LTE物理層在技術上實現(xiàn)了重大革新與性能增強。關鍵的技術創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾方面：以OFDMA為基本多址技術實現(xiàn)時頻資源的靈活配置;通過采用MIMO技術實現(xiàn)了頻譜效率的大幅度提升;通過采用AMC、功率控制、HARQ等自適應技術以及多種傳輸模式的配置進一步提高了對不同應用環(huán)境的支持和傳輸性能優(yōu)化;通過采用靈活的上下行控制信道涉及為充分優(yōu)化資源管理提供了可能。

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協(xié)議結(jié)構(gòu)

物理層周圍的LTE無線接口協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。物理層與層2的MAC子層和層3的無線資源控制RRC子層具有接口，其中的圓圈表示不同層/子層間的服務接入點SAP。物理層向MAC層提供傳輸信道。MAC層提供不同的邏輯信道給層2的無線鏈路控制RLC子層。

圖1 物理層周圍的無線接口協(xié)議結(jié)構(gòu)

物理層功能

物理層通過傳輸信道給高層提供數(shù)據(jù)傳輸服務，物理層提供的功能包括:

1)傳輸信道的錯誤檢測并向高層提供指示;

2)傳輸信道的前向糾錯(FEC)編解碼;

3)混合自動重傳請求(HARQ)軟合并;

4)編碼的傳輸信道與物理信道之間的速度匹配;

5)編碼的傳輸信道與物理信道之間的映射;

6)物理信道的功率加權(quán);

7)物理信道的調(diào)制和解調(diào);

8)頻率和時間同步;

9)射頻特性測量并向高層提供指示;

10)多輸入多輸出(MIMO)天線處理;

11)傳輸分集;

12)波束形成;

13)射頻處理;

LTE無線傳輸幀結(jié)構(gòu)

(1) 無線傳輸幀結(jié)構(gòu)

LTE 在空中接口上支持兩種幀結(jié)構(gòu)：Type1 和Type2，其中Type1 用于FDD 模式;Type2 用于TDD 模式，兩種無線幀長度均為10ms。

在FDD 模式下，10ms 的無線幀分為10 個長度為1ms 的子幀(Subframe)，每個子幀由兩個長度為0.5ms 的時隙(slot)組成，如圖2 所示。

圖2 幀結(jié)構(gòu)類型1

在TDD 模式下，10ms 的無線幀包含兩個長度為5ms 的半幀(Half Frame)，每個半幀由5 個長度為1ms 的子幀組成，其中有4 個普通子幀和1 個特殊子幀。普通子幀包含兩個0.5ms 的常規(guī)時隙，特殊子幀由3 個特殊時隙(UpPTS、GP 和DwPTS)組成，如圖3 所示。

圖3 幀結(jié)構(gòu)類型2

(2) Type 2 TDD 幀結(jié)構(gòu)-特殊時隙的設計

在Type2 TDD 幀結(jié)構(gòu)中，特殊子幀由三個特殊時隙組成：DwPTS，GP 和UpPTS，總長度為1ms，如圖4 所示。

DwPTS 的長度為3～12 個OFDM 符號，UpPTS 的長度為1～2 個OFDM 符號，相應的GP 長度為(1～10 個OFDM 符號，70～700us/10～100km)。UpPTS 中，***一個符號用于發(fā)送上行sounding 導頻。

DwPTS 用于正常的下行數(shù)據(jù)發(fā)送，其中主同步信道位于第三個符號，同時，該時隙中下行控制信道的***長度為兩個符號(與MBSFN subframe 相同)。

圖4 TDD 幀結(jié)構(gòu)特殊時隙設計#p#

(3) Type 2 TDD 幀結(jié)構(gòu)-同步信號設計

除了TDD 固有的特性之外(上下行轉(zhuǎn)換、GP 等)，Type2 TDD 幀結(jié)構(gòu)與Type1 FDD幀結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于同步信號的設計，如圖5 所示。LTE 同步信號的周期是5ms，分為主同步信號(PSS)和輔同步信號(SSS)。LTE TDD 和FDD 幀結(jié)構(gòu)中，同步信號的位置/相對位置不同。在Type2 TDD 中，PSS 位于DwPTS 的第三個符號，SSS 位于5ms ***個子幀的***一個符號;在Type1 FDD 中，主同步信號和輔同步信號位于5ms***個子幀內(nèi)前一個時隙的***兩個符號。

利用主、輔同步信號相對位置的不同，終端可以在小區(qū)搜索的初始階段識別系統(tǒng)是TDD 還是FDD。

圖5 TDD 幀結(jié)構(gòu)同步信號設計

(4)Type 2 TDD 幀結(jié)構(gòu)-上下行配比選項

FDD 依靠頻率區(qū)分上下行，其單方向的資源在時間上是連續(xù)的;TDD 依靠時間來區(qū)分上下行，所以其單方向的資源在時間上是不連續(xù)的，時間資源在兩個方向上進行了分配如圖6所示。

LTE TDD 中支持5ms 和10ms 的上下行子幀切換周期，7 種不同的上、下行時間

配比，從將大部分資源分配給下行的"9:1"到上行占用資源較多的"2:3"，具體配置見圖7，在實際使用時，網(wǎng)絡可以根據(jù)業(yè)務量的特性靈活的選擇配置。

圖7 TDD 上下行時間配比

(5) TD-LTE 和TD-SCDMA 幀結(jié)構(gòu)區(qū)別

TD-LTE 和TD-SCDMA 幀結(jié)構(gòu)主要區(qū)別有：

1)時隙長度不同。TD-LTE 的子幀(相當于TD-SCDMA 的時隙概念)長度和FDD LTE 保持一致，有利于產(chǎn)品實現(xiàn)以及借助FDD 的產(chǎn)業(yè)鏈 ;

2)TD-LTE 的特殊時隙有多種配置方式，DwPTS，GP，UpPTS 可以改變長度，以適應覆蓋、容量、干擾等不同場景的需要;

3)在某些配置下，TD-LTE 的DwPTS 可以傳輸數(shù)據(jù)，能夠進一步增大小區(qū)容量;

4)TD-LTE 的調(diào)度周期為1ms，即每1ms 都可以指示終端接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，保證更短的時延，而TD-SCDMA 的調(diào)度周期為5ms;