDD）要么⽀持频分双⼯（FDD），⽽LTE标准即⽀持TDD，⼜⽀持FDD，分别对应着不同的帧结构设计。

1.两种双⼯模式LTE⽀持两种双⼯模式：TDD和FDD，于是LTE定义了两种帧结构：TDD帧结构和FDD帧结构。

LTE标准制定之初就充分考虑了TDD和FDD双⼯⽅式在实现中的异同，增⼤两者共同点、减少两者差异点。

两种帧结构设计的差别，会导致系统实现⽅⾯的不同，但主要的不同集中在物理层（PHY）的实现上，⽽在媒介接⼊控制层（MAC）、⽆线链路控制（RLC）层的差别不⼤，在更⾼层的设计上⼏乎没有什么不同。

从设备实现的⾓度来讲，差别仅在于物理层软件和射频模块硬件（如滤波器），⽹络侧绝⼤多数⽹元可以共⽤，TDD相关⼚家可以共享FDD 成熟的产业链带来的便利。

但终端射频模块存在差异，这样终端的成熟度决定了LTE TDD和LTE FDD各⾃⽹络的竞争⼒。

1.1 FDD和TDDFDD的关键词是“共同的时间、不同的频率”。

FDD在两个分离的、对称的频率信道上分别进⾏接收和发送。

FDD必须采⽤成对的频率区分上⾏和下⾏链路，上下⾏频率间必须有保护频段。

FDD的上、下⾏在时间上是连续的，可以同时接收和发送数据。

TDD的关键词是“共同的频率、不同的时间”。

TDD的接收和发送是使⽤同⼀频率的不同时隙来区分上、下⾏信道，在时间上不连续。

⼀个时间段由移动台发送给基站（UL），另⼀个时间段由基站发送给移动台（DL）。

因此基站和终端间对时间同步的要求⽐较苛刻。

FDD和TDD的上、下⾏复⽤原理如图所⽰。

FDD上、下⾏需要成对的频率，⽽TDD⽆须成对频率，这使得TDD可以灵活地配置频率，使⽤FDD不能使⽤的零散频段。

TDD的上下⾏时隙配⽐可以灵活调整，这使得TDD在⽀持⾮对称带宽业务时，频谱效率有明显优势。

FDD在⽀持对称业务时，能充分利⽤上、下⾏的频谱，但在⽀持⾮对称业务时，频谱利⽤率将⼤⼤降低。

LTE下行物理信道处理过程1.物理层的基本概念1.1LTE系统帧结构在空中接口上，LTE系统定义了无线侦来进行信号的传输，1个无线帧的长度为10m。

LTE支持两种帧结构FDD和TDD。

在FDD帧结构中，一个长度为10m的无线帧由10个长度为1m的子帧构成，每个子帧由两个长度为0.5m的时隙构成。

基本时间单位在TDD帧结构中，一个长度为10m的无线帧由2个长度为5m的半帧构成，每个半帧由5个长度为1m的子帧构成，其中包括4个普通子帧和1个特殊子帧。

普通子帧由两个0.5m的时隙组成，而特殊子帧由3个特殊时隙（DwPTS、GP和UpPTS）组成。

1.2LTE下行时隙结构和物理资源LTE系统中的物理资源均被分配到物理资源网格中传输，也就是说在每个lot中传输的信号由一个资源网格描述。

一个资源网格是由块（PhyicalReourceBlock，记为RB）组成，而每个RB又由元素（reourceelement，记为RE）构成。

一个RB在时域上包含符号,在频域上包含个下行物理资源个资源个OFDM个子载波。

RE是资源网的基本单位，一个资源网包含个资源元。

在一个lot中资源元素由索引对（k,l）唯一定义，其中k=0,…,-1，l=0,…,-1分别为频域和时域的索引。

LTE下行资源网格图具体如图由图可知，一个资源网格由频域索引坐标上标上个OFDM符号交错分割而成。

其中，个子载波和时域索引坐是RB个数，它由下行传输带宽决定，为每RB分配的子载波个数，1个RB在频域上对应12个子载波，和的个数由子载波间隔为15kHZ，180KHz=15KHz某12(normalCP)。

CP（CyclicPrefi某，CP）类型和子载波间隔决定。

物理资源块参数与CP长度关系如表所示子载波间隔15KHz15KHz7.5KHzOFDM符号数(一个时隙)763RB占用子载波数121224RB对应的RE数847272常规CP扩展CP1.3资源元素组物理资源元素组（Reource-elementGroup，记为REG）是用来定义控制信道到资源元素的映射的。