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。
表 4.2-1: 特殊子帧配置 (DwPTS/GP/UpPTS长度)
特殊子帧配置 DwPTS 常规循环前缀，下行 UpPTS 常规循环前缀，上行 扩展循环前缀，上行 DwPTS 常规循环前缀，上行 UpPTS 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 6592?Ts 19760?Ts7680?Ts 20480?Ts 2192?Ts2560?Ts21952?Ts2192?Ts 24144?Ts 23040?Ts 25600?Ts 7680?Ts 2560?Ts 26336?Ts 6592?Ts 19760?Ts20480?Ts 4384?Ts 5120?Ts 4384?Ts21952?Ts5120?Ts23040?Ts - - - - - - 24144?Ts
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
E-Node B基带 — 业务信道处理链符号流第1个数据流产生CRC附加码块分割Turbo编码速率匹配码块码字流资源元映射功率因子OFDM信号产生天线口0?Turbo编码?速率匹配?级联加扰调制映射层映射预编码?第M个数据流产生CRC附加码块分割Turbo编码速率匹配??Turbo编码?速率匹配?级联码块码字流 1.单天线 2.复用 3.分集? 1.单天线 2.复用 3.分集符号流?资源元映射?OFDM信号产生功率因子?天线口P加扰调制映射 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。