LTE 空中接口协议原理-82.ppt [兼容模式]

LTE 协议原理介绍
中兴通讯学院

课程目标
n n n n n n n
理解控制面和用户面协议架构 理解LTE帧结构 了解MAC层功能 了解RLC层功能 了解PDCP层功能 了解RRC层功能 了解NAS层功能

课程内容
协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

LTE整体架构
MME / S-GW MME / S-GW
EPC
S1
p 移动性管理 p 服务网关 p MME/SGW 和 eNodeB之 间的接口
RNC
EPS
eNodeB
EUTRAN
X2 X2 eNodeB
X2
Node B
eNodeB
eNodeB
+
=
p eNodeB之间的接口

接入层和非接入层

控制面协议架构
NAS功能如下: § 认证、鉴权 § 安全控制 § 移动性管理 § 寻呼发起 RRC功能如下: §广播 § 寻呼 § 链路管理 §无线承载控制 § 移动性管理 §UE测量上报和控制
PDCP 执行数据加密和完整性保护功能
UE
eNode-B
MME

用户面协议架构
PHY层(L1)功能如下: § 无线接入 § 功率控制 § MIMO PDCP 功能如下： § 头压缩 § 加密
SAE Gateway
RLC 层功能如下： § 上层PDU的传输 §ARQ §包分段和重组
MAC 层功能如下: § 调度 § HARQ § 逻辑信道优先级管理 §逻辑信道与传输信道的映射 § RLC PDU的复用与解复用
UE
eNode-B
MME

层2结构
层2包含如下子层：MAC， RLC 和 PDCP
Layer 3
RRC PDCP
Layer 2
RLC MAC
Layer 1
PHY

课程内容
协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

无线帧结构-TDD
1个无线帧 Tf = 307200 Ts = 10 ms 1个半帧 153600 TS = 5 ms
1个时隙 Tslot=15360TS 30720TS
子帧 #0
…
子帧 #4
子帧 #5
…
子帧 #9
1个子帧 DwPTS GP UpPTS
1个子帧 DwPTS GP UpPTS
每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特 殊子帧组成 n 特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms n 支持5ms和10ms上下行切换点 n 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送
n

无线帧结构-TDD（续）
n
DwPTS（Downlink Pilot Time Slot）
l l
PSS 也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等。 SSS SRS PRACH è preamble format 4 上/下行保护
n
n
UpPTS（Uplink Pilot Time Slot）
l l l
n
GP（Guard Period）
l
其它小区的下行信号对本小区的上行信号之间的干扰 基站由发射到接收所需要的转换时间 终端由接收到发射所需要的转换时间
l
下行到上行转换时间（20us）
n n

资源分组
RE (Resource Element)
最小的资源单位，时域上为1个符号，频域上为1个子载波
RB ( Resource Block)
业务信道的资源单位，时域上为1个时隙，频域上为12个子载波
资源单位
REG ( Resource Element Group)
为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE组成
CCE ( Channel Control Element)
为PDCCH资源分配的资源单位，由9个REG组成
RBG ( Resource Block Group)
为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成

物理资源图
One downlink slot Tslot
DL N symb OFDM symbols UL N symb
Tslot
DL RB k = N RB N sc ? 1
UL RB k = N RB N sc ? 1
Resource block DL RB N symb × N sc resource elements
UL RB N symb × N sc
DL RB N RB × N sc
UL RB N RB × N sc
RB N sc
RB N sc
Resource element ( k , l )
(k , l )
k =0 l=0
DL l = N symb ?1
k =0 l =0
UL l = N symb ?1
下行物理资源图
上行物理资源图

逻辑信道
n
MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类型 所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置 信息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下： l BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端 的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如 系统带宽等。 l PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端 的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。 l DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控 制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息 l MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。 l DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户 数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑 信道类型。 l MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务

传输信道
n
对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。 n LTE中规定的传输信道类型如下： l BCH：广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。 l PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。 l DL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。 它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、 HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA中的CPC。DL-SCH 的TTI是1ms。 l MCH：多播信道，用于支持MBMS。 l UL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道

物理信道和信号
物理信道 l 一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息 n 物理信号 l 一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高 层的信息 n 下行物理信道 n 上行物理信道 u PDSCH l PUSCH u PBCH l PUCCH u PMCH（ R8协议暂不支持） l PRACH u PCFICH n 上行物理信号 u PDCCH u DMRS（PUSCH、 u PHICH PUCCH解调参考信号） n 下行物理信号 u Sounding信号 u 同步信号（Synchronization Signal） u 导频信号（RS）
n

LTE上行/下行信道及映射关系
下行信道
BCCH PCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH
逻辑信道
传输信道
BCH PCH DL-SCH MCH
物理信道
PBCH PDSCH PMCH
上行信道
CCCH DCCH DTCH
逻辑信道
传输信道
RACH UL-SCH
物理信道
PRACH PUCCH PUSCH

课程内容
协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

MAC层介绍
MAC层位于LTE无线接入层的L2层(L2还包括RLC和PDCP) n 用于为用户分配无线资源（时间、频率（RB数目及位置）、发射层数 （Layer）、天线数和发射功率） n 在E-Node B和UE中都有，但功能不同
n

MAC层功能说明
n
UE侧
l l l l
逻辑信道与传输信道之间的映射 MAC SDU复用/解复用 MAC PDU HARQ 缓存状态报告(BSR) 逻辑信道与传输信道之间的映射 MAC SDU复用/解复用 MAC PDU HARQ 不同优先级的UE调度(动态调度, 半持久调度) 传输格式选择(MCS) 同一UE或多个UE之间逻辑信道的优先级处理
n
eNode-B侧
l l l l l l