LTE下行物理信道处理过程

1.物理层的基本概念

1.1 LTE系统帧结构

在空中接口上，LTE系统定义了无线侦来进行信号的传输，1个无线帧的长度为10ms。LTE支持两种帧结构FDD和TDD。

在FDD帧结构中，一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成，每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成。

基本时间单位

在TDD帧结构中，一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成，每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成，其中包括4个普通子帧和1个特殊子帧。普通子帧由两个0.5ms的时隙组成，而特殊子帧由3个特殊时隙（DwPTS、GP和UpPTS）组成。

1.2LTE下行时隙结构和物理资源

LTE系统中的物理资源均被分配到物理资源网格中传输，也就是说在每个slot中传输的信号由一个资源网格描述。一个资源网格是由块（Physical Resource Block，记为RB）组成，而每个RB又由元素（resource element，记为RE）构成。一个RB在时域上包含符号,在频域上包含

个下行物理资源

个资源个OFDM

个子载波。RE是资源网的基本单位，一个资源网包含

个资源元。在一个slot中资源元素由索引对（k,l）唯一定义，其中k=0,…,-1，l=0,…,

-1分别为频域和时域的索引。LTE下行资源网格图具体

如图

由图可知，一个资源网格由频域索引坐标上标上

个OFDM符号交错分割而成。其中，

个子载波和时域索引坐是RB个数，它由下行传输

带宽决定，为每RB分配的子载波个数，1个RB在频域上对应12个子载波，

和

的个数由

子载波间隔为15kHZ， 180KHz=15 KHz x 12(normal CP)。

CP（Cyclic Prefix，CP）类型和子载波间隔决定。物理资源块参数与CP长度关系如表所示 子载波间隔 15KHz 15KHz 7.5KHz OFDM符号数(一个时隙) 7 6 3 RB占用子载波数 12 12 24 RB对应的RE数 84 72 72 常规CP 扩展CP 1.3 资源元素组

物理资源元素组（Resource-element Groups，记为REG）是用来定义控制信道到资源元素的映射的。

控制信息的映射，需要把物理资源首先定义为资源组，然后再映射。对不同的天线口配置，不同的OFDM符号，资源组的定义略有不同：

1、每个子帧的第零个时隙的第零个OFDM符号，一个物理RB包括两个资源组，每组包括6个RE；

2、每个子帧的第零个时隙的第一个OFDM符号，如果是非四天线的配置，一个物理 RB包括三个资源组，每组包括4个RE；

3、每个子帧的第零个时隙的第一个OFDM符号，如果是四天线的配置，一个物理RB 包括两个资源组，每组包括6个RE；

4、每个子帧的第零个时隙的第二个OFDM符号，一个物理RB包括三个资源组，每组包括4个RE；

5、每个子帧的第零个时隙的第三个OFDM符号，一个物理RB包括三个资源组，每组包括4个RE；

1.4LTE下行物理资源分配

LTE下行链路主要包括如下几种信道处理：物理下行业务信道（PDSCH）、物理多播信道（PMCH）、物理广播信道（PBCH）、物理控制类型指示信道（PCFICH）、物理HARQ指示信道（PHICH）、物理下行控制信道（PDCCH）以及主/辅同步信道（P/S-SCH）。可分为业务信道、控制信道、同步信道三类，其中PDSCH是业务信道，P/S-SCH为同步信道，PMCH、PBCH、PCFICH、PHICH以及PDCCH统属于控制信道。

LTE下行发送的数据有：同步信号、公共导频、广播信息、控制格式指示信息、HARQ指示信息、控制信息和业务数据。这些信息分别通过如下信道承载：P/S-SCH、PBCH、PCFICH、PHICH、PDCCH以及PDSCH。

1、PBCH：Physical Broadcast Channel （物理广播信道）

主要用来传输MIB信息，MIB消息包含：DL带宽信息；PHICH组号；占用中间的6个RB（72sc），在第2个slot的前4个symbol上传递（slot 1, symbol 0~3）。MIB消息的重复周期为40ms，起始位置为subfram#0 of SFN mod 4 = 0。每10ms传递一次MIB，传递内容一致，40ms组成一个MIB消息。可实现时间分集，提高UE接收MIB消息时的增益，改善接收质量。 2、PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel （物理控制格式指示信道）

用来指示在一个sub-frame中PDCCH传输的OFDM symbol数量（1, 2 or 3）。在每个subframe(TTI)的第1个symbol上进行传递(symbol 0 within each TTI) 承载CFI信息，每TTI占用16个RE资源，即4个REG。

3、PDCCH：Physical Downlink Control Channel （物理下行控制信道）

用于承载DCI信息，包括资源调度分配和其他控制信息，如与DL-SCH和PCH相关的HARQ信息等。PDCCH在每个subframe的前3个symbol（symbol 0~2）中进行传递，占用个数由PCFICH承载的CFI消息来确定。PDCCH的大小对应于一个或者多个CCE。

4、PDSCH：Physical Downlink Shared Channel （物理下行共享信道）

用于承载DL-SCH信息，传递SIB信息（SIB消息传递方向：BCCH -> DL-SCH -> PDSCH）。 SIB1消息的重复周期为80ms，初始位置为subframe#5 of SFN mod 8 = 0，在SFN mod 2 = 0的帧上重复。

5、PHICH：Physical HARQ Indicator Channel （物理HARQ指示信道）

用于承载HARQ的ACK/NACK。在每个subframe的第1个symbol上进行传递（symbol 0 of each subframe）。一个PHICH组对应于3个REG，12个RE资源。

6、PSS：Primary Synchronization Signal （主同步信号）

频域上占系统带宽中间的6个RB，即72sc。在第2个subframe的第3个symbol中进行传递（subframe 1 or 6, symbol 2）。

7、SSS：Secondary Synchronization Signal（辅同步信号）

频域上占系统带宽中间的6个RB，即72sc。在第1个subframe的最后1个symbol中进行传递（subframe 0 or 5, symbol 6）在subframe 0和5中的SSS结构相同，但是在频域上错开，以区别前5ms或后5ms的半帧。 8、RS：Reference Signal （参考信号）（every slot, symbol 0&4）

用于下行信道估计，信道质量测量以及相关解调，对UE来说是已知信号（RS信号与小区physical id有关，这个在小区搜索过程中的同步信号中获得）。频域上：每6个子载波分配一个RS。时域上：每个slot的symbol 0&4 用来传递RS，symbol 0和4之间有3个SC的间差，用于时频域分集。

2.LTE下行发射端基带处理流程简介

本节主要以PDCCH为例来介绍LTE下行eNodeB的发射处理流程。 物理下行控制信道PDCCH承载调度以及其他控制信息，具体包含传输格式、资源分配、下行调度许可、功率控制等信息。PDCCH是LTE物理层最重要的控制信道，如果说资源调度器是系统的“大脑”，那么PDCCH就相当于通向各个“器官”的指令，确保下行/上行共享信道（PDSCH/PUSCH）对无线资源的动态有效利用。这些“指令”就是下行控制信息（Downlink Control Information，DCI）。LTE定义了几种DCI格式，分别为DCI0、DCI1、DCI1A、DCI1C、DCI2、DCI3

和DCI3A，不同的格式传输的信息不同，所占用的bits数目也不相同。这些DCI信息经过CRC、速率匹配、调制等基带处理后被映射到每个子帧的前n（n≤3）个OFDM符号中，n的具体取值由PCFICH信道中的CFI来指示。

在一个子帧中，可以同时传输多个PDCCH，一个UE可以监听一组PDCCH。每个PDCCH在一个或者多个控制信道单元(CCE)中发射，通过集成不同数目的CCE可以实现不同的PDCCH编码码率。PDCCH支持4种物理层格式，分别占用1、2、4、8个CCE。在发射端对DCI单独进行CRC校验、加扰、信道编码和速率匹配，然后合并为一个PDCCH信道进行后续的小区加扰、调制、层映射预编码以及资源映射处理，具体处理流程如图。

下面介绍一下DCI的处理流程的各模块内容。 1、CRC校验

LTE下行只要求支持16位和32位的CRC校验比特计算和附加，标准TS36.212中规定LTE下行控制信道CRC码的生成多项式为g(D)=[D16+D12+D5+D1]。 2、 信道编码

PDCCH采用的是咬尾卷积码，咬尾卷积码的约束长度为7，编码率为1／3。卷积码的编码器配置如图所示。编码器的移位寄存器的初始值应当没置为输入流的最后6位信息比特，这样移位寄存器的初始和最终状态保持一致。若用S0，S1，S2，．．．，S5表示编码器的6个移位寄存器，则移位寄存器的初始值应当设置为：Si=C(k一1一i)。

3、速率匹配

速率匹配模块结构上包括3个对三路分别处理的交织器（Interleaver）子模块、1个汇总的比特搜集（Bit Collection）子模块和1个比特选择和裁剪（Bit Selection and Pruning）子模块，具体如图所示：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l3ht.html