三层二面LTE分为横向三层:物理层、数据链路层、网络高层;纵向两个平面:用户业务平面和控制平面。
物理层给高层提供数据传输服务传输信道的错误检测并向高层提供指示;传输信道的前向纠错(FEC)编解码;混合自动重传请求(HARQ)软合并;编码的传输信道与物理信道之间的速度匹配;编码的传输信道与物理信道之间的映射;物理信道的功率加权;物理信道的调制和解调;频率和时间同步;射频特性测量并向高层提供指示;多输入多输出(MIMO)天线处理;传输分集;波束形成;射频处理;数链层分为MAC子层,RLC子层,和两个依赖于服务的子层:PDCP协议层,BMC协议层。
现阶段各个子层均只有功能性描述,没有具体的协议,只有功能性框架。
MAC层功能(网络侧每Cell一个MAC实体)逻辑信道和传输信道的映射,复用和解复用数据量测量HARQ功能UE内的优先级调度和UE间的优先级调度TF选择Padding (FFS)RLC PDU的按序提交(FFS)RLC层功能支持AM、UM、TM数据传输(FFS)ARQ数据切分(重切分)和重组(级联FFS)SDU的按序投递数据的重复检测协议错误检测和恢复(Reset FFS)aGW和eNB间的流控(FFS)SDU丢弃(FFS)PDCP层功能—位于UPE头压缩,只支持ROHC算法用户面数据加密(FFS)下层RLC按序投递时,PDCP的重排缓冲(FFS,主要用于跨eNB切换) RRC层系统消息广播和寻呼建立、管理、释放RRC连接RRC信令的加密和完整性保护(FFS)RB管理移动性管理广播/多播服务支持(FFS)NAS直传信令传递(FFS)NAS层:非接入层支持移动性管理功能以及用户平面激活、修改和释放功能。
主要执行EPS承载管理、鉴权、I D L E状态下移动性处理、寻呼及安全控制功能。
信道类型有那些逻辑信道:逻辑信道又分为:控制信道和业务信道,控制信道用于传输控制平面信息,而业务信道用于传输用户平面信息。
控制信道包括1、广播控制信道(BCCH):广播系统控制信息的下行链路信道。
2、寻呼控制信道(PCCH):传输寻呼信息的下行链路信道。
3、专用控制信道(DCCH):传输专用控制信息的点对点双向信道,该信道在UE有RRC 连接时建立。
4、公共控制信道(CCCH):在RRC连接建立前在网络和UE之间发送控制信息的双向信道。
5、多播控制信道MCCH: 从网络到UE的MBMS调度和控制信息传输使用点到多点下行信道。
业务信道包括1、专用业务信道(DTCH):专用业务信道是为传输用户信息的,专用于一个UE的点对点信道。
该信道在上行链路和下行链路都存在。
2、多播业务信道(MTCH):点到多点下行链路。
传输信道物理层通过传输信道为上层提供数据传送服务。
下行传输信道:1、下行共享信道DL-SCH: 支持HARQ,AMC,可以广播,可以波束赋形,可以动态或半静态资源分配,支持DTX,支持MBMS(FFS)2、寻呼信道PCH: 支持DRX(UE省电),广播3、广播信道BCH4、多播信道MCH: 广播,支持SFN合并,支持半静态资源分配(如分配长CP帧)控制格式指示CFI、HARQ指示HI上行传输信道:1、上行共享信道UL-SCH: 支持HARQ,AMC,可以波束赋形(可能不需要标准化),可以动态或半静态资源分配2、随机接入信道RACH: 有限信息,存在竞争物理信道下行物理信道有1、PDSCH:下行物理共享信道,承载下行数据传输和寻呼信息。
2、PBCH:物理广播信道,传递UE接入系统所必需的系统信息,如带宽天线数目、小区ID等3、PMCH:物理多播信道,传递MBMS(单频网多播和广播)相关的数据4、PCFICH:物理控制格式指示信道,表示一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目5、PHICH:物理HARQ指示信道,用于NodB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息。
6、PDCCH:下行物理控制信道,用于指示和PUSCH,PDSCH相关的格式,资源分配,HARQ信息,位于子帧的前n个OFDM符号,n<=3.PDCCH:Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。
主要用于承载下行控制信息(DCI: Downlink Control Information)。
DCI主要有以下几种:Format 0:用于传输PUSCH调度授权信息;Format 1:用于传输PDSCH 单码字调度授权信息;Format 1A:是Format 1的压缩模式;Format 1B:包含预编码信息的Format 1压缩模式;Format 1C:是Format 1的紧凑压缩(Very Compact)模式;Format 1D:包含预编码信息和功率偏置信息的Format 1压缩模式;Format 2:闭环空分复用模式UE调度;Format 2A:开环空分复用模式UE调度;Format 3:用于传输多用户TPC命令,针对PUSCH或PUCCH,每个用户2bit,多用户联合编码。
Format 3A:用于传输多用户TPC命令,针对PUSCH或PUCCH,每个用户1bit,多用户联合编码。
上行物理信道有1、PUSCH:物理上行共享信道2、PRACH:物理随机接入信道,获取小区接入的必要信息进行时间同步和小区搜索等3、PUCCH :物理上行控制信道,UE用于发送ACK/NAK,CQI,SR,RI信息。
信道的映射关系上行信道的映射关系下行信道的映射关系LTE网络结构结口协议MME1、控制面功能实体,临时存储用户数据的服务器,负责管理和存储UE相关信息,比如用户标识,移动性管理状态,用户安全参数等;2、为用户分配临时标识;3、当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权,处理MME和UE之间的所有非接入层消息E-UTRAN1、可以提供更高的上下行速率,更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。
2、E-UTRAN中包含的网元是eNodeB(Evolved NodeB,演进的NodeB),为终端的接入提供无线资源HSS HLR的演进,存储用户签约信息和鉴权数据SGW服务网关该网关是一个用户面实体,负责用户面数据路由处理,终结处于空闲状态的UE下行数据;管理和存储UE的SAE承载上下文,是3GPP系统内部用户面的锚点。
一个用户在一个时刻只能有一个SGWPGW分组数据网网关负责UE接入PDN(Packet Data Network,分组数据网)的网关,分配用户IP地址,同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。
用户在同一时刻能够接入多个PGW。
PGW 中内嵌GGSN功能PCRF网元可完成的控制功能A. 接入控制B. QOS控制C. 计费控制接口协义说明LTE采用了哪些关键技术1、采用OFDM技术2、采用MIMO(Multiple-Input Multiple Output)技术3、调度和链路自适应4、小区干扰控制(ICIC)OFDM优缺点:OFDM系统优点1、通过把高速率数据流进行串并转换,使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加,从而有效地减少由于无线信道时间弥散所带来地ISI,进而减少了接收机内均衡器地复杂度,有时甚至可以不采用均衡器,而仅仅通过插入循环前缀地方法消除ISI的不利影响。
2、OFDM技术可用有效的抑制无线多径信道的频率选择性衰落。
因为OFDM的子载波间隔比较小,一般的都会小于多径信道的相关带宽,这样在一个子载波内,衰落是平坦的。
进一步,通过合理的子载波分配方案,可以将衰落特性不同的子载波分配给同一个用户,这样可以获取频率分集增益,从而有效的克服了频率选择性衰落。
3、传统的频分多路传输方法是将频带分为若干个不相交的子频带来并行传输数据流,各个子信道之间要保留足够的保护频带。
而OFDM系统由于各个子载波之间存在正交性,允许子信道的频谱相互重叠,因此于常规的频分复用系统相比,OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源。
4、各个子信道的正交调制和解调可以分别通过采用IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)和DFT实现,在子载波数很大的系统中,可以通过采用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)和FFT实现,随着大规模集成电路技术和DSP技术的发展,IFFT和FFT都是非常容易实现的。
5、无线数据业务一般存在非对称性,即下行链路中的数据传输量大于上行链路中的数据传输量,这就要求物理层支持非对称的高速率数据传输,OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。
OFDM系统缺点1、易受频率偏差的影响。
由于子信道的频谱相互覆盖,这就对他们之间的正交性提出了严格的要求,无线信道的时变性在传输过程中造成了无线信号频谱偏移,或发射机与接收机本地振荡器之间存在频率偏差,都会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏,导致子信道间干扰(ICI,Inter-Channel Interference),这种对频率偏差的敏感性是OFDM系统的主要缺点之一。
2、存在较高的峰值平均功率比。
多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加,因此如果多个信号的相位一致时,所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率,导致较大的峰值平均功率比(PAPR,Peak-to-Average power Ratio),这就对发射机内放大器的线性度提出了很高的要求,因此可能带来信号畸变,使信号的频谱发生变化,从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏,产生干扰,使系统的性能恶化。
LTE TDD帧结构LTE TDD的帧结构如下图所示,帧长10ms,分为两个长为5ms的半帧,每个半帧包含8个长为0.5ms的时隙和3个特殊时隙(域):DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot)、GP(Guard Period)和UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)。
DwPTS和UpPTS的长度是可配置的,但是DwPTS、UpPTS和GP的总长度为1ms。
子帧1和6包含DwPTS,GP和UpPTS;子帧0和子帧5只能用于下行传输。
支持灵活的上下行配置,支持5ms和10ms的切换点周期。
LTE中RB、RE及子载波概念子载波:LTE采用的是OFDM技术,不同于WCDMA采用的扩频技术,每个symbol占用的带宽都是3.84M,通过扩频增益来对抗干扰。
OFDM则是每个Symbol都对应一个正交的子载波,通过载波间的正交性来对抗干扰。
协议规定,通常情况下子载波间隔15khz,Normal CP(Cyclic Prefix)情况下,每个子载波一个slot有7个symbol;Extend CP情况下,每个子载波一个slot有6个symbol。