一、协议知识

叶先森

一、协议知识
1.LTE帧结构及物理资源基本概念RE/RB/CCE/REG/RBG
帧结构Type1：FDD（全双工和半双工）(FDD上下行数据在不同的频带里传输；使用成对频谱)
每一个无线帧长度为10ms，由20个时隙构成，每一个时隙长度为Tslot = 15630 x Ts = 0.5ms。
对于FDD，在每一个10ms中，有10个子帧可以用于下行传输，并且有10个子帧可以用于上行传输。上下行传输在频域上进行分开。


帧结构Type2：TDD (TDD上下行数据可以在同一频带内传输；可使用非成对频谱)
一个无线帧10ms，每个无线帧由两个半帧构成，每个半帧长度为5ms。每一个半帧由8个常规时隙和DwPTS、GP和UpPTS三个特殊时隙构成，DwPTS和UpPTS的长度可配置，要求DwPTS、GP以及UpPTS的总长度为1ms。

DwPTS: Downlink Pilot Time Slot
GP: Guard Period        (GP越大说明小区覆盖半径越大)
UpPTS: Uplink Pilot Slot

Ts = 1 / (15000x2048) s         
Frame 帧的长度：Tf = 307200 x Ts = 10ms
Subframe 子帧的长度：Tsubframe = 30720 x Ts = 1ms
Slot 时隙的长度：Tslot = 15360 x Ts = 0.5ms

1 Sub-Carrier = 15 kHz;
1 TTI = 1 ms => 1 sub-frame => 2 slots (0.5 ms *2)   # for one user, min 2 RB allocation.
1 RB = 12 sub-carriers during 1 slot (0.5 ms) =>12 * 15kHz = 180kHz (Bandwidth); => 12 * 7 symbols= 84 REs
1 RE = 1 sub-carrier x 1 symbol period (Each symbol is QPSK, 16QAM or 64QAM modulated.)

LTE支持可变带宽：1.4MHz, 3, 5, 10, 15 和 20MHz
一个小区最少使用6个RB, 即最少包含72个sub-carriers: 6 RB * 12 sub-carriers = 72 sub-carriers
一个小区最多支持110个RB，相当于1320个sub-carriers: 110 *12 =1320 sub-carriers
Channel bandwidth BWChannel [MHz]        1.4        3        5        10        15        20
Transmission bandwidth configuration NRB        6        15        25        50        75        100
Special subframe configuration        Normal cyclic prefix in downlink        Extended cyclic prefix in downlink
        DwPTS        UpPTS        DwPTS        UpPTS
                Normal cyclic prefix
in  uplink        Extended cyclic prefix
in uplink                Normal cyclic prefix in uplink        Extended cyclic prefix in uplink
0               



                               
1                                               
2                                               
3                                               
4                                               
5               

                               
6                                               
7                                -        -        -
8                                -        -        -
特殊帧格式5：DwPTS:GP:UpPTS => (6592Ts-16Ts) : (19744Ts-16Ts) : 4384Ts=> 3:9:2
特殊帧格式7：DwPTS:GP:UpPTS => (21952Ts-32Ts) : 4384Ts : 4384Ts=> 10:2:2
最小分配单位为:

Configure TDD:  上下行配置（下图） + 特殊帧格式（上图） (e.g.: 2:7 1:7)

Uplink-downlink
configuration        Downlink-to-Uplink
Switch-point periodicity        Subframe number
                0        1        2        3        4        5        6        7        8        9
0        5 ms        D        S        U        U        U        D        S        U        U        U
1 2:2        5 ms        D        S        U        U        D        D        S        U        U        D
2 3:1        5 ms        D        S        U        D        D        D        S        U        D        D
3        10 ms        D        S        U        U        U        D        D        D        D        D
4        10 ms        D        S        U        U        D        D        D        D        D        D
5        10 ms        D        S        U        D        D        D        D        D        D        D
6        5 ms        D        S        U        U        U        D        S        U        U        D
TDD支持5ms和10ms的周期转换：
=> 5ms转换周期：一个帧的上下半帧的特殊帧格式配置相同，
=> 10ms转换周期：一个帧分成上下半帧，下半帧的特殊帧为DwPTS=1ms，用于DL传输(如上图3，4，5所示)

RE：Resource Element，称为资源粒子，是上下行传输使用的最小资源单位。
1 RE = 1 subcarrier x 1 symbol period

RB：Resource Block，称为资源块，用于描述物理信道到资源粒子的映射。一个RB包含若干个RE。一个RB由12个在频域上的子载波和时域上一个slot周期构成（1 RB = 12 subcarriers x 1 slot）。
1个RB在频域上对应180kHz：1 RB = 12 subcarriers x 15kHz = 180kHz
1个RB在时域上对应1个时隙，1 slot =0.5ms

CCE：Control Channel Element，称为控制信道粒子，PDCCH在一个或多个CCE上传输，CCE对应于9个REG，每个REG包含4个RE，CCE从0开始编号。（1 CCE = 9 REGs = 9 x 4 REs = 36 REs）
PDCCH format与CCE之间的关系如下图所示：
PDCCH format        Number of CCEs        Number of REGs        Number of PDCCH bits
(QPSK)
0        1        9        72
1        2        18        144
2        4        36        288
3        8        72        576


REG：Resource Element Group，用来定义控制信道到RE的映射.（1 REG = 4 REs）

RBG：Resource Block Group，RBG是连续的PRB的集合，其大小根据系统带宽配置的不同而定，如下图所示：
System Bandwidth
(Number of DL RBs)        RBG Size (P)
≤10        1
11 – 26        2
27 – 6463 (e.g.: 10MHz - 50 RBs)        3
64 – 110 (e.g.: 20MHz - 100 RBs)        4


2.下行物理信道及物理信号的功能和占用时频码域位置（DL：PDSCH/PDCCH/PHICH/PCFICH/PBCH/ PSS/SSS/RS）