LTE基礎知識 LTE空口協議分析

2022-08-04 18:48:11 字數 2149 閱讀 4450

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控制面協議控制面協議結構如下圖所示。

pdcp在網路側終止於enb,需要完成控制面的加密、完整性保護等功能。

rlc和mac在網路側終止於enb,在使用者面和控制面執行功能沒有區別。

rrc在網路側終止於enb,主要實現廣播、尋呼、rrc連線管理、rb控制、移動性功能、ue的測量上報和控制功能。

nas控制協議在網路側終止於mme,主要實現eps承載管理、鑑權、ecm(eps連線性管理)idle狀態下的移動性處理、ecm idle狀態下發起尋呼、安全控制功能。

使用者面協議

使用者面協議結構如下圖所示。

使用者面pdcp、rlc、mac在網路側均終止於enb,主要實現頭壓縮、加密、排程、arq和harq功能。

空口協議功能介紹

1. 物理層功能

lte系統中空中介面的物理層主要負責向上層提供底層的資料傳輸服務。為了提供資料傳輸服務,物理層將包含如下功能。

●     傳輸通道的錯誤檢測並向高層提供指示。

●     傳輸通道的前向糾錯編碼(fec)與解碼。

●     混合自動重傳請求(harq)軟合併。

●     傳輸通道與物理通道之間的速率匹配及對映。

●     物理通道的功率加權。

●     物理通道的調製與解調。

●     時間及頻率同步。

●     射頻特性測量並向高層提供指示。

●     mimo天線處理。

●     傳輸分集。

●     波束賦形。

●     射頻處理。

下面簡要介紹一下lte系統的物理層關鍵技術方案。

●     系統頻寬:lte系統載波間隔採用15khz,上下行的最小資源塊均為180khz,也就是12個子載波寬度,資料到資源塊的對映可採用集中式或分布式兩種方式。通過合理配置子載波數量,系統可以實現1.4~20mhz的靈活頻寬配置。

●     ofdma與sc-fdma:lte系統的下行基本傳輸方式採用正交分頻多重進接ofdma方式,ofdm傳輸方式中的cp(迴圈字首)主要用於有效的消除符號間干擾,其長度決定了ofdm系統的抗多徑能力和覆蓋能力。為了達到小區半徑100km的覆蓋要求,lte系統採用長短兩套迴圈字首方案,根據具體場景進行選擇:短cp方案為基本選項,長cp方案用於支援大範圍小區覆蓋和多小區廣播業務。上行方向,lte系統採用基於帶有迴圈字首的單載波分頻多重進接(sc-fdma)技術。選擇sc-fdma作為lte系統上行訊號接入方式的乙個主要原因是為了降低發射終端的峰值平均功率比,進而減小終端的體積和成本。

●     雙工方式:lte系統支援兩種基本的工作模式,即頻分雙工(fdd)和時分雙工(tdd);支援兩種不同的無線幀結構,幀長度均為10ms。

●     調製方式:lte系統上下行均支援如下調製方式:qpsk、16qam及64qam。

●     通道編碼:lte系統中對傳輸塊使用的通道編碼方案為turbo編碼,編碼速率為r=1/3,它由兩個8狀態子編碼器和乙個turbo碼內部交織器構成。其中,在turbo編碼中使用柵格終止方案。

●     多天線技術:lte系統引入了mimo技術,通過在發射端和接收端同時配置多個天線,大幅度地提高了系統的整體容量。lte系統的基本mimo配置是下行2×2、上行1×2個天線,但同時也可考慮更多的天線配置(最多4×4)。lte系統對下行鏈路採用的mimo技術包括發射分集、空間復用、空分多址、預編碼等,對於上行鏈路,lte系統採用了虛擬mimo技術以增大容量。

●     物理層過程:lte系統中涉及多個物理層過程,包括小區搜尋、功率控制、上行同步、下行定時控制、隨機接入相關過程、harq等。通過在時域、頻域和功率域進行物理資源控制,lte系統還隱含支援干擾協調功能。

●     物理層測量:lte系統支援ue與enodeb之間的物理層測量,並將相應的測量結果向高層報告。具體測量指標包括:同頻和異頻切換的測量、不同無線接入技術之間的切換測量、定時測量以及無線資源管理的相關測量。

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