下载文档原格式
![part1 - LTE物理层过程详解[发布]](https://uimg.taocdn.com/358ec13d31126edb6f1a1090.webp)
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 。
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。
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工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示：二、小区搜索及同步过程整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：1)UE开机，在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号（PSS），以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区，如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息，则开机后会先在上次驻留的小区上尝试；如果没有，就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描，发现信号较强的频点去尝试；2)然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），它占用了中心频带的6RB，因此可以兼容所有的系统带宽，信号以5ms为周期重复，在子帧#0发送，并且是ZC序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到小区组里小区ID，同时确定5ms的时隙边界，同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀的长度以及采用的是FDD还是TDD（因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面，位置有所不同，基于此来做判断）由于它是5ms 重复，因为在这一步它还无法获得帧同步；3)5ms时隙同步后，在PSS基础上向前搜索SSS，SSS由两个端随机序列组成，前后半帧的映射正好相反，因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界，达到了帧同步的目的。
由于SSS信号携带了小区组ID，跟PSS结合就可以获得物理层ID（CELL ID），这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。
4)在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号结构，通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解调PBCH做信道估计了。
PBCH在子帧#0的slot #1上发送，就是紧靠PSS，通过解调PBCH，可以得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置以及天线配置。
系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN（系统帧数）位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。
在PBCH的MIB（master information block）广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。
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。
36.302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 UE
Error
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36.212.和36.302.
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（36.211）；2、蓝色所示的复用与信道编码（36.212）；3、橙色所示的物理层测量（36.214）；以及物理层过程相关内容（36.213）。
四个部分的关系如图3所示。
物理信道与调制（36.211）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（36.212）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2、上行传输信道和物理信道的映射
表1和2就是212中的，是上/下行传输信道和物理信道的映射关系。
在我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。
要加扰，调制预处理，资源映射等。
下行可能用MIMO，所以要分层。
当然不同的物理信道的处理过程会不一样。
比如调制方式一般有QPSK、16QAM和64QAM。
但是不同物理信道可用的调制方式不
一样。
一般而言，控制信道需要高的准确率，会用低阶的调制。
这些内容在211中有详细介绍。
211涉及的内容非常多，如果考虑MIMO的话就更多。
这部分可能需要很多人力来实现。
图4、下行物理信道处理流程
图5、上行物理信道处理流程
2、212复用与信道编码：该部分包括图1中的蓝色部分。
复用可以理解成逻辑信道与物理信道的映射，表1和2就是部分映射关系。
在212中的信道可以视为逻辑信道，也有很多种，表1和2的左半边就是不同逻辑信道的简称，不同的逻辑信道信道编码方案不一样。
如表3和表4所示。
另外不同的逻辑信道处理流程也不一样，比如用于控制的逻辑信道UCI只要信道编码就行，不会需要分段，码块级联等过程。
相对而言，信道编码的方案比较成熟了，可以参考别人的程序。
如果信道编码要自己编还是比较麻烦的。
表3、传输信道使用的信道编码方案和编码速率
表4、控制信道使用的信道编码方案和编码速率
3、214物理层测量：该部分包括图1中的橙色部分。
这部分没什么好说的，需要UE测量RSRP\RSSI\RSRQ等，需要eNodeB测量RS Tx power。
3、213物理层过程：该部分包括同步过程、功率控制、随机接入过程、物理层上（下）行共享（控制）信道过程。
主要是特殊逻辑信道和特殊物理信道的相关处理。
以上是我的浅显认识，供大家参考。
具体内容还得看相关的协议。
与OFDM相关的参数我总结有：
1、信道编码方案如表3和4所示。
2、调制（星座映射）方案有QPSK\16QAM\64QAM。
可以根据码率不同细分。
3、载波间隔15K，最小TTI是1ms，帧结构有FDD和TDD的。
4、支持的带宽:1.4M,3M,5M,10M,15M,20M。
分别有6，15，25，50，75，100
个资源块。
每个资源块180k，持续一个时隙0.5ms
5、CP长度：常规4.6875微秒，扩展16.67微秒
实际做系统过程中遇到的参数将非常多。
那个只有在协议中去找了。
