LTE物理层总结一

98407091、物理层综述1.01.3G标准向4G演进的路线：TD-SCDMA：TD-SCDMA→TD-HSDPA→TD-HSUPA→TD-HSPA+→LTETDDWCDMA：GSM→GPRS→EDGE→WCDMA→HSDPA→HSUPA→HSPA+→LTEFDDCDMA2000：CDMA→CDMA1X→CDMA2000EV-DORev.0→Rev.A→LTEFDDWIMAX:1.02.什么是LTE？LTE项目是第三代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnershipProject,3Gpp）对通用移动通信系统（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，UMTS）技术的长期演进(LongTermEvolution,LTE)，始于2004年3GPP的多伦多会议。LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。1.03.LTE的需求指标主要需求指标包括：●支持1.25MHz-20MHz带宽；●峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps。频谱效率达到3GPPR6的2-4倍；●提高小区边缘的比特率；●用户面延时：零负载（单用户、单数据流）、小ＩＰ分组条件下单向时延小于5ms；●控制面延时：从驻留状态转换到激活状态的延迟小于1OOms；●每个小区在5MHz带宽下最少支持200个用户；●用户吞吐量：下行每MHz平均用户吞吐量为R6HSDPA的３～４倍，上行每MHz平均用户吞吐量为R6HSDPA的２～３倍●支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作；●支持增强型的广播多播业务；●降低建网成本，实现从R6的低成本演进；●实现合理的终端复杂度、成本和耗电；●支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网；●追求后向兼容，但应该仔细考虑性能改进和向后兼容之间的平衡；●取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（包交换）域实现，如采用VoIP；●对低速移动优化系统，同时支持高速移动；●以尽可能相似的技术同时支持成对（paired）和非成对（unpaired）频段；●尽可能支持简单的临频共存。●无线资源管理：增强的端到端QoS，有效支持高层传输，支持不同的无线接入技术之间的负载均衡和策略管理●尽可能减少选项，避免多余的必选特性1.04.与LTE物理层相关的协议编号及内容TS36．201――ＬＴＥ物理层――总体描述TS36．211――物理信道、参考信号、帧结构TS36．212――信道编码、交织、速率匹配、复用TS36．213――随机接入等物理层的工作过程TS36．214――物理层的测量技术TS36．302――物理层向高层提供的数据传输服务1.05LTE一共有几层？各自的功能是什么？LTE分为横向三层：物理层、数据链路层、网络高层；纵向两个平面：用户业务平面和控制平面。物理层给高层提供数据传输服务传输信道的错误检测并向高层提供指示；传输信道的前向纠错（FEC）编解码；混合自动重传请求（HARQ）软合并；编码的传输信道与物理信道之间的速度匹配；编码的传输信道与物理信道之间的映射；物理信道的功率加权；物理信道的调制和解调；频率和时间同步；射频特性测量并向高层提供指示；多输入多输出（MIMO）天线处理；传输分集；波束形成；射频处理；数链层分为MAC子层,RLC子层，和两个依赖于服务的子层：PDCP协议层，BMC协议层。现阶段各个子层均只有功能性描述，没有具体的协议,只有功能性框架。MAC层功能(网络侧每Cell一个MAC实体)逻辑信道和传输信道的映射，复用和解复用数据量测量HARQ功能UE内的优先级调度和UE间的优先级调度TF选择Padding(FFS)RLCPDU的按序提交(FFS)RLC层功能支持AM、UM、TM数据传输(FFS)ARQ数据切分(重切分)和重组(级联FFS)SDU的按序投递数据的重复检测协议错误检测和恢复(ResetFFS)aGW和eNB间的流控(FFS)SDU丢弃(FFS)PDCP层功能—位于UPE头压缩，只支持ROHC算法用户面数据加密(FFS)下层RLC按序投递时，PDCP的重排缓冲(FFS，主要用于跨eNB切换)网络高层即RRC层，RRC层功能系统消息广播和寻呼建立、管理、释放RRC连接RRC信令的加密和完整性保护(FFS)RB管理移动性管理广播/多播服务支持(FFS)NAS直传信令传递(FFS)1.06.LTE物理层是如何工作的？从通俗的通信角度理解LTE中UE和eNB之间的通信流程：CellsearchENB一直处于开机状态，UE无论开机还是mobility，都通过小区搜索（cellsearch）实现时、频同步，同时获得cellPHYID。然后读PBCH，得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置等系统消息。TS36.300-860p23基于竞争的随机接入TS36.213section6p15TS36.30010.1.5p491.Sendpreamblesequencephysicalnon-synchronizationrandomaccessprocedurephysicalchannel:PRACHmessage:preamblesequenceUE在PRACH上给ENB发送preamble序列2.ENB给UE回复响应消息AddresstoRA-RNTIonPDCCHRandomaccessresponsegrantPhysicalchannel:PDSCHENB向UE传输的信息至少包括以下内容：RA-preambleidentifier,TimingAlignmentinformation,initialULgrantandassignmentofTemporaryC-RNTI。理解：RA-preambleidentifier指UE发送的preamble的标志符，应该和index有关，不可能既在PDCCH上传输，又在PDSCH上传输，所以RA-RNTI应该不是preamble的index。TimingAlignmentinformation是时间提前量信息，因为空间的无线传输存在延迟，ENB计算出这个延迟量并告诉UE，以确定下一次发送数据的实际时间。UL-grant:授权UE在上行链路上传输信息，有这个信息UE才能进行下一步的RRC连接请求。其中会给出UL-SCH可以传输的transportblock的大小，最小为80bits.3.RRC连接请求（UE—ENB）RRCconnectionrequest在进行RRC连接请求以前先完成一些基本的配置：applythedefaultphysicalchannelconfigurationapplythedefaultsemi-persistentschedulingconfigurationapplythedefaultMACmainconfigurationapplytheCCCHconfigurationapplythetimeAlignmentTimerCommonincludedinSystemInformationBlockType2;starttimerT300;initiatetransmissionoftheRRCConnectionRequestmessageinaccordancewithRRClayer产生RRCconnectionrequest并通过CCCH传输CCCH-UL-SCH-PDSCH获取UE-identity，要么由上层提供(S-TMSI),要么是randomvalue。如果UE向当前小区的TA（跟踪区）注册了上层就可以提供S-TMSI把estabilshmentclause设置的与上层一致4.RRC连接应答（ENB—UE）RRCconnectionsetupUE接收ENB发送的radioResourceConfiguration等信息，建立相关的连接，进入RRCconnetction状态。Actionaboutphysicallayer:AddressedtotheTemporaryC-RNTIonPDCCH如果UE检测到RAsuccess,但是还没有C-RNTI，就把temporaryC-RNTI升为C-RNTI，否则丢弃。如果UE检测到RAsuccess,而且已经有C-RNTI，继续使用原来的C-RNTI。5.RRCconnectionsetupcomplete（UE—ENB）RRC连接建立完成，UE向ENB表示接收到了连接的应答信息，应该是为了保证连接的可靠性的。如果UE未成功接收到RRCconnectionsetup消息，ENB应该会重发。不然RRCconnectionsetupcomplete就没有存在必要。之后便进入正常的数据传输过程。上行调度过程：1.UE向ENB请求上行资源Physicalchannel:PUCCHMessage:SR(schedulerequest)SR发送的周期以及在子桢中的位置由上层的配置决定。UE需要告诉ENB自己要传输的数据量，同时SR中UE必须告诉ENB自己的identity(C-RNTI)理解：根据上层的配置UE按照一定的周期在PUCCH的固定位置传输SR，而ENB对SR的发送者的识别是通过UE和ENB事先约定好的伪随机序列来实现的？？当UE有发送数据的需求是，就把相应得SR置1，没有资源请求时SR为空。SR只负责告诉ENB是否有资源需求，而具体需要多少资源则由上层的信令交互告诉ENB。在TS36.213中指定：Schedulingrequest(SR)usingPUCCHformat1，不需要进行编码调制，用presence/absence携带信息。2.上行信道质量测量Physicalsignal:soundingreferencesignalPhysicalchannel:PUCCHENB给UE分配上行资源之前首先必须要知道上行信道的质量，如果UE的上行信道质量较好且有传输数据的需求，ENB才会给UE分配资源soundingreferencesignal应该对UE和ENB都是已知的，ENB根据从UE接收到的soundingreferencesignal和自己已知的信号的对比就可以知道当前上行信道的质量了。当然，如果信道质量的变换很快，再加上空间信号传输的延迟估计的误差，由soundingreferencesignal测量出的信道质量可能会变得不准确。所以UE需要每过一段时间就发送soundingreferencesignal给ENB，以尽可能准确地得到当前信道的质量。3.ENB分配资源并通知UEPhysicalchannel:PDCCH分配完资源后ENB还必须把分配的结果告诉UE，即UE可以在哪个时间哪个载波上传输数据，以及采用的调制编码方案。E-UTRAN在每个TTI动态地给UE分配资源（PRBs&MCS）,并在PDCCH上传输相应的C-RNTI。4.UE接收资源分配结果的通知并传输数据Physicalchannel:PUSCHUE首先接收ENB下发的资源分配通知，监视PDCCH以查找可能的上行传输资源分配，从commonsearchspace中获取公共信息，从UEspecificsearchspace中搜索关于自己的调度信息。根据搜索到的结果后就可以在PUSCH对应的PRB上传输数据信息。注意：在上行链路中没有盲解码，当UE没有足够的数据填充分配的资源时，补05.ENB指示是否需要重传Physicalchannel:PHICH6.UE重传数据/发送新数据同4下行调度过程1.下行信道质量测量ENB发送cellspecificreferencesignal给