物理层笔记.doc

物理层负责编解码、调制、多天线映射处理、物理层的HARQ处理和时频资源块的映射。 物理层是协议的最底层，是整个LTE最复杂。最核心的层次。 LTE采用下行OFDMA，上行单载波SC-FDMA多址接入技术。 LTE在数据传输延迟方面的要求很高（单向延迟小于5ms），这一指标要求LTE系统必须采用很小的传输时间间隔。 在FDD中，规定一个无线帧为10ms，分为20个时隙，每个时隙0.5ms，每两个时隙称为一个子帧，一帧中有10个子帧。这个与WCDMA的帧结构的时间大致相似，只是时间划分得更小，便于减小延迟和更好地适应信道变化。一个时隙内根据情况有7个或者6个OFDM符号。 3GPP中有两种TDD模式，两种帧结构： 1 固定帧结构 这种方法就是分别针对低码片速率LCR-TDD UTRA（称为type1模式的TDD）和高码片速率HCR-TDD UTRA（称为type2模式的TDD），TD-SCDMA系统采用与UTRA系统相似的帧结构，即一个10ms无线帧分为2个5ms的无线半帧，每个无线半帧分为7个时隙（TS0~TS6），每个时隙长度仍为0.675ms，与TD-SCDMA一致。同步和保护周期插在TS0和TS1之间，包括DwPTS、GP和UpPTS。每个时隙包含一个小的空闲周期，可用作上下行切换的保护周期。 这个帧结构基本和原有的LCR-TDD帧结构相同，只是在每个时隙中加入了空闲周期TI。这个改动这要是为了能够在一个无线子帧内实现多次的上下行切换，以满足LTE对传输时延的严格要求。 固定帧结构的最大特点是采用了和FDD LTE不同的时隙长度，由此导致了LTE的FDD和TDD模式在系统参数设计上有所不同。 2 通用帧结构 通用帧结构中的每个子帧的起止位置都可能不同，增加了系统的复杂度。一个10ms的无线帧被分成两个5ms的半帧，每5ms的半帧被分成8个0.5ms的时隙和3个特殊DwPTS、GP和UpPTS。这3个特殊信息组成一个1ms的子帧，而其他8个0.5ms的时隙分别组成4个子帧。 OFDM参数选择 子载波间隔越小，在一段频段内的子载波数就越多，可发送数据的频点就越多，频谱利用率也越高，同时由于高速移动带来的时频和频偏越敏感，带来的干扰越大；而如果子载波间隔较大，频谱利用率就会相对降低，抗高速移动的干扰则相对较强，因此子载波间隔的选择是至关重要的。 OFDM和SC-FDMA的子载波最终确定为15kHz，除了支持15kHz的子载波间隔，还支持△f=7.5kHz的子载波间隔，主要为适应广播多播的需要。 子载波间隔△f=15kHz，一个有效符号的持续时间为T=1/△f=66.67us，而OFDM技术实际运用需要加入循环前缀CP，CP的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。长CP利于客服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销也会相应增加，导致数据传输能力下降。为了达到小区半径100km的覆盖要求，LTE采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择，短CP长度为4.69us，为基本选项；长CP长度为16.67us，可用于大范围小区或多小区广播。 如果一个携带不同长短CP的OFDM符号长度分别为71.36us（66.67us+4.69us短CP）和83.34us（66.67us+16.67us长CP），那么一个0.5ms时隙最多可以容量7个（短CP）或者6个（长CP）OFDM符号。因为6个带短CP的OFDM符号不足以填充0.5ms，而7个带短CP的OFDM符号的长度又超过了0.5ms，所以采用6个短CP的OFDM符号和一个长CP的OFDM符号，此CP长为5.21us（对LTE的下行FDD的参数配置）。 在LTE中，子载波间隔为15kHz，相应的采样速率为fs=15000*NFFT，NFFT为FFT的点数，对应不同的带宽（子载波数）。为了便于FFT的实现和实现过程不出现混叠失真，NFFT一般取2的幂并且大于子载波数。 LTE的资源分配 LTE可分配的物力资源同时考虑时域和频域，最小的单元为一个OFDM符号中的一个子载波，称为资源单元RE（Resource Element）。一般采用一段连续的RE为一个资源块，也称为物理资源块PRB（physical resource block）。一个RB有12个子载波组成，共180kHz。 RB并不是连续的，中间有一个直流—子载波（DC-subcarrier）在频谱中间，这个子载波并不使用，这主要因为现在的设备中都是基带处理，射频发送，当把射频信号转换到基带信号时，会在基带的中心频率上出现一个大的直流（DC）信号，在进行线性放大时，会造成大的非线性畸变。为了客服这个问题，一般在DC子载波上不发送数据，并且在线性放大前采用一个零陷滤波器来滤除这个直流信号。这样下行子载波数为NSC=12NRB+1，其中NR