一、概述

LTE系統(tǒng)的空中接口，與3G系統(tǒng)（UTRA）相同，同樣分為三層：層一（L1）為物理層；層二（L2）為媒體接入控制（MAC）層；層三（L3）為無線資源控制（RRC）層。下圖1顯示的是物理層相關(guān)的E-UTRA無線接口協(xié)議體系結(jié)構(gòu)。

圖1：無線接口協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

物理層是由3GPP TS 36.200系列規(guī)范所描述，MAC和RRC層是由3GPP TS 36.300系列規(guī)范所描述。在我國的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，LTE系統(tǒng)空中接口是分為TDD方式和FDD方式分別給出要求的，其中TDD方式是由YD/T 2560系列標(biāo)準(zhǔn)（物理層）、YD/T 2561系列標(biāo)準(zhǔn)（層2）和YD/T 2562系列標(biāo)準(zhǔn)（層3）等標(biāo)準(zhǔn)所描述；FDD方式是由YD/T 2563系列標(biāo)準(zhǔn)（物理層）、YD/T 2564系列標(biāo)準(zhǔn)（L2）和YD/T 2565系列標(biāo)準(zhǔn)（L3）等標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的。同時，YD/T 2570《LTE數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng) 無線接入網(wǎng)總體技術(shù)要求》給出了無線接入網(wǎng)的總體技術(shù)要求。

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二、物理層的幀結(jié)構(gòu)

根據(jù)YD/T 2570的要求，下行傳輸和上行傳輸都在持續(xù)時間為10ms的無線幀中實現(xiàn)。它分為：

1、TDD方式

TDD方式（在標(biāo)準(zhǔn)中稱為類型2）的無線幀結(jié)構(gòu)詳見下圖2-1。每個10ms的無線幀包含兩個5ms的半幀。每個半幀由5個1ms的子幀組成，即包含8個長度為0.5ms的時隙和3個特殊區(qū)域：DwPTS、GP和DpPTS。DwPTS和DpPTS的長度可配置（詳見下表2-1-1），且DwPTS、GP和DpPTS的總時間長度為1ms。其幀結(jié)構(gòu)同時支持5ms和10ms的切換周期。子幀1中包含DwPTS、GP和DpPTS。在5ms切換點周期時，子幀6包含DwPTS、GP和DpPTS；在10ms切換點周期時，子幀6只包含DwPTS；其它所有的子幀均包含兩個等長的時隙。對于TDD，GP保留給下行到上行的切換。其它的子幀/時隙用于上行傳輸或下行傳輸。上行傳輸或下行傳輸在時域中分離。上行（UL）-下行（DL）分配見下表2-1-2中。另外，關(guān)于TDD方式的幀、子幀、時隙等時長的定義匯總于下表2-1-3中。

圖2-1：TDD方式的無線幀結(jié)構(gòu)（假設(shè)切換點周期為5ms）

表2-1-1：DwPTS和DpPTS的長度配置

表2-1-2：UL/DL配置

表2-1-3：無線幀的時間單位的定義

2、FDD方式

FDD方式（在標(biāo)準(zhǔn)中稱為類型1）的無線幀結(jié)構(gòu)詳見下圖2-2，它適用于全雙工和半雙工操作。每個10ms無線幀被分為10個等長的子幀，每個子幀又分為2個時隙，時隙的序號0到19。子幀和時隙的長度滿足于表2-1-3的要求。

圖2-2：FDD方式的無線幀結(jié)構(gòu)

對于FDD，在每10ms的時間間隔中，分別有10個子幀用于上行傳輸，10個子幀用于下行傳輸，上下行傳輸在頻域上分開。半雙工FDD操作中，UE不能同時發(fā)送和接收，而全雙工FDD沒有這種限制。

三、物理層信道與傳輸信道

1、物理層信道

E-UTRA共定義了8種物理層信道，其名稱與特性詳見下表3-1中。

表3-1：E-UTRA定義的物理層信道

2、傳輸信道

物理層為MAC層及高層提供信息傳輸服務(wù)。物理層傳輸服務(wù)是通過“數(shù)據(jù)是如何、以何種特征經(jīng)過無線接口的”來描述的，術(shù)語上稱之為“傳輸信道”。注意應(yīng)將傳輸信道與傳輸內(nèi)容分開，傳輸內(nèi)容與MAC子層的邏輯信道有關(guān)，傳輸信道的類型分為上行傳輸信道和下行傳輸信道，具體名稱與特性詳見下表3-2。

表3-2：E-UTRA定義的傳輸信道

3、傳輸信道與物理信道的映射

下圖3-3-1和圖3-3-2描述了傳輸信道與物理信道之間的映射關(guān)系。

圖3-3-1：下行傳輸信道與下行物理信道之間的映射關(guān)系

圖3-3-2：上行傳輸信道與上行物理信道之間的映射關(guān)系

四、傳輸方案

1、下行基本傳輸方案

E-UTRA的下行傳輸方案是基于OFDMA的基本傳輸方案，它采用加循環(huán)前綴的CP-OFDMA（Cyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）。OFDM子載波間隔Δf = 15kHz，每個時隙的12個連續(xù)子載波為一個下行資源塊。頻域內(nèi)資源塊的數(shù)目N_RB的取值范圍在最小值等于6與最大值為110之間。此外另取一種較小的OFDM子載波間隔Δf = 7.5kHz，只能應(yīng)用于多媒體廣播組播業(yè)務(wù)（MBMS）專屬小區(qū)。子載波間隔Δf = 15kHz時有兩種循環(huán)前綴CP長度分別對應(yīng)了每個時隙七個OFDM符號和六個OFDM符號；子載波間隔Δf = 7.5kHz時只有一種CP長度，對應(yīng)了每個時隙三個OFDM符號，具體要求詳見下表4-1。

表4-1：下行CP的長度及相關(guān)要求

2、上行基本傳輸方案

對于FDD和TDD，上行傳輸均采用單載波FDMA（SC-FDMA），如下圖4-2所示。具體來講，傳輸方案為DFTS-OFDM（即基于DFT的OFDM）。上行子載波間隔Δf = 15kHz。以12個連續(xù)子載波為集合對子載波進行分組，形成多個上行資源塊。每個時隙的12個連續(xù)子載波為一個上行資源塊。頻域內(nèi)的資源塊的數(shù)目N_RB的取值范圍在最小值等于6到最大值為110之間。LTE定義了常規(guī)CP和擴展CP兩種CP長度，分別對應(yīng)于每個時隙七個和六個SC-FDMA符號，具體詳見下表4-2。

圖4-2：SC-FDMA傳輸方案

表4-2：上行CP的長度及相關(guān)要求

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