新一代移动通信工程教学PPT第6章 TD-LTE网络技术.ppt

1、1u 6.1 LTE概述概述nLTE（Long Term Evolution）是新一代宽带无线移动通信技术。与）是新一代宽带无线移动通信技术。与3G采用的采用的CDMA技术不同，技术不同，LTE以以OFDM（正交频分多址）和（正交频分多址）和MIMO（多输入多输出天（多输入多输出天线）技术为基础，频谱效率是线）技术为基础，频谱效率是3G增强技术的增强技术的23倍。倍。LTE包括包括FDD和和TDD两两种制式。种制式。LTE的增强技术（的增强技术（LTE-Advanced）是国际电联认可的第四代移动通）是国际电联认可的第四代移动通信标准。信标准。n3GPP毫不讳言毫不讳言LTE项目的启动是为了应

2、对项目的启动是为了应对“其他无线通信标准其他无线通信标准”的竞争。针的竞争。针对对WiMAX“低移动性宽带低移动性宽带IP接入接入”的定位，的定位，LTE提出了相对应的需求，如相似提出了相对应的需求，如相似的带宽、数据率和频谱效率指标、对低移动性进行优化、只支持的带宽、数据率和频谱效率指标、对低移动性进行优化、只支持PS域，强调广域，强调广播多播业务等。同时，出于对播多播业务等。同时，出于对VoIP和在线游戏的重视，和在线游戏的重视，LTE对用户面延迟的要对用户面延迟的要求近乎苛刻。求近乎苛刻。n3GPP LTE项目的主要性能目标包括：项目的主要性能目标包括：n在在20MHz频谱带宽能够提供下

3、行频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行、上行50Mbps的峰值速率；的峰值速率；n改善小区边缘用户的性能；改善小区边缘用户的性能；n提高小区容量；提高小区容量；n降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；n支持支持100Km半径的小区覆盖；半径的小区覆盖；n能够为能够为350Km/h高速移动用户提供高速移动用户提供100kbps的接入服务；的接入服务；n支持成对或非成对

4、频谱，并可灵活配置支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到到20MHz多种带宽。多种带宽。12n3GPP R8（Release 8）在提出）在提出LTE的同时，也提出了的同时，也提出了SAE（Service Architecture Evolution 系统体系结构演进）的概念，系统体系结构演进）的概念，SAE由演进分组核心网由演进分组核心网（EPC Evolved Packet Core）和演进统一陆地无线接入网（）和演进统一陆地无线接入网（E-UTRAN）两大）两大部分构成。部分构成。SAE采用了全采用了全IP的构架，简化了网络结构，使之更加扁平，集成其的构架，简化了网络结构，

5、使之更加扁平，集成其他非他非3GPP的接入技术，能支持更加灵活的业务。该体系结构将节点类型从以的接入技术，能支持更加灵活的业务。该体系结构将节点类型从以前的前的4种（种（NodeB，RNC，SGSN 和和GGSN）缩减到只有）缩减到只有2种（种（eNodeB和和GW）。）。所有接口均支持基于所有接口均支持基于IP的协议，所有的业务，包括语言基于的协议，所有的业务，包括语言基于IP（VoIP）的数据）的数据连接，节约了运营商的成本。演进系统支持不同的连接，节约了运营商的成本。演进系统支持不同的IP版本，并支持没有版本，并支持没有IP连接连接的终端的的终端的IP地址配置，在终端附着到网络的初始接入

6、阶段就建立地址配置，在终端附着到网络的初始接入阶段就建立IP。n SAE是一个同时支持是一个同时支持GSM、WCDMA/HSPA和和LTE技术的通用分组核心网，技术的通用分组核心网，实现用户在实现用户在LTE系统和其他系统之间无缝移动，实现从系统和其他系统之间无缝移动，实现从3G到到LTE的灵活迁移，的灵活迁移，也能够集成采用基于客户端和网络的移动也能够集成采用基于客户端和网络的移动IP，WiMAX等的非等的非3GPP接入技术。接入技术。23u 6.2 LTE网络架构网络架构n整个整个LTE系统由演进型分组核心网（系统由演进型分组核心网（Evolved Packet Core，EPC）、演进型

7、）、演进型基站（基站（eNodeB）和用户设备（）和用户设备（UE）三部分组成，如图）三部分组成，如图6-1所示。其中，所示。其中，EPC负责核心网部分，负责核心网部分，EPC控制处理部分称为控制处理部分称为MME，数据承载部分称为，数据承载部分称为SAE Gateway(S-GW)；eNode B负责接入网部分，也称负责接入网部分，也称E-UTRAN；UE指用户终指用户终端设备。端设备。eNode B与与EPC通过通过S1接口连接；接口连接；eNode B之间通过之间通过X2接口连接；接口连接；eNode B与与UE之间通过之间通过Uu接口连接。接口连接。n与与UMTS相比，由于相比，由于N

8、odeB和和RNC融合为网元融合为网元eNodeB，所以，所以LTE少了少了Iub接接口。口。X2接口类似于接口类似于Iur接口，接口，S1接口类似于接口类似于Iu接口，但都有较大简化。接口，但都有较大简化。图6-1 LTE网络构架 4u 相应的，其核心网和接入网的功能划分也有所变化，如图相应的，其核心网和接入网的功能划分也有所变化，如图6-2所示：所示：u MME的功能主要包括：寻呼消息发送；安全控制；的功能主要包括：寻呼消息发送；安全控制；Idle状态的移动性管状态的移动性管理；理；SAE承载管理；以及承载管理；以及NAS信令的加密与完整性保护等。信令的加密与完整性保护等。u S GW的功

9、能主要包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。的功能主要包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。u图图6-2 核心网和接入网之间功能划分核心网和接入网之间功能划分 5u 6.3 LTE网络接口网络接口u 6.3.1 LTE网络空中接口网络空中接口u 空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称空中接口是指终端与接入网之间的接口，简称Uu口，通常也成口，通常也成为无线接口。在为无线接口。在LTE中，空中接口是终端和中，空中接口是终端和eNodeB之间的接口。之间的接口。空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务空中接口协议主要是用来建立、重配置和释放各种无线承载业务的。空中

10、接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同的。空中接口是一个完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同制造商生产的设备就能够互相通信。制造商生产的设备就能够互相通信。u 空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路空中接口协议栈主要分为三层两面，三层是指物理层、数据链路层、网络层，两面是指控制平面和用户平面。从用户平面看，主层、网络层，两面是指控制平面和用户平面。从用户平面看，主要包括物理层、要包括物理层、MAC层、层、RLC层、层、PDCP层，从控制平面看，除层，从控制平面看，除了以上几层外，还包括了以上几层外，还包括RRC层，层，NAS层。层。RRC协议实体位于协议实体位于U

11、E和和ENB网络实体内，主要负责对接入层的控制和管理。网络实体内，主要负责对接入层的控制和管理。NAS控制控制协议位于协议位于UE和移动管理实体和移动管理实体MME内，主要负责对非接入层的控内，主要负责对非接入层的控制和管理。制和管理。6u 1、控制平面协议、控制平面协议 u 控制平面负责用户无线资源的管理，无线连接的建立，业务的控制平面负责用户无线资源的管理，无线连接的建立，业务的QoS保证和最终的资源释放，如图保证和最终的资源释放，如图6-3所示：所示：u图图6-3 LTE空中接口控制平面协议栈空中接口控制平面协议栈7u 2、用户平面协议、用户平面协议 u 用户平面用于执行无线接入承载业务

12、，主要负责用户发送和接收的所有用户平面用于执行无线接入承载业务，主要负责用户发送和接收的所有信息的处理，如图信息的处理，如图6-4所示：所示：u 用户平面协议栈主要由用户平面协议栈主要由MAC，RLC，PDCP三个子层构成。三个子层构成。u PDCP主要任务是头压缩，用户面数据加密。主要任务是头压缩，用户面数据加密。u MAC子层实现与数据处理相关的功能，包括信道管理与映射、数据包的子层实现与数据处理相关的功能，包括信道管理与映射、数据包的封装与解封装，封装与解封装，HARQ功能，数据调度，逻辑信道的优先级管理等。功能，数据调度，逻辑信道的优先级管理等。u RLC实现的功能包括数据包的封装和解

13、封装，实现的功能包括数据包的封装和解封装，ARQ过程，数据的重排序过程，数据的重排序和重复检测，协议错误检测和恢复等。和重复检测，协议错误检测和恢复等。u图图6-4 用户平面协议栈用户平面协议栈 8u 6.3.2 LTE网络网络S1接口接口u 1、S1接口用户平面接口用户平面 u S1用户面接口（用户面接口（S1 U）是指连接在）是指连接在eNode B和和S GW之间的接口。之间的接口。S1 U接口提接口提供供eNode B和和S GW之间用户平面协议数据单元（之间用户平面协议数据单元（Protocol Date Unite，PDU）的）的非保障传输。非保障传输。S1接口用户平面协议栈如图接

14、口用户平面协议栈如图6-5所示。所示。S1 U的传输网络层建立在的传输网络层建立在IP层之上，层之上，UDP/IP 协议之上采用协议之上采用GPRS用户平面隧道协议（用户平面隧道协议（GPRS Tunneling Protocol for User Plane，GTP U）来传输）来传输S GW和和eNode B之间的用户平面之间的用户平面PDU。u图图6-5 S1接口用户平面（接口用户平面（eNB-S-GW）9u 2、S1接口控制平面接口控制平面 u S1控制平面接口（控制平面接口（S1 MME）是指连接在）是指连接在eNode B和和MME之间的接口。之间的接口。S1控制平面接口如图控制平

15、面接口如图6-6所示。与用户平面类似，传输网络层建立在所示。与用户平面类似，传输网络层建立在IP传传输基础上；不同之处在于输基础上；不同之处在于IP层之上采用层之上采用SCTP层来实现信令消息的可靠传层来实现信令消息的可靠传输。应用层协议栈可参考输。应用层协议栈可参考S1 AP(S1应用协议应用协议)。u 在在IP传输层，传输层，PDU的传输采用点对点方式。每个的传输采用点对点方式。每个S1 MME接口实例都关接口实例都关联一个单独的联一个单独的SCTP，与一对流指示标记作用于，与一对流指示标记作用于S1 MME公共处理流程中；公共处理流程中；只有很少的流指示标记作用于只有很少的流指示标记作用

16、于S1 MME专用处理流程中。专用处理流程中。u MME分配的针对分配的针对S1 MME 专用处理流程的专用处理流程的MME通信上下文指示标记，通信上下文指示标记，以及以及eNode B分配的针对分配的针对S1 MME专用处理流程的专用处理流程的eNode B通信上下文指通信上下文指示标记，都应当对特定示标记，都应当对特定UE的的S1 MME信令传输承载进行区分。通信上下信令传输承载进行区分。通信上下文指示标记在各自的文指示标记在各自的S1 AP消息中单独传送。消息中单独传送。u图图6-6 S1接口控制平面（接口控制平面（eNB-MME）10u3、S1接口主要功能接口主要功能 uS1接口主要具

17、备以下功能：接口主要具备以下功能：nEPS承载服务管理功能，包括承载服务管理功能，包括EPS承载的建立、修改和释放。承载的建立、修改和释放。nS1接口接口UE上下文管理功能。上下文管理功能。nEMM CONNECTED状态下针对状态下针对UE的移动性管理功能。包的移动性管理功能。包括括Intra LTE切换、切换、Inter 3GPP RAT切换。切换。nS1接口寻呼功能。寻呼功能支持向接口寻呼功能。寻呼功能支持向UE注册的所有跟踪区域内注册的所有跟踪区域内的小区中发送寻呼请求。基于服务的小区中发送寻呼请求。基于服务MME中中UE的移动性管理内的移动性管理内容中所包含的移动信息，寻呼请求将被发

18、送到相关容中所包含的移动信息，寻呼请求将被发送到相关eNode B。nNAS信令传输功能。提供信令传输功能。提供UE与核心网之间非接入层的信令的与核心网之间非接入层的信令的透明传输。透明传输。nS1接口管理功能。如错误指示、接口管理功能。如错误指示、S1接口建立等。接口建立等。n网络共享功能。网络共享功能。n漫游与区域限制支持功能。漫游与区域限制支持功能。nNAS节点选择功能。节点选择功能。n初始上下文建立功能。初始上下文建立功能。11u 6.3.3 LTE网络网络X2接口接口u 1、X2接口用户平面接口用户平面 u X2接口用户平面提供接口用户平面提供eNode B之间的用户数据传输功能。之

19、间的用户数据传输功能。X2的用户平面的用户平面协议栈如图协议栈如图6-7所示，与所示，与S1 UP协议栈类似，协议栈类似，X2 UP的传输网络层基于的传输网络层基于IP传输，传输，UDP/IP之上采用之上采用GTP U来传输来传输eNode B之间的用户面之间的用户面PDU。u 2、X2接口控制平面接口控制平面u X2控制面接口控制面接口(X2 CP)定义为连接定义为连接eNB之间接口的控制面。之间接口的控制面。X2接口控接口控制面的协议栈如图制面的协议栈如图6-8所示，传输网络层是建立在所示，传输网络层是建立在SCTP上，上，SCTP是在是在IP上。应用层的信令协议表示为上。应用层的信令协议

20、表示为X2 AP(X2应用协议应用协议)。图图6-7 X2接口用户面（接口用户面（eNB-eNB）u图图6-8 X2接口控制面接口控制面 12u 3、主要功能、主要功能 nX2 AP协议主要支持以下功能：协议主要支持以下功能：n支持支持UE在在EMM CONNECTED状态时的状态时的LTE接入系统内的移动性接入系统内的移动性管理功能。如在切换过程中由源管理功能。如在切换过程中由源eNB到目标到目标eNB的上下文传输；源的上下文传输；源eNB与目标与目标eNB之间用户平面隧道的控制、切换取消等。之间用户平面隧道的控制、切换取消等。n上行负载管理功能。上行负载管理功能。n一般性的一般性的X2管理

21、和错误处理功能，如错误指示等。管理和错误处理功能，如错误指示等。13u 6.4 LTE网络信道网络信道u 6.4.1信道的类型信道的类型u LTE沿用了沿用了UMTS里面的三种信道，逻辑信道，传输信道与物里面的三种信道，逻辑信道，传输信道与物理信道。从协议栈的角度来看，物理信道是物理层的，传输信理信道。从协议栈的角度来看，物理信道是物理层的，传输信道是物理层和道是物理层和MAC层之间的，逻辑信道是层之间的，逻辑信道是MAC层和层和RLC层之层之间的，它们的含义是：间的，它们的含义是：n逻辑信道逻辑信道传输什么内容，比如广播信道（传输什么内容，比如广播信道（BCCH），也就是），也就是说用来传广

22、播消息的；说用来传广播消息的；n传输信道传输信道怎样传，比如说下行共享信道怎样传，比如说下行共享信道DL-SCH，也就是业，也就是业务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定务甚至一些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定MCS，空间复用等等方式，也就说是告诉物理层如何去传这些信，空间复用等等方式，也就说是告诉物理层如何去传这些信息；息；n物理信道物理信道信号在空中传输的承载，比如信号在空中传输的承载，比如PBCH，也就是在实，也就是在实际的物理位置上采用特定的调制编码方式来传输广播消息了。际的物理位置上采用特定的调制编码方式来传输广播消息了。14u 6.4.2物理信道物

23、理信道 u 物理层位于无线接口物理层位于无线接口协议协议的最底层，提供物理介质中比特流传输的最底层，提供物理介质中比特流传输所需要的所有功能。物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道。所需要的所有功能。物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道。u LTE定义的下行物理信道主要有如下定义的下行物理信道主要有如下6种类型：种类型：n物理下行共享信道（物理下行共享信道（PDSCH）：用于承载下行用户信息和高层信令。）：用于承载下行用户信息和高层信令。n物理广播信道（物理广播信道（PBCH）：用于承载主系统信息块信息，传输用于初）：用于承载主系统信息块信息，传输用于初始接入的参数。始接入的参数。n物理

24、多播信道（物理多播信道（PMCH）：用于承载多媒体）：用于承载多媒体/多播信息。多播信息。n物理控制格式指示信道（物理控制格式指示信道（PCFICH）：用于承载该子帧上控制区域大）：用于承载该子帧上控制区域大小的信息。小的信息。n物理下行控制信道（物理下行控制信道（PDCCH）：用于承载下行控制的信息，如上行）：用于承载下行控制的信息，如上行调度指令、下行数据传输是指、公共控制信息等。调度指令、下行数据传输是指、公共控制信息等。n物理物理HARO指示信道（指示信道（PHICH）：用于承载对于终端上行数据的）：用于承载对于终端上行数据的ACK/NACK反馈信息，和反馈信息，和HARO机制有关。机

25、制有关。u LTE定义的上行物理信道主要有如下定义的上行物理信道主要有如下3种类型：种类型：n物理上行共享信道（物理上行共享信道（PUSCH）：用于承载上行用户信息和高层信令。）：用于承载上行用户信息和高层信令。n物理上行控制信道（物理上行控制信道（PUCCH）：用于承载上行控制信息。）：用于承载上行控制信息。n物理随机接入信道（物理随机接入信道（PRACH）：用于承载随机接入前道序列的发送，）：用于承载随机接入前道序列的发送，基站通过对序列的检测以及后续的信令交流，建立起上行同步。基站通过对序列的检测以及后续的信令交流，建立起上行同步。15u 6.4.3传输信道传输信道 u 物理层通过传输信

26、道向物理层通过传输信道向MAC子层或更高层提供数据传输服务，传输信道特性由传子层或更高层提供数据传输服务，传输信道特性由传输格式定义。传输信道描述了数据在无线接口上是如何进行传输的，以及所传输输格式定义。传输信道描述了数据在无线接口上是如何进行传输的，以及所传输的数据特征。如数据如何被保护以防止传输错误，信道编码类型，的数据特征。如数据如何被保护以防止传输错误，信道编码类型，CRC保护或者保护或者交织，数据包的大小等。交织，数据包的大小等。u 传输信道也有上行和下行之分。传输信道也有上行和下行之分。u LTE定义的下行传输信道主要有如下定义的下行传输信道主要有如下4种类型：种类型：n广播信道（

27、广播信道（BCH）：用于广播系统信息和小区的特定信息。使用固定的预定义格式，能）：用于广播系统信息和小区的特定信息。使用固定的预定义格式，能够在整个小区覆盖区域内广播。够在整个小区覆盖区域内广播。n下行共享信道（下行共享信道（DL-SCH）：用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用）：用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用HARQ；能够通过各种调制模式，编码，发送功率来实现链路适应；能够在整个小区内发送；能能够通过各种调制模式，编码，发送功率来实现链路适应；能够在整个小区内发送；能够使用波束赋形；支持动态或半持续资源分配；支持终端非连续接收以达到节电目的；够使用波束赋形；支持动态或半

28、持续资源分配；支持终端非连续接收以达到节电目的；支持支持MBMS业务传输。业务传输。n寻呼信道（寻呼信道（PCH）：当网络不知道）：当网络不知道UE所处小区位置时，用于发送给所处小区位置时，用于发送给UE的控制信息。能的控制信息。能够支持终端非连续接收以达到节电目的；能在整个小区覆盖区域发送；映射到用于业务够支持终端非连续接收以达到节电目的；能在整个小区覆盖区域发送；映射到用于业务或其他动态控制信道使用的物理资源上。或其他动态控制信道使用的物理资源上。n多播信道（多播信道（MCH）：用于）：用于MBMS用户控制信息的传输。能够在整个小区覆盖区域发送；用户控制信息的传输。能够在整个小区覆盖区域发

29、送；对于单频点网络支持多小区的对于单频点网络支持多小区的MBMS传输的合并；使用半持续资源分配。传输的合并；使用半持续资源分配。u LTE定义的上行传输信道主要有如下定义的上行传输信道主要有如下2种类型：种类型：n上行共享信道（上行共享信道（UL-SCH）：用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用波束赋）：用于传输下行用户控制信息或业务数据。能够使用波束赋形；有通过调整发射功率、编码和潜在的调制模式适应链路条件变化的能力；能够使用形；有通过调整发射功率、编码和潜在的调制模式适应链路条件变化的能力；能够使用HARQ；动态或半持续资源分配。；动态或半持续资源分配。n随机接入信道（随机接入信道（

30、RACH）：能够承载有限的控制信息，例如在早期连接建立的时候或者）：能够承载有限的控制信息，例如在早期连接建立的时候或者RRC状态改变的时候。状态改变的时候。16u 6.4.4逻辑信道逻辑信道 u 逻辑信道定义了传输的内容。逻辑信道定义了传输的内容。MAC子层使用逻辑信道与高层进行通信。子层使用逻辑信道与高层进行通信。逻辑信道通常分为两类：即用来传输控制平面信息的控制信道和用来传逻辑信道通常分为两类：即用来传输控制平面信息的控制信道和用来传输用户平面信息的业务信道。而根据传输信息的类型又可划分为多种逻输用户平面信息的业务信道。而根据传输信息的类型又可划分为多种逻辑信道类型，并根据不同的数据类型

31、，提供不同的传输服务。辑信道类型，并根据不同的数据类型，提供不同的传输服务。u LTE定义的控制信道主要有如下定义的控制信道主要有如下5种类型：种类型：n广播控制信道（广播控制信道（BCCH）：该信道属于下行信道，用于传输广播系统控制信）：该信道属于下行信道，用于传输广播系统控制信息。息。n寻呼控制信道（寻呼控制信道（PCCH）：该信道属于下行信道，用于传输寻呼信息和改变）：该信道属于下行信道，用于传输寻呼信息和改变通知消息的系统信息。当网络侧没有用户终端所在小区信息的时候，使用该通知消息的系统信息。当网络侧没有用户终端所在小区信息的时候，使用该信道寻呼终端。信道寻呼终端。n公共控制信道（公共

32、控制信道（CCCH）：该信道包括上行和下行，当终端和网络间没有）：该信道包括上行和下行，当终端和网络间没有RRC连接时，终端级别控制信息的传输使用该信道。连接时，终端级别控制信息的传输使用该信道。n多播控制信道（多播控制信道（MCCH）：该信道为点到多点的下行信道，用于）：该信道为点到多点的下行信道，用于UE接收接收MBMS业务。业务。n专用控制信道（专用控制信道（DCCH）：该信道为点到点的双向信道，用于传输终端侧和）：该信道为点到点的双向信道，用于传输终端侧和网络侧存在网络侧存在RRC连接时的专用控制信息。连接时的专用控制信息。u LTE定义的业务信道主要有如下定义的业务信道主要有如下2种

33、类型：种类型：n专用业务信道（专用业务信道（DTCH）：该信道可以为单向的也可以是双向的，针对单个）：该信道可以为单向的也可以是双向的，针对单个用户提供点到点的业务传输。用户提供点到点的业务传输。n多播业务信道（多播业务信道（MTCH）：该信道为点到多点的下行信道。用户只会使用该）：该信道为点到多点的下行信道。用户只会使用该信道来接收信道来接收MBMS业务。业务。17u 6.4.5信道相互映射关系信道相互映射关系u MAC子层使用逻辑信道与子层使用逻辑信道与RLC子层进行通信，使用传输信道与物理层进子层进行通信，使用传输信道与物理层进行通信。因此行通信。因此MAC子层负责逻辑信道和传输信道之间

34、的映射。子层负责逻辑信道和传输信道之间的映射。u 1、逻辑信道至传输信道的映射、逻辑信道至传输信道的映射 u LTE的映射关系较的映射关系较UTMS简单很多，上行的逻辑信道全部映射在上行共享简单很多，上行的逻辑信道全部映射在上行共享传输信道上传输；下行逻辑信道的传输中，除传输信道上传输；下行逻辑信道的传输中，除PCCH和和MBMS逻辑信道有逻辑信道有专用的专用的PCH和和MCH传输信道外，其他逻辑信道全部映射到下行共享信道传输信道外，其他逻辑信道全部映射到下行共享信道上（上（BCCH一部分在一部分在BCH上传输）。具体的映射关系如图上传输）。具体的映射关系如图6-9和图和图6-10所示。所示。

35、图6-9 上行逻辑信道到传输信道的映射关系 图6-10 下行逻辑信道到传输信道的映射关系18u 2、传输信道至物理信道的映射、传输信道至物理信道的映射 u 上行信道中，上行信道中，UL-SCH映射到映射到PUSCH上，上，RACH映射到映射到PRACH上。上。下行信道中，下行信道中，BCH和和MCH分别映射到分别映射到PBCH和和PMCH，PCH和和DL-SCH都映射到都映射到PDSCH上。具体映射关系如图上。具体映射关系如图6-11和图和图6-12所示。所示。图6-11 上行传输信道到物理信道的映射关系 图6-12 下行传输信道到物理信道的映射关系 19u 6.5 TD-LTE物理层物理层u

36、 TD-LTE物理层在技术上实现了重大革新与性能增强。关键的技物理层在技术上实现了重大革新与性能增强。关键的技术创新主要体现在以下几方面：以术创新主要体现在以下几方面：以OFDMA为基本多址技术和为基本多址技术和TDD为双工技术实现时频资源的灵活配置；通过采用为双工技术实现时频资源的灵活配置；通过采用MIMO技术技术实现了频谱效率的大幅度提升；通过采用实现了频谱效率的大幅度提升；通过采用AMC、功率控制、功率控制、HARQ等自适应技术以及多种传输模式的配置进一步提高了对不等自适应技术以及多种传输模式的配置进一步提高了对不同应用环境的支持和传输性能优化；通过采用灵活的上下行控制同应用环境的支持和

37、传输性能优化；通过采用灵活的上下行控制信道为充分优化资源管理提供了可能。信道为充分优化资源管理提供了可能。20u 6.5.1 协议结构协议结构 u 物理层周围的物理层周围的LTE无线接口协议结构如图无线接口协议结构如图6-13所示。物理层与层所示。物理层与层2的的MAC子层和层子层和层3的无线资源控制的无线资源控制RRC子层具有接口，其中的圆子层具有接口，其中的圆圈表示不同层圈表示不同层/子层间的服务接入点子层间的服务接入点SAP。物理层向。物理层向MAC层提供传层提供传输信道。输信道。MAC层提供不同的逻辑信道给层层提供不同的逻辑信道给层2的无线链路控制的无线链路控制RLC子子层。层。u图图

38、6-13 物理层周围的无线接口协议结构物理层周围的无线接口协议结构21u 6.5.2 物理层功能物理层功能 u 物理层通过传输信道给高层提供数据传输服务，物理层提供的功物理层通过传输信道给高层提供数据传输服务，物理层提供的功能包括能包括:n传输信道的错误检测并向高层提供指示；传输信道的错误检测并向高层提供指示；n传输信道的前向纠错（传输信道的前向纠错（FEC）编解码；）编解码；n混合自动重传请求（混合自动重传请求（HARQ）软合并；）软合并；n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速度匹配；n编码的传输信道与物理信道之间的映射；编码的传输信道与物理信道之间的映射

39、；n物理信道的功率加权；物理信道的功率加权；n物理信道的调制和解调；物理信道的调制和解调；n频率和时间同步；频率和时间同步；n射频特性测量并向高层提供指示；射频特性测量并向高层提供指示；n多输入多输出（多输入多输出（MIMO）天线处理；）天线处理；n传输分集；传输分集；n波束形成；波束形成；n射频处理。射频处理。22u 6.5.3无线传输帧结构无线传输帧结构 u 1、无线传输帧结构、无线传输帧结构 u LTE 在空中接口上支持两种帧结构：在空中接口上支持两种帧结构：Type1 和和Type2，其中，其中Type1 用于用于FDD 模式；模式；Type2 用于用于TDD 模式，两种无线帧长度均为

40、模式，两种无线帧长度均为10ms。u 在在FDD 模式下，模式下，10ms 的无线帧分为的无线帧分为10 个长度为个长度为1ms 的子帧的子帧（Subframe），每个子帧由两个长度为），每个子帧由两个长度为0.5ms 的时隙（的时隙（slot）组成，）组成，如图如图6-14 所示。所示。图6-14 帧结构类型123u 在在TDD 模式下，模式下，10ms 的无线帧包含两个长度为的无线帧包含两个长度为5ms 的半帧（的半帧（Half Frame），每个半帧由），每个半帧由5 个长度为个长度为1ms 的子帧组成，其中有的子帧组成，其中有4 个普个普通子帧和通子帧和1 个特殊子帧。普通子帧包含两个

41、个特殊子帧。普通子帧包含两个0.5ms 的常规时隙，特的常规时隙，特殊子帧由殊子帧由3 个特殊时隙（个特殊时隙（UpPTS、GP 和和DwPTS）组成，如图）组成，如图6-15 所示。所示。u图图6-15帧结构类型帧结构类型224u 2、Type 2 TDD 帧结构特殊时隙的设计帧结构特殊时隙的设计 u 在在Type2 TDD 帧结构中，特殊子帧由三个特殊时隙组成：帧结构中，特殊子帧由三个特殊时隙组成：DwPTS，GP 和和UpPTS，总长度为，总长度为1ms，如图，如图6-16 所示。所示。u DwPTS 的长度为的长度为312 个个OFDM 符号，符号，UpPTS 的长度为的长度为12 个

42、个OFDM 符符号，相应的号，相应的GP 长度为（长度为（110 个个OFDM 符号，符号，70700us/10100km）。）。UpPTS 中，最后一个符号用于发送上行中，最后一个符号用于发送上行sounding 导频。导频。u DwPTS 用于正常的下行数据发送，其中主同步信道位于第三个符号，同时，用于正常的下行数据发送，其中主同步信道位于第三个符号，同时，该时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号（与该时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号（与MBSFN subframe 相相同）。同）。u图图6-16 TDD 帧结构特殊时隙设计帧结构特殊时隙设计25u 3、Type 2 TDD 帧结构同

43、步信号设计帧结构同步信号设计 u 除了除了TDD 固有的特性之外（上下行转换、固有的特性之外（上下行转换、GP 等），等），Type2 TDD 帧结构帧结构与与Type1 FDD帧结构主要区别在于同步信号的设计，如图帧结构主要区别在于同步信号的设计，如图6-17 所示。所示。LTE 同步信号的周期是同步信号的周期是5ms，分为主同步信号（，分为主同步信号（PSS）和辅同步信号）和辅同步信号（SSS）。）。LTE TDD 和和FDD 帧结构中，同步信号的位置帧结构中，同步信号的位置/相对位置不同。相对位置不同。在在Type2 TDD 中，中，PSS 位于位于DwPTS 的第三个符号，的第三个符号

44、，SSS 位于位于5ms 第一个第一个子帧的最后一个符号；在子帧的最后一个符号；在Type1 FDD 中，主同步信号和辅同步信号位于中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。u 利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是别系统是TDD 还是还是FDD。u图图6-17 TDD 帧结构同步信号设计帧结构同步信号设计 26u 4、Type 2 TDD 帧结构上下行配比选项帧结构上下行配比选项 u FDD 依靠频率区分上下行，其单方向的资源

45、在时间上是连续的；依靠频率区分上下行，其单方向的资源在时间上是连续的；TDD 依依靠时间来区分上下行，所以其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资靠时间来区分上下行，所以其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配如图源在两个方向上进行了分配如图6-18所示。所示。u图图6-18 TDD 帧结构上下行配比帧结构上下行配比27u LTE TDD 中支持中支持5ms 和和10ms 的上下行子帧切换周期，的上下行子帧切换周期，7 种不同的上、下种不同的上、下行时间配比，从将大部分资源分配给下行的行时间配比，从将大部分资源分配给下行的9:1到上行占用资源较多的到上行占用资源较多的2

46、:3，具体配置见图，具体配置见图6-19，在实际使用时，网络可以根据业务量的特性，在实际使用时，网络可以根据业务量的特性灵活的选择配置。灵活的选择配置。图图6-19 TDD 上下行时间配比上下行时间配比28u 5、TD-LTE 和和TD-SCDMA 帧结构区别帧结构区别 u TD-LTE 和和TD-SCDMA 帧结构主要区别有：帧结构主要区别有：n时隙长度不同。时隙长度不同。TD-LTE 的子帧（相当于的子帧（相当于TD-SCDMA 的时隙概念）的时隙概念）长度和长度和FDD LTE 保持一致，有利于产品实现以及借助保持一致，有利于产品实现以及借助FDD 的产业链的产业链；nTD-LTE 的特

47、殊时隙有多种配置方式，的特殊时隙有多种配置方式，DwPTS，GP，UpPTS 可以改可以改变长度，以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要；变长度，以适应覆盖、容量、干扰等不同场景的需要；n在某些配置下，在某些配置下，TD-LTE 的的DwPTS 可以传输数据，能够进一步增大可以传输数据，能够进一步增大小区容量；小区容量；nTD-LTE 的调度周期为的调度周期为1ms，即每，即每1ms 都可以指示终端接收或发送数都可以指示终端接收或发送数据，保证更短的时延，而据，保证更短的时延，而TD-SCDMA 的调度周期为的调度周期为5ms。29u 6.6物理层基本过程物理层基本过程u 6.6.1 小区搜索

48、与同步小区搜索与同步 u 小区搜索过程是指小区搜索过程是指UE获得与所在获得与所在eNodeB的下行同步（包括时间同步和的下行同步（包括时间同步和频率同步），检测到该小区物理层小区频率同步），检测到该小区物理层小区ID。UE基于上述信息，接收并基于上述信息，接收并读取该小区的广播信息，从而获取小区的系统信息以决定后续的读取该小区的广播信息，从而获取小区的系统信息以决定后续的UE操操作，如小区重选、驻留、发起随机接入等操作。作，如小区重选、驻留、发起随机接入等操作。u 当当UE完成与基站的下行同步后，需要不断检测服务小区的下行链路质完成与基站的下行同步后，需要不断检测服务小区的下行链路质量，确保

49、量，确保UE能够正确接收下行广播和控制信息。同时，为了保证基站能够正确接收下行广播和控制信息。同时，为了保证基站能够正确接收能够正确接收UE发送的数据，发送的数据，UE必须取得并保持与基站的上行同步。必须取得并保持与基站的上行同步。u 1、配置同步信号、配置同步信号 u 在在LTE系统中，小区同步主要是通过下行信道中传输的同步信号来实现系统中，小区同步主要是通过下行信道中传输的同步信号来实现的。下行同步信号分为主同步信号（的。下行同步信号分为主同步信号（Primary Synchronous Signal,PSS）和辅同步信号（和辅同步信号（Secondary Synchronous Sign

50、al,SSS)。LTE中，支持中，支持504个小区个小区ID，并将所有的小区，并将所有的小区ID划分为划分为168个小区组，每个小区组内有个小区组，每个小区组内有504/168=3个小区个小区ID。小区。小区ID号由主同步序列编号和辅同步序列编号共号由主同步序列编号和辅同步序列编号共同决定，具体关系为：同决定，具体关系为：)1()2(3IDIDcellIDNNN30u 1)PSS序列序列 u 为进行快速准确的小区搜索，为进行快速准确的小区搜索，PSS序列必须具备良好的相关性、频域平序列必须具备良好的相关性、频域平坦性、低复杂度等性能，坦性、低复杂度等性能，TD-LTE的的PSS序列采用长度为序