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  • LTE上行、下行物理信道物理信道及信号的区别
    2021-01-17 15:55:21

    原标题:LTE上行、下行物理信道及物理信道及信号的区别

    物理信道: 对应于一系列 RE 的集合, 需要承载来自高层的信息称为物理信道; 如 PDCCH、PDSCH 等。

    物理信号:对应于物理层使用的一系列 RE,但这些 RE 不传递任何来自高层的信息,如

    参考信号(RS),同步信号。

    下行物理信道:

    PDSCH: Physical Downlink Shared Channel(物理下行共享信道) 。 主要用于传输业务数据,也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度,

    PDCCH: Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源分配信息,以及与用户数据相关的HARQ信息。

    PBCH: Physical Broadcast Channel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息,用于小区搜索过程。

    PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARP指示信道),用于承载HARP的ACK/NACK反馈。

    PCFICH: Physical control Format Indicator Channel(物理控制格式指示信道),用于 承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。

    PMCH: Physical Multicast channel(物理多播信道),用于承载多播信息

    下行物理信号:

    RS(Reference Signal):参考信号,通常也称为导频信号;

    SCH(PSCH,SSCH):同步信号,分为主同步信号和辅同步信号;

    上行物理信道:

    PRACH: Physical Random Access Channel(物理随机接入信道) 承载随机接入前导

    PUSCH: Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道) 承载上行用户数据。

    PUCCH: Physical Uplink Control Channel(物理上行共享信道) 承载HARQACK/NACK,调度请求,信道质量指示等信息。

    上行物理信号:

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    “好的文章总是结构严谨,一气呵成。掩卷时齿留余香,意犹未尽。重读《LTE轻松进阶》的第八章——LTE的信道,辅以个人理解,完成本文。请读者多多指教”

    74fde0961109b51abe0ab41650eda1ce.png

    1. 信道与信号

    首先我们区分一下信道和信号的概念,

    1)信道(Channel),就是信息的通道。不同信息类型需要经过不同的处理过程。在LTE中,信道就是信息处理流程,层一、二、三相互配合支撑。信道强调的是LTE各个层之间不同信息类型的处理过程。

    2)信号(Signal),物理信号时物理层产生并使用的、有特定用途的一些列无线资源粒(RE)。物理信号不携带从高层而来的任何信息,它们对高层而言不是直接可见的,即不存在高层信道的直接映射关系。

    2. LTE的信道分类

    LTE采用UMTS相同的三种信道:逻辑信道、传输信道和物理信道。上一道工序把自己处理完的信息交给下一道工序时,要有一个双方都认可的标准,这个标准就是业务接入点(Service Access Point, SAP)。信道的含义也可理解为下一层向它的上层提供服务的标准接口,即业务接入点SAP。从协议栈角度来看,逻辑信道是MAC层和RLC层之间的,传输信道是物理层和MAC层之间的,物理信道是物理层的,如图1所示。

    0f132b304f770c23e96f1da831c4d511.png图1. 无线信道结构

    这三类信道的侧重点是不一样的:

    1)逻辑信道,关注的是传输什么内容,什么类别的信息。信息首先要被分为两种类型:控制消息(控制平面的信令,如广播类消息、寻呼类消息)和业务消息(业务平面的消息,承载着高层传来的实际数据)。逻辑信道是高层信息传到MAC层的SAP。

    2)传输信道,关注的是怎样传?形成怎样的传输块(TB)?不同类型的传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式,如调制编码方式、交织方式、冗余校验方式、空间复用方式等内容。根据对资源占有的程度不同,传输信道还可以分为共享信道和专用信道。前者就是多个用户共同占用信道资源,而后者就是由某一个用户独占信道资源。与MAC层强相关的信道有传输信道和逻辑信道。传输信道是物理层提供给MAC层的服务,MAC可以利用传输信道向物理层发送和接受数据;而逻辑信道则是MAC层向RLC层提供的服务,RLC层可以使用逻辑信道向MAC层发送和接受数据。MAC层一般包括很多功能模块,如传输调度模块、MBMS功能模块、传输块TB产生模块等。经过MAC层处理的消息向上传给RLC层的业务接入点,要变成逻辑信道的消息;向下传送到物理层的业务接入点,要变成传输信道的消息。

    3)物理信道,就是信号在无线环境中传送的方式,即空中接口的承载媒体。物理信道对应的是实际的射频资源,如时隙(时间)、子载波(频率)、天线口(空间)。物理信道就是确定好编码交织方式、调制方式,在特定的频域、时域、空域上发送数据的无线通道。根据物理信道所承载的上层信息不同,定义了不同类型的物理信道。

    抛开逻辑信道和传输信道,本文主要关注的是物理信道。物理信道主要用来承载传输信道来的数据,但是也有一类物理信道无需传输信道的映射,直接承载物理层本身产生的控制信令或者物理信令。

    3. LTE物理信道

    物理信道是高层信息在无线环境中的实际承载。在LTE中,物理信道是由一个特定的子载波、时隙、天线口确定的。即在特定的天线口上,对应的是一系列无线时频资源(Resource Element,RE)。一个物理信道是有开始时间、结束时间、持续时间的。物理信道在时域上可以是连续的,也可以是不连续的。连续的物理信道持续时间由开始时刻到结束时刻,不连续的物理信道则须明确指示清楚由哪些时间片组成。LTE含有六个下行物理信道,他们分别是:

    1)物理广播信道(Physical Broadcast Channel,PBCH),辖区内的大喇叭,但并不是所有广而告之的消息都从这里广播(映射关系在下一节介绍),部分广而告之的消息是通过下行共享信道(PDSCH)通知大家的。PBCH承载的是小区ID等系统信息,用于小区搜索过程。

    2)物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH),踏踏实实干活的信道,而且是一种共享信道,为大家服务,不偷懒,略有闲暇就接活干。PDSCH承载的是下行用户的业务数据。

    3)物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel,PDCCH),发号施令的嘴巴,不干实事,但干实事的PDSCH需要它的协调。PDCCH传送用户数据的资源分配的控制信息。

    4)物理控制格式指示信道(Physical Control Format Indicator Channel,PCFICH), 类似藏宝图,指明了控制信息(宝藏)所在的位置。PCFICH是LTE的OFDM特性强相关的信道,承载的是控制信道在OFDM符号中的位置信息。

    5)物理HARQ指示信道(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel,PHICH),主要负责点头摇头的工作,下属以此来判断上司对工作是否认可。PHICH承载的是混合自动重传(HARQ)的确认/非确定(ACK/NACK)信息。

    6)物理多播信道(Physical Multicast Channel,PMCH),类似可点播节目的电视广播塔,PMCH承载多播信息,负责把高层来的节目信息或相关控制命令传给终端。

    4. LTE下行物理信号

    下行方向上定义了两种物理信号:

    1) 参考信号(Reference Signal,RS),本质上是一种伪随机序列,不含任何实际信息。这个随机序列通过时间和频率组成的资源单元RE发送出去,便于接收端进行信道估计,也可以为接收端进行信号解调提供参考,为保证RS能够充分且必要反映信道时频特性,RS在天线口的时、频单元上必须有一定规则。RS分布越密集,则信道估计越准确,但开销会很大,占用过多无线资源会降低系统传递有用信号的容量。RS分布不宜过密,也不宜过分散。 RS在时、频域上的分布遵循以下准则:

    (1)RS在频域上的间隔为6个子载波。

    (2)RS在时域上的间隔为7个OFDM符号周期。

    (3)为最大程度降低信号传送过程中的相关性,不同天线口的RS出现位置不宜相同。

    2) 同步信号(Synchronization Signal,SS),用于小区搜索过程中UE和eUTRAN的时、频同步。UE和eUTRAN做业务连接的必要前提就是时隙、频率的同步。同步信号包含两部分:

    主同步信号(Primary Synchronization Signal,PSS):用于符号时间对准,频率同步以及部分小区的ID侦测。

    从同步信号(Secondary Synchronization Signal,SSS):用于帧时间对准,CP长度侦测及小区组ID侦测。

    5. 信道映射关系

    信道映射就是指逻辑信道、传输信道、物理信道之间的对应关系,这种关系包括底层信道对高层信道的服务支撑关系,高层信道对底层信道的控制命令关系。LTE信道映射关系如图2.所示。

    1b4c2fdb181e54ecb2f480fd1f3e9d59.png图2.LTE下行信道映射关系

    从图2可以看出,LTE信道映射的关系有如下几个规律

    (1)高层一定需要底层的支撑,工作需要落地;

    (2)底层不一定都和上面有关系,只要干好自己分内的活,无须全部走上层路线;

    (3)无论传输信道还是物理信道,共享信道干的活种类最多;

    (4)由于信道简化、信道职能加强,映射关系变得更加清晰,传输信道DL/UL-SCH功能强大,物理信道PUSCH、PDSCH比UMTS干活的信道增强了很多。

    图3.举例说明了不同的消息的处理流程:

    0984228e35d589974a545a59208181a8.png图3.不同消息处理信道

    6. 下行物理信道和物理信号时频资源映射图

    LTE下行链路子帧通常被分为由几个OFDM符号构成的控制区以及有其余部分构成的数据区组成。控制区承载控制上行链路和下行链路数据所需要的L1/L2信令。

    1a63ddc25240dd51935319cb57d7f2ba.png时频资源图与RB

    4e402f6e1bcc40f8cc8a44b657a8a81d.png一个RB内的资源映射图

    图4. 时频资源映射图

    6.1. 下行物理参考信号

    812688eab564527611b5dac51917935a.png整体资源映射图

    41073b63ef6e9a4be92d9393b9e9ac30.png一个RB内的资源映射图

    图5 下行物理参考信号映射图

    6.2. 下行物理同步信号

    9b1f8fcd720a03adce0e019982c8efce.png整体资源映射图

    73035a37bc2b2410409117843bf70f5c.png一个RB内的资源映射图

    图6. 下行物理同步信号时频资源映射图

    6.3. 物理广播信道

    77d5955ae2737ca777a9e8645f559aa1.png整体资源映射图

    0cfb750c66bc2782c8e1551ddf88ea26.png一个RB内的资源映射图

    图7. 下行广播信道映射图

    6.4. 物理下行共享信道

    6f7ddfda1bf2f36c0cfc2e0ef47255d1.png整体资源映射图

    040745eae331acdd9671aaa9bd92cc13.png一个RB内的资源映射图

    图8. 物理下行共享信道时频资源映射图

    6.5.物理控制信道

    599b141fb6d63c223cad39683dc0a1d4.png整体资源映射图

    2eada577ddfca76e20ec76b3534aabc5.png一个RB内的资源映射图

    图9. 物理控制信道时频资源映射图

    6.6. 物理控制格式指示信道

    df39ad6fc7fb13f6ec49b7025b077111.png整体资源映射图

    5efc4af2cd77779598285e8b6d199f02.png一个RB内的资源映射图

    图10. 物理控制格式指示信道时频资源映射图

    6.7. 物理HARQ指示信道

    9a6659b9925688ce79b322342ff2456f.png整体资源映射图

    7ef96601f7d07587dc4ed0bd6a6f6f54.png一个RB内的资源映射图

    图11. 物理HARQ指示信道时频资源映射图

    7. LTE 峰值速率计算

    计算LTE下行峰值速率,首先假设如下三个前提:

    系统带宽分配给一个UE;采用最高阶的调制与编码策略(Modulation and Coding Scheme);采用可支持的最大天线数。在如上的三个前提下计算LTE的峰值速率,以FDD下行峰值速率为例。

    1) 首先1modulation symbol = 6bits(64QAM调制);

    2) 1slot 包涵 7modulation symbols (正常长度的循环前缀CP);

    3) 1slot = 0.5ms;

    4) 计算单个子载波的下载速率为:

    2ad24f9aa616bac9e9cfb7a5bfcc70bb.png

    5)20M带宽,一共包涵100个RB,每个RB包涵12个子载波,所以20M带宽的系统共有1200个子载波,于是单天线下行峰值速率为:

    99dcc00862cb00a98741cc64f3647c79.png

    6)在前文我们已经讲过,只有物理下行共享信道才能承载数据业务,其他的物理信道和信号都占用时频资源,我们假设在25%的开销情况下,下行速率可以得到:

    74831f732f85d6b4dc0cb47c4c51f26b.png

    7)如果采用2×2MIMO天线,峰值速率为单天线的2倍,如果采用4×4MIMO,峰值速率是单天线的4倍,下行速率分别为:

    f469a642ddfacb876e5b6f0f065f3a83.png

    2019/1/1

    15e54e032700c95c828530f0de460423.png

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    1. 信道与信号

    首先我们区分一下信道和信号的概念,

    1)信道(Channel),就是信息的通道。不同信息类型需要经过不同的处理过程。在LTE中,信道就是信息处理流程,层一、二、三相互配合支撑。信道强调的是LTE各个层之间不同信息类型的处理过程。

    2)信号(Signal),物理信号时物理层产生并使用的、有特定用途的一些列无线资源粒(RE)。物理信号不携带从高层而来的任何信息,它们对高层而言不是直接可见的,即不存在高层信道的直接映射关系。

    2. LTE的信道分类

    LTE采用UMTS相同的三种信道:逻辑信道、传输信道和物理信道。上一道工序把自己处理完的信息交给下一道工序时,要有一个双方都认可的标准,这个标准就是业务接入点(Service Access Point, SAP)。信道的含义也可理解为下一层向它的上层提供服务的标准接口,即业务接入点SAP。从协议栈角度来看,逻辑信道是MAC层和RLC层之间的,传输信道是物理层和MAC层之间的,物理信道是物理层的,如图1所示。

    950a11de65dc6013a573bf74ae485427.png图1. 无线信道结构

    这三类信道的侧重点是不一样的:

    1)逻辑信道,关注的是传输什么内容,什么类别的信息。信息首先要被分为两种类型:控制消息(控制平面的信令,如广播类消息、寻呼类消息)和业务消息(业务平面的消息,承载着高层传来的实际数据)。逻辑信道是高层信息传到MAC层的SAP。

    2)传输信道,关注的是怎样传?形成怎样的传输块(TB)?不同类型的传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式,如调制编码方式、交织方式、冗余校验方式、空间复用方式等内容。根据对资源占有的程度不同,传输信道还可以分为共享信道和专用信道。前者就是多个用户共同占用信道资源,而后者就是由某一个用户独占信道资源。与MAC层强相关的信道有传输信道和逻辑信道。传输信道是物理层提供给MAC层的服务,MAC可以利用传输信道向物理层发送和接受数据;而逻辑信道则是MAC层向RLC层提供的服务,RLC层可以使用逻辑信道向MAC层发送和接受数据。MAC层一般包括很多功能模块,如传输调度模块、MBMS功能模块、传输块TB产生模块等。经过MAC层处理的消息向上传给RLC层的业务接入点,要变成逻辑信道的消息;向下传送到物理层的业务接入点,要变成传输信道的消息。

    3)物理信道,就是信号在无线环境中传送的方式,即空中接口的承载媒体。物理信道对应的是实际的射频资源,如时隙(时间)、子载波(频率)、天线口(空间)。物理信道就是确定好编码交织方式、调制方式,在特定的频域、时域、空域上发送数据的无线通道。根据物理信道所承载的上层信息不同,定义了不同类型的物理信道。

    抛开逻辑信道和传输信道,本文主要关注的是物理信道。物理信道主要用来承载传输信道来的数据,但是也有一类物理信道无需传输信道的映射,直接承载物理层本身产生的控制信令或者物理信令。

    3. LTE物理信道

    物理信道是高层信息在无线环境中的实际承载。在LTE中,物理信道是由一个特定的子载波、时隙、天线口确定的。即在特定的天线口上,对应的是一系列无线时频资源(Resource Element,RE)。一个物理信道是有开始时间、结束时间、持续时间的。物理信道在时域上可以是连续的,也可以是不连续的。连续的物理信道持续时间由开始时刻到结束时刻,不连续的物理信道则须明确指示清楚由哪些时间片组成。LTE含有六个下行物理信道,他们分别是:

    1)物理广播信道(Physical Broadcast Channel,PBCH),辖区内的大喇叭,但并不是所有广而告之的消息都从这里广播(映射关系在下一节介绍),部分广而告之的消息是通过下行共享信道(PDSCH)通知大家的。PBCH承载的是小区ID等系统信息,用于小区搜索过程。

    2)物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH),踏踏实实干活的信道,而且是一种共享信道,为大家服务,不偷懒,略有闲暇就接活干。PDSCH承载的是下行用户的业务数据。

    3)物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel,PDCCH),发号施令的嘴巴,不干实事,但干实事的PDSCH需要它的协调。PDCCH传送用户数据的资源分配的控制信息。

    4)物理控制格式指示信道(Physical Control Format Indicator Channel,PCFICH), 类似藏宝图,指明了控制信息(宝藏)所在的位置。PCFICH是LTE的OFDM特性强相关的信道,承载的是控制信道在OFDM符号中的位置信息。

    5)物理HARQ指示信道(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel,PHICH),主要负责点头摇头的工作,下属以此来判断上司对工作是否认可。PHICH承载的是混合自动重传(HARQ)的确认/非确定(ACK/NACK)信息。

    6)物理多播信道(Physical Multicast Channel,PMCH),类似可点播节目的电视广播塔,PMCH承载多播信息,负责把高层来的节目信息或相关控制命令传给终端。

    4. LTE下行物理信号

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    1) 参考信号(Reference Signal,RS),本质上是一种伪随机序列,不含任何实际信息。这个随机序列通过时间和频率组成的资源单元RE发送出去,便于接收端进行信道估计,也可以为接收端进行信号解调提供参考,为保证RS能够充分且必要反映信道时频特性,RS在天线口的时、频单元上必须有一定规则。RS分布越密集,则信道估计越准确,但开销会很大,占用过多无线资源会降低系统传递有用信号的容量。RS分布不宜过密,也不宜过分散。 RS在时、频域上的分布遵循以下准则:

    (1)RS在频域上的间隔为6个子载波。

    (2)RS在时域上的间隔为7个OFDM符号周期。

    (3)为最大程度降低信号传送过程中的相关性,不同天线口的RS出现位置不宜相同。

    2) 同步信号(Synchronization Signal,SS),用于小区搜索过程中UE和eUTRAN的时、频同步。UE和eUTRAN做业务连接的必要前提就是时隙、频率的同步。同步信号包含两部分:

    主同步信号(Primary Synchronization Signal,PSS):用于符号时间对准,频率同步以及部分小区的ID侦测。

    从同步信号(Secondary Synchronization Signal,SSS):用于帧时间对准,CP长度侦测及小区组ID侦测。

    5. 信道映射关系

    信道映射就是指逻辑信道、传输信道、物理信道之间的对应关系,这种关系包括底层信道对高层信道的服务支撑关系,高层信道对底层信道的控制命令关系。LTE信道映射关系如图2.所示。

    d17d5dc92689c90de006be3754f20690.png图2.LTE下行信道映射关系

    从图2可以看出,LTE信道映射的关系有如下几个规律

    (1)高层一定需要底层的支撑,工作需要落地;

    (2)底层不一定都和上面有关系,只要干好自己分内的活,无须全部走上层路线;

    (3)无论传输信道还是物理信道,共享信道干的活种类最多;

    (4)由于信道简化、信道职能加强,映射关系变得更加清晰,传输信道DL/UL-SCH功能强大,物理信道PUSCH、PDSCH比UMTS干活的信道增强了很多。

    图3.举例说明了不同的消息的处理流程:

    cdc9c19110b01568b97b5f2dc2661743.png图3.不同消息处理信道

    6. 下行物理信道和物理信号时频资源映射图

    LTE下行链路子帧通常被分为由几个OFDM符号构成的控制区以及有其余部分构成的数据区组成。控制区承载控制上行链路和下行链路数据所需要的L1/L2信令。

    c2e0eb6b8958fd7021883c5c6a286e0b.png时频资源图与RB

    df12211def8dcd7022b6cf50f3a75bd3.png一个RB内的资源映射图

    图4. 时频资源映射图

    6.1. 下行物理参考信号

    034c13f2c181bc04c6d31c5b19d39153.png整体资源映射图

    6f76f617354917aa77bbf947340650f7.png一个RB内的资源映射图

    图5 下行物理参考信号映射图

    6.2. 下行物理同步信号

    ebd897f69d69a6388baef33f1688c042.png整体资源映射图

    b92edb80204d787cb22a4fb3d82a69f3.png一个RB内的资源映射图

    图6. 下行物理同步信号时频资源映射图

    6.3. 物理广播信道

    67fcc48794f218de16b45e0a2740eda7.png整体资源映射图

    ccca797f3a9a356bafde3bdc9b539f4e.png一个RB内的资源映射图

    图7. 下行广播信道映射图

    6.4. 物理下行共享信道

    3cffef135ec90741f3477f64ad6d3ee9.png整体资源映射图

    9b5bb5ca81f32544cb841ce8700f3f77.png一个RB内的资源映射图

    图8. 物理下行共享信道时频资源映射图

    6.5.物理控制信道

    63bed29d55dcb82c4212c5beeaf16252.png整体资源映射图

    c44e1ad88c8bf46e1f21c00fda9adde0.png一个RB内的资源映射图

    图9. 物理控制信道时频资源映射图

    6.6. 物理控制格式指示信道

    0a7103cd6a4ff95f7ca6db92a4f937d0.png整体资源映射图

    4f6ca3cdfb7a49840b00080777209ea2.png一个RB内的资源映射图

    图10. 物理控制格式指示信道时频资源映射图

    6.7. 物理HARQ指示信道

    5f82a2025c14fa92bc9b3b4a61bfdcc1.png整体资源映射图

    fe4b1380558ecee4b9ee6a137b689c2f.png一个RB内的资源映射图

    图11. 物理HARQ指示信道时频资源映射图

    7. LTE 峰值速率计算

    计算LTE下行峰值速率,首先假设如下三个前提:

    系统带宽分配给一个UE;采用最高阶的调制与编码策略(Modulation and Coding Scheme);采用可支持的最大天线数。在如上的三个前提下计算LTE的峰值速率,以FDD下行峰值速率为例。

    1) 首先1modulation symbol = 6bits(64QAM调制);

    2) 1slot 包涵 7modulation symbols (正常长度的循环前缀CP);

    3) 1slot = 0.5ms;

    4) 计算单个子载波的下载速率为:

    246b86e42ac8fccdc38d985e829e5263.png

    5)20M带宽,一共包涵100个RB,每个RB包涵12个子载波,所以20M带宽的系统共有1200个子载波,于是单天线下行峰值速率为:

    d790b22defac52af27ee59144f423cb2.png

    6)在前文我们已经讲过,只有物理下行共享信道才能承载数据业务,其他的物理信道和信号都占用时频资源,我们假设在25%的开销情况下,下行速率可以得到:

    d577611ea42b77f551d3584b4244bf75.png

    7)如果采用2×2MIMO天线,峰值速率为单天线的2倍,如果采用4×4MIMO,峰值速率是单天线的4倍,下行速率分别为:

    9205322fea0ca4db8238cb8d69ce339c.png

    2019/1/1

    8c14293d3dfe8a976433281c6fd06e26.png

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  • 1.1 物理信道的本质 1.2 信道的定义 1.3 信道的方向 1.4物理层信道的位置 第2章物理信道概览 2.1 物理信道和信号概览 2.2 物理层参考信号设计全貌 2.3 物理信道和信号的相互关系 2.4 物理层协议导读 3. ...

    目录

    第1章 物理层信道定义

    1.1 物理信道的本质

    1.2 为什么要对时频资源RE进行分类与规划(划分信道)

    1.3 信道的定义

    1.4 信道的方向

    1.5 物理层信道的位置

    第2章 物理信道概览

    2.1 物理信道和信号概览

    2.2 物理层参考信号设计全貌

    2.3 物理信道和信号的相互关系

    2.4 物理层协议导读

    3. 物理信道与传输信道、逻辑信道的关系图

    3.1 映射关系图1

    3.2 映射关系图2

    3.3 映射关系图3

    3.4 映射关系图4

    4. LTE物理信道 VS NR物理信道

    备注:




    第1章 物理层信道定义

    1.1 物理信道的本质

    (1)物理层子载波资源

    (2)物理层时频资源

    image.png

    (3)物理层10ms帧

    ac3d4c1fbccfa54e11f64d5a3a2f57c8.png

    (4)物理信道

    对10ms帧内所有的二维的无线时频资源PRB的功能进行分类就得到了各种物理信道

    简单的说,物理信道,就是对一群人(频域上的子载波)和他们的时间(时域上的时隙、符号)进行分类,每个部门,就相当于一个信道,一个信道完成特定目标的任务。

    有些部门,有些部门只负责财务、有些部门只负责生产、有些部门负责技术、有些部门负责战略,有些负责后勤,有些负责人力资源管理。

    而有些部门,可以负责多件任务,还能为多个部门共享,不同完成各自不同的任务。

    由于各个部门的任务不同,因此,完成任务所需要技能与方法也就不完全相同,这是物理信道的技术实现不同。

    广播信道:公司对外的市场宣传部门,负责对外发布公司的信息。

    同步信号:公司对外的广告,通过该广告,客户(终端)就能够获取公司的名称和市场部门的联系电话(MIB)

    业务信道:公司能够给客户提供业务服务的业务部门。

    1.2 为什么要对时频资源RE进行分类与规划(划分信道)

    为什么要对时频资源要按照功能进行分类呢?来划分成一个个信道呢?

    如果说,把基站的一个小区Cell比成一个公司,把每个能够承载二进制的子载波RE看成是公司的员工的话?上述的问题有了一个定性的、可以理解的答案了:

    (1)有利于机构化的组织和管理公司大量的、零散的员工RE,防止资源的混乱。

    (2)有利于按照公司运营的需求对各种任务进行专业化分工与合作,有些部门的员工负责销售、有些部门的员工负责财务、有些部门的员工负责生产等等。

    (3)各个部门各司其职,独立运营,相互配合。

    (4)有利于公司(基站)向客户(手机)提供服务,客户(终端)先通过管理部门(控制信道)获得业务部门(数据信道)的信息,然后通过业务部门(业务信道)获取数据传输的服务。

    信道:就是组织各种RE时频资源(频域+时域)的“业务部门”。

    1.3 信道的定义

    信道:就是传输信息的通道。

    物理信道:一般是指依托物理媒介传输信息的通道。承载高层(在物理层之上的各层)信息的时频资源被称为物理信道。

    而这里是指物理信道:是指在10ms帧内所有的二维的无线时频资源的基础之上,构建的能够传输特定类型信息的传输通道。

    也就是说,是完成特定类型信息传输的一组时频资源PRB的统称。

    不同类型的信息标识了不同类型的物理信道。

    1.4 信道的方向

    根据信道传输信息的方向,分为下行信道与上行信道。

    1.5 物理层信道的位置

    物理信道是物理层与MAC层的接口,物理层以物理信道的方式向MAC层提供服务,有点类似TCP/IP提供个不同类型的应用层端口类似。

    第2章 物理信道概览

    2.1 物理信道信号概览

    信道:用于基站与终端的物理层之上的L2, L3, App层进行通信。

    信号:用于基站与终端的物理层之间进行通信,终结物理层内部

    2.2 物理层参考信号设计全貌

    2.3 物理信道和信号的相互关系

    2.4 物理层协议导读

    3. 物理信道与传输信道、逻辑信道的关系图

    下面几张张图,从不同侧面,从宏观上展现了

    (1)物理信道与传输信道、逻辑信道之间的关系。

    (2)不同信道在无线空口协议栈中的位置

    3.1 映射关系图1 *****

    (1)下行

    • 物理广播信道PBCH: 广而告之的信道,针对所有终端用户,合法和非法用户。
    • 物理下行公共控制PDCCH:通过该信道,基站对终端实现集中式、远程调度。
    • 同步信道PSS/SSS:通过该信道,基站宣告该小区在整个频谱中的位置,终端需要与之步调一致。
    • 物理下行共享信道PDSCH:小区能够提供给终端的公共共享资源,真正的共产主义,按需分配的下行资源,终端用完后,还要归还给基站,以便为其他用户服务。
    • 解调参考信号DMRS:通过参考该信号,终端对上述下行信道进行解调。

    (2)上行

    • 随机接入信道PRACH:通过该信道,终端向基站进行挂号,只有挂号成功,基站才给终端分配上行调度控制信息。没有经过随机接入的终端,都是黑户。
    • 物理上行控制信道PUCCH:通过该信道,终端可以有资格、有途径、有渠道向基站申请资源,进行数据传输。
    • 上行物理共享信道PUSCH:与PUCCH一样,小区能够提供给终端的公共共享资源,真正的共产主义,按需分配的上行资源,终端用完后,还要归还给基站,以便为其他用户服务。
    • 解调参考信号DMRS:通过参考该信号,终端对上述上行信道进行解调。

    3.2 映射关系图2

    3.3 映射关系图3

    3.4 映射关系图4

    4. LTE物理信道 VS NR物理信道

    (1)下行

    • 5G NR取消了LTE的物理层控制格式指示信道PCFICH和物理层混合重传指示信道PHICH, 其功能被合并到了物理层控制信道PDCCH中 ,并通过DCI体现。
    • 5G NR把LTE的PSS/SSS和PBCH信道绑定到了一起,称为同步信号块。这里是绑定,不是合并。
    • 5R NR取消了LTE的整个小区级的小区参考信号CRS,取而代之的是,为每个信道单独增加了一个参考信号DMRS,之所以做这一个的变化,主要原因是5G的带宽很大,小区级别的参考信号已经无法体现整个带宽的信道状况,另一个原因是5G需要支持大规模天线阵列,支持波束赋形,不同的波束方向上,其信道质量是不同的。

    (2)上行

    • 5G NR增加了上行信道参考信号DMRS

    第5章 关于后续信道的讨论框架 *****

    所谓物理层的讨论框架,就是物理层信道到底关系什么?

    (1)信道的作用与职责:是一个信道存在的意义和价值所在!就像“部门职责,岗位职责一样!

    (2)信道所传送的内容与格式:该信道是如何完成分配给信道的职责的,有哪些具体的内容。

    (3)信道是如何组织的?该部门是如何组织的,有哪些时频资源?

    • 信道所在的频域资源的位置
    • 信道所在的时域资源的位置

    备注:

    本文并没有对各种信道和信号做深入的解读,因此,本文的主要意义体现在提纲挈领的作用。

    具体信号和信号的内涵,还需要查询相关的章节。

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