1、一、協議知識1. LTE幀結構及物理資源基本概念RE/RB/CCE/REG/RBG幀結構Type1：FDD（全雙工和半雙工）(FDD上下行數據在不同的頻帶里傳輸；使用成對頻譜)每一個無線幀長度為10ms，由20個時隙構成，每一個時隙長度為Tslot = 15630 x Ts = 0.5ms。對于FDD，在每一個10ms中，有10個子幀可以用于下行傳輸，并且有10個子幀可以用于上行傳輸。上下行傳輸在頻域上進行分開。幀結構Type2：TDD (TDD上下行數據可以在同一頻帶內傳輸；可使用非成對頻譜)一個無線幀10ms，每個無線幀由兩個半幀構成，每個半幀長度為5ms。每一個半幀由8個常規時隙和DwP

2、TS、GP和UpPTS三個特殊時隙構成，DwPTS和UpPTS的長度可配置，要求DwPTS、GP以及UpPTS的總長度為1ms。DwPTS: Downlink Pilot Time SlotGP: Guard Period(GP越大說明小區覆蓋半徑越大)UpPTS: Uplink Pilot SlotTs = 1 / (15000x2048) s Frame 幀的長度：Tf = 307200 x Ts = 10msSubframe 子幀的長度：Tsubframe = 30720 x Ts = 1msSlot 時隙的長度：Tslot = 15360 x Ts = 0.5ms 1 Sub-Carr

3、ier = 15 kHz; 1 TTI = 1 ms = 1 sub-frame = 2 slots (0.5 ms *2) # for one user, min 2 RB allocation.1 RB = 12 sub-carriers during 1 slot (0.5 ms) =12 * 15kHz = 180kHz (Bandwidth); = 12 * 7 symbols= 84 REs 1 RE = 1 sub-carrier x 1 symbol period (Each symbol is QPSK, 16QAM or 64QAM modulated.)LTE支持可變帶寬

4、：1.4MHz, 3, 5, 10, 15 和 20MHz一個小區最少使用6個RB, 即最少包含72個sub-carriers: 6 RB * 12 sub-carriers = 72 sub-carriers一個小區最多支持110個RB，相當于1320個sub-carriers: 110 *12 =1320 sub-carriersChannel bandwidth BWChannel MHz1.435101520Transmission bandwidth configuration NRB615255075100Special subframe configurationNormal c

5、yclic prefix in downlinkExtended cyclic prefix in downlinkDwPTSUpPTSDwPTSUpPTSNormal cyclic prefix in uplinkExtended cyclic prefix in uplinkNormal cyclic prefix in uplinkExtended cyclic prefix in uplink01234567-8-特殊幀格式5：DwPTS:GP:UpPTS = (6592Ts-16Ts) : (19744Ts-16Ts) : 4384Ts= 3:9:2特殊幀格式7：DwPTS:GP:U

6、pPTS = (21952Ts-32Ts) : 4384Ts : 4384Ts= 10:2:2最小分配單位為: Configure TDD: 上下行配置（下圖） + 特殊幀格式（上圖） (e.g.: 2:7 1:7)Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU1 2:25 msDSUUDDSUUD2 3:15 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUD

7、DDDDDD65 msDSUUUDSUUDTDD支持5ms和10ms的周期轉換：= 5ms轉換周期：一個幀的上下半幀的特殊幀格式配置相同，= 10ms轉換周期：一個幀分成上下半幀，下半幀的特殊幀為DwPTS=1ms，用于DL傳輸(如上圖3，4，5所示)RE：Resource Element，稱為資源粒子，是上下行傳輸使用的最小資源單位。1 RE = 1 subcarrier x 1 symbol periodRB：Resource Block，稱為資源塊，用于描述物理信道到資源粒子的映射。一個RB包含若干個RE。一個RB由12個在頻域上的子載波和時域上一個slot周期構成（1 RB = 12

8、subcarriers x 1 slot）。1個RB在頻域上對應180kHz：1 RB = 12 subcarriers x 15kHz = 180kHz1個RB在時域上對應1個時隙，1 slot =0.5ms CCE：Control Channel Element，稱為控制信道粒子，PDCCH在一個或多個CCE上傳輸，CCE對應于9個REG，每個REG包含4個RE，CCE從0開始編號。（1 CCE = 9 REGs = 9 x 4 REs = 36 REs）PDCCH format與CCE之間的關系如下圖所示：PDCCH formatNumber of CCEsNumber of REGsN

9、umber of PDCCH bits(QPSK)01972121814424362883872576REG：Resource Element Group，用來定義控制信道到RE的映射.（1 REG = 4 REs）RBG：Resource Block Group，RBG是連續的PRB的集合，其大小根據系統帶寬配置的不同而定，如下圖所示：System Bandwidth(Number of DL RBs)RBG Size (P)10111 26227 6463 (e.g.: 10MHz - 50 RBs)364 110 (e.g.: 20MHz - 100 RBs)42. 下行物理信道及物理信

10、號的功能和占用時頻碼域位置（DL：PDSCH/PDCCH/PHICH/PCFICH/PBCH/ PSS/SSS/RS）2.1 PBCH：Physical Broadcast Channel （物理廣播信道）- 主要用來傳輸MIB信息，MIB消息包含：DL帶寬信息；PHICH組號；系統幀號SFN- MIB: DL-Bandwidth, PHICH-Config, SFN, # of antennas.- - MIB消息的重復周期為40ms，起始位置為subfram#0 of SFN mod 4 = 0。每10ms傳遞一次MIB，傳遞內容一致，40ms組成一個MIB消息。可實現時間分集，提高UE接

11、收MIB消息時的增益，改善接收質量2.2 PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel （物理控制格式指示信道）- 用來指示在一個sub-frame中PDCCH傳輸的OFDM symbol數量（1, 2 or 3）- 在每個subframe(TTI)的第1個symbol上進行傳遞(symbol 0 within each TTI)- 承載CFI信息，每TTI占用16個RE資源，即4個REG2.3 PDCCH：Physical Downlink Control Channel （物理下行控制信道）- 用于承載DCI信息，包括資源調度分配和其他控

12、制信息，如與DL-SCH和PCH相關的HARQ信息等- PDCCH在每個subframe的前3個symbol（symbol 02）中進行傳遞，占用個數由PCFICH承載的CFI消息來確定。- PDCCH的大小對應于一個或者多個CCE，如下圖所示：PDCCH formatNumber of CCEsNumber of REGsNumber of PDCCH bits01972121814424362883872576- DSS = Dedicated Search Space (for only one UE) & CSS = Common Search Space (for several U

13、Es)2.4 PDSCH：Physical Downlink Shared Channel （物理下行共享信道）- 用于承載DL-SCH信息，傳遞SIB信息（SIB消息傳遞方向：BCCH - DL-SCH - PDSCH）- SIB1消息的重復周期為80ms，初始位置為subframe#5 of SFN mod 8 = 0，在SFN mod 2 = 0的幀上重復.SIB System Information Blocks- SIB1: Cell Access Info (PLMN, TAC, CID); 小區選擇相關信息; TDD相關配置信息; 余下SIB的時域調度信息- SIB2: 公共信道

14、的無線資源配置（PCCH, RACH); freqInfo (ul-carrierFreq, ul-bandwidth); defaultPagingCycle- SIB3: Cell re-selection information. (Intra/Inter frequency or/and Inter-RAT cell re-selection)- SIB4: Neighbor cell related info only for Intra-frequency cell re-selection information.- SIB5: E-UTRAN Inter-frequency c

15、ell re-selection information.- SIB6: UTRAN frequencies and neighboring cell re-selection.- SIB7: GERAN frequencies cell re-selection.- SIB8: CDMA2000 frequencies and neighbouring cell re-selection.- SIB9: Home eNB.- SIB10: ETWS primary notification. - SIB11: ETWS secondary notification.- 如果UE專用參考信號不

16、被傳輸，使用天線端口集合P = , , or - 如果UE專用參考信號被傳輸，則使用天線端口 P = 52.5 PHICH：Physical HARQ Indicator Channel （物理HARQ指示信道）- 用于承載HARQ的ACK/NACK- 在每個subframe的第1個symbol上進行傳遞（symbol 0 of each subframe）- 一個PHICH組對應于3個REG，12個RE資源2.6 PMCH：Physical Multicast Channel （物理多播信道）- 目前不支持，無需掌握 沒有對傳輸分集方案進行標準化 單天線端口傳輸，使用端口4 在支持PDSCH

17、和PMCH混合傳輸的載波上，PMCH不能再子幀0和5中傳輸下行物理層信號：對應于一系列物理層使用的RE，這些RE不傳遞任何來自高層信息注：物理信號都由ZC序列生成，每一個子載波占用一個ZC序列的符號。SSS和PSS同步信號內容固定，重復發送，不承載任何上層信息，是UE在進行小區搜索時第一個要找的信息。UE進行盲檢搜索同步信號，目前只支持Normal CP的格式。2.7 PSS：Primary Synchronization Signal （主同步信號）- 頻域上占系統帶寬中間的6個RB，即72sc- 在第2個subframe的第3個symbol中進行傳遞（subframe 1 or 6, sy

18、mbol 2）- 指示一個物理小區組內的id：Physical-layer id：0, 1, 2 (3個)2.8 SSS：Secondary Synchronization Signal（輔同步信號）- 頻域上占系統帶寬中間的6個RB，即72sc- 在第1個subframe的最后1個symbol中進行傳遞（subframe 0 or 5, symbol 6）在subframe 0和5中的SSS結構相同，但是在頻域上錯開，以區別前5ms或后5ms的半幀。- 指示物理小區組號：Physical-layer cell-id group：0167（168個）- Total cell IDs: 168

19、x 3 = 504 cell IDs. (0503)RS：Reference Signal （參考信號）（every slot, symbol 0&4）用于下行信道估計，信道質量測量以及相關解調，對UE來說是已知信號（RS信號與小區physical id有關，這個在小區搜索過程中的同步信號中獲得）頻域上：每6個子載波分配一個RS時域上：每個slot的symbol 0&4 用來傳遞RS，symbol 0和4之間有3個SC的間差，用于時頻域分集。多天線傳輸情況下，天線端口集合與參考信號配置之間的關系：Cell-specific RS, non-MBSFN transmission = P = ,

20、, or MBSFN RS, associated with MBSFN transmission = P = 4UE-specific RS. = P = 5 (用于BF技術)3. 上行物理信道及物理信號的功能和占用時頻碼域位置（UL：PUSCH/PUCCH/PRACH/SRS/DMRS）PUSCH：Physical Uplink Shared Channel （物理上行共享信道）Carries the user data from UL-SCH.Carries L1/L2 control information：ACK/NACK, CQI, PMI, RI (Rank Indicator)

21、PUCCH：Physical Uplink Control Channel （物理上行控制信道）PUCCH承載上行控制信息（UCI），不與PUSCH同時傳輸，處于上行帶寬的邊緣，在TDD中不在UpPTS域上傳輸UCI信息包括以下4部分：Scheduling Request (SR). CQI and Scheduling Requests are provided to Layer 2.HARQ ACK/NACK for DL transmission;CQI reports.PMI reports. - PUCCH具有6種格式，1系列承載SR和ACK/NACK信息，2系列承載CQI/PMI信

22、息，如下圖所示：PUCCH formatModulation schemeNumber of bits per subframe, Type of information1N/AN/AScheduling Request (SR)1aBPSK1ACK/ NACK1bQPSK2ACK/ NACK2QPSK20CQI/PMI/RI2aQPSK+BPSK21CQI/PMI + 1 bit ACK/ NACK2bQPSK+QPSK22CQI/PMI + 2 bits ACK/ NACK3.1 PRACH：Physical Random Access Channel （物理隨機接入信道）- Carrie

23、s the random access preamble.PRACH Preamble：- 頻域：6 RB x 180kHz = 1.08 MHz- 時域：1ms / 2ms / 2 symbols（UpPTS）- 隨機接入前導由具有零相關區的ZC（Zadoff-Chu）序列產生，有一個或多個根ZC序列產生。每個小區中包含64個可用的前導。- PRACH共有5種結構（04），目前支持Format 0, 1 & 4：RACH：- FDD需要額外配置一個GP（Guard Period）以適應RTD（Round Trip Delay），在TDD的特殊幀中已包含這個GP- FDD在一個子幀中只能分配一

24、個RACH資源，而TDD可以分配多于一個的隨機接入資源- TDD模式下，在UpPTS中，可以調度Short RACH（S-RACH），與GP結合使用，最多可配置6個RACH。 隨機接入過程：- 基于競爭的隨機接入過程：如UE初始接入上行物理層信號：指物理層使用的但是不承載任何來自高層信息的信號，如參考信號。3.2 DRS/DMRS：Demodulation Reference Signal （解調用參考信號）- 與上行數據傳輸有關，both PUSCH and PUCCH。- 用于信道評估，對PUSCH和PUCCH信道的連續檢測和解調，上行功率控制，時間評估等？- DRS在時域上的分配：o P

25、USCH: 每個slot的第4th個symbol（symbol 3 in every slot）o PUCCH: DRS由PUCCH的格式來決定（1/1a/1b 或者 2/2a/2b）- DRS在頻域上的分配：o PUSCH: DRS與終端的上行傳輸具有同樣的帶寬。o PUCCH: 如下圖所示3.3 SRS：Sounding Reference Signal （探測用參考信號）= 與PUSCH和PUCCH無關與上行數據傳輸無關，可用于評估上行信道質量，實現以下功能：初始化MCS（Modulation and Coding Scheme）選擇數據傳輸的功率控制TA（Timing Advance）

26、UL頻率的獨立調度（Frequency dependent scheduling for the UL）SRS transmitted in the last SC-FDMA symbol in the configured subframes.在TDD模式中，UpPTS也可用作傳遞SRS。4. 邏輯信道、傳輸信道與物理信道的映射關系：4.1 邏輯信道（7）5. MIMO technology- Two kinds of MIMO techniques for DL transmission：o Transmit diversity use multiple channels to send

27、the same information stream Improve coverage and robustness of data transmission o Spatial multiplexing use multiple channels to send multiple information streams Increase throughput SU-MIMO/ MU-MIMO6. PDSCH下行資源分配方式（Type0/1/2）； Type 0: PDCCH DCI formats 1, 2 and 2ARBs are grouped to RBG. RBGs are se

28、lected.System Bandwidth(Number of DL RBs)RBG Size (P)10111 - 26227 6463 (e.g.: 10MHz - 50 RBs)364 110 (e.g.: 20MHz - 100 RBs)4Type 1: PDCCH DCI formats 1, 2 and 2ARBs are grouped to RBG subset. First select one RBG subset, then select the RBs in the RBG subset.RBG subset的值（P）與Type0中RBG的定義一致。RBG subs

29、ets：Log2(P) RB assignment：Type 2: PDCCH with DCI format 1A, 1B, 1C and 1DStart RB and width is assigned.7. DCI Format DCI: Downlink Control Information (ref. 36.212) = Carriered by PDCCH一個DCI傳遞上下行調度信息，或者針對一個RNTI的上行功率控制命令DCI FormatUse scopeDCI 0For the scheduling of PUSCH (For Uplink only)DCI 1For th

30、e scheduling of one PDSCH codeword, TM1, 2 and 7 (Type0, 1)DCI 1AFor the compact scheduling of one PDSCH codeword and random access procedure initiated by a PDCCH order, TM17 (Type 2)DCI 1CFor very compact scheduling of one PDSCH codeword (Type 2) DCI 2For MIMO (e.g.: CL MIMO), TM4 (Type0, 1)For the

31、 scheduling of one/two PDSCH codewordTPC command for PUCCH DCI 2AFor MIMO (e.g.: OL MIMO), TM3 (Type0, 1)For the scheduling of one/two PDSCH codewordTPC command for PUCCH Format 0: 用于上行傳輸，PUSCH的調度- Flag for format0/format1A differentiation - 1 bit, 0=format 0 and 1=format 1A- Resource block assignme

32、nt and hoping resource allocation- Modulation and coding scheme- HARQ information and redundancy version- TPC command for scheduled PUSCH 2 bits- CQI request 1bit Format 1:用于傳輸分集，單碼字PDSCH的調度 (Used for the scheduling of single codeword PDSCH) (TM1, 2, and 7-not support)- Resource allocation type, e.g

33、.: type 0 / type 1 1bit- Resource block assignment- Modulation and coding scheme 5 bits - HARQ process number 4 bits- TPC command for PUCCH 2 bits Format 1A: 用于下行傳輸，單碼字PDSCH調度，下行數據觸發隨機接入過程，適用所有TM傳輸模式。= Compact scheduling of one PDSCH codeword and random access procedure initiated by a PDCCH order (為

34、UE分配一個非競爭隨機接入的特定preamble).- Flag for format0/format1A differentiation - 1 bit, 0=format 0 and 1=format 1A- Resource block assignment - Modulation and coding scheme 5 bits- HARQ information 4 bits- TPC command for PUCCH 2 bits Format 1B: Compact scheduling of one PDSCH codeword with precoding informa

35、tion. Closed loop precoding with rank-1 transmission. (TM6, 目前不支持，不需要掌握) Format 1C: Very compact scheduling of single codeword PDSCH. (Paging, SIB, 系統廣播信息 ? )- Resource block assignment - Modulation and coding scheme- Redundancy version Format 1D: Compact scheduling of one PDSCH codeword with precod

36、ing and power offset information. (using Multi-user MIMO, TM5,目前不支持) Format 2: For MIMO (Closed-Loop)，兩碼字，下行PDSCH調度 (閉環模式，TM4，需要上報PMI信息) Format 2A: For MIMO (Open-Loop)，兩碼字，下行PDSCH調度（開環模式，TM3） Format 3/3A: Transmission of TPC commands for PUCCH and PUSCH with 2-bit or 1-bit power adjustments8. LTE相關

37、接口的控制面和用戶面協議棧Radio interfaceUser Plane:Control Plane:PHY: L1協議， Data Transfer via Transport Channels. Error Detection. Hybrid ARQ Combining. Channel Coding and Rate Matching. Modulation and Demodulation. Measurements. MIMO（多進多出）, Transmit Diversity（發送分集）, Beamforming（波速成型）. RF Processing.MAC: L2協議，主

38、要實現與調度和HARQ相關的功能 Data Transfer via Logical Channels. 邏輯信道和傳輸信道之間的映射 UE之間以及一個UE在不同邏輯信道之間的資源分配和調度 傳輸格式選擇 HARQ糾錯功能RLC: L2協議，主要實現與ARQ相關的功能，保證數據傳輸的可靠性 上層PDU數據傳輸: TM（透明模式）, UM（非確認模式）, AM（確認模式）數據傳輸 ARQ糾錯功能（CRC檢驗由物理層完成） 串聯，分段及重分段功能 順序傳送上層數據以及重復檢測功能PDCP: L2協議，提供ROHC可靠頭壓縮功能，以及加密和完整性保護功能RRC: L3協議，提供廣播、尋呼、RRC連接

39、管理、無線承載控制、移動性、UE測量上報和控制功能等功能NAS: 非接入層控制協議，主要實現以下功能: SAE承載管理 鑒權 LTE-IDLE狀態下的移動性管理 產生LTE_IDLE狀態下的尋呼消息 安全控制S1 interfacesUser Plane (eNB-S-GW):Control Plane (eNB-MME):X2 interfacesUser Plane (eNB-eNB):Control Plane:9. LTE相關流程9.1 Call Setup 呼叫流程9.2 Cell Selection 小區搜索過程9.3 Random Access 隨機接入過程-Initial ac

40、cess from RRC_IDLE;-RRC Connection Re-establishment procedure;-Handover;-DL data arrival during RRC_CONNECTED requiring random access procedure;-E.g. when UL synchronisation status is “non-synchronised”;-UL data arrival during RRC_CONNECTED requiring random access procedure;-E.g. when UL synchronisation status is non-synchronised or there are no PUCCH resources for SR available.Contention based (applicable to all five events):Non-contention based (Handover & DL data arrival):9.4 RRC connection establish procedure RRC連