1、LTE信道及随机接入专题 教学内容 LTE信道格式与映射 UE开机流程 UE随机接入过程 LTE物理信道 LTE下行物理信道 广播信道： PBCH 控制信道： PCFICH， PHICH， PDCCH 业务信道： PDSCH 多播信道： PMCH LTE上行物理信道 控制信道： PUCCH 业务信道： PUSCH 随机接入信道： PRACH 下行物理信道 广播信道 PBCH ( Physical Broadcast Channel ) 广播信道分为 MIB和 SIB两部分， MIB信息承载在 PBCH信道上。 SIB信息在 PDSCH信道上承载。 PBCH位于子帧 0时隙 1的前 4个 OFD
2、M符号，频域上占用中间的 6个 RB的 72个子载波，调制方式 QPSK。 MIB信息主要内容：系统带宽指示，系统帧号， PHICH资源指示信息。 控制信道：物理传输格式指示信道 PCFICH Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) 指示一个子帧内 PDCCH所占 OFDM符号数 (1、 2 、 3或4)，调制方式 QPSK。 资源映射：映射到该子帧第一个 OFDM符号的 4个 REG中扩展到整个带宽，充分捕获频率分集增益。 下行物理信道 控制信道：物理 HARQ指示信道 PHICH Physical hybrid-ARQ Indi
3、cator Channel (PHICH) 承载 PUSCH信道的 ACK/NACK应答，调制方式 BPSK 不同 PHICH信道映射到相同的 RE构成 PHICH组： 1 PHICH group=8 PHICHs (normal cp) 1 PHICH group=4 PHICHs (extend cp) 控制信道：下行物理控制信道 PDCCH Physical Downlink Control Channel (PDCCH) 承载下行物理层控制信令：包括上 /下行数据传输的调度信息和上行功率控制命令信息。 根据 PCFICH指示，映射在一个子帧的前 N（ N=4）个OFDM符号。调制方式
4、QPSK。 下行物理信道 业务信道 :下行物理共享信道 PDSCH Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) 承载下行业务数据。 调制方式 QPSK, 16QAM, 64QAM。 物理多播信道 PMCH Physical Multicast Channel (PMCH) 在支持 MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息。 调制方式 QPSK, 16QAM, 64QAM。 下行物理信道映射 BCCH PCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH PCH DL-SCH MCH BCH PBCH PDSCH PMCH 逻辑信道 传输信道 物理信道
5、 PDCCH 上行物理信道 控制信道：上行物理控制信道 PUCCH Physical Uplink Control Channel（ PUCCH） 上行的控制信息（ UCI）的周期上报，这些上行控制信息包括 HARQ-ACK、 SR、 CQI、 PMI、 RI。 不能与 PUSCH同时传输，具有多种格式。 PUCCH格式 用途 调制方式 比特数 1 SR N/A N/A 1a ACK/NACK BPSK 1 1b ACK/NACK QPSK 2 2 CQI QPSK 20 2a CQI+ACK/NACK QPSK+BPSK 21 2b CQI+ACK/NACK QPSK+BPSK 22 上行物
6、理信道 业务信道：上行物理共享信道 PUSCH Physical Uplink Shared Channel（ PUSCH） 承载上行数据，承载来自上层不同逻辑信道的传输内容，包括：控制信息、用户业务信息、广播业务信息 调制方式 QPSK, 16QAM, 64QAM。 为保证上行单载波特性，需要将数据映射到连续的资源。 上行物理信道 物理随机接入信道 PRACH Physical Random Access Channel（ PRACH） 用于 UE随机接入时发送 preamble信息 。 PRACH在频域占用 6个 RB。 PRACH时域结构： Preamble: CP + Sequence
7、 Preamble之后需要预留保护间隔 P r e a m b l eC P CPT PRET6 R B上行物理信道 物理随机接入信道 PRACH Preamble使用 Zadoff-Chu序列产生 ， 根据时域结构、频域结构以及序列长度的不同，可以将 Preamble分为如下五种格式。 上行物理信道 物理随机接入信道 PRACH Format03 频域资源位置 子载波间隔 1.25KHz ，常规子载波间隔的 1/12 1个 PRACH信道包含 864个子载波（ 6 12 12=864） 长度为 839的 preamble序列被映射至中间的 839个子载波上。 839子载波864子载波1 2
8、子 载 波1 3 子 载 波上行物理信道 物理随机接入信道 PRACH Format4 频域资源位置 子载波间隔 7.5KHz ，常规子载波间隔的 1/2 1个 PRACH信道包含 144个子载波 (6 12 2=144) 长度为 139的 preamble序列被映射至中间的 139个子载波上 139子载波144子载波2 子 载 波3 子 载 波上行物理信道映射 CCCH DCCH DTCH UL-SCH PRACH PUSCH RACH PUCCH 逻辑信道 传输信道 物理信道 LTE物理信号 下行物理信号 参考信号 小区专属参考信号（ Cell-Specific RS， CRS） MBSF
9、N参考信号 用户专属参考信号（ UE-Specific RS， Dedicate RS， DRS） 同步信号 主同步信号 PSS (Primary Synchronization signal) 辅同步信号 SSS (Secondary Synchronization signal) 上行物理信号 解调参考信号 (Demodulation RS, DMRS) 探测参考信号 (Sounding RS, SRS) 下行物理信号 下行参考信号作用 下行信道质量测量（信道探测） 下行信道估计，用于 UE侧的相干检测和解调 下行同步。 小区专用参考信号 在不支持 MBSFN的小区的所有下行子帧上传输 若
10、子帧已用于传输 MBSFN，那么只有子帧的前两个OFDM符号可以用于传输小区专用参考信号。 小区专用参考信号能在天线端口 0 3中的一个或几个上传输。 参考信号序列与小区 ID，帧的位置， OFDM符号序号，CP等有关。 下行物理信号 小区专用参考信号 参考信号映射初始位置与小区 ID， RB序号，天线端口号，OFDM符号序号等有关。 Normal CP， Cell ID=0时 Extend CP， Cell ID=0时 下行物理信号 MBSFN参考信号 在分配给 MBSFN传输的子帧上传送，使用天线端口 4。只支持扩展 CP。 0l 5l 0l 5le v e n - n u m b e r
11、 e d s l o t s o d d - n u m b e r e d s l o t sA n t e n n a p o r t 44R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R0l 2l 0l 2le v e n -n u m b e re ds lo tsA n te n n a p o rt 4444R4R4RR4R4R4Ro d d -n u m b e re ds lo ts4R4R4R4R4R4R4R4R4RExtended CP f=15kHz Extended CP f=7.5kHz 下行物理信号 UE专用参考信号 在普通子帧中发送，该信号以
12、用户为单位，高层指示是否发送了该信号并且是否用作终端下行数据解调。 仅在承载该用户数据的资源块上传输，天线端口 5发送。 0le v e n - n u m b e r e d s l o t s o d d - n u m b e r e d s l o t sA n t e n n a p o r t 55R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R0l 6l6l 0e v e n - n u m b e r e d s l o t s o d d - n u m b e r e d s l o t sA n t e n n a p o r t 55R5R 0l 5l5l5R5R5R5R
13、5R5R 5R5R5R5R常规 CP 15kHz 扩展 CP 15kHz 下行同步信号 LTE 同步信号 PSS (Primary Synchronization signal) SSS (Secondary Synchronization signal) 同步信号的作用 小区 ID（共 504个），由组 ID和组内 ID组成，分成 168组，每组 3个 获得小区 ID: 通过检测 PSS和 SSS来获得小区 ID SSS:与小区 ID组 一一对应 ,范围 0-167 PSS:与组内 ID号 ,范围 0-2 小区 ID: 定时同步 : 在检测 PSS和 SSS的过程中获得 5ms定时和 10m
14、s定时 PSS: 5ms 定时同步 SSS: 10ms定时同步 FDD/TDD系统识别，常规 CP/扩展 CP识别 下行同步信号 主同步信号序列的生成 一个小区中的主同步信号在 3个不同序列中选择。 3个序列和一个物理层小区 id组下的 3个物理层小区 id有一一对应的关系 由频域 Zadoff-Chu 序列产生。 辅同步信号序列的生成 两个长度为 31的二进制交错级联产生。 二进制序列是由 生成长 31的 M序列循环移位得到。 级联的序列由主同步信号给出的扰码序列进行加扰。 125 xx下行同步信号 S l o t 0 / S l o t 1 0Ncsubcarriers72subcarri
15、ersS l o t 1 / S l o t 1 1控 制 区 域数 据 区 域辅 同 步 信 号主 同 步 信 号S l o t 0 / S l o t 1 0Ncsubcarriers72subcarriersS l o t 1 / S l o t 1 1控 制 区 域数 据 区 域辅 同 步 信 号主 同 步 信 号D w P T SFS1，常规 CP FS2，常规 CP 主同步信号在 DwPTS域发送 辅同步信号在子帧 0的最后一个 OFDM符号发送 主同步信号仅仅在时隙 0和时隙 10中发送 辅同步信号仅仅在时隙 0和时隙 10中发送 上行物理信号 解调参考信号（ PUSCH用）用作
16、求取信道估计矩阵 使用 Zad-off Chu序列生成，产生之后直接映射到资源元上，不作任何编码的处理。 占用每一个 Slot中的第 4个 SC-FDMA符号，其频域宽度与 PUSCH占用的 PRB一致，频域上连续， 不同用户使用参考信号序列的不同循环移位值进行区分。 PUCCH用解调参考信号用作求取信道估计矩阵，与 PUSCH用解调参考信号基本一致 PUSCH使用的子载波数 据 部 分O n e S l o t参 考 信 号常规 CP 上行物理信号 探测参考信号 (Sounding RS, SRS) 独立进行发射，用作上行信道质量的估计与信道选择，计算上行信道的 CINR，用于上行信道调度。
17、 符号位置：位于配置 SRS的上行子帧的最后一个 SC-FDMA符号；对于 UpPTS，其所有符号都可以用于传输 SRS 子帧位置（ SRS sub-frame configuration）： UE通过广播信息获得哪一个子帧中存在 SRS。配置了 SRS的子帧的最后一个 SC-FDMA符号预留给 SRS，不能用于 PUSCH的传输 子帧偏移（ Sub-frame offset）： UE通过 RRC信令获得 SRS所在的具体子帧位置 持续时间（ Duration）： UE通过 RRC信令获知其传输时间是一次性的还是无限期的 周期（ Period）： UE通过 RRC信令获知其在一个持续时间内传输
18、的周期，支持 2、 5、 10、 20、 40、 80、 160ms FDD下行物理信道时频示意图 S S C HP D C C H # 0 # 1 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9P S C H P B C HP S C HS S C H# 2一 个 子 帧 （ 1 m s ）P C F I C HP H I C HP D C C HP B C HP - S C HS - S C HP D S C H第 二 个 时 隙 （ 0 . 5 m s ）第 一 个 时 隙 （ 0 . 5 m s ）TDD下行物理信道时频示意图 教学内容 LTE信道格式与映射 UE开机流程 UE
19、随机接入过程 下行同步 上行初始同步： UE在随机接入信道上发送preamble码 eNodeB根据 preamble码的到达位置，将调整信息反馈给 UE UE根据该信息进行后续的发送时间调整 上行同步保持： eNodeB可以根据上行信号估计接收时间生成上行时间控制命令字 UE在子帧 n接收到的时间控制命令字， UE在 n+x子帧按照该值对发送时间提前量进行调整 下行初始同步： 初始下行同步是小区搜索过程。 UE通过检测小区的主要同步信号，以及辅助同步信号，实现与小区的时间同步 下行同步保持： 小区搜索成功后， UE周期性测量下行信号的到达时间点，并根据测量值调整下行同步，以保持与 eNB之间的时间同步 LTE物理层过程 同步 接收数据 小区搜索 ， 获得和小区的 时频同步 正常通信过程中周期性地 进行同步跟踪和补偿 能否可以正常同步跟踪 是 否 是否和小区建立初始同步 是 否 LTE物理层过程 同步 手机开机过程 P o w e ro nC e l l S e a r c hD e c o d i n gPBCHD e c o d i n gPCFICHB l i n d - D e tPDCCHD e c o d i n gPDSCHU L S y n cL i n kS e t u p（ f o r m a t 1 C ）（ D - B C H ）R A C H
