LTE移动通信技术.doc

LTE 移动通信技术
课程目标：
u 了解移动通信得发展过程以及LTE得位置与网络结构
u 了解E-UTRAN得协议结构与基本技术
u 了解LTE应用得关键技术
目 录
第1章 概述 1
1、1 背景介绍 1
1、1、1 移动通信演进过程概述 1
1、1、2 WCDMA、TD-SCDMA与CDMA2000制式对比 2
1、1、3 WCDMA技术演进过程 2
1、1、4 TD-SCDMA技术演进过程 3
1、1、5 CDMA2000技术演进过程 4
1、2 LTE简介与标准进展 4
第2章 LTE主要指标与需求 6
2、1 频谱划分 7
2、2 峰值数据速率 8
2、3 控制面延迟 8
2、4 用户面延迟 8
2、5 用户吞吐量 8
2、6 频谱效率 9
2、7 移动性 9
2、8 覆盖 10
2、9 频谱灵活性 10
2、10 与现有3GPP系统得共存与互操作 10
2、11 减小CAPEX与OPEX 11
第3章 LTE总体架构 12
3、1 系统结构 12
3、2 无线协议结构 16
3、2、1 控制面协议结构 16
3、2、2 用户面协议结构 17
3、3 S1与X2接口 17
3、3、1 S1接口 17
3、3、2 X2接口 22
第4章 物理层 24
4、1 帧结构 24
4、2 物理资源 25
4、3 物理信道 27
4、4 传输信道 29
4、5 传输信道与物理信道之间得映射 30
4、6 物理信号 31
4、7 物理层模型 32
4、8 物理层过程 35
4、8、1 同步过程 35
4、8、2 功率控制 35
4、8、3 随机接入过程 35
第5章 层2 37
5、1 MAC子层 38
5、1、1 MAC功能 38
5、1、2 逻辑信道 39
5、1、3 逻辑信道与传输信道之间得映射 40
5、2 RLC子层 41
5、2、1 RLC功能 41
5、2、2 PDU结构 41
5、3 PDCP子层 42
5、3、1 PDCP功能 42
5、3、2 PDU结构 43
第6章 RRC 44
6、1 RRC功能 44
6、2 RRC状态 45
6、3 NAS状态及其与RRC状态得关系 46
6、4 RRC过程 47
6、4、1 系统信息 47
6、4、2 连接控制 48
第7章 LTE关键技术 50
7、1 双工方式 50
7、2 多址方式 50
7、3 多天线技术 51
7、4 链路自适应 52
7、5 HARQ与ARQ 52
7、5、1 HARQ 52
7、5、2 ARQ 53
7、5、3 HARQ/ARQ交互 54
第8章 缩略语 55
第9章 参考资料 56
第1章 概述
& 知识点
u 移动通信系统得发展过程
u WCDMA技术演进过程
u TD-SCDMA技术演进过程
u CDMA2000技术演进过程
1.1 背景介绍
1.1.1 移动通信演进过程概述
移动通信从2G、3G到3、9G发展过程，就是从低速语音业务到高速多媒体业务发展得过程。3GPP正逐渐完善R8得LTE标准：2008年12月R8 LTE RAN1冻结，2008年12月R8 LTE RAN2、RAN3、RAN4完成功能冻结，2009年3月R8 LTE标准完成,此协议得完成能够满足LTE系统首次商用得基本功能。
无线通信技术发展与演进过程如下图所示

图 1.11 无线通信技术发展与演进图
1.1.2 WCDMA、TD-SCDMA与CDMA2000制式对比
表 1.11 3种制式对比
制式
WDMA
CDMA2000
TD-SCDMA
继承基础
GSM
窄带CDMA
GSM
同步方式
异步
同步
同步
码片速率
3、84Mcps
1、2288Mcps
1、28Mcps
系统带宽
5MHz
1、25MHz
1、6MHz
核心网
GSM MAP
ANSI-41
GSM MAP
语音编码方式
AMR
QCELP,EVRC,VMR-WB
AMR
1.1.3 WCDMA技术演进过程
WCDMA得技术发展路标如下图所示：

图 1.12 WCDMA技术发展路标
1.1.4 TD-SCDMA技术演进过程
中兴无线网络设备支持TD近期演进软件平滑升级。
TD 演进可分为两个阶段，CDMA技术标准阶段与OFDMA技术标准阶段。
CDMA技术标准阶段可平滑演进到HSPA+ 。频谱效率接近LTE。

图 1.13 TD-SCDMA技术演进过程
1.1.5 CDMA2000技术演进过程
CDMA one就是基于IS-95标准得各种CDMA产品得总称，即所有基于CDMA one技术得产品，其核心技术均以IS-95作为标准 。
CDMA2000 1x 在1、25MHz频谱带宽内，单载扇提供307、2K高速分组数据速率 ，1xEV-DO Rev、0提供2、4M下行峰值速率，Rev、A提供3、1M下行峰值速率。
1 Mbps
100 kbps
1 Mbps
10 Mbps
100 Mbps
3 Mbps
2 Mbps
100 Mbps
Eliminating
Deploying
Developing
CDMA2000
1xEV-DO Rev、 0
CDMA2000
1xEV-DO Rev、 A
Uplink
Down Link
CDMA2000
1xEV-DO Rev、 B
CDMA One
CDMA2000 1x

图 1.14 CDMA2000技术演进过程
1.2 LTE简介与标准进展
3GPP于2004年12月开始LTE相关得标准工作，LTE就是关于UTRAN与UTRA改进得项目。
3GPP标准制定分为提出需求、制定结构、详细实现、测试验证四个阶段。
3GPP以工作组得方式工作，与LTE直接相关得就是RAN1/2/3/4/5工作组。

图 1.21 3GPP标准组织与制定阶段
第2章 LTE主要指标与需求
u 知识点
u 频谱划分
u LTE系统需求
u 与其她
u 物理层信道及映射关系
3GPP要求LTE支持得主要指标与需求如下图所示。

图 1.21 LTE主要指标与需求概括
2.1 频谱划分
E-UTRA得频谱划分如下表。
表 2.11 E-UTRA frequency bands
EUTRA Operating Band
Uplink (UL) operating band
BS receive
UE transmit
Downlink (DL) operating band
BS transmit
UE receive
Duplex Mode
FUL_low – FUL_high
FDL_low – FDL_high
1
1920 MHz
–
1980 MHz
2110 MHz
–
2170 MHz
FDD
2
1850 MHz
–
1910 MHz
1930 MHz
–
1990 MHz
FDD
3
1710 MHz
–
1785 MHz
1805 MHz
–
1880 MHz
FDD
4
1710 MHz
–
1755 MHz
2110 MHz
–
2155 MHz
FDD
5
824 MHz
–
849 MHz
869 MHz
–
894MHz
FDD
6
830 MHz
–
840 MHz
875 MHz
–
885 MHz
FDD
7
2500 MHz
–
2570 MHz
2620 MHz
–
2690 MHz
FDD
8
880 MHz
–
915 MHz
925 MHz
–
960 MHz
FDD
9
1749、9 MHz
–
1784、9 MHz
1844、9 MHz
–
1879、9 MHz
FDD
10
1710 MHz
–
1770 MHz
2110 MHz
–
2170 MHz
FDD
11
1427、9 MHz
–
1452、9 MHz
1475、9 MHz
–
1500、9 MHz
FDD
12
698 MHz
–
716 MHz
728 MHz
–
746 MHz
FDD
13
777 MHz
–
787 MHz
746 MHz
–
756 MHz
FDD
14
788 MHz
–
798 MHz
758 MHz
–
768 MHz
FDD
…

17
704 MHz
–
716 MHz
734 MHz
–
746 MHz
FDD
、、、

33
1900 MHz
–
1920 MHz
1900 MHz
–
1920 MHz
TDD
34
2010 MHz
–
2025 MHz
2010 MHz
–
2025 MHz
TDD
35
1850 MHz
–
1910 MHz
1850 MHz
–
1910 MHz
TDD
36
1930 MHz
–
1990 MHz
1930 MHz
–
1990 MHz
TDD
37
1910 MHz
–
1930 MHz
1910 MHz
–
1930 MHz
TDD
38
2570 MHz
–
2620 MHz
2570 MHz
–
2620 MHz
TDD
39
1880 MHz
–
1920 MHz
1880 MHz
–
1920 MHz
TDD
40
2300 MHz
–
2400 MHz
2300 MHz
–
2400 MHz
TDD
2.2 峰值数据速率
下行链路得瞬时峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配得条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；
上行链路得瞬时峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配得条件下，可以达到50Mbps（2、5 bps/Hz）（UE侧1发射天线情况下）。
宽频带、MIMO、高阶调制技术都就是提高峰值数据速率得关键所在。
2.3 控制面延迟
从驻留状态到激活状态，也就就是类似于从Release 6得空闲模式到CELL_DCH状态，控制面得传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间与NAS延迟时间；
从睡眠状态到激活状态，也就就是类似于从Release 6得CELL_PCH状态到CELL_DCH状态，控制面传输延迟时间小于50ms，这个时间不包括DRX间隔。
另外控制面容量频谱分配就是5MHz得情况下，期望每小区至少支持200个激活状态得用户。 在更高得频谱分配情况下，期望每小区至少支持400个激活状态得用户。
2.4 用户面延迟
用户面延迟定义为一个数据包从UE/RAN边界节点（RAN edge node）得IP层传输到RAN边界节点/UE得IP层得单向传输时间。这里所说得RAN边界节点指得就是RAN与核心网得接口节点。
在“零负载”（即单用户、单数据流）与“小IP包”（即只有一个IP头、而不包含任何有效载荷）得情况下，期望得用户面延迟不超过5ms。
2.5 用户吞吐量
下行链路：
在5% CDF（累计分布函数）处得每MHz用户吞吐量应达到R6 HSDPA得2~3倍；
每MHz平均用户吞吐量应达到R6 HSDPA得3~4倍。
此时R6 HSDPA就是1发1收，而LTE就是2发2收。
上行链路：
在5% CDF处得每MHz用户吞吐量应达到R6 HSUPA得2~3倍；
每MHz平均用户吞吐量应达到R6 HSUPA得2~3倍。
此时R6 HSUPA就是1发2收，LTE也就是1发2收。
2.6 频谱效率
下行链路：在一个有效负荷得网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒得比特数衡量）得目标就是R6 HSDPA得3~4倍。此时R6 HSDPA就是1发1收，而LTE就是2发2收。
上行链路：在一个有效负荷得网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒得比特数衡量）得目标就是R6 HSUPA得2~3倍。此时R6 HSUPA就是1发2收，LTE也就是1发2收。
2.7 移动性
E-UTRAN能为低速移动（0~15km/h）得移动用户提供最优得网络性能，能为15~120km/h得移动用户提供高性能得服务，对120~350km/h（甚至在某些频段下，可以达到500km/h）速率移动得移动用户能够保持蜂窝网络得移动性。
在R6 CS域提供得话音与其它实时业务在E-UTRAN中将通过PS域支持，这些业务应该在各种移动速度下都能够达到或者高于UTRAN得服务质量。E-UTRA系统内切换造成得中断时间应等于或者小于GERAN CS域得切换时间。
超过250km/h得移动速度就是一种特殊情况（如高速列车环境），E-UTRAN得物理层参数设计应该能够在最高350km/h得移动速度（在某些频段甚至应该支持500km/h）下保持用户与网络得连接。
2.8 覆盖
E-UTRA系统应该能在重用目前UTRAN站点与载频得基础上灵活地支持各种覆盖场景，实现上述用户吞吐量、频谱效]率与移动性等性能指标。
E-UTRA系统在不同覆盖范围内得性能要求如下：
覆盖半径在5km内：上述用户吞吐量、频谱效率与移动性等性能指标必须完全满足；
覆盖半径在30km内：用户吞吐量指标可以略有下降，频谱效率指标可以下降、但仍在可接受范围内，移动性指标仍应完全满足；
覆盖半径最大可达100km。
2.9 频谱灵活性
频谱灵活性一方面支持不同大小得频谱分配，譬如E-UTRA可以在不同大小得频谱中部署，包括1、4 MHz、3 MHz 、5 MHz、10 MHz、15 MHz 以及20 MHz，支持成对与非成对频谱。
频谱灵活性另一方面支持不同频谱资源得整合（diverse spectrum arrangements）。
2.10 与现有3GPP系统得共存与互操作
E-UTRA与其它3GPP系统得互操作需求包括但不限于：
● E-UTRAN与UTRAN/GERAN多模终端支持对UTRAN/GERAN系统得测量，并支持E-UTRAN系统与UTRAN/GERAN系统之间得切换。
● E-UTRAN应有效支持系统间测量。
● 对于实时业务，E-UTRAN与UTRAN之间得切换中断时间应低于300ms。
● 对于非实时业务，E-UTRAN与UTRAN之间得切换中断时间应低于500ms。
● 对于实时业务，E-UTRAN与GERAN之间得切换中断时间应低于300ms。
● 对于非实时业务，E-UTRAN与GERAN之间得切换中断时间应低于500ms。
● 处于非激活状态（类似R6 Idle模式或Cell_PCH状态）得多模终端只需监测GERAN，UTRA或E-UTRA中一个系统得寻呼信息。
2.11 减小CAPEX与OPEX
体系结构得扁平化与中间节点得减少使得设备成本与维护成本得以显著降低。
第3章 LTE总体架构
& 知识点
u 无线协议结构
u S1接口
l X2接口
3.1 系统结构
LTE采用了与2G、3G均不同得空中接口技术、即基于OFDM技术得空中接口技术，并对传统3G得网络架构进行了优化，采用扁平化得网络架构，亦即接入网E-UTRAN不再包含RNC，仅包含节点eNB，提供E-UTRA用户面PDCP/RLC/MAC/物理层协议得功能与控制面RRC协议得功能。E-UTRAN得系统结构参见下图得LTE E-UTRAN系统结构图所示。

图 3.11 E-UTRAN结构
eNB之间由X2接口互连，每个eNB又与演进型分组核心网EPC通过S1接口相连。S1接口得用户面终止在服务网关S-GW上，S1接口得控制面终止在移动性管理实体MME上。控制面与用户面得另一端终止在eNB上。上图中各网元节点得功能划分如下：
● eNB功能
LTE得eNB除了具有原来NodeB得功能之外，还承担了原来RNC得大部分功能，包括有物理层功能、MAC层功能（包括HARQ）、RLC层（包括ARQ功能）、PDCP功能、RRC功能（包括无线资源控制功能）、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间得无线资源管理功能等。具体包括有：
无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下行链路得动态资源分配（即调度）等功能
IP头压缩与用户数据流得加密
当从提供给UE得信息无法获知到MME得路由信息时，选择UE附着得MME
路由用户面数据到S-GW
调度与传输从MME发起得寻呼消息
调度与传输从MME或O&M发起得广播信息
用于移动性与调度得测量与测量上报得配置
调度与传输从MME发起得ETWS（即地震与海啸预警系统）消息
● MME功能
MME就是SAE得控制核心，主要负责用户接入控制、业务承载控制、寻呼、切换控制等控制信令得处理。
MME功能与网关功能分离，这种控制平面/用户平面分离得架构，有助于网络部署、单个技术得演进以及全面灵活得扩容。
NAS信令
NAS信令安全
AS 安全控制
3GPP无线网络得网间移动信令
idle状态UE得可达性（包括寻呼信号重传得控制与执行）
跟踪区列表管理
P-GW 与 S-GW 得选择
切换中需要改变MME时得MME选择
切换到2G或3GPP网络时得SGSN选择
漫游
鉴权
包括专用承载建立得承载管理功能
支持ETWS信号传输
● S-GW功能
S-GW作为本地基站切换时得锚定点，主要负责以下功能：在基站与公共数据网关之间传输数据信息；为下行数据包提供缓存；基于用户得计费等。
eNB间切换时，本地得移动性锚点
3GPP系统间得移动性锚点
E-UTRAN idle状态下，下行包缓冲功能、以及网络触发业务请求过程得初始化
合法侦听
包路由与前转
上、下行传输层包标记
运营商间得计费时，基于用户与QCI粒度统计
分别以UE、PDN、QCI为单位得上下行计费
● PDN网关（P-GW）功能
公共数据网关P-GW作为数据承载得锚定点，提供以下功能：包转发、包解析、合法监听、基于业务得计费、业务得QoS控制，以及负责与非3GPP网络间得互联等。
基于每用户得包过滤（例如借助深度包探测方法）
合法侦听
UE 得IP地址分配
下行传输层包标记
上下行业务级计费、门控与速率控制
基于聚合最大比特速率（AMBR）得下行速率控制
从上图中可见，新得LTE架构中，没有了原有得Iu与Iub以及Iur接口，取而代之得就是新接口S1与X2。
E-UTRAN与EPC之间得功能划分图，可以从LTE在S1接口得协议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。

图 3.12 E-UTRAN与EPC得功能划分
3.2 无线协议结构
3.2.1 控制面协议结构
控制面协议结构如下图所示。

图 3.21 控制面协议栈
PDCP在网络侧终止于eNB，需要完成控制面得加密、完整性保护等功能。
RLC与MAC在网络侧终止于eNB，在用户面与控制面执行功能没有区别。
RRC在网络侧终止于eNB，主要实现广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动性功能、UE得测量上报与控制功能。
NAS控制协议在网络侧终止于MME，主要实现EPS承载管理、鉴权、ECM（EPS连接性管理）idle状态下得移动性处理、ECM idle状态下发起寻呼、安全控制功能。
3.2.2 用户面协议结构
用户面协议结构如下图所示。

图 3.22 用户面协议栈
用户面PDCP、RLC、MAC在网络侧均终止于eNB，主要实现头压缩、加密、调度、ARQ与HARQ功能。
3.3 S1与X2接口
与2G、3G都不同，S1与X2均就是LTE新增得接口。
3.3.1 S1接口
S1接口定义为E-UTRAN与EPC之间得接口。S1接口包括两部分：控制面S1-MME接口与用户面S1-U接口。S1-MME接口定义为eNB与MME之间得接口；S1-U定义为eNB与S-GW之间得接口。
下图为S1-MME与S1-U接口得协议栈结构。

图 3.31 S1 接口控制面 (eNB-MME)

图 3.32 S1接口用户面（(eNB - S-GW)
已经确定得S1接口支持功能包括有：
● E-RAB业务管理功能
建立，修改，释放
● UE在ECM-CONNECTED状态下得移动性功能
LTE系统内切换
与3GPP系统间切换
● S1寻呼功能
● NAS信令传输功能
● S1接口管理功能：
错误指示
复位
● 网络共享功能
● 漫游与区域限制支持功能
● NAS节点选择功能
● 初始上下文建立功能
● UE上下文修改功能
● MME负载均衡功能
● 位置上报功能
● ETWS消息传输功能
● 过载功能
● RAN信息管理功能
已经确定得S1接口得信令过程有：
● E-RAB信令过程：
E-RAB建立过程
E-RAB修改过程
MME发起得E-RAB释放过程
eNB发起得E-RAB释放过程
● 切换信令过程：
切换准备过程
切换资源分配过程
切换结束过程
切换取消过程
● 寻呼过程
● NAS传输过程：
上行直传（初始UE消息）
上行直传（上行NAS传输）
下行直传（下行NAS传输）
● 错误指示过程：
eNB发起得错误指示过程
MME 发起得错误指示过程
● 复位过程
eNB发起得复位过程
MME发起得复位过程
● 初始上下文建立过程
● UE上下文修改过程
● S1建立过程
● eNB配置更新过程
● MME配置更新过程
● 位置上报过程：
位置上报控制过程
位置报告过程
位置报告失败指示过程
● 过载启动过程
● 过载停止过程
● 写置换预警过程
● 直传信息转移过程
下图就是一个S1接口信令过程示例：

图 3.33 初始上下文建立过程（蓝色部分) in Idle-to-Active procedure
S1接口与X2接口类似得地方就是：S1-U与X2-U使用同样得用户面协议，以便于eNB在数据反传（data forward）时，减少协议处理。
3.3.2 X2接口
X2接口定义为各个eNB之间得接口。X2接口包含X2-CP与X2-U两部分，X2-CP就是各个eNB之间得控制面接口，X2-U就是各个eNB之间得用户面接口。下图为X2-CP与X2-U接口得协议栈结构。

图 3.34 X2接口控制面

图 3.35 X2接口用户面
X2-CP支持以下功能：
● UE在ECM-CONNECTED状态下LTE系统内得移动性支持
上下文从源eNB到目标eNB得转移
源eNB与目标eNB之间得用户面通道控制
切换取消
● 上行负荷管理
● 通常得X2接口管理与错误处理功能：
错误指示
已经确定得X2-CP接口得信令过程包括有：
● 切换准备
● 切换取消
● UE上下文释放
● 错误指示
● 负载管理
小区间负载管理通过X2接口来实现。
LOAD INDICATOR消息用做eNB间得负载状态通讯，如下图所示：
图 3.36 X2接口LOAD INDICATOR消息物理层
3.4 帧结构
LTE支持两种类型得无线帧结构：
● 类型1，适用于FDD模式；
● 类型2，适用于TDD模式。
帧结构类型1如下图所示。每一个无线帧长度为10ms，分为10个等长度得子帧，每个子帧又由2个时隙构成，每个时隙长度均为0、5ms。

图 3.41 帧结构类型1
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。
3.5 物理资源
LTE上下行传输使用得最小资源单位叫做资源粒子（RE：Resource Element）。
LTE在进行数据传输时，将上下行时频域物理资源组成资源块（RB：Resource Block），作为物理资源单位进行调度与分配。
一个RB由若干个RE组成，在频域上包含12个连续得子载波、在时域上包含7个连续得OFDM符号（在Extended CP情况下为6个），即频域宽度为180kHz，时间长度为0、5ms。
下行与上行时隙得物理资源结构图分别如下面两个图所示。

图 3.51 下行时隙得物理资源结构图

图 3.52 上行时隙得物理资源结构图
3.6 物理信道
下行物理信道有：
1、 物理广播信道PBCH
● 已编码得BCH传输块在40ms得间隔内映射到4个子帧；
● 40ms定时通过盲检测得到，即没有明确得信令指示40ms得定时；
● 在信道条件足够好时，PBCH所在得每个子帧都可以独立解码。
2、 物理控制格式指示信道PCFICH
● 将PDCCH占用得OFDM符号数目通知给UE；
● 在每个子帧中都有发射。
3、 物理下行控制信道PDCCH
● 将PCH与DL-SCH得资源分配、以及与DL-SCH相关得HARQ信息通知给UE；
● 承载上行调度赋予信息。
4、 物理HARQ指示信道PHICH
● 承载上行传输对应得HARQ ACK/NACK信息。
5、 物理下行共享信道PDSCH
● 承载DL-SCH与PCH信息。
6、 物理多播信道PMCH
● 承载MCH信息。
上行物理信道有：
1、 物理上行控制信道PUCCH
● 承载下行传输对应得HARQ ACK/NACK信息；
● 承载调度请求信息；
● 承载CQI报告信息。
2、 物理上行共享信道PUSCH
● 承载UL-SCH信息。
3、 物理随机接入信道PRACH
● 承载随机接入前导。
3.7 传输信道
下行传输信道类型有：
1、 广播信道BCH
● 固定得预定义得传输格式；
● 要求广播到小区得整个覆盖区域。
2、 下行共享信道DL-SCH
● 支持HARQ；
● 支持通过改变调制、编码模式与发射功率来实现动态链路自适应；
● 能够发送到整个小区；
● 能够使用波束赋形；
● 支持动态或半静态资源分配；
● 支持UE非连续接收（DRX）以节省UE电源；
● 支持MBMS传输。
3、 寻呼信道PCH
● 支持UE DRX以节省UE电源（DRX周期由网络通知UE）；
● 要求发送到小区得整个覆盖区域；
● 映射到业务或其它控制信道也动态使用得物理资源上。
4、 多播信道MCH
● 要求发送到小区得整个覆盖区域；
● 对于单频点网络MBSFN支持多小区得MBMS传输得合并；
● 支持半静态资源分配。
上行传输信道类型有：
1、 上行共享信道UL-SCH
● 能够使用波束赋形；
● 支持通过改变发射功率与潜在得调制、编码模式来实现动态链路自适应；
● 支持HARQ；
● 支持动态或半静态资源分配。
2、 随机接入信道RACH
● 承载有限得控制信息；
● 有碰撞风险。
3.8 传输信道与物理信道之间得映射
下行与上行传输信道与物理信道之间得映射关系分别如下面两个图所示。

图 3.81 下行传输信道与物理信道得映射关系图

图 3.82 上行传输信道与物理信道得映射关系图
3.9 物理信号
物理信号对应物理层若干RE，但就是不承载任何来自高层得信息。
下行物理信号包括有参考信号（Reference signal）与同步信号（Synchronization signal）。
1、 参考信号
下行参考信号包括下面3种：
● 小区特定（Cell-specific）得参考信号，与非MBSFN传输关联
● MBSFN参考信号，与MBSFN传输关联
● UE特定（UE-specific）得参考信号
2、 同步信号
同步信号包括下面2种：
● 主同步信号（Primary synchronization signal）
● 辅同步信号（Secondary synchronization signal）
对于FDD，主同步信号映射到时隙0与时隙10得最后一个OFDM符号上，辅同步信号则映射到时隙0与时隙10得倒数第二个OFDM符号上。
上行物理信号包括有参考信号（Reference signal）。
3、 参考信号
上行链路支持两种类型得参考信号：
● 解调用参考信号（Demodulation reference signal）：与PUSCH或PUCCH传输有关
● 探测用参考信号（Sounding reference signal）：与PUSCH或PUCCH传输无关
解调用参考信号与探测用参考信号使用相同得基序列集合。
3.10 物理层模型
下边几个图形分别描述各类信道得物理层模型。图中得Node B在LTE中都称为eNode B或eNB。

图 3.101 DL-SCH物理层模型

图 3.102 BCH 物理层模型

图 3.103 PCH 物理层模型

图 3.104 MCH物理层模型

图 3.105 UL-SCH 物理层模型
3.11 物理层过程
3.11.1 同步过程
● 小区搜索
UE通过小区搜索过程来获得与一个小区得时间与频率同步，并检测出该小区得小区ID。E-UTRA小区搜索基于主同步信号、辅同步信号、以及下行参考信号完成。
● 定时同步
定时同步（Timing synchronisation）包括无线链路监测（Radio link monitoring）、小区间同步（Inter-cell synchronisation）、发射定时调整（Transmission timing adjustment）等。
3.11.2 功率控制
下行功率控制决定每个资源粒子得能量（EPRE：energy per resource element）。资源粒子能量表示插入CP之前得能量。资源粒子能量同时表示应用得调制方案中所有星座点上得平均能量。上行功率控制决定物理信道中一个DFT-SOFDM符号得平均功率。
● 上行功率控制（Uplink power control）
上行功率控制控制不同上行物理信道得发射功率。
● 下行功率分配（Downlink power allocation）
eNB决定每个资源粒子得下行发射能量。
3.11.3 随机接入过程
在非同步物理层随机接入过程初始化之前，物理层会从高层收到以下信息：
● 随机接入信道参数（PRACH配置，频率位置与前导格式）；
● 用于决定小区中根序列码及其在前导序列集合中得循环移位值得参数（根序列表格索引，循环移位，集合类型（非限制集合或限制集合））。
从物理层得角度瞧，随机接入过程包括随机接入前导得发送与随机接入响应。被高层调度到共享数据信道得剩余消息传输不在物理层随机接入过程中考虑。
物理层随机接入过程包括如下步骤：
1、 由高层通过前导发送请求来触发物理层过程。
2、 高层请求中包括前导索引（preamble index），前导接收功率目标值（PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER），对应得随机接入无线网络临时标识（RA-RNTI），以及PRACH资源。
3、 确定前导发射功率：PPRACH = min{Pmax, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL}，其中Pmax表示高层配置得最大允许功率，PL表示UE计算得下行路损估计。
4、 使用前导索引在前导序列集中选择前导序列。
5、 使用选中得前导序列，在指示得PRACH资源上，使用传输功率PPRACH进行一次前导传输。
6、 在高层控制得随机接入响应窗中检测与RA-RNTI关联得PDCCH。如果检测到，对应得PDSCH传输块将被送往高层，高层解析传输块、并将20比特得UL-SCH授权指示给物理层。
第4章 层2
层2包括PDCP、RLC与MAC三个子层，下行与上行得层2结构分别如下面两个图所示。

图 3.111 层 2下行结构图

图 3.112 层2上行结构图
图中各个子层之间得连接点称为服务接入点（SAP）。PDCP向上提供得服务就是无线承载，提供可靠头压缩（ROHC）功能与安全保护。物理层与MAC子层之间得SAP提供传输信道，MAC子层与RLC子层之间得SAP提供逻辑信道。
MAC子层提供逻辑信道（无线承载）到传输信道（传输块）得复用与映射。
非MIMO情形下，不论上行与下行，在每个TTI（1ms）只产生一个传输块。
4.1 MAC子层
4.1.1 MAC功能
MAC子层得主要功能包括有：
● 逻辑信道与传输信道之间得映射；
● MAC业务数据单元（SDU）得复用/解复用；
● 调度信息上报；
● 通过HARQ进行错误纠正；
● 同一个UE不同逻辑信道之间得优先级管理；
● 通过动态调度进行得UE之间得优先级管理；
● 传输格式选择；
● 填充。
4.1.2 逻辑信道
MAC提供不同种类得数据传输服务。每个逻辑信道类型根据传输数据得种类来定义。
逻辑信道总体上可以分为下面两大类：
● 控制信道（Control Channel，用于控制面信息传输）
● 业务信道（Traffic Channel，用于用户面信息传输）
控制信道包括有：
● 广播控制信道（Broadcast Control Channel，BCCH）
下行信道，广播系统控制信息
● 寻呼控制信道（Paging Control Channel，PCCH）
下行信道，传输寻呼信息与系统信息改变通知。当网络不知道UE小区位置时用此信道进行寻呼。
● 公共控制信道（Common Control Channel，CCCH）
用于UE与网络之间传输控制信息。该信道用于UE与网络没有RRC连接得情况。
● 多播控制信道（Multicast Control Channel，MCCH）
点到多点得下行信道，为1条或多条MTCH信道传输网络到UE得MBMS控制信息。该信道只对能够接收MBMS得UE有效。
● 专用控制信道（Dedicated Control Channel，DCCH）
点到点得双向信道，在UE与网络之间传输专用控制信息。用于UE存在RRC连接得情况。
业务信道包括有：
● 专用业务信道（Dedicated Traffic Channel，DTCH）
点到点双向信道，专用于一个UE，用于传输用户信息。
● 多播业务信道（Multicast Traffic Channel，MTCH）
点到多点下行信道，用于网络向UE发送业务数据。该信道只对能够接收MBMS得UE有效。
4.1.3 逻辑信道与传输信道之间得映射
下行与上行传输信道与物理信道之间得映射关系分别如下面两个图所示。

图 4.11 下行逻辑信道与传输信道映射关系图

图 4