LTE信道详解

LTE信道详解信道及信号逻辑、传输、物理信道逻辑、传输、物理信道映射逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去；不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。下行信道映射关系上行信道映射关系对于上行来说，逻辑信道公共控制信道CCCH、专用控制信道DCCH以及专用业务信道DTCH都映射到上行共享信道UL-SCH，对应的物理信道为PUSCH。上行传输信道RACH对应的物理信道为PRACH。对于下行来说，逻辑信道寻呼控制信道PCCH对应的传输信道为PCH，对应物理信道为PDSCH承载；逻辑信道BCCH映射到传输信道分为两部分，一部分映射到BCH，对应物理信道PBCH，主要是承载MIB（MasterInformationBlock）信息，另一部分映射到DL-SCH，对应物理信道PDSCH，承载其它系统消息。CCCH、DCCH、DTCH、MCCH(MulticastControlChannel)都映射到DL-SCH，对应物理信道PDSCH。MTCH(MulticastTrafficChannel)承载单小区数据时映射到DL-SCH，对应物理信道PDSCH。承载多小区数据时映射到MCH，对应物理信道PMCH。物理信道简介物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、PDSCH等。物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息，如参考信号(RS)，同步信号。下行物理信道：PDSCH:PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)。主要用于传输业务数据，也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度，PDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。PBCH:PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。PHICH:PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARq指示信道)，用于承载HARP的ACK/NACK反馈。PCFICH:PhysicalcontrolFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道)，用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。PMCH:PhysicalMulticastchannel(物理多播信道)，用于承载多播信息下行物理信号：RS(ReferenceSignal)：参考信号，通常也称为导频信号；LTE中定义了多种参考信号，下行和上行都有，其中最重要的小区参考信号CRS。CRS在LTE空中接口的地位，相当于WCDMA的导频信号。CRS与导频信号的最大区别是CRS不连续发射，而且均匀分布在各个子载波上。CRS的强度称为RSRP，质量称为RSRQ。SCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号；上行物理信道：PRACH:PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)承载随机接入前导PUSCH:PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)承载上行用户数据。PUCCH:PhysicalUplinkControlChannel(物理上行共享信道)承载HARQ的ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。上行物理信号：RS：参考信号；下行信道处理信道处理需要经过加扰、调制、层映射、预编码、RE映射、生成OFDM符号等几个步骤，见如下图所示：加扰－编码bit的加扰，加扰将不改变bit速率调制－将加扰bit调制为复值符号（BPSK、QPSK、16QAM或64QAM将数据流）层映射－将复值调制符号映射到若干传输层。调制后的符号可以经过一层或多层传输，多层传输包括多层复用传输和多层分集传输，分别对应不同的处理方式预编码－对传输层的复值符号预编码到天线口。对单天线，多天线复用、多天线分集进行不同的处理，决定每天线的符号量，预编码是多天线系统中特有的自适应技术RE映射－映射到具体的物理资源单元。对每个RE{k,l}按照先递增k，后递增l的方式映射，被其他信息占用的RE均不能映射。生成OFDM符号－生成每个天线口的OFDM符号物理信道配置（图中“RB专用导频信道”实为“RB专用导频分布图”）PDSCH配置PDSCH(物理下行共享信道)主要用于传输业务数据，也可以传输信令。UE在接收PDSCH之前要在每个子帧监控PDCCH信道，并根据PDCCH信道的DCI（DownlinkControlInformation）格式解析资源分配域来获得PDSCH的实际资源分配情况。每一条PDCCH信道的资源分配域包括两部分：类型域(typefield)和实际资源分配信息。由于PDCCH存在三种资源分配类型：Type0，Type1和Type2。所以PDSCH资源分配方式包括Type0、Type1和Type2三种方式。Type0的资源分配方式：UE的资源分配以RBG(ResourceBlockGroup)为单位，使用Bitmap指示分配给被调度UE的资源组。组的大小与系统带宽有关，如下表所示：分配示例如下图所示：Type1的资源分配方式：使用Bitmap指示一个资源块集合中分配给被调度UE的物理资源块，该资源块为P个资源块中的一个，其中P与系统带宽有关，取值如上表所示：下图是Type1资源分配的一个示例。Type2的资源分配方式：根据在相应的PDCCH上带有的1bit标志，决定虚拟资源块与物理资源块之间的映射关系。物理资源块的分配可以在一个资源块组到整个系统带宽之间变化。包括LVRB(LocalizedVirtualResourceBlock)连续分配RB和DVRB(DistributedVRB)跳频分配RB两种分配方式。下图是一个分配示例。PUSCH配置PUSCH(物理上行共享信道)主要用于承载上层数据信息。PUSCH处理过程包括加扰、调制比特数据映射、DFT变换处理、映射复数据到分配的时频域资源、IFFT变换处理生成时域信号等过程，见下图所示：下图给出上行各信道的时频结构图。SCH配置SCH(同步信道)不同的同步信号来区分不同的小区，包括PSS和SSS。P-SCH(主同步信道）：符号同步，符号timing对准，部分CellID检测,频率同步，3个小区ID.S-SCH（辅同步信道）：帧同步，CP长度检测和CellgroupID检测，168个小区组ID.因此捕获了主同步信号和辅同步信号就可以获知物理层小区ID信息，同时得到系统的定时同步和频率同步信息。在频域上占用中间的6个RB，共72个子载波（62个RB传同步信号，两边各留5个RB做保护带）。P-SCH在时域上占用0号和5号子帧第一个slot的最后一个Symbol，S-SCH占用0号和5号子帧第一个slot的倒数第二个Symbol。（待定待定待定待定待定待定待定待定）PCI概述LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0～503之间的一个号码即可。小区ID获取方式在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（共有128种可能性），即可获得该小区ID。LTE的方式类似，不同的是UE需要解出两个序列：主同步序列（PSS，共有3种可能性）和辅同步序列（SSS，共有168种可能性）。由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID。主同步信号是长度为62的频域Zadoff-Chu序列的3种不同的取值，主同步信号的序列正交性比较好；辅同步信号是10ms中的两个辅同步时隙（0和5）采用不同的序列，168种组合，辅同步信号较主同步信号的正交性差，主同步信号和辅同步信号共同组成504个PHY_CELL_ID码。根据协议36211，LTE的PHY_CELL_ID是由主同步信号（）和辅同步信号（）组成，PCI的计算公式：其中取值为0～167，取值为0～2；配置原则因为PCI直接决定了小区同步序列，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。PBCH配置PBCH(广播信道)频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz（72个子载波）进行传输时域：映射在每个5ms无线帧的subframe0里的第二个slot的前4个OFDM符号上（时域位置是5MS还是10MS,待确定）周期：PBCH周期为40ms，每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH广播消息：MIB&SIBPCFICH&PHICH配置PCFICH(物理层控制格式指示信道)指示PDCCH的长度信息（1、2或3）【即动态的指示在一个子帧中有几个OFDM符号(取值范围1,2,3)用于PDCCH信道传输】，在子帧的第一个OFDM符号上发送，占用4个REG，均匀分布在整个系统带宽（即PCFICH信息放置在第一个OFDM符号，为了对抗干扰，这些符号被分散到整个系统带宽进行传输，在每一个子帧的第一个符号上的4个REG(ResourceElementGroup)中传输。具体REG位置与PCI(物理小区ID)、系统带宽相关。PCFICH的4个REG是均匀的分布在小区的带宽内的。）。采用QPSK调制，携带一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数，传输格式。小区级shift，随机化干扰。PCFICH映射后的资源图PHICH(物理HARQ指示信道)用于承载HARQ的ACK/NACK反馈。多个PHICH复用映射到同样的RE资源上，组成一个PHICH组。组内PHICH之间通过不同的正交序列区分。一个PHICH信道可以用索引来唯一识别，其中是PHICH组序号，是组内的正交序列索号。PHICH的反馈时序为N+4，上行的PUSCH是否被正确接收在接收后的第四个子帧的PHICH信道中反馈给UE。每个PHICH组占用3个REG。下图是一个PHICH资源分配的例子。PDCCH配置---覆盖PDCCH(物理下行控制信道)频域：占用所有的子载波时域：占用每个子帧的前n个OFDM符号，n=3PDCCH的信息映射到控制域中除了参考信号、PCFICH、PHICH之外的RE中，因此需先获得PCFICH和PHICH的位置之后才能确定其位置。用于发送上/下行资源调度信息、功控命令等，通过下行控制信息块DCI（DownlinkControlInformation）承载，不同用户使用不同的DCI资源。解调门限为北邮仿真结果。DCI主要有以下几种：Format0：用于传输PUSCH调度授权信息；Format1：用于传输PDSCH单码字调度授权信息；Format1A：是Format1的压缩模式；Format1B：包含预编码信息的Format1压缩模式；Format1C：是Format1的紧凑压缩(VeryCompact)模式；Format1D：包含预编码信息和功率偏置信息的Format1压缩模式；Format2：闭环空分复用模式UE调度；Format2A：开环空分复用模式UE调度；Format3：用于传输多用户TPC命令，针对PUSCH或PUCCH，每个用户2bit，多用户联合编码。Format3A：用于传输多用户TPC命令，针对PUSCH或PUCCH，每个用户1bit，多用户联合编码。一个物理控制信道在一个或多个连续的控制信道单元(CCEs)上传输。LTE协议定义了4中PDCCH格式，每种格式PDCCH使用的CCE数目不同，传输的比特数也不相同，使用何种PDCCH格式由高层配置。PDCCH的映射遵循先时域再频域的映射原则，如下图所示(里面数字是REG的编号)：PDCCH配置---容量以两天线端口为