LTE下行物理信道

1.下行物理信号

下行同步信号

主同步信号（PSS）

PSS主同步信号：使用Zadoff Chu（ZC）序列产生，用于区别扇区号

辅同步信号（SSS）

SSS辅同步信号：使用伪随机序列产生，用于区别基站

LTE小区、基站规划：168个基站（SSS来区分基站号），每个基站3个扇区（PSS区分扇区）。一共504个小区（PCI－Physical Cell Identifier ），在LTE系统中进行复用。

作用：UE与系统进行同步

下行参考信号

小区专用参考信号（CRS）

CRS:用于下行信道估计，及非beamforming模式下的解调。调度上下行资源,用作切换测量。

  MBSFN参考信号

UE专用参考信号（DRS）

DRS:仅出现于波束赋型模式，用于UE解调。

PRS：主要用于定位

下行参考信号特点

作用1：由上述特点，参考信号可以用来测量下行信道的质量

作用2：位置是固定的，当一个参考信号发送时候，不能有任何其他信号发射；

作用3：识别天线；

2.下行物理信道

（1）功能概述:

物理下行控制信道(PDCCH）：承载下行调度信息,用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等；

物理下行共享信道(PDSCH)：承载下行业务数据 ;

物理广播信道(PBCH)：承载广播信息 ,传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等；

物理控制格式指示信道(PCFICH)：一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目；

物理HARQ指示信道(PHICH)：用于NodB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息,承载HARQ信息 ；

物理多播信道(PMCH)：传递MBMS相关的数据,在支持MBMS业务时，用于承载多小区的广播信息 。

（2）下行信道的映射

（3）下行物理信道的处理过程

.1、下行物理信道一般处理流程

 具体如下：

     1）加扰：对将在一个物理信道上传输的每一个码字中的编码比特进行加扰；上行链路物理信道加扰的作用是区分用户，下行链路加扰可以区分小区和信道。

      2）调制：对加扰后的比特进行调制，产生复值调制符号。

      3）层映射：将复值调制符号映射到一个或者多个传输层。

✓把调制后的数据流（codeword）分配到不同的层上。

      4）预编码：将每层上的复值调制符号进行预编码，用于天线端口上的传输。

降低误码率，提高精度（分集、MIMO、波束赋形三种方式的具体实现，包括8种天线传输模式）

目前的 R9版本主要分了8类MIMO，下面列出这8类分别讲解下原理和适用场景。

TM1，单天线端口传输：主要应用于单天线传输的场合。

TM2，发送分集模式：适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况。

TM3，大延迟分集：合适于终端（UE）高速移动的情况。

TM4，闭环空间复用：适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。

TM5，MU-MIMO传输模式：主要用来提高小区的容量。

TM6，Rank1的传输：主要适合于小区边缘的情况。

TM7，Port5的单流Beamforming模式：主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。

TM8，双流Beamforming模式：可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。

Rel-8 是 7种 

Rel-9 是 8种 

Rel-10 是 9种(LTE-A)

    5）资源单元映射：将每一个天线端口上的复值调制符号映射到资源单元上。

用户数据如何放置在RB中

✓先放置频率列，然后放置符号列

✓在用户数据填充过程中，避开参考信号、控制信道的RE占用；

      6）OFDM信号产生：为每一个天线端口产生复值的时域OFDM信号。

2、下行物理信道

(1)PBCH

PBCH-广播信道。承载的是小区ID等系统信息用于小区收索过程。广播信息MIB在PBCH上发布MIB信息内容很少，原始的MIB只有10bit左右。包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息：

●下行系统带宽

●PHICH资源指示

●系统帧号(SFN）

●天线信息映射在CRC的掩码当中

●使用mask的方式

●天线数目的信息等

PBCH的位置

时域位置：PBCH映射到每1帧的第1个子帧的第2个时隙的前4个符号

频域位置：PBCH映射到中心频带的72个子载波上。

传输周期：40ms, 每10ms发送一个可以自解码的PBCH. (其实10ms的数据相当于将circle buffer重复了4次) 

（1）PCFICH－下行物理控制格式指示信道

作用：指出控制信息（PDCCH）在资源块的什么位置、数量（即引导UE去读PDCCH信息），携带CFI（Control Format Indicator，是一串2进制数）信息，指示PDCCH占用的OFDM符号的数量（1,2或3）；UE在接收了PCFICH后，就可以进行知道PDCCH位置，并进行PDCCH解调；采用QPSK调制，携带一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数，传输格式。

PCFICH的位置

在时间轴上：在PCFICH的每个子帧的Symbol 0

在频率轴上：固定的占用数量，需要占用4个REG（RE group（REG是控制信息最小单元），一个REG＝4个RE），即占用16个RE，PCFICH占用的16个RE尽量的分散在频域内，得到更好的频率分集；

（3）PDCCH－下行控制信道

PDCCH频率域的位置－由PDCCH格式决定：

✓REG：在时域上占一个OFDM符号，频域上四个连续的子载波，就是4个RE的大小；

✓CCE：＝9个REG，是PDCCH的最小单位；

✓PDCCH最少占用1个CCE（1 CCE＝9 REG，即36个RE）

✓PDCCH在频率域占用具体数量：由PDCCH Format （或叫DCI format）决定：不同的格式，PDCCH占用不同的CCE的数量。

PDCCH：承载下行控制信息（DCI），每个用户一个PDCCH

作用：告知用户的信息PDSCH安排在了资源格的什么位置；PDCCH用来承载下行控制的信息DCI，如上行调度指令、下行数据传输指示、公共控制信息等。与其他控制信道的资源映射以REG为单位不同，PDCCH资源映射的基本单位是控制信道单元CCE，CCE是一个逻辑单元1个CCE包括9个连续的REG。

PDCCH聚合度采用多少个CCE由基站决定，取决于负载量和信道条件因数。

☐当包含一个CCE时，PDCCH可以在任意CCE位置出现，即可以在0、1、2、3、4号等位置出现。

☐当包含两个CCE时，PDCCH每两个CCE出现一次，即可以在0、2、4、6号等位置出现。

☐当包含四个CCE时，PDCCH每四个CCE出现一次，即可以在0、4、8号等位置出现。

☐当包含八个CCE时，PDCCH每八个CCE出现一次，即可以在0、8号等位置出现。

PDCCH－位置：

PDCCH时域的位置：由PCFICH告知具体的占用symbol，正常子帧占用1~3个OFDM符号，特殊子帧占用1~2个OFDM符号；

（4）PHICH－HARQ指示信道

信道定义：

PHICH作用：

当用户发送了上行的PUSCH数据后，eNodeB通过PHICH向UE发送HARQ的ACK/NACK消息；HI消息内容：1（Ack）、0（Nack）。多个PHICH叠加之后可以映射到同一个PHICH group，一个PHICH group对应于12RE。对于TDD，不同子幁中的PHICH group数目不同。

PHICH信道的RE映射

（5）物理下行共享信道PDSCH:

作用：PDSCH用于承载数据信息

时频资源： PDSCH资源分配优先级最低，只能占用其他信道/信号不用的RB；UE需要先收听PCFICH信道,PCFICH信道用于描述PDCCH 的控制信息的放置位置和数，然后UE去接收PDCCH的信息.进而接收PDSCH的信息.

PDSCH资源块分配－UE通过PDCCH知道位置

✓分配PDSCH需要避开PSS、SSS、PBCH、参考信号

✓一个用户的PDSCH占用一个RB 对。一个用户的数据填满整个RB 对，速率越高

✓在特殊子帧的DwPTS上也可以有PDSCH

（6）PMCH 下行多播信道

下行多播信道用于单频网络中传输MBMS，网络中的多个小区在相同的时间及频带上发送相同的信息，多个小区发来的信号可以作为多径信号进行分集接收。对于一个接收MBSFN信号的UE来说，信号来自多个不同小区，其传输时延较大，因此PMCH只使用扩展CP进行传输。

4、PCI规划

PCI总数有504个，分为168组，每组有3个，其中组号对应为辅同步序列SSS，组内本地号对应为主同步序列PSS，PCI规划应遵循以下的一些原则:

同一基站的PCI建议连续规划（即按自然序列号依次分配），初始PCI规划时，PCI模3可与小区序列保持一定的规律性（如第一小区模3为0，第二小区模3为1，第三小区模3为2），可为优化预留10~20% 的PCI。

除此之外，由于PCI被用于决定小区中PSS、RS和PCFICH等信号的频域位置，因此规划时还应考虑如下的一般性原则：

  避免相同的PCI分配给邻区；

  避免模3相同的PCI分配给邻区，规避相邻小区的PSS序列相同，或规避双端口小区RS0和相邻另一双端口小区RS1信号之间的频域位置相同；

  避免模6相同的PCI分配给邻区，规避相邻小区RS0信号的频域位置相同；

  避免模30相同的PCI分配给邻区，规避相邻小区的SRS和DM RS频域位置相同；

  规避模50相同的PCI分配给邻区，规避相邻小区的PCFICH频域位置相同。

1)PCI mod 3：

LTE网络中PCI = 3* Group ID ( S-SS)+ Sector ID (P-SS)，如果PCI mod 3值相同的话，那么就会造成P-SS的干扰；

2)PCI mod 6：

在时域位置固定的情况下，下行参考信号在频域有6个freq shift。如果PCI mod 6值相同，会造成下行RS的相互干扰。（在一个TX antenna下）；

3)PCI mod 30：

在PUSCH信道中携带了DMRS和SRS的信息，这两个参考信号对于信道估计和解调非常重要，他们是由30组基本的ZC序列构成，即有30组不同的序列组合，所以如果PCI mod 30值相同，那么会造成上行DMRS和SRS的相互干扰。

5、小区搜索过程

（1）LTE小区搜索获得的基本信息

初始的符号定时；

频率同步；

小区传输带宽；

小区标识号；

帧定时信息；

小区基站的天线配置信息（发送天线数）；

循环前缀（CP）的长度（LTE对单播和广播/组播业务规定了不同的CP长度）。

(2)小区搜索过程

（2） 

1. UE利用PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信号）和SSS（Secondary Synchronization Signal，辅同步信号）完成下行同步过程。

通过PSS获取物理层小区ID和时隙同步；通过SSS获取CP（Cyclic Prefix，循环前缀）长度，物理层小区组ID、帧同步。

2. 通过DL RS（Reference Signal，参考信号）进一步实现时间、频率同步，信道估计。

3. 解码PBCH（Physical Broadcasting Channel，物理广播信道），获得MIB（Master Information Block，主信息块），包含公共天线端口数目、SFN（System Frame Number，系统帧号）、下行系统带宽、PHICH（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel，物理HARQ指示信道）配置信息。PBCH信息的更新周期为40ms，在40ms周期内传送4次。

4. 解码PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道），获得SIB（System Information Block，系统信息块），即其他系统信息。

（4）LTE小区搜索优点

预先固定小区搜索频段；无论小区采用何种传输带宽，用户终端只需要利用频段就能快速获得小区信息。