LTE物理層基礎概述

2022-09-21 11:15:09 字數 2603 閱讀 3267

什麼是lte?

lte是準4g,並不是真正意義上的4g,lte(long term evolution,長期演進)專案是3g的演進,lte並非人們普遍誤解的4g技術,而是3g與4g技術之間的乙個過渡,是3.9g的全球標準。

lte物理層在技術上實現了重大革新與效能增強。關鍵的技術創新主要體現在以下幾方面:以ofdma為基本多址技術實現時頻資源的靈活配置;通過採用mimo技術實現了頻譜效率的大幅度提公升;通過採用amc、功率控制、harq等自適應技術以及多種傳輸模式的配置進一步提高了對不同應用環境的支援和傳輸效能優化;通過採用靈活的上下行控制通道涉及為充分優opukieb化資源管理提供了可能。

協www.cppcns.com議結構

物理層周圍的lte無線介面協議結構如圖1所示。物理層與層2的mac子層和層3的無線資源控制rrc子層具有介面,其中的圓圈表示不同層/子層間的服務接入點sap。物理層向mac層提供傳輸通道。mac層提供不同的邏輯通道給層2的無線鏈路控制rlc子層。

圖1 物理層周圍的無線介面協議結構

物理層功能

物理層通過傳輸通道給高層提供資料傳輸服務,物理層提供的功能包括:

1)傳輸通道的錯誤檢測並向高層提供指示;

2)傳輸通道的前向糾錯(fec)編譯碼;

3)混合自動重傳請求(harq)軟合併;

4)編碼的傳輸通道與物理通道之間的速度匹配;

5)編碼的傳輸通道與物理通道之間的對映;

6)物理通道的功率加權;

7)物理通道的調製和解調;

8)頻率和時間同步;

9)射頻特性測量並向高層提供指示;

10)多輸入多輸出(mimo)天線處理;

11)傳輸分集;

12)波束形成;

13)射頻處理;

lte無線傳輸幀結構

(1) 無線傳輸幀結構

lte 在空中介面上支援兩種幀結構:type1 和type2,其中type1 用於fdd 模式;type2 用於tdd 模式,兩種無線幀長度均為10ms。

在fdd 模式下,10opukiebms 的無線幀分為10 個長度為1ms 的子幀(subframe),每個子幀由兩個長度為0.5ms 的時隙(slot)組成,如圖2 所示。

圖2 幀結構型別1

在tdd 模式下,10ms 的無線幀包含兩個長度為5ms 的半幀(half frame),每個半幀由5 個長度為1ms 的子幀組成,其中有4 個普通子幀和1 個特殊子幀。普通子幀包含兩個0.5ms 的常規時隙,特殊子幀由3 個特殊時隙 和dwpts)組成,如圖3 所示。

圖3 幀結構型別2

(2) type 2 tdd 幀結構-特殊時隙的設計

在type2 tdd 幀結構中,特殊子幀由三個特殊時隙組成:dwpts,gp 和uppts,總長度為1ms,如圖4 所示。

dwpts 的長度為3~12 個ofdm 符號,uppts 的長度為1~2 個ofdm 符號,相應的gp 長度為(1~10 個ofdm 符號,70~700us/10~100km)。uppts 中,最後乙個符號用於傳送上行sounding 導頻。

dwpts 用於正常的下行資料傳送,其中主同步通道位於第三個符號,同時,該時隙中下行控制通道的最大長度為兩個符號(與mbsfn subframe 相同)。

圖4 tdd 幀結構特殊時隙設計

(3) type 2 tdd 幀結構-同步訊號設計

除了tdd 固有的特性之外(上下行轉換、gp 等),type2 tdd 幀結構與type1 fdd幀結構主要區別在於同步訊號的設計,如圖5 所示。lte 同步訊號的週期是5ms,分為主同步訊號(pss)和輔同步訊號(sss)。lte tdd 和fdd 幀結構中,同步訊號的位置/相對位置不同。在type2 tdd 中,pss 位於dwpts 的第三個符號,sss 位於5ms 第乙個子幀的最後乙個符號;在type1 fdd 中,主同步訊號和輔同步訊號位於5ms第乙個子幀內前乙個時隙的最後兩個符號。

利用主、輔同步訊號相對位置的不同,終端可以在小區搜尋的初始階段識別系統是tdd 還是fdd。

圖5 tdd 幀結構同步訊號設計

(4)type 2 tdd 幀結構-上下www.cppcns.com行配比選項

fdd 依靠頻率區分上下行,其單方向的資源在時間上是連續的;tdd 依靠時間來區分上下行,所以其單方向的資源在時間上是不連續的,時間資源在兩個方向上進行了分配如圖6所示。

lte tdd 中支援5ms 和10ms 的上下行子幀切換週期,7 種不同的上、下行時間

配比,從將大部分資源分配給下行的"9:1"到上行占用資源較多的"2:3",具體配置見圖7,在實際使用時,網路可以根據業務量的特性靈活的選擇配置。

圖7 tdd 上下行時間配比

(5) td-lte 和td-scdma 幀結構區別

td-lte 和td-scdma 幀結構主要區別有:

1)時隙長度不同。td-lte 的子幀(相當於td-scdma 的時隙概念)長度和fdd lte 保持一致,有利於產品實現以及借助fdd 的產業鏈 ;

2)td-lte 的特殊時隙有多種配置方式,dwpts,gp,uppts 可以改變長度,以適應覆蓋、容量、干擾等不同場景的需要;

3)在某些配置下,td-lte 的dwpts 可以傳輸資料,能夠進一步增大小區容量;

4)td-lte 的排程週期為1ms,即每1ms 都可以指示終端接收或傳送資料,保證更短的時延,而td-scdma 的排程週期為5ms;

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