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一、LTE语音相关 1 1.基础概念 1 2.LTE语音实现方案 1 3.VOIP 2 二、LTE知识总结 6 1.TDD帧结构 6 表 4.2-1: 特殊子帧配置 (DwPTS/GP/UpPTS长度) 8 特殊子帧配置 8 常规循环前缀，下行 8 常规循环前缀，上行 8 DwPTS 8 UpPTS 8 DwPTS 8 UpPTS 8 常规循环前缀，上行 8 扩展循环前缀，上行 8 常规循环前缀，上行 8 扩展循环前缀，上行 8 - 8 - 8 - 8 - 8 - 8 - 8 2. OFDM 8 3. 物理层处理细节 9 4.HARQ 12 5.信道类型 13 6.RS(Reference Signal) 16 7.TDD-LTE网络结构 16 8.层映射和预编码 20 9.LTE中PDSCH的资源分配 22 10.TDD LTE 和 FDD LTE的区别 25 11.调度器 27 3.4.4.2 半静态调度（SPS） 33 3.4.4.2.1 下行 34 3.4.4.2.2 上行 34 三、LTE语音仿真平台 35 1.链路级仿真 35 2.链路到系统级的映射 39 3.系统级仿真平台 40 4.业务模块 50 5.VoIP音质客观评测模块 56 四、精细理解 61 1.LTE 中的上行时间同步 61 2.参考信号 62 3.同步信号设计 63 4．TDD与FDD的不同HARQ设计 64 其他常识： 65
部分内容： 一、LTE语音相关 1.基础概念 CS语音:在2G/3G网络中，语音一般由电路域交换（Circuit Switch，CS）系统提供，因此我们一般也称之为CS语音。 IMS语音: 当IP多媒体子系统（IP Multi-media Subsystem，IMS）出现后，我们将IMS提供的语音业务称之为IMS语音，一般也可以称之为PS（分组域交换，Packet Switch）语音，这是因为IMS需要通过分组域交换网络提供的IP通道与用户终端进行交互。一般认为，IMS语音是LTE/EPS阶段提供的标准语音服务方案。 全IP网络:随着IP技术的发展，电信网络逐渐废弃了传统七号信令网络，而全面转向全IP网络，以第三代伙伴项目（3GPP，3rd GenerationPartnership Project）组织为例，LTE 将采用全IP 化核心网，抛弃了当前2G/3G系统中的电路交换域，而将分组交换域进行研究，从而定义了全IP的长期演进/演进分组系统网络LTE/EPS（Long Term Evolution/Evolved PacketSystem[1]）。因此在LTE/EPS网络中CS语音将不可用。 由于语音业务对时延的要求比较高, 在目前的3G 及其以前的系统中, 都通过电路域承载。利用专用资源。 语音业务通过IP 承载已经成为发展趋势。在LTE( Long Term Evolution) 系统中, 只存在分组域, 语音业务通过VoIP( Voice over Internet Protocol) 承载。 2.LTE语音实现方案 LTE 将采用全IP 化核心网，从而带来对传统电路域语音业务承载的变革。 CS回退（CS FallBack）技术。使用CS 回退技术可把语音业务从LTE 网络转移到传统的2G 或3G 网络，通过传统的电路域进行语音承载。缺点：CS 回退过程中将发生inter- RAT 小区选择或切换，因此带来较大的呼叫建立延迟，且CS 回退要求2G/3G 网络与E- UTRAN 网络重叠覆盖，没有传统2G/3G 网络的新兴运营商无法采用此方案。
SR- VCC 方案。一般认为，IMS语音是LTE/EPS阶段提供的标准语音服务方案，但是基于IMS 的VoIP技术只支持在存在分组域的网络发起语音业务，无法保证用户从E-UTRAN 移动到GERAN／UTRAN/cdma2000 1X网络后的语音连续性。为此3GPP 提出了基于IMS 的SR- VCC 方案，此方案支持将分组域的语音业务切换到电路域，但需要运营商部署IMS系统。 VoLGA 方案。考虑利用LTE 接入网络，以数据包方式封装语音数据并透明传输到CS 域的MSC服务器，从而实现在即使不存在UTRAN/GERAN/cdma2000 1X等传统接入网络的情况下，利用E- UTRAN接入网和传统的CS 域核心网来提供CS 语音业务。此方案需在网络侧增加VoLGA 接入网络控制器(VANC)来实现语音业务管理。 3.VOIP VOIP建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过语音压缩算法对话音进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到目的地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传送话音的目的。 表1 IP电话服务与传统电话服务的比较 传统电话服务 VoIP 电路交换技术 分组交换技术 传输使用同步时分多址，故带宽利用率较低 传输使用非同步时分多址，故带宽利用率较高 当线路拥塞时可能无法接通，而一旦接通就不会断开 当线路拥塞时，可能会出现分组丢失等现象，会导致通信质量下降 使用G.711 脉冲编码调制，无压缩语音编码，传送速率为64Kbps 通常使用语音压缩编码，编码速率可以从5.3Kbps至16Kbps 除卫星通信外，端到端的时延很小，并且抖动很有限 端到端的时延相对较长，并且有显著的抖动 能够保证良好的通信质量 通信质量受到IP网络的影响很大，语音质量难以保证 通话线路是独立的，故而难以降低通信成本 共享IP网络资源，大大降低通信成本
3.1VoIP的基本传输过程 传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s.而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。 为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP模型的基本结构图如图下图所示。从图中可以发现VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号。两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合。因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。 1、语音-数据转换 语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。典型帧长为10~30ms.考虑传输过程中的代价，语音包通常由60、120或240m s的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-T G.711.源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备帮可以还原模拟语音信号。 2、原数据到IP转换 一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成4帧，并按顺序进行编码。每个帧合120个语音样点（抽样率为 8kHz）。编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。IP网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。 3、传送 在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送到网络输出端。t可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每个IP数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持IP数据流的任何拓结构或访问方法。 4、 IP包-数据的转换 目的地VoIP设备接收这个IP数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为15ms，，是60ms的语音包被分成4帧，然后它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。 5、数字语音转换为模拟语音 播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如8kHz）播出。简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。 3.2关键技术
语音编码标准：ITU-T G.711，数据速率为64kbit/s。 压缩编码标准：有ITU-T G.723.1和ITU-T G.729，以及AMR等，其中ITU-T G.723.1的数据速率为5.3kbit/s或6.3kbit/s，而ITU-T G.729的数据速率为8 kbit/s。 注：G.711往往需要进一步压缩，因此它是其它语音编码算法的输入源。 语音传输技术：先利用RTP/TRCP协议进行处理，再交给UDP进行传输。 VoIP利用RTP实时传输协议传送数据。RTP是一个基于无连接UDP的应用协议，UDP是无连接的，它不会对数据包的传送提供应答和跟踪，这样RTP也不会重新传送网络的丢包，这就要求网络传输中应尽可能减少数据包的丢失；此外，按照TCP的应用协议，RTP也没有直接的碰撞控制，以致于因为发送者发送太多太快的数据包，接收者将被淹没。为了克服这个问题，RTP应用程序总是以固定速率发送数据包，这就要求网络能够尽量以固定的速率传输数据包。 RTP分组由RTP头部和净荷数据组成；RTP分组由UDP包来进行传输，通常一个UDP包仅含一个RTP分组，若采用一定的封装方法，也可以包含多个RTP分组；其中的RTP净荷就是RTP传送的语音数据。 控制信令技术：有两种（1）H.323协议是一个协议族，包含RAS、Q.931、H.245等一系列的协议，RAS协议用于呼叫接入控制等功能，Q.931协议用于实现呼叫控制，而H.245协议用于媒体信道控制（2）SIP协议采用的是客户机/服务器（C/S）结构，定义了各种不同的服务器和用户代理，通过和服务器之间的请求和响应来完成呼叫控制。 3.3VoIP 业务调度问题： 首先介绍一下LTE 系统中的资源调度。与传统3G 技术不同的是，LTE 系统采用下行OFDMA、上行SC-FDMA 的接入方式，供基站进行调度的传输资源由以前3G CDMA 系统的码域资源变成了时频二维资源。同时，LTE 系统中取消了专用信道，采用共享信道的调度式资源分配方式，eNB（基站）可以根据不同用户的不同信道质量、业务的QoS 要求以及系统整体资源的利用情况和干扰水平来进行综合调度，从而更加有效地利用系统资源，提高系统的吞吐量，使得无线资源可以得到最大限度的有效利用。但同时，这种调度方式带来的开销也是系统设计者必须考虑的问题之一。
在LTE 系统中，取消了全部电路域的语音业务，而代之以数据域的VoIP 业务。但由于语音用户的数量往往比较庞大，LTE又采用共享式调度的资源分配方式，每次传输都需要相关的控制信息，所以过大控制信息开销可能会成为LTE 系统同时支持的用户数能达到的系统吞吐量的瓶颈。在LTE 系统中，其带宽所能支持的VoIP 用户数是其可调度指示用户数的5 倍左右，于是，对于VoIP 业务而言，LTE 系统控制信息的不足将极大地限制其所同时支持的用户数。针对这类数据包大小比较固定，到达时间间隔满足一定规律的实时性业务，LTE 引入了一种新的调度方式———半静态调度技术。 LTE 系统中，每个用户会配置独有的无线网络标识（RNTI），eNB 通过用UE 的RNTI 对授权指示PD-CCH进行掩码来区分用户，对于同一个UE 的不同类型的授权信息，可能会通过不同的RNTI 进行授权指示。如对于动态业务，eNB 会用UE 的小区无线网络标识（C-RNTI）进行掩码，对于半静态调度业务，使用半静态小区无线网络标识（SPS-C-RNTI）等。 在LTE 的调度传输过程中，起初eNB 通过PDCCH 指示UE 当前的调度信息，UE 识别是半静态调度，则保存当前的调度信息，每隔固定的周期在相同的时频资源位置上进行该业务数据的发送或接收。使用半静态调度传输，可充分利用语音数据包周期性到达的特点，一次授权，周期使用，可以有效地节省LTE系统用于调度指示的PDCCH 资源，从而在不影响通话质量和系统性能的同时，支持更多的语音用户，并且为动态调度的业务保留一定的控制信息以供使用。 以典型的VoIP 业务为例，其数据包到达周期为20 ms，则eNB 只要通过PDCCH 给UE 半静态调度指示，UE 即按照PDCCH 的指示进行本次调度数据的传输或接收，并且在每隔20 ms，在相同的时频资源位置上进行新到达的VoIP 数据包的传输或接收。如图2 所示，标记为绿色的资源即为UE 周期进行发送或接收的资源位置。 对于半静态调度传输，主要有3 个关键的步骤，即半静态调度传输的激活、半静态调度传输的HARQ 过程和半静态调度传输资源的释放。 VoIP业务具有的特点, 例如包比较小, 为几十个字节, 包的到达间隔和包的大小基本上是固定的。如果针对VoIP 业务的这些小包采用动态调度方法, 信令负荷会很大。在LTE 系统中要达到一定的VoIP 用户容量, 需要减少开销。因此, 提出了持续调度( PersistentScheduling) 的方法, 即为VoIP 业务周期性的持续分配资源。如何利用VoIP 业务的特点进行有效的调度，保证QoS( Quality of Service)，最大程度的减少信令开销，是需要研究的问题。 VoIP 业务存在三个状态: 瞬态、激活期和静默期。瞬态包只发生在会话开始以及会话过程中, 包的头没有进行头压缩, 因此这个状态的包比较大, 包大小为97byte。激活期的包为进行了头压缩的语音业务的数据, 包大小为35～49byte。在静默期没有语音数据传输, 只有由于背景噪声产生的SID( Silence Descriptor)包, 包大小为10～24byte。以上包的大小值都是基于AMR( Adaptive Multi Rate) 声码器, 速率为12.2kbps。包到达间隔是固定的, 在瞬态/ 激活期时为20ms, 静默期为160ms。从业务模型可以看出, VoIP 业务具有包比较小,包的大小比较固定, 到达间隔比较固定的特点。VoIP业务的调度方案应当充分利用这些特点, 优化系统性能。 参考：LTE系统语音业务调度研究 (1)；LTE系统的半静态调度传输解决方案。 3.4VoIP中的QoS保障技术 主要包括抖动平滑技术、丢包处理技术、拥塞控制技术、回声消除技术以及静默压缩技术等，至于降低延时的问题，需要考虑网络拥塞，并对链路层延时或抖动缓冲（Jitter Buffer）延时进行改善。 3.5有关QoS的3GPP标准
二、LTE知识总结 1.TDD帧结构
帧长为10ms，每个无线帧由两个5ms 长的半帧组成。每个半帧由5 个1ms 长的子帧组成，每个半帧包括8 个时长0.5ms 的时隙，和3 个特殊时隙：DwPTS，GP 和UpPTS。三者的总时长为1ms。每个特殊时隙的长度可变。其它时隙的长度和OFDM符号的长度与FDD保持一致。该帧结构支持5ms 和10ms切换点周期。 如果下行到上行转换点周期为5ms，特殊子帧会存在于两个半帧中； 如果下行到上行转换点周期10ms，特殊子帧只存在于第一个半帧中。 子帧0和子帧5以及DwPTS总是用于下行传输。UpPTS和紧跟于特殊子帧后的子帧专用于上行传输。 DwPTS传什么和特殊子帧的配置有关，某些配置下的DwPTS只能传PSS，某些配置下的DwPTS可以同时传下行数据，只是可用PRB数有限制，可以参考36.211和36.213 DwPTS和UpPTS的长度可配置，DwPTS的长度为3～12个OFDM符号，UpPTS的长度为1～2个OFDM符号，相应的GP长度为1～10个OFDM符号。 DwPTS也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH（主同步信号）等控制信道和控制信息。其中，DwPTS时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号，且主同步信道固定位于DwPTS的第三个符号。
从图中可以看到，子帧0和5传输的总是下行子帧。子帧1传输的总是特殊子帧。并且特殊子帧后传输的总是上行子帧。 在上述的几种配置中，0－2和6的配置，从下行到上行的转化周期为5s,由于从下行转换为上行时，首先发送特殊子帧，意味着特殊子帧的出现周期为5秒，也就是说，子帧1和子帧6传输的是特殊子帧。 配置3，4，5中，下行到上行的转换周期为10 s。 这里经常会有疑问，为何只有下行subframe到上行subframe之间有隔离（GP），而在上行subframe到下行subframe之间没有有隔离（GP）? 在36.211，Section 8里面提到，上行发送的时间是： TA+TAoffset, TAoffset固定为624个Ts，前面是基站进行上行同步用的，后面这个就是上行提前了发送的时间了,也就是可以理解为上行到下行的时间间隔。 特殊子帧包含三个部分：DwPTS(downlink pilot time slot),GP(guard period),UpPTS(uplink pilot time slot)。DwPTS传输的是下行的参考信号，也可以传输一些控制信息。UpPTS上可以传输一些短的RACH和SRS的信息。GP是上下行之间的保护时间。 同其他的子帧相同，特殊子帧的长度也是1S。但其中各个部分的长度是不同的，是可以通过高层信令配置的。如下图所示：
相对而言，UpPTS的长度比较固定，只支持一个符号、两个符号两种长度，以避免过多的选项，简化系统设计，GP和DwPTS具有很大的灵活性，这主要是为了实现可变的GP长度和GP位置，以支持各种尺寸的小区半径。
表 4.2-1: 特殊子帧配置 (DwPTS/GP/UpPTS长度) 特殊子帧配置 常规循环前缀，下行 常规循环前缀，上行 DwPTS UpPTS DwPTS UpPTS 常规循环前缀，上行 扩展循环前缀，上行 常规循环前缀，上行 扩展循环前缀，上行 0
1 2 3 4
5
6 7 - - - 8 - - -
2. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 即交频分复用技术，实际上OFDM是多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI(Inter-Channel Interference)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。 OFDM的循环前缀CP：循环前缀为单个的OFDM符号创建一个保护带，在信噪比边缘损耗中被丢掉，以极大地减少符号间干扰。信道有多径时延，如果没有CP，时间上，OFDM符号之间就会因为信道多径影响而相互干扰，从而破坏了子载波之间的正交性，大大降低性能。加了CP之后，就是避免OFDM符号之间相互干扰，因此CP的长度是有讲究的，一定要大于最大多径时延。OFDM的循环前缀（CP）可以使接收OFDM呈现循环卷积。循环卷积就可进行FFT计算，FFT变换就是正交载波调制的。特点：1 它必须是OFDM符号最后一段时间的重复2 CP时间必须大于时延扩展，否则不能完全消除子载波间干扰（ICI）。 OFDM包络的不恒定性可以用PAPR来表示。PAPR(PeaktoAveragePowerRatio)是峰值功率与平均功率之比。PAPR越大，系统的包络的不恒定性越大。因此要改善系统性能，就是要设法减小PAPR。 3. 物理层处理细节
对于负责向高层提供数据传输服务的LTE 物理层，它可以通过MAC 子层并使用传输信道来接入这些服务。为了支持成对的和不成对的频谱，支持频分双工（Frequency Division Duplex .FDD）模式和时分双工（Time Division Duplex .TDD）模式。 物理层是基于资源块以带宽不可知的方式进行定义的，从而允许LTE 物理层适用于不同的频谱分配。一个资源块在频域上或者占用12 个带宽为15KHz的子载波，或者占用24个宽度为7.5KHz 的子载波，在时域上持续时间为0.5ms。 在每个无线帧中，又引入RE（Resource Element）的概念，通过上层调度进行资源分配，同时将数据映射到相应的RE 上并通过无线帧传输将数据和控制信令发出。 在具体的实现过程中，系统的发送侧和接收侧需要区分比特级和符号级进行处理。以发送侧为例，比特级处理是数据处理的前端，主要是将二进制数据进行添加CRC 校验位、信道编码、速率匹配以及加扰的处理之后发送至下一级处理；符号级处理则是将加扰之后数据进行调制、层映射、传输预编码、资源块映射并经过天线将数据发送出去。 3.1 UE 侧编码原理 首先以数据信道为例来简单研究下发送侧的编码原理。 首先对输入的TB 块进行CRC 添加和码块分割以及后继的CRC CB 块添加。这里需要注意的是，TB 块CRC 和CB 块CRC 虽然同为24 比特，但是生成多项式却是不同的。 采用 CRC 校验时，发送方和接收方用同一个生成多项式g（x）。CRC 校验时，以计算的校正结果是否为0 为据，判断数据帧是否出错。这样做主要是实现接收侧CRC 的双重校验，TB 块的校验可以检出CB块未校验出的错误，保证校验的准确性。 特别需要注意的是，Turbo 编码只适用于下行的PDSCH 编码，对于PBCH 和PDCCH都需要用咬尾卷积编码，其输出至速率匹配的三部信号分为对应于三个不同的转移函数，其中0dkG0 =133(octal) ，11 171( ) k d G = octal ，22 165( ) k d G = octal 。 速率匹配部分主要作用是将1/3 码率输出的编码数据进行速率整合，以使其适合HARQ重传的需求。首先三路信道会分别经过信道交织。此交织为典型的分组交织，行读入，列读出。循环缓冲区将之前的三路信号顺序全部读入到相应位置，读出时根据RV 值计算出CB块的起点位置将数据依次读出。需要注意的是，之前信道交织中有可能添加进来的填充比特在读出过程中需要丢掉。再经过码块级联，即完成发送侧的数据信道编码。为基于CB块的速率匹配结构图。 对于控制信道的（包括PDCCH 和PBCH）速率匹配，首先由上层根据UE 报告的宽带CQI 值确定PDCCH 的格式（即PDCCH 占用的CCE 的个数）, 然后根据占用的CCE 的个数进行速率匹配。信道条件好，信道码率可以提高，即可以占用较少的CCE；信道条件差，信道码率可以降低，即可以用较多的CCE 进行控制信息的传输。算法实现上，在接收到循环卷积编码后的三路数据之后，经过与PDSCH 原理大致相同的交织处理过程。只是在比特收集和筛选过程中，是将数据收集到循环缓冲区之后直接按CB 块输出，而无需通过RV 值选择输出数据的起点接收侧，三条信道的译码过程主要是发送端编码的逆过程。但是由于每条信道的各自特性，过程又稍有不同。 3.2 LTE 下行比特级译码实现设计 3GGP 下行主要包括PBCH(Physical Broadcasting Channel)、PDCCH(Physical DownlinkControl Channel)、PDSCH （Physical Downlink Shared Channel）、PHICH(Physical HARQIndicator Channel )、PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)五个传输信道。其中,PHICH 和PCFICH 在解调的时候就将其检出并将数据反馈给高层，故而在比特级并不对其做处理。下行译码过程主要涉及到PDSCH、PDCCH 和PBCH 三条信道。这三条信道的译码过程如所示。 3.2.1 PBCH 信道译码过程 PBCH 作为广播信道，主要用于UE 初始化接入网络和小区初始化建立时对整个小区系统配置消息进行广播。 LTE 3GPP 中指出在发送侧PBCH 的原始MIB（the Master InformationBlock）信息为24 比特，对其进行16 比特CRC 添加后进行编码以及后续处理。 在接收侧，由于PBCH 信道在物理层配置是完全静态的并且不支持任何自适应调度和重传，因此，为了保证PBCH 信道的可靠性传输，鉴于它码率非常低（(24+16)/1920=0.0204），因此在解调、解速率匹配时需要将解扰后的软比特块进行多次重复的软合并，解速率匹配后的序列被送往信道译码模块；由于PBCH 信道传输数据量较小，故PBCH 采用Viterbi 算法进行译码。译码器输出比特序列还需要用相应天线数对应的天线mask 扰码进行解扰，进行CRC 校验，最终完成子帧的检测。 鉴于其他过程的通用性，这里只对PBCH 的子帧检测的是是实现过程进行着重研究。 在子帧自解码的过程中，接收到的子帧内比特分别与4 个扰码子块进行解扰、译码处理，如果信道条件足够好的话，在同某一个扰码子块处理过程中可以实现子帧的自解码，从而可以判断出无线帧的序号，也就是当前无线帧在PBCH 的TTI 中的位置。 如果利用一个子帧中的接收数据不能实现自解码，则可以连续接收第二个无线帧中的PBCH 传输块，并且利用两个无线帧的数据一起进行检测，在解扰过程中也将两个连续的CB 块一起操作，从而提高检测概率。依此类推，直至实现PBCH 的正确接收。 接收端的 PBCH 检测过程的具体过程是这样的： （1）从相应的时频位置获得PBCH 信号； （2）根据发射、接收天线数，采用相应的算法对PBCH 信号进行均衡； （3）进行QPSK 符号解调，得到软比特信息； （4）利用CB0 解扰码序列进行解扰处理； （5）从序列的起始位置提取编码比特，并且将编码序列送入译码器进行译码了； （6）根据发射天线数利用相应的天线掩码对译码序列进行解扰处理； （7）对解扰的序列进行CRC 校验，如果正确，则检测成功，从而可以判断当前接收到的无线帧的序号；如果错误，则分别利用CB1、CB2、CB3 重复步骤4－7，在步骤5 读取码字序列； （8）如果上述过程仍不能正确检测出PBCH 信息，终端顺序接收下一个无线帧的PBCH信息，利用两个无线帧的数据进行联合译码处理。 这里需要注意的是，由于PBCH 内传输子帧序号信息，因此每个TTI 内的PBCH 信息是不一样的，因此不同TTI 内的PBCH 子块联合检测会导致检测失败。在上述的检测过程中，如果利用一个接收子帧内的数据检测失败，会联合下一个无线帧内的PBCH 子块进行联合检测，而此时如果这两个子块位于同一个PBCH TTI 内，会提高检测概率，而如果两个子块属于不同的TTI，则会导致检测失败，此时可以顺序接收下面的PBCH 子块，如果利用连续的四个子块仍不能成功检测，再接收下一个子块，同时将第一个子块数据丢弃，利用最后接收到的连续四个子块进行联合检测，如此重复，直至检测成功为止。该检测过程的流程所示。 3.2.2 PDCCH 信道译码过程 PDCCH 信道主要携带调度分配和其他的控制信息，所有的信息都包含在DCI（Downlink Control Information）中。主要是根据调度的不同需要，DCI 所采取的格式和其中的信息也有所差别，但是实现方式基本一致。DCI 的原始比特长度根据格式的不同有所差别（format 0, 1A,3 长度为31 比特（format 0 和1A 是通过DCI 信息中的FLAG 标志位；format3则是通过被common identity, rather than UE-specific identity 加扰进行区分）;format 1 长度为42 比特; format 1B 长度为33 比特; format 2 长度为54 比特; format 2A 长度为51 比特，该统计均是在上下行带宽20MHz，天线个数1~2 的简化需求下计算得到的，仅作为举例）。至于采用哪种格式的DCI,则由高层根据调度请求的不同进行配置后发给物理层。 当盲检测过程从搜索空间中将候选 PDCCH 的控制信息提取出来后，根据需要检测的DCI 信息长度为n，从PDCCH 对应的CCE 中经解调解扰提取出f(n)个软比特信息。按照需要检测的DCI 信息长度为n 进行软合并；然后送往咬尾比特卷积码译码器做信道译码；当盲检DCI format 0 且UE 被高层配置天线选择时，用相应RNTI 和天线选择掩码解扰CRC校验比特部分并进行CRC 校验；否则用相应RNTI 解扰CRC 校验比特部分并进行CRC 校验；输出CRC 校验结果，如果校验正确，输出DCI 复用信息比特以及可能的天线选择信息。 这里，对于UE 侧的一个问题就是：由于在发送端eNodeB 会针对多个UE 同时发送PDCCHs，在接收端如何实现对这多个PDCCHs 的检测以保证UE 接收到相应的控制信息，同时又不会为系统带来多余信令的消耗。 在实现上，这点也体现了PDCCH 信道与其他信道译码最大的不同，即在CRC 校验之后需要对DCI 数据进行解包盲检测。为了保证eNodeB 侧发送的多个PDCCH 能够被正确的UE 接收到，需要设定一个DCI 的搜索空间，同时针对不同的传输过程，需要检测DCI 的不同格式和被加扰RNTI 并解出DCI 中包含相应的信道控制的信息并反馈给高层。因此，为了防止提高检测效率，针对不同的调度和传输情况，设定了特定搜索空间（specific searchspace）和公共搜索空间(common search space)。 在 CRC 校验部分，除了完成正常的去校验位并得到DCI 数据的基本功能外，还需要对搜索空间进行检测，得到目前该DCI 是处在特定搜索空间还是公共搜索空间的指示，并且检测出当前RNTI 和DCI 类型。在得到这些检测基本信息之后，将数据传向unpack 部分，进行DCI 解包分析。 2.3 PDSCH 信道译码过程 PDSCH 信道主要用来携带下行链路的数据信息，也承载一部分PBCH 信道中没有承载的广播消息(SIB, System Information Block,包含一部分小区选择和调度信息)。数据在PDSCH 上以Transport Block (以下简称TB 块)的形式进行传输，这些TB块对应于MAC 层的PDU（Protocol Data Unit）。每一个TTI ,TB 块都从MAC 层传到物理层，在接收侧经过符号级（接收侧解调之前）的处理，在解扰后到达比特级译码部分。在发送端，为了满足Turbo 编码的需求，需要将一个大的TB 块分成若干Code Block (以下简称CB块)，大小从40 到6144 比特不等。在接收端，在Turbo 译码之后，也需要先经过码块级联再进行CRC 校验，最后将传输数据反馈给高层。 4.HARQ 允许接收端将错误的数据包储存起来，并将当前接收到的重复数据流与缓存中先前未能正确译码的数据流相对应并按照信噪比加权合并后译码，相当于起到了分集的作用。可以分为相位合并（Chase Combination, CC） HARQ 和增量冗余（Incremental Redundancy, IR）HARQ 两种。在CC HARQ 中，各次重传分组相同，接收端通过最大比合并各次重传数据流，从而获得分集增益改善链路质量。在IR HARQ 中，各次重传分别按照不同的冗余版本，将各次重传数据流合并后，接收端将获得一个冗余更多码率更低的码字，从而提高码字被正确译码的概率，改善链路质量。 HARQ 主要是由速率匹配这个模块进行实现的。UE 接收到NAK 信息后向eNode B 重传同一个TTI 的数据包，接收端将解速率匹配模块输出的数据流与收端缓存中的数据流进行软合并，然后进行Turbo 译码和CRC 校验。如此重复直到传输正确或者重传次数达到预定的最大重传次数为止，UE 接着再发送下一个TTI 的数据块。在进行重传时，若采用CC HARQ，速率匹配时冗余版本号为0；若采用IR HARQ 时，速率匹配时冗余版本号则为0,1,􀀢, rmax ( max r 为最大重传次数)。对于CC方式，重传的子数据包与第一次传输的子数据包完全相同，即datall：对于IR方式，重传的子数据包中包含额外的校验位(datal2．datal3)，增强了合并后的数据包的纠错能力。
5.信道类型 物理信道、逻辑信道、传输信道之别。这个问题不是LTE特有的，在3G中已经引入了RLC和MAC来承载逻辑和传输信道。至于原因有多方面的，我们知道物理信道只是最后传输的载体，但是在物理信道上传什么样的信息，以及怎样传信息是需要上层来确定的，因此就有了逻辑信道（传什么样的信息），以及传输信道（怎样传信息）。另外对于这些不同类型的信道的加密方式也是需要定义的，这就是为什么需要引入RLC层的原因。同理，对于传输信道的传输格式选择以及优先级队列的调度也是需要的，因此也就有了MAC。所以这样做的目的就是更加高效地多资源进行调度、分配和管理，尽可能提高系统的处理效率。 LTE的逻辑信道，传输信道，物理信道功能介绍 5.1逻辑信道 介于MAC层和RLC层之间。 逻辑信道按照消息的类别不同，将业务和信令消息进行分类，获得相应的信道称为逻辑信道，这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。 按内容本身区分,MAC通过逻辑信道为上层提供数据传送服务,MAC 支持的逻辑信道: 逻辑信道名 缩写 控制信道 业务信道 Broadcast Control Channel 广播控制信道 BCCH X Paging Control Channel 呼叫控制信道 PCCH X Common Control Channel 通用控制信道 CCCH X Dedicated Control Channel 专用控制信道 DCCH X Dedicated Traffic Channel 专用数据信道 DTCH X
BCCH:下行广播控制信息 PCCH:下行寻呼信息 CCCH:在RRC连接建立前UE与网络之间的双向控制信息。 MCCH:控制一个或者多个MTCH的控制信息,只有支持MBMS才有该信道 DCCH: RRC连接建立后UE到网络之间的双向控制信息 DTCH:点到点的双向业务信息. 5.2传输信道 介于物理层和MAC层之间。 传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式，根据不同的处理方式来描述信道的特性参数，构成了传输信道的概念，具体来说，就是信号的信道编码、选择的交织方式（交织周期、块内块间交织方式等）、CRC冗余校验的选择以及块的分段等过程的不同，而定义了不同类别的传输信道；简单的说就是会定义MCS，编码，等方式，也就是告诉物理层如何去传递这些消息。 按怎样传，传什么特征的数据区分，物理层通过传输信道为上层提供数据传送服务。物理层支持的传输信道: 传输信道名 缩写 下行 上行 Broadcast Channel 广播信道 BCH X Downlink Shared Channel 下行共享信道 DL-SCH X Paging Channel 呼叫信道 PCH X Uplink Shared Channel 上行共享信道 UL-SCH X Random Access Channel 随机接入信道 RACH X
BCH: 固定MCS，广播 PCH: 支持DRX(UE省电)，广播 MCH: 广播,支持SFN合并，支持半静态资源分配(如分配长CP帧) RACH:（随机接入信道）是一种上行信道，用于PAGING回答和MS主叫/登录的接入等。限信息，存在竞争。 DL-SCH:下行共享信道（Downlink Shared Channel，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) 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 5.3物理信道 位于物理层。 信号在空中传输的承载。 物理信道，就是在特定的频域与时域乃至于码域上采用特地的调制编码等方式发送数据的通道，物理信道就是空中接口的承载媒体，根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。 下行物理信道 PCFICH:物理控制格式指示信道，指示用多少个OFDM 符号来传输PDCCH.由CFI来指示，CFI可以取值为CFI = 1,2,3,4（4保留）。PCFICH总是位于子帧的第一个OFDM符号上。其具体的位置依赖于系统的带宽和小区的物理标识PCI（Physical Cell Identity，物理小区标识）。LTE PCFICH大小是2bit,其中承载的是CFI（Control Format Indicatior），用来指明PDCCH在子帧内所占用的符号个数。 PHICH:物理HARQ指示信道，用来反馈上行HARQ接收结果,用于NodB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NAK信息。 PDCCH:物理下行控制信道.PDCCH承载调度以及其他控制信息，具体包含传输格式、资源分配、上行调度许可、功率控制以及与上行传输相关的ACK/NACK等信息。这些信息可以组成多种控制信息(DCI)格式，被映射到每个子帧的最先的前n（n<= 4）个OFDM符号中，n的具体取值由PCFICH信道中的CFI来指示 PDCCH中承载的是DCI（Downlink Control Information），包含一个或多个UE上的资源分配和其他的控制信息。在一个子帧内，可以有多个PDCCH。UE需要首先解调PDCCH中的DCI，然后才能够在相应的资源位置上解调属于UE自己的PDSCH（包括广播消息，寻呼，UE的数据等） PBCH:物理广播信道，用来传输MIB信息的物理广播信道，传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等。 PMCH物理多播信道PMCH PDSCH物理下行共享信道 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量，然后UE去接收PDCCH的信息，进而接收PDSCH的信息。
上行物理信道 PRACH物理随机接入信道 （UE通过上行RACH来达到与LTE系统之间的上行接入和同步。在FDD模式下（以下若未特别指出，均是对FDD模式而言）PRACH的大小为6个RB，每个子帧中，至多有一个PRACH（36.211,Section 5.7.1）。TDD模式下，允许一个子帧中存在多个频分的PRACH。） PUCCH物理上行控制信道PUCCH。 PUSCH 物理上行共享信道 每个信道都有独立的频域资源，如PBCH/PSS/SSS/PCFICH/PHICH/PDCCH 5.4映射关系 CCCH和DCCH映射的传输信道都是DL_SCH，对应的物理层都是PDSCH，它们的接收过程和数据相同，都是先通过RNTI确认属于PDSCH上的数据是否属于自己，然后接收后上报高层并作解析。 6.RS(Reference Signal) DL RS 包括CRS和DRS，DRS用于BF数据的相干解调； CRS则用于非BF数据的相干解调及信道测量。 CRS是Cell-specific的，在系统频带内的任一个RB上都有CRS，通过它可以计算各种CQI（基于全频带的，子带的或者RB的），而DRS即UE-specific RS就是DRS只在用户分配到的PDSCH的RB上有，而且还是预编码的，也就是说只能计算这些RB上的CQI，而且还是在选定某个方向上的。因此一般DRS只做解调用，不做测量。这也是目前LTE-A把RS分为两类的原因（DM-RS、CSI-RS）。
UL RS 包括DM（Demodulation） RS（窄带）与Sounding RS（宽带）。前者用于数据PUCCH，PUSCH数据的相干解调，后者用于信道测量。更进一步说，DM RS 是用来进行上行信道估计的，用来解调上行信号。SRS 是用来对上行信道质量评估的，用来作为上行调度的参考。 7.TDD-LTE网络结构 LTE的系统架构分成两部分，包括演进后的核心网EPC（MME/S-GW）和演进后的接入网E-UTRAN。演进后的系统仅存在分组交换域。 EPS=EPC+E-UTRAN LTE是物理层的演进 LTE提供无线接口，EPC提供核心网络 LTE+EPC＝EPS 网络元素被分成扩充的无线接入网(Evolve-UTRAN，E-UTRAN)、核心网 (Core Network，CN)和用户设备(User Equipment，UE)，其中E-UTRAN负责处理所有与无线通信相关的功能；CN负责对浯音和数据业务进行交换和路由查询，以便将业务连接到外部网络
MME:移动管理实体
LTE接入网仅由演进后的节点B（evolved NodeB）组成，提供到UE的E-UTRA控制面与用户面的协议终止点。 7.1EPC与E-UTRAN功能划分 LTE分为横向三层：物理层、数据链路层、网络高层。 物理层给高层提供数据传输服务。 数链层(层2)分为MAC子层，RLC(Radio Link Control)子层，PDCP子层。PDCP Packet data converge protocol（分组数据汇聚协议） 网络高层即RRC层。 eNB功能： eNB之间采用IP传输。 1） 无线资源管理相关的功能，包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上/下行动态资源分配/调度等； 2） IP头压缩与用户数据流加密； 3） UE附着时的MME选择； 4） 提供到S-GW的用户面数据的路由； 5） 寻呼消息的调度与传输； 6） 系统广播信息的调度与传输； 7） 测量与测量报告的配置。 MME（移动管理实体）功能： 1） 寻呼消息分发，MME负责将寻呼消息按照一定的原则分发到相关的eNB； 2） 安全控制； 3） 空闲状态的移动性管理； 4） SAE承载控制； 5） 非接入层信令的加密与完整性保护。 服务网关功能： 1） 终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包； 2） 支持由于UE移动性产生的用户平面切换。 7.2E-UTRAN接口的通用协议模型 E-UTRAN接口的通用协议模型如下图所示，适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口。E-UTRAN接口的通用协议模型继承了UTRAN接口的定义原则，即控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离。继续保持控制平面与用户平面、无线网络层与传输网络层技术的独立演进，同时减少了LTE系统接口标准化工作的代价。
7.3 OSI七层模型 OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。 OSI的7层从上到下分别是： 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层（段，segment） TCP和UDP都是传输层的协议，TCP和UDP都在网络层协议（如IP）的基础上工作地。比如TCP向下封装在IP包里面。 3 网络层（包，packed） IP是网络层的协议 2 数据链路层(帧，frame) IEEE802系列标准把数据链路层分成LLC（Logical Link Control，逻辑链路控制）和MAC（Media Access Control，媒介接入控制）两个子层。 1 物理层（比特，bit） 数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。 其中高层，既7、6、5层定义了应用程序的功能，称为应用层，下面4层，既4、3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。数据在发至数据流层的时候将被拆分。
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发表于 2016-4-4 16:36:30
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发表于 2016-4-8 00:08:27
