1、LTE基本原理介紹,2,E-UTRAN概述 下行信道 上行信道 硬件實現(xiàn)架構(gòu),內(nèi)容提要,概述,3,技術(shù)指標對比,4,概述,E-UTRAN的多址方式以O(shè)FDM為基礎(chǔ)，在上行使用SC-FDMA，在下行使用OFDMA OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案。多載波傳輸把數(shù)據(jù)流分解成若干子比特流，這樣每個子數(shù)據(jù)流將具有低得多的比特速率，用這樣的低比特率形成的低速率多狀態(tài)符號再去調(diào)制相應(yīng)的子載波，就構(gòu)成多個低速率符號并行發(fā)送的傳輸系統(tǒng)。由于各個子載波相互正交，所以擴頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，不但減小了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率 為了克服符號間干擾，減少在接收端定時偏移的錯誤，一般都要在每個

2、OFDM符號之間插入保護間隔 通常是將每個OFDM符號的后Tg 時間中的樣點復(fù)制到OFDM符號的前面，形成前綴，在交接點沒有任何間斷。這種保護間隔叫做循環(huán)前綴(Cyclic Prefix, CP)。E-UTRAN中使用的就是這種循環(huán)前綴,概述,OFDM收發(fā)信機示意圖 SC-FDMA發(fā)射端示意圖,5,概述,E-UTRAN系統(tǒng)的傳輸參數(shù),6,概述,時域幀結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)時間單元 傳輸時間間隔 (TTI) 兩種CP Normal CP Extended CP,7,概述(續(xù))CP,8,概述(續(xù))無線幀結(jié)構(gòu),兩種無線幀結(jié)構(gòu) Type 1：適用于FDD和TDD模式 Type 2：僅適用于TDD模式 Type 1

3、 適用于全雙工FDD和半雙工的FDD與TDD 一個無線幀包含20個時隙，每兩個時隙組成一個子幀 在10ms的間隔，上下行各自有10個子幀用于傳輸，上下行在頻域上是獨立的。,9,概述(續(xù))無線幀結(jié)構(gòu),僅用于TDD模式 一幀分為兩個半幀，每個半幀的結(jié)構(gòu)是相同的 每個半幀包含5個子幀，其中子幀1包含三個特殊的域：DwPTS, GP和 UpPTS 一個子幀被定義為兩個時隙 子幀0和DwPTS總是用于下行發(fā)送，UpPTS和子幀1總是用于上行發(fā)送 同一個時刻，一個子幀要么分配給下行，要么分配給上行。子幀0和子幀5總是分配給下行 切換點可以配置為5ms/10ms,10,Type 2,12,概述(續(xù))無線幀結(jié)

4、構(gòu),Type 2幀結(jié)構(gòu)的配置,概述(續(xù))資源網(wǎng)格(Resource Grid),用來描述每個時隙中傳輸?shù)男盘?每個網(wǎng)格中有 NRBNscRB 個子載波(頻域)和 Nsymb個符號(時域) NRB由傳輸帶寬決定，并滿足 6 NRB 110 資源網(wǎng)格中的每一個元素就叫做資源元素(Resource Element)，它是上下行傳輸中的最小資源單位,13,概述(續(xù))資源塊(Resource Block),由時域上Nsymb 個連續(xù)的符號和頻域上 NscRB 個連續(xù)的子載波構(gòu)成 包括 Nsymb NscRB個資源元素 對應(yīng)于時域上一個時隙和頻域上的180kHz,14,下行的時隙結(jié)構(gòu) 同步信號 參考信號

5、下行物理信道的基本處理過程 各個信道的具體處理過程 OFDM基帶信號的生成,15,E-UTRAN概述 下行信道 上行信道 硬件實現(xiàn)架構(gòu),內(nèi)容提要,下行傳輸,LTE的下行傳輸是基于OFDMA的 物理信號 Reference signal Synchronization signal 物理信道 Physical Downlink Shared Channel, PDSCH Physical Broadcast Channel, PBCH Physical Multicast Channel, PMCH Physical Control Format Indicator Channel, PCFIC

6、H Physical Downlink Control Channel, PDCCH Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH,16,下行傳輸(續(xù))時隙結(jié)構(gòu),下行的子載波間隔 f 有兩種，15kHz和7.5kHz 時域上有 NDLsymb個OFDM符號，根據(jù)不同的CP和幀結(jié)構(gòu)和子載波間隔，數(shù)目不同 對于多天線發(fā)送情況，每個天線端口對應(yīng)一個資源網(wǎng)格，天線端口是通過相關(guān)的參考信號來定義的 資源塊有物理資源和虛擬資源塊 一個時隙中物理資源塊編號和資源元素之間的關(guān)系為 虛擬資源塊和物理資源塊大小一樣 根據(jù)分集階數(shù)的不同，虛擬資源塊和物理資源塊之間的映射方

7、式不同,17,下行傳輸(續(xù)),對物理信道處理的目的主要是把經(jīng)過加擾、調(diào)制處理后的物理信號和物理信道映射到資源網(wǎng)格中去，然后再對他們進行OFDM處理 在映射到資源網(wǎng)格的過程中，存在優(yōu)先級，順序為： 參考信號 同步信號 PBCH PCFICH PHICH PDCCH PMCH/PDSCH 下面就按照這個順序介紹對下行物理信道和物理信號的處理,18,下行傳輸(續(xù))參考信號1,參考信號的作用 信道質(zhì)量測量 信道估計的相干解調(diào) 小區(qū)搜索信息 三種下行參考信號 小區(qū)專用參考信號 MBSFN參考信號 UE專用參考信號 一個下行天線端口上只能傳一個參考信號 小區(qū)專用參考信號，支持配置1，2，4個天線端口 MB

8、SFN參考信號，在天線口4上發(fā)送 UE專用參考信號，在天線口5上發(fā)送,19,下行傳輸(續(xù))參考信號2,小區(qū)專用參考信號 在不發(fā)送MBSFN的小區(qū)的所有下行子幀上傳輸 若子幀已用于傳輸MBSFN，那么只有子幀的前兩個OFDM符號可以用于傳輸小區(qū)專用參考信號 小區(qū)專用參考信號能在天線端口03中的一個或幾個上傳輸 只在15khz間隔有定義 參考信號的生成 ( rm,n(ns) ),20,擴展CP： 由一個二維隨機序列 rm,n(ns) 生成 共有504個 物理層小區(qū)id與504個不同的二維隨機序列之間存在一對一的映射,普通CP：,下行傳輸(續(xù))參考信號3,小區(qū)專用參考信號映射到資源元素 一個時隙里任

9、何一個天線上用于傳輸參考信號了的資源元素在同一時隙中任何天線上都不能使用，并要設(shè)為0 下圖是 Cell ID為0， vshift0 時參考信號在下行天線端口的映射情況示意圖,21,下行傳輸(續(xù))參考信號4,MBSFN參考信號 在分配給MBSFN傳輸?shù)淖訋蟼魉?使用天線端口4 只在長CP情況下使用,22,下行傳輸(續(xù))參考信號5,UE專用參考信號 支持PDSCH的單天線傳輸 使用天線端口5 由高層配置是否傳輸或是否為PDSCH解調(diào)的相位參考 如果存在UE專用參考信號并且是PDSCH解調(diào)的有效相位參考，那么UE可以忽略在天線端口2和3上的傳輸,23,下行傳輸(續(xù))同步信號1,在小區(qū)搜索過程中和小

10、區(qū)id密切相關(guān)。物理層小區(qū)id總共有504個，分成168個物理層小區(qū)id組，每組有3個id。這樣物理層小區(qū)id可以表示成： NcellID=3 N(1)ID + N(2)ID， N(1)ID0,1,167 ， N(2)ID0,1,2 分為主同步信號和輔同步信號 在映射到資源網(wǎng)格中的時候要避開已經(jīng)映射了參考信號的資源元素 主同步信號序列的生成 由頻域 Zadoff-Chu 序列產(chǎn)生 和 N(2)ID 相關(guān) 輔同步信號序列的生成 兩個長度為31的二進制序列交錯級聯(lián)產(chǎn)生 級聯(lián)的序列由主同步信號給出的擾碼序列進行加擾,24,下行傳輸(續(xù))同步信號2,主同步信號映射到資源元素 幀結(jié)構(gòu)1：主同步信號僅僅在

11、時隙0和時隙10中最后一個符號發(fā)送 幀結(jié)構(gòu)2：主同步信號在DwPTS域第三個符號發(fā)送。 輔同步信號映射到資源元素 幀結(jié)構(gòu)1：輔同步信號僅僅在時隙0和時隙10中最后第二個符號發(fā)送 幀結(jié)構(gòu)2：輔同步信號在時隙1和時隙11的最后一個OFDM符號發(fā)送,25,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程1,基本處理過程 加擾：對將要在物理信道上傳輸?shù)拇a字中的比特進行加擾 調(diào)制：加擾后的比特變成了復(fù)值調(diào)制符號 層映射：將復(fù)值調(diào)制符號映射到一個或者多個傳輸層 預(yù)編碼：對將要在各個天線端口上發(fā)送的每個傳輸層上的復(fù)制調(diào)制符號進行預(yù)編碼 映射到資源元素：把每個天線端口的復(fù)值調(diào)制符號映射到資源元素上 生成OFDM信號：為每

12、個天線端口生成復(fù)值時域的OFDM符號,26,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程2,加擾 加擾前后的比特數(shù)不變 利用小區(qū)專用序列加擾 調(diào)制 編碼效率根據(jù)不同的調(diào)制方法而不同 QPSK: L=2；16QAM: L=4；64QAM: L=6,27,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程3,層映射 碼字數(shù)q，層數(shù)v，天線端口數(shù)P，每層的符號數(shù)M layersymb 輸入 d(q)(0), ,d(q)( M(q)symb-1)，輸出x(i)=x(0)(i),x(v-1)(i)T， i=0,1, Mlayersymb-1 單天線的層映射(v=1) x(0)(i)=d(0)(i)， Mlayersymb=

13、M(0)symb 空間復(fù)用的層映射(q=1,2，vP),28,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程4,29,層映射 傳輸分集的層映射(q=1， v=P),下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程5,預(yù)編碼 層映射的輸出作為輸入，每個天線端口p上的輸出表示為 y(p)(i)， i=0,1, Mapsymb-1 在單天線上傳輸?shù)念A(yù)編碼(p=1) y(p)(i)=x(0)(i) i=0,1, Mapsymb-1 ， Mapsymb = Mlayersymb 空間復(fù)用的預(yù)編碼( p=2,4) CDD較小或等于0 CDD較大,30,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程6,31,P=2的W(i),P=4的W(

14、i),CDD較小的D(i),CDD較大的D(i),下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程7,傳輸分集的預(yù)編碼 P=2,32,P=4,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程8,層復(fù)用和預(yù)編碼是成套出現(xiàn)的,33,下行傳輸(續(xù))下行物理信道的處理過程9,映射到資源元素 每個天線端口處，復(fù)值符號從y(p)(0) 開始，映射到指定的虛擬傳輸塊上 用于傳輸參考信號的資源塊不被映射 先子載波后OFDM符號，然后按照時隙和子幀依次映射,34,下行傳輸(續(xù))PBCH1,處理過程,35,下行傳輸(續(xù))PBCH2,映射示意圖,36,下行傳輸(續(xù))PCFICH1,指示在一個子幀中傳輸PDCCH所使用的OFDM符號數(shù)(1,

15、2,or 3) 處理方法,37,下行傳輸(續(xù))PCFICH2,映射示意圖,38,下行傳輸(續(xù))PHICH,39,承載HARQ ACK/NACK 處理方法,下行傳輸(續(xù))PDCCH,承載調(diào)度指令和其它控制信息 PDCCH在一個或者幾個控制信道元素(CCEs)的集合中被發(fā)送。一個CCE和一組資源元素相關(guān)。多個PDCCHs可以在一個子幀中被發(fā)送。 PDCCH支持多種傳輸格式 處理方法,40,下行傳輸(續(xù))PDSCH,處理過程 沒有傳UE專用參考信號：P=1，2，4 傳輸了UE專用信號：p=5 映射時 ，按照先k，再l，然后時隙，最后是子幀的順序，將經(jīng)過處理的符號映射到?jīng)]有被前面的信號和信道使用過的資

16、源元素上,41,下行傳輸(續(xù))PMCH,處理過程 不使用傳輸分級模式 在使用單天線傳輸時，使用的天線端口是 p=4 傳輸PMCH使用的子幀時，最多只有前面兩個OFDM符號保留用來實現(xiàn)non-MBSFN 在支持PDSCH和PMCH混合發(fā)送的載波上，不能在子幀0和5傳PMCH 映射時 ，按照先k，再l，然后時隙，最后是子幀的順序，將經(jīng)過處理的符號映射到?jīng)]有被前面的信號和信道使用過的資源元素上,42,下行傳輸(續(xù))OFDM基帶信號的生成,一個時隙內(nèi)的OFDM符號以 l 的升序方式發(fā)送,43,上行的時隙結(jié)構(gòu) 參考信號 PUCCH和PUSCH的具體處理過程 SC-FDMA基帶信號的生成 PRACH,44

17、,E-UTRAN概述 下行信道 上行信道 硬件實現(xiàn)架構(gòu),內(nèi)容提要,上行傳輸,LTE的上行傳輸是基于SC-FDMA的 物理信號 Reference signal（由相同的基本序列產(chǎn)生） 解調(diào)參考信號（與PUSCH或PUCCH有關(guān)） Sounding參考信號（與PUSCH或PUCCH無關(guān)） 物理信道 Physical Uplink Shared Channel, PUSCH Physical Uplink Control Channel, PUCCH Physical Random Access Channel, PRACH,45,上行傳輸(續(xù))時隙結(jié)構(gòu),上行的子載波間隔 f 只有一種，15kHz

18、 時域上為 NULsymb 個SC-FDMA符號，根據(jù)不同的CP和幀結(jié)構(gòu)，數(shù)目不同 資源塊編號與資源元素之間的關(guān)系,46,上行傳輸(續(xù))參考信號1,兩類 上行參考信號 解調(diào)參考信號：與PUSCH或PUCCH的傳輸相關(guān) Sounding參考信號：與PUSCH和PUCCH的傳輸無關(guān) 兩類參考信號由不同的循環(huán)因子a與同一個基本序列生成,47,基本序列按長度3RB為界分為兩種不同的產(chǎn)生方法 基本序列分為30組，u為組號，v為組內(nèi)序列號，每組根據(jù)序列長度不同包含一個或兩個序列。v=0(信號長度為15RB)，v=0/1(信號長度為6110RB),48,上行傳輸(續(xù))基本序列的生成,基本序列長度=3RB時,

19、基本序列長度=1RB/2RB時，查表5.5.1.2-1/5.5.1.2-2,49,上行傳輸(續(xù))各信號處理流程,上行傳輸(續(xù))參考信號2,PUCCH的解調(diào)參考信號(rPUCCH() 參考信號序列的產(chǎn)生 不同的PUCCH格式，每個時隙中使用的參考信號數(shù)NRSPUCCH和w(n) 不同 不同時隙采用不同的w(n),不同的符號位置采用不同的循環(huán)位移 PUCCH解調(diào)參考信號長度為12子載波 映射到資源元素 參考信號序列先乘以幅度因子PUCCH 先按k的升序，然后是l 的升序，最后是時隙號 k的取值范圍與用于PUCCH傳輸?shù)募弦粯?幀結(jié)構(gòu)類型不同選用的l不同,50,上行傳輸(續(xù))參考信號3,51,PUSCH的解調(diào)參考信號(rPUSCH() 參考信號序列生成 跳頻模式一個時隙中的u根據(jù)跳頻序列的不同而不同 非跳頻模式u值固定，v值基于時隙變化 一個子幀中不同的時隙可以使用不同的 信號長度與PUSCH的長度相同 映射到資源元素 參考信號序列先乘以幅度因子PUSCH 僅使用l=3，k 按照升序進行映射,上行傳輸(續(xù))參考信號4,Sounding參考信號 信號的生成rSRS() 使用的序列序號從PUCCH使用的序列序號得到 映射