1 LTE的带宽

LTE支持的信道带宽为1.4MHz、3.0MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz。LTE系统上、下行的信道带宽可以不同，下行信道的带宽大小通过主广播信息（MIB）进行广播；上行信道的带宽大小通过系统信息（SIB）进行广播。

LTE从R9开始引人载波聚合（CA）的概念，将多个20MHz带宽频谱聚合在一起传输。当部署了CA时，聚合的多个小区之间的帧timing、SFN、TDD配置必须是对齐的。

载波聚合(Carrier Aggregation , CA )是将2个或更多的载波单元(Component Carrier , CC )聚合在一起以支持更大的传输带宽（最大为100MHz）。
实际上，每个载波单元对应一个独立的小区，通常可以将1个载波单元等同于1个小区。每个载波单元的最大带宽为20 MHz。
没有配置载波聚合的UE只能与一个小区进行收发数据的操作。而配置了载波聚合之后，UE能够同时与多个小区进行收发数据的操作﹐因此能够提高UE的吞吐量。

2 LTE帧结构

无线帧是LTE时间结构中的最大单位，时长为10ms，是LTE空中接口许多机制的定时基础。LTE对无线帧进行了编号，称为系统帧编号(System Frame Number，SFN)，范围为0～1023，每个10ms帧传输结束后SFN改变一次，SFN是终端定时的关键参数。
LTE系统的：无线帧-子帧-时隙 相当于 日常时钟的：时-分-秒。

LTE在空中接口上支持两种帧结构：Typel和Type2，其中Type1用于FDD；Type2用于TDD，无线帧长度为10ms。目前通信系统的趋势是TDD/FDD融合，单个设备兼容两种制式，因此无论是芯片开发还是基站设计，目前都是两种帧均需支持。目前可以认为TDD/FDD的区别仅仅在特殊子帧上，其余处理基本类似。

2.1 FDD/TDD帧结构

LTE的TTI（Transmission Time Interval, 发射时间间隔）长度为1个子帧，即1ms。TTI是业务调度的基本时间单位，因此在LTE系统中子帧是业务调度的基本单位。

在FDD中10ms的无线帧分为10个长度为1ms的子帧，每个子帧由两个长度为0.5ms的slot（时隙）组成。FDD方式，各个子帧可以同时传输上行或下行信息。

在TDD中10ms的无线帧由两个长度为5ms的半帧组成，每个半帧长度为1ms的子帧组成，其中有4个普通的子帧和1个特殊子帧。普通子帧由两个0.5ms的slot组成，特殊子帧由3个特殊时隙（UpPTS、GP和DwPTS）组成。TDD方式，各个子帧只能选择传输上行或下行信息，特殊子帧可以同时承载上行和下行信息，但仍是分时发送。

TDD帧相对FDD的特殊之处在于上、下行转换时隙的不同，其示意图如下所示。

在Type2 TDD帧结构中，1ms的特殊子帧由三个部分组成：DwPTS(下行)，GP(保护间隔)和UpPTS(上行)。特殊时隙长度的配置，目前中国移动用得最多的是10:2:2（新建基站）或3:9:2（升级方案）（其中的数值是指占用的OFDM符号个数）。
在TDD系统中，子帧0、子帧5以及DwPTS固定为下行传输，其中DwPTS与其他常规下行子帧相同，可以传输PCFICH(信道格式指示)、PDCCH(下行控制)、PHICH(混合ACK)以及PDSCH(下行业务)，同时DwPTS中还包括主同步信号（用于小区初搜)。UpPTS以及特殊子帧之后的子帧固定为上行传输，其中UpPTS仅仅可以传输Preamble(随机接入) format 4 以及上行探测参考信号（SRS）。

2.2 基本时间单位

LTE的时间结构层次为：
无线帧(10ms) - 子帧(1ms) - 时隙(0.5ms) - OFDM符号(66.7us+CP时长)

Item	Value
LTE子载波间隔	15kHz（7.5kHz间隔不常用）
OFDM符号时长	Tu = 1/15000s = 66.7us
LTE的FFT点数（每个sym的采样点数）	2048
LTE的基本时间单元（采样点时间间隔）	Ts = Tu/2048 = 32.55ns
LTE上、下行采样率	1/Ts = 30.72Msps
常规CP时长	4.7us（144个采样点）
扩展CP（不常用）时长	16.67us（512个采样点）
一个时隙（0.5ms）的采样点数	0.5ms/32.55us = 15360

下图是PBCH中的MIB占用时频资源的情况：时域上，被映射到0号子帧第2个slot的前4个sym中；频域上，被映射到中间的72个子载波（不包括直流子载波）（由于LTE支持的最小带宽是1.4MHz，只包括72个子载波）。

2.3 TDD上下行子帧比例配置

TD-LTE支持7种上下行子帧比例配置，包括5ms和10ms的下行转为上行的切换点周期，如表7-3所示。较常用的是配置1和配置2.

5ms的下行转为上行的切换点周期表示每个5ms中存在一个下行转为上行的切换点，此时在每一个半帧中都存在一个特殊子帧。目前有4种配置支持5ms的下行转为上行的切换点周期，其中在配置0~2情况下，前后两个半帧的子帧分配完全相同；在配置8情况下，前后两个半帧的子帧分配不同。10ms的下行转为上行的切换点周期表示每个10ms中存在一个下行转为上行的切换点，此时在第一个半帧中存在一个特殊子帧。

2.4 上下行切换时间

对于TDD系统，存在上下行切换，通常这种切换动作是需要时间完成的，在工程设计中需要留出较多的余量。在TD-SCDMA系统中，每一个时隙后总有16码片的空闲时刻可以用于设备的切换，但是在TD-LTE的帧结构中没有预留这个切换时间。这使TD-LTE终端在发送时需要考虑基站侧的UL→DL的切换时间，从而进行提前发送，具体如下图所示。在终端芯片设计中，对这个时序配合需要重点考虑。

其中，定时提前 ( TA ) 不仅包括为了保证基站侧UL→DL的切换时间，还包括由于距离导致的终端信号空中传输时间。目前标准中初步确定UL→DL的切换时间为614个采样点，即约为20us。其中有3us是留给基站间不同步时的余量，这里主要考虑如果存在距离较近的基站且基站间不同步，时间点靠前的基站发射机打开时会对滞后的基站造成干扰，另外存在的17us，则是为基站发射机留出的功率爬升时间。

eNB通过测量接收到来自UE的上行信号时延，来得到TA值；如果某个UE需要校正，则eNB会发送一个TAC（时间调整命令，是一种MAC信令）给该UE，要求其调整上行信号的传输时间。

3 LTE物理信道

LTE系统根据空口传输内容和占用资源方式 ( 频率和时间等 ) 的不同，定义了不同的物理信道。

3.1 下行信道

3.2 上行信道

由于每个上行信道的发射流程都有差异，因此在这里不再给出公共流程。PUSCH和 PUCCH信道，引入了新的调制方式SC-FDMA（Single Carrier FDMA, 单载波频分多址）。

3.3 检错码/纠错码

3.4 调制方式

4 LTE基本资源

4.1 RE

对于每一个天线端口，一个OFDM或者SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个单元叫做资源单元(Resource Elements，RE)。

4.2 PRB

LTE中在进行数据传输时，将上、下行时频域物理资源组成物理资源块（Physical Resource Block, PRB）作为物理资源单位进行调度与分配。
LTE按照PRB的概念进行资源切割划分。一个PRB在频域上包含12个连续的子载波，在时域上包含7个连续的OFDM符号（在扩展CP情况下为6个），即频域宽度为12*15kHz = 180kHz，时间长度为0.5ms。
因此，LTE在进行信号处理时，基本处理单位是PRB，而物理层处理时间的最大刻度为0.5ms。

在不涉及跳频的情况下，RB与PRB是一一对应的。

4.3 REG/CCE/RBG

REG（Resource Element Group）是指资源单元组，表示控制区域中的一组RE集合，用于映射下行控制信道。通常每个REG中包含4个数据RE。

CCE（Control Channel Element）是指控制信道单元。通常一个CCE包含9个REG单元，是PDCCH资源分配的最小单位。对于基站而言，最宝贵的资源就是CCE资源，通常能否在一个子帧内调度最多并发个数的CCE是考验基站性能的关键之一。
RBG（Resource Block Group）是业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成，分组大小与系统带宽有关(见表7-11)。RBG关系到基站对用户数据业务的并发调度精准性，也是一个关键性指标。

RBG的大小是指一个RBG中包含的VRB的个数（VRB：虚拟资源块，VRB与PRB的大小相同）。

4.4 子帧中控制区域与数据区域的划分

在LTE中除了RB这种划分模式外，还需要对无线资源进行精细的划分，通常对传输的数据需要划分出控制区域和数据区域。
对于上行传输而言，控制区域与数据区域采用频分方式，实际的资源分配形式如图7-34所示。

对于下行单播帧和MBSFN子帧，控制区域与数据区域进行时分，控制区域的OFDM符号数目可配置。同时数据传输方式分为分布式和集中式，具体情况如图7-35所示。

4.5 天线端口

LTE使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系，实际上是告知发射端如何将编了号的数据流进行映射。一个天线端口对应一个独立的数据流。
目前常用的天线端口号为0~5。

5 LTE各信道时频资源分配

参考资料：
《通信IC设计》
《LTE与LTE-A：4G网络无线接口技术》

LTE物理层一些基本概念相关推荐

1. 2.1.1 物理层的基本概念

   2.1.1 物理层的基本概念

2. 第二章 物理层 1 物理层的基本概念 [计算机网络笔记]

   第二章 物理层 1 物理层的基本概念 本笔记参考书目: 计算机网络(第8版)谢希仁 2021王道计算机网络视频公开课 本节重点: 物理层功能和作用(了解名词即可) 转载请注明文章来源! 物理层接口特性 ...

3. LTE物理层概述（4）-- LTE时间帧及资源块

   1.LTE时间帧描述 图1所示为LTE物理层帧结构,理解LTE传输过程取决于清晰理解数据的时 - 频分布 图1 LTE帧结构 由图1可以看出: LTE 每帧长10ms,分为10个子帧,每个子帧长1ms ...

4. 初识LTE（五）：完整的SISO LTE 物理层实现

   文章目录 初识LTE(五):完整的SISO LTE 物理层实现 零.代码地址 一.实现整体过程 1.参数初始化 commlteSISO_params commlteSISO_initialize pr ...

5. LTE物理层概述（6）-- LTE之调制与解调及其matlab仿真

   LTE(长期演进)下行链路 PHY(物理)层处理链路可以认为是下行链路共享信道(DLSCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)处理的组合.DLSCH 即 下行链路传输信道 TrCH. LTE下行链路 ...

6. LTE物理层过程--小区搜网、随机接入、功率控制、测量、数据传输

   前言 终端和网络进行通讯需要进行哪些物理层的交互呢? 终端需要搜索到服务自己的网络,然后接入网络,这就涉及小区搜索过程和随机接入过程:在交互过程中,终端和网络都需将功率调节到合适的大小,以增强覆盖或抑 ...

7. LTE 物理层、资源网格配置

   目前在学习这方面的内容,旨在和大家交流学习,如果有表述不正确的地方,欢迎批评指正. 1. RE RB RG RE (resource element) 对应时域中1个OFDM符号,频域中一个子载波,是 ...

8. 2.1 物理层的基本概念

   物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体 物理层的主要任务是:确定传输媒体的接口的一些特性 机械特性:接口形状, 大小,引线数目 电气特性:规定电压范围 -5 ...

9. 星星之火-39： 什么是LTE物理层“时频”资源以及与物理层信道帧结构、物理层信道的关系？

   1. 时频资源 由子载波和时间组合而成的二维的矩阵,矩阵中的每个单元是可以调制二进制比特的符号(子载波). 频率维度:1200个单元格,最小单元是单载波的RE, 也称为符号:每个子载波之间的间隔是15 ...

10. LTE 中的基础概念

    http://blog.chinaunix.net/uid-20700727-id-116925.html X-RNTI (1)SI-RNTI:系统消息 (2)P-RNTI:寻呼 (3)RA-RNTI ...

最新文章

1. Oracle CEO狂妄而真实的演讲
2. 《Cisco ASA设备使用指南》一2.8　Cisco ASA吉比特以太网模块
3. php读取txt并写入数据库,php读取txt文件组成SQL并插入数据库的方法
4. C++异常 返回错误码
5. linux如何生成tar文件内容,linux如何使用tar命令创建Tar.Gz压缩文件
6. 【Tiny4412】烧写最小文件系统到SD卡
7. C++之前置自增与后置自增
8. java定时器的使用（Timer）
9. bash 命令提示符_命令行上每天的Bash提示
10. B1.Java基础部分二
11. 西南科技大学OJ题 舞伴问题1027
12. 内蒙古工业大学2022年数据结构习题集
13. HTML 表格表单代码实例（个人简介表）
14. Linux架设DNS服务器(ChinaITLab.com 搜集整理)
15. 正态性检验（Normality test）
16. 网咖服务器cpu占用率高,CPU温度过高为什么会卡？
17. 架构设计（5）-架构愿景分析
18. 【安全】如何防止他人恶意调试你的web程序
19. 小林：采访Vue作者随想
20. 浏览器input自动填充

热门文章

1. 山东大学软件学院项目实训-创新实训-山大软院网络攻防靶场实验平台（一）
2. 第一个Django项目----一小时写出账号密码管理系统
3. 校园网系统集成方案设计
4. DSkin学习之DSkin.Forms
5. jszip压缩文件上传到服务器,AngularJS - 使用JSZip压缩上传的pdf文件
6. PDF在线预览插件：PDFObject web端预览（不支持手机网页预览，手机网页预览见下一篇博客）；
7. 软件项目文档——WBS
8. html调用矢量小图标的方法,Web 前端矢量小图标的使用方法
9. python 源代码剖析mobi_Python学习手册.mobi kindle电子书 带源码
10. 学习Java过程中创建动态数组的两种方法比较