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LTE系统空中接口物理层相关技术要求

浏览:3705  来源:通信人在线  日期:2019-09-25

一、概述

LTE系统的空中接口,与3G系统(UTRA)相同,同样分为三层:层一(L1)为物理层;层二(L2)为媒体接入控制(MAC)层;层三(L3)为无线资源控制(RRC)层。下图1显示的是物理层相关的E-UTRA无线接口协议体系结构。

1:无线接口协议体系结构

物理层是由3GPP TS 36.200系列规范所描述,MACRRC层是由3GPP TS 36.300系列规范所描述。在我国的通信行业标准,LTE系统空中接口是分为TDD方式和FDD方式分别给出要求的,其中TDD方式是由YD/T 2560系列标准(物理层)、YD/T 2561系列标准(层2)和YD/T 2562系列标准(层3)等标准所描述;FDD方式是由YD/T 2563系列标准(物理层)、YD/T 2564系列标准(L2)和YD/T 2565系列标准(L3)等标准所规范的。同时,YD/T 2570LTE数字蜂窝移动通信网 无线接入网总体技术要求》给出了无线接入网的总体技术要求。

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二、物理层的帧结构

根据YD/T 2570的要求,下行传输和上行传输都在持续时间为10ms的无线帧中实现。它分为:

1TDD方式

TDD方式(在标准中称为类型2)的无线帧结构详见下图2-1。每个10ms的无线帧包含两个5ms的半帧。每个半帧由51ms的子帧组成,即包含8个长度为0.5ms的时隙和3个特殊区域:DwPTSGPDpPTSDwPTSDpPTS的长度可配置(详见下表2-1-1),且DwPTSGPDpPTS的总时间长度为1ms。其帧结构同时支持5ms10ms的切换周期。子帧1中包含DwPTSGPDpPTS。在5ms切换点周期时,子帧6包含DwPTSGPDpPTS;在10ms切换点周期时,子帧6只包含DwPTS;其它所有的子帧均包含两个等长的时隙。对于TDDGP保留给下行到上行的切换。其它的子帧/时隙用于上行传输或下行传输。上行传输或下行传输在时域中分离。上行(UL-下行(DL)分配见下表2-1-2中。另外,关于TDD方式的帧、子帧、时隙等时长的定义汇总于下表2-1-3中。

2-1TDD方式的无线帧结构(假设切换点周期为5ms

2-1-1DwPTSDpPTS的长度配置

2-1-2UL/DL配置

2-1-3:无线帧的时间单位的定义

2FDD方式

FDD方式(在标准中称为类型1)的无线帧结构详见下图2-2,它适用于全双工和半双工操作。每个10ms无线帧被分为10个等长的子帧,每个子帧又分为2个时隙,时隙的序号019。子帧和时隙的长度满足于表2-1-3的要求。

2-2FDD方式的无线帧结构

对于FDD,在每10ms的时间间隔中,分别有10个子帧用于上行传输,10个子帧用于下行传输,上下行传输在频域上分开。半双工FDD操作中,UE不能同时发送和接收,而全双工FDD没有这种限制。

三、物理层信道与传输信道

1、物理层信道

E-UTRA共定义了8种物理层信道,其名称与特性详见下表3-1中。

3-1E-UTRA定义的物理层信道

2、传输信道

物理层为MAC层及高层提供信息传输服务。物理层传输服务是通过“数据是如何、以何种特征经过无线接口的”来描述的,术语上称之为“传输信道”。注意应将传输信道与传输内容分开,传输内容与MAC子层的逻辑信道有关,传输信道的类型分为上行传输信道和下行传输信道,具体名称与特性详见下表3-2

3-2E-UTRA定义的传输信道

3、传输信道与物理信道的映射

下图3-3-1和图3-3-2描述了传输信道与物理信道之间的映射关系。

3-3-1:下行传输信道与下行物理信道之间的映射关系

3-3-2:上行传输信道与上行物理信道之间的映射关系

四、传输方案

1、下行基本传输方案

E-UTRA的下行传输方案是基于OFDMA的基本传输方案,它采用加循环前缀的CP-OFDMACyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)。OFDM子载波间隔Δf = 15kHz,每个时隙的12个连续子载波为一个下行资源块。频域内资源块的数目NRB的取值范围在最小值等于6与最大值为110之间。此外另取一种较小的OFDM子载波间隔Δf = 7.5kHz,只能应用于多媒体广播组播业务(MBMS)专属小区。子载波间隔Δf = 15kHz时有两种循环前缀CP长度分别对应了每个时隙七个OFDM符号和六个OFDM符号;子载波间隔Δf = 7.5kHz时只有一种CP长度,对应了每个时隙三个OFDM符号,具体要求详见下表4-1

4-1:下行CP的长度及相关要求

2、上行基本传输方案

对于FDDTDD,上行传输均采用单载波FDMASC-FDMA),如下图4-2所示。具体来讲,传输方案为DFTS-OFDM(即基于DFTOFDM)。上行子载波间隔Δf = 15kHz。以12个连续子载波为集合对子载波进行分组,形成多个上行资源块。每个时隙的12个连续子载波为一个上行资源块。频域内的资源块的数目NRB的取值范围在最小值等于6到最大值为110之间。LTE定义了常规CP和扩展CP两种CP长度,分别对应于每个时隙七个和六个SC-FDMA符号,具体详见下表4-2

4-2SC-FDMA传输方案

4-2:上行CP的长度及相关要求

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