LTEFDD物理层结讲义构介绍

1.物理层的基本概念1.1 LTE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10ms。

LTE支持两种帧结构FDD和TDD。

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

基本时间单位在TDD帧结构中，一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成，每个半帧由5个长度为1ms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0.5ms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slot中传输的信号由一个资源网格描述。

一个资源网格是由个下行物理资源块（Physical Resource Block，记为RB）组成，而每个RB又由个资源元素（resource element，记为RE）构成。

一个RB在时域上包含个OFDM 符号,在频域上包含个子载波。

RE是资源网的基本单位，一个资源网包含个资源元。

在一个slot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个子载波和时域索引坐标上个OFDM符号交错分割而成。

其中，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，子载波间隔为15kHZ，180KHz=15 KHz x 12(normal CP)。

和的个数由CP（Cyclic Prefix，CP）类型和子载波间隔决定。

物理资源块参数与CP长度关1.3 资源元素组物理资源元素组（Resource-element Groups，记为REG）是用来定义控制信道到资源元素的映射的。

控制信息的映射，需要把物理资源首先定义为资源组，然后再映射。

一、LTE物理层概述——为了支持灵活的应用，LTE支持6种不同的系统带宽：从1.4MHz到最大20MHz。

此系统带宽是指每个LTE载波占用的频谱资源，一般考虑邻频干扰以及滤波器的非理想特性，需要预留一定的保障带宽。

LTE RAN4根据定义了不同系统带宽可用的PRB数为6～100，如表所示。

从物理层来看，为了保持与RAN4射频定义的独立性，仅从PRB的个数体现支持的带宽，根据频谱资源分配，物理层标准可以支持最大达110PRB的任意带宽。

如图给出了信道带和带宽内RB配置之间的关系示意图。

信道也称为射频载波，载波宽度等于信道带宽。

实际发射宽度是可配置的，最大发射带宽小于信道带宽，在其两边留有保护频率，用于发射信号功率滚降，从而可以在信道带宽边缘满足带外辐射限值的要求。

——在蜂窝移动通信系统中，根据发送信号双工方式不同，可以分为TDD（Time Division Duplex）和FDD（Frequency Division Duplex）两种双工方式，其中，FDD双工方式可进一步分为全双工FDD（Full-Duplex FDD）和半双工FDD（HD-FDD，Half-Duplex FDD）。

TDD双工方式采用非对称频谱（Unpaired Spectrum）资源配置，而FDD双工采用成对频谱（Paired Spectrum）资源配置对于TDD双工方式的蜂窝系统，上下行传输信号在同一频带内，通过将信号调度到不同时间段，采用非连续方式发送，并设置一定的时间间隔方式以避免上下行信号间干扰。

FDD双工方式，其上下行传输信号在不同的频带内，采用连续发射方式发送信号，并在上下行信号间设置一定频带间隔方式以避免相互间干扰在LTE中考虑支持半双工FDD方式，H-FDD是相对于现有的FDD（全双工FDD）而言的另一种双工方式。

在半双工FDD中，基站仍然采用全双工FDD方式，终端的发送和接收信号虽然分别在不同的频带上传输，采用成对频谱，但其接收和发送信号不能够同时进行。

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 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 。