物理層的測量過程一般是由高層配置和控制的，物理層只是提供測量的能力而已。

根據測量性質的不同，測量可分為同頻測量、異頻測量、異系統測量；根據測量的物理量不同，可分為電平大小測量、信道質量測量、負荷大小測量等。根據測量報告的匯報方式，可分為周期性測量、事件測量等。協議中一般根據測量的位置不同，將測量分為UE側的測量、eUTRAN側的測量。

6.1 手機側測量
UE側的測量有連接狀態的測量和空閑狀態的測量。

手機處于連接狀態的時候，eUTRAN給UE發送RRC連接重配置消息，這個消息相當于eUTRAN對UE進行測量控制命令。這個命令包括：要求UE進行的測量類型及ID，建立、修改、還是釋放一個測量的命令，測量對象、測量數量、測量報告的數量和觸發報告的方式（周期性報告、事件性匯報）等。

手機處于空閑狀態的時候，eUTRAN的測量控制命令是用系統消息（System Information）廣播給UE的。

UE側測量的參考位置是在UE的天線連接口處。

UE可以測量的物理量包括：

RSRP（Reference Signal Received Power，參考信號接收電平）：一定頻帶內，特定小區參考信號RS的多個RE的有用信號的平均接收功率（同一個RB內的RE平均功率）。

RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收信號強度指示）：系統在一定頻帶內，數個RB內的OFDM符號的總接收功率的平均值，包含有用信號、循環前綴干擾、噪聲在內的所有功率。eUTRAN內的RSSI主要用于干擾測量。

RSRQ（Reference Signal Received Quality，參考信號接收質量）：是一種信噪比，即RSRP和RSSI的比值RSRP一般是單個RB的功率，RSSI可能是N個RB的功率，所以RSRQ=（N*RSRP）/RSSI。RSRQ測量用于基于信道質量的切換和重選預判。

UE處于空閑狀態時，進行小區選擇或重選一般使用RSRP；而UE處于連接狀態進行切換時，通常需要比較RSRP和RSRQ。如果僅比較RSRP可能導致頻繁切換，僅比較RSRQ雖可減少切換次數，但可能導致掉話。

RSTD（Reference Signal Time Difference，參考信號時間差）：UE接收到的兩個相鄰小區發送的、同一子幀的時間差。

6.2 基站側測量
參考位置在天線的接口處，一般會指明是發射天線還是接收天線。總結如下表

7.共享信道物理過程
LTE的物理共享信道是業務數據承載的主體。他還順便幫忙攜帶一些尋呼消息，部分廣播消息，上下行功控消息等。

物理共享信道主要包括PUSCH和PDSCH。這兩個共享信道的物理層過程主要做三件事：數據傳輸、HARQ和鏈路自適應。

數據傳輸過程中出錯了怎么辦？這就需要HARQ過程來解決；數據傳輸過程還需要根據無線環境自適應調制傳輸方式。

7.1 數據傳輸過程
數據傳輸就是把要傳送的數據，放到LTE視頻資源上，通過天線發射出去，然后接收端在特定的時、頻資源上將這些數據接收下來。

不管是下行還是上行數據傳輸，干活的人不一樣，分別是PDSCH、PUSCH，但負責協調調度的人是一樣的，都是PDCCH。

PDCCH攜帶的信息有時、頻資源的位置，編碼調制方式，HARQ的控制信息等。基站是上下行資源調度的決策者，他通過PDCCH控制上下行數據傳輸。通過PDCCH的格式控制，PDSCH和PUSCH可以傳送多種類型的數據。

系統需要配置PDCCH參數來決定如何分配和使用資源，主要依據以下因素：

（1）QoS參數

（2）在eNodeB中準備調度的資源數據數量

（3）UE報告的信道質量指示（CQI）

（4）UE能力

（5）系統帶寬

（6）干擾水平

下行方向，在長度為1ms的子幀結構中，1~3個符號傳送協調調度信息（PDCCH），剩余的符號傳送數據信息（PDSCH）。也就是說調度信息和對應的數據信息可以位于同一個子幀內。

在下行數據接收的時候，終端不斷檢測PDCCH所攜帶的調度信息。發現某個協調調度信息屬于自己的，則按照協調調度信息的指示接收屬于自己的PDSCH數據信息。

在上行方向，終端需要根據下行的PDCCH的調度信息，進行上行數據的發送。由于無線傳輸和設備處理都需要時間，因而下行的PDCCH和上行的PUSCH之間存在時延。

對于FDD，這個時延固定為4ms，即4個子幀，如圖所示。對于TDD模式，時延和上下行時隙的比例有關，但也必須大于等于4ms。

上行數據在發送之前，終端需要等待基站給自己的下行協調調度信息，發現自己允許傳輸數據，則在PUSCH上發送自己的數據。對于某些較規律低速業務，如VoIP，在LTE中為了降低PDCCH信令開銷，定義了半持續調度（Semi-Persistent Scheduling，SPS）的模式。半持續調度的主要思想是對于較規則的低速業務，不需要每個子幀都進行動態資源調度。可以按照一次指令的方式，工作較長時間，從而節省信令開銷。

7.2 盲檢測過程
eNodeB針對多個UE同時發送PDCCH，終端如何保證接收到屬于自己的控制信息，又不給系統帶來過多開銷？答案是終端需要不斷檢測下行的PDCCH調度信息。

但在檢測之前，終端并不清楚PDCCH傳輸什么樣的信息，使用什么樣的格式，但終端知道自己需要什么。有哪些我不知道，有哪些需要我知道，在這種情況下只能采用盲檢測的方式。

了解盲檢測之前先了解兩個概念：RNTI和DCI。

RNTI（Radio Network Temporary Identifier，無線網絡臨時標識）是高層用來告訴物理層，需要接收或者發送什么樣的控制信息。根據不同的控制消息，RNTI可以表示為X-RNTI。

（1）SI-RNTI（System Information RNTI）：基站發送系統消息的標識。

（2）P-RNTI（Paging RNTI）：基站發送尋呼消息的標識。

（3）RA-RNTI（Random Access RNTI）：基站發送隨機接入響應的標識，用戶用來發送隨機接入的前導消息。
（4）C-RNTI（Cell RNTI）：基站為終端分配的用于用戶業務臨時調度的標識。

（5）TPC-PUCCH-RNTI（Transmit Power Control PUCCH RNTI）：PUCCH上行功率控制信息標識。

（6）TPC-PUSCH-RNTI：PUSCH上行功率控制信息標識。

（7）SPS C-RNTI（Semi-Persistent Scheduling RNTI）：半靜態調度時，基站為終端分配的用于用戶業務臨時調度的標識，用法和C-RNTI一樣。

（8）M-RNTI（MBMS RNTI）：基站為終端分配的用于MBMS業務臨時調度的標識。

為提高終端RNTI的效率，根據RNTI屬性的不同，將其分在兩個不同的搜索空間中：公共搜索空間（Common Search Space）和UE特定的搜索空間（UE Specific Search Space）。前者每個UE都可以在此查找相應的信息；后者UE只能在屬于自己的空間中搜索空間信息。

SI-RNTI、P-RNTI、RA-RNTI屬于公共搜索空間的信息；其他RNTI屬于UE特定的搜索空間的信息。

UE使用X-RNTI對PDCCH進行盲檢測，X-RNTI如同開啟PDCCH的鑰匙。UE既要查看公共搜索空間，又要查看UE特定搜索空間。

終端要使用SI-RNTI、P-RNTI、RA-RNTI等公共鑰匙查看公共搜索空間；基站為終端分配了C-RNTI、TCP-PUCCH-RNTI等私人鑰匙，來開啟自己的私人空間。

DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）有上行資源調度信息、下行資源調度信息、上行功率控制信息。一個DCI對應一個RNTI。每個UE在每一個子幀中只能看到一個下行控制信息（DCI）。

針對不同的用途，物理層設計了不同的DCI格式。根據調度信息的方向（上行or下行）、調度信息的類型（Type）、MIMO傳輸模式（Mode）、資源指示方式的不同，定義了不同的DCI格式，如圖

時、頻資源指示是告訴終端，信息被放在了什么位置。協議定義了3種時頻資源的指示方式：Type0、Type1、Type2。

Type0、Type1采用時、頻資源分組。Type2是以資源起始位置，加上連續時、頻資源塊的長度，來定義時、頻資源占用的位置的。這種方式無須指示RB位置，信令開銷小，但只能分配連續的VRB。

X-RNTI和DCI就是PDCCH通過加擾和CRC穿在身上的外衣，攜帶了很多標識自己特性的信息，可以讓終端方便地識別出屬于自己的、自己所需的控制信息。

終端就是根據這些控制信息的指示，在PDSCH信道上的特定時、頻資源上，把屬于自己的下行數據取下來；同時終端按照這些控制信息的要求，在PUSCH相應的時頻資源上用一定的功率把上行信息發出去。

基站要尋呼UE，就要通過P-RNTI標識PDCCH，并指示DCI。UE會用P-RNTI解碼PDCCH，并根據DCI的信息，在PDSCH上找到下行尋呼數據。

在隨機接入過程中，UE會在特定的時、頻資源上發送一個前導碼Preamble；基站根據收到PARCH消息（包括前導Preamble）的時、頻資源位置推算RA-RNTI，并用該RA-RNTI標識PDCCH，然后發送隨機接入響應，該響應中包含基站為終端分配的臨時調度標識號TC-RNTI（Temporal C-RNTI）。

當隨機接入成功后，便將TC-RNTI轉正為C-RNTI。

基站與終端建立連接后，通過C-RNTI或SPS-RNTI對PDCCH進行標識。終端對PDCCH察言觀色，進而獲得上下行調度信息。

7.3 HARQ重傳合并機制
HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自動重傳請求）技術是自動重傳請求（ARQ）和前向糾錯（Forword Error Correction，FEC）兩種技術的結合。所謂混合（Hybrid），即指重傳和合并技術的混合。

LTE知錯就改的基站就是基于重傳和合并。

ARQ是重傳，但系統對錯誤的忍耐有限度，于是定義了最大重傳次數。

不但要重傳，收到兩次或多次重傳的內容還要比對起來看。合起來看，試圖把正確的內容盡快找出來，以便降低重傳次數。這就是FEC技術。

HARQ的重傳機制有三種：

（1）停止等待（Stop-And-Wait，SAW）

（2）回退

（3）選擇重傳。

停止等待協議是發送每一幀數據后，等待接收方的反饋應答ACK/NACK。一旦接受方反饋數據錯誤的NACK，發送方就需呀重發該數據，直到接收方反饋確認無誤（ACK）后才發送新數據，如圖所示。

回退機制是指按照數據幀的順序不停的發送數據后，無須等待接收方的反饋，直到接收方反饋數據錯誤NACK。發送方就重發出錯數據幀和其后的所有數據幀，相當于回退了N幀，到出錯幀處，然后繼續順序發送，如圖所示。

選擇重傳是指發送發按照數據幀的順序不停地發送數據，并將發送的數據存儲下倆，當接收方反饋數據錯誤NACK，發送方就重發出錯數據幀，如圖所示：

LTE中采用的重傳機制是停止等待（SAW）協議。

HARQ合并技術也有以下三類：

第一類HARQ就是接收到錯誤數據后，直接丟棄，然后請求重傳，接收到重傳數據后自然無法進行合并，直接譯碼。

第二類HARQ是一種完全增量冗余（Incremental Redundency，IR）的HARQ合并技術，接收到的錯誤數據不丟棄，重傳的完全是數據的編碼冗余部分，而沒有原始數據本身，也就是說重傳的數據沒有自解碼功能，重傳的冗余數據和錯誤數據合并以后進行再次解碼。

第三類HARQ和第二類HARQ相同的是錯誤數據不丟棄，重傳數據與錯誤數據合并；但不同的是第三類HARQ重傳的數據具有自解碼功能，有原始數據，也有冗余數據。

第三類HARQ又分為兩種情況：第一種是每次重傳的冗余版本完全一樣，叫做Chase合并（Chase Combining，CC）技術；第二種是每次重傳的冗余版本不一樣，叫做部分增量冗余（部分IR）的合并技術。

LTE中使用的HARQ合并技術有：Chase合并（CC）和增量冗余（IR）。

Chase合并技術，重發原始數據和相同版本的冗余編碼數據，提高正確解碼的概率；

增量冗余（IR），逐步發送不同的冗余版本，降低信道編碼速率（對應于低階的冗余編碼版本），提高編碼增益。

當數據速率較高的時候一般使用不能自解碼的第二類HARQ；速率較低時可使用自解碼的Chase合并或部分增量冗余技術。

7.4 LTE HARQ過程
LTE中，下行采用異步的自適應HARQ，上行采用同步HARQ。異步是指重傳時間間隔不固定，同步指預定義的固定重傳時間間隔。

對于單個HARQ進程來說，采用的是停止等待重傳機制，1個數據包發送出去以后，等待ACK/NACK，如果出錯則需要重傳，直到數據包被正確接收或者超出最大重傳次數被丟棄。下行HARQ過程如圖所示。

在上行HARQ中，終端按照基站側指示的上行資源調度方式，發送上行數據；基站接收后，在PHICH中反饋ACK/NACK。若反饋ACK，基站繼續給終端發送上行資源調度信息，終端繼續發送新數據；如果反饋NACK，終端則進行數據重傳，過程如圖所示。

LTE中允許多個HARQ進程并行發送。并行發送的HARQ進程數取決于一個HARQ進程的RTT（Round Trip Time，往返時間）。對于FDD來說，服務小區最多有8個下行HARQ進程；對于TDD，服務小區的HARQ最多的進程數目取決于上、下行時隙配比。

1.上行傳輸機制

與下行類似，當UE需要給eNB傳遞信息時，也是通過物理信道和參考信號發送的。上行物理信道包括PRACH隨機接入信道、PUCCH控制信道、PUSCH共享信道，上行參考信號包括解調參考信號DMRS（Demodulation Reference Signals）和偵聽參考信號SRS（Sounding reference signal）。它們的作用分別是：

（1）PRACH信道用于傳輸前導碼，這個已經在隨機接入過程中介紹了，此處不再說明。

（2）PUCCH信道按照承載信息類別的不同，劃分為兩種不同的格式，分別為PUCCH格式1/1a/1b和PUCCH格式2/2a/2b，不同的PUCCH格式作用稍有不同。PUCCH格式1/1a/1b用于傳輸SR和/或HARQ ACK/NACK的UCI（Uplink Control Information）上行控制信息，而PUCCH格式2/2a/2b則用于傳輸CQI/PMI/RI和/或HARQ ACK/NACK的UCI上行控制信息。

上行控制信息UCI是PUCCH信道中承載的具體內容，類似于DCI是PDCCH信道中承載的內容。我們知道DCI包括了很多格式，比如DCI0/1/1A/2/2A/3/3A等，UCI也有不同的類型，比如SR/ACK/NACK/CQI/PMI/RI等等。關于更詳細的UCI方面的內容，在以后的博文中再繼續介紹。

（3）PUSCH信道可以傳輸層2的PDU、層3的信令、UCI控制信息以及用戶數據。

（4）DMRS參考信號是eNB用來對上行PUSCH或PUCCH作相干解調而進行的信道估計用的，eNB可以通過檢測DMRS解調參考信號來評估上行信道，從而獲取信噪比SINR等參數，類似于UE通過檢測小區專用參考信號CRS來評估下行信道的CQI。DMRS需要伴隨著PUCCH或PUSCH一起傳輸，類似于GSM中的SACCH信道，既可以伴隨SDCCH信道傳輸，也可以伴隨TCH信道傳輸。

（5）SRS參考信號被eNB用來進行信道狀態的估計，以支持上行信道資源的自適應調度，作用與DMRS類似，都可以計算得到信噪比SINR，但需要注意：

第一，如果某個UE在上行子幀n中沒有上行傳輸，即沒有任何信息需要通過PUCCH或PUSCH傳輸，那么由于DMRS是伴隨信號，所以在子幀n中也就沒有DMRS參考信號了，但此時仍然存在著SRS信號。在很多時候，上行子幀里是沒有PUCCH和PUSCH信道的，也就沒有DMRS參考信號，此時eNB可以對SRS信號進行評估獲取SINR，為上行調度提供依據。

第二，DMRS是和PUCCH或PUSCH伴隨著傳輸的，因此是從相同的頻率位置對上行信道進行的評估，而SRS信號并不伴隨PUCCH或PUSCH一起傳輸，因此是從不同的頻率位置對上行信道進行的評估。對于同一個UE，如果同一個上行子幀同時存在這兩種參考信號，那么eNB如何使用兩種不同的SINR，是由設備廠家的算法決定的。從后文的圖5和圖6，可以看到這兩個參考信號的位置是不同的。

第三，通過對SRS的檢測，還可以獲取當前上行時間提前量TA值，該TA值可以上報給MAC，由MAC通過PDU配置到UE側。

2.上行物理信道在子幀中的位置

與下行不同的是，PUCCH控制信道分布在帶寬高低頻率的兩端，如圖1所示。每個PUCCH信道也都需要一個RB對承載，組成這個RB對的兩個RB分別位于帶寬的高低頻率兩側。比如m=0的PUCCH信道，第一個時隙的RB位置位于RB-ID號最小的地方，即RB0，第二個時隙的RB位置則位于整個帶寬RB-ID號最大的地方。由于同一個RB不能同時傳輸PUCCH和PUSCH，因此除了PUCCH實際占用的RB外，其余的RB均可以用于PUSCH信道的傳輸。對于同一個UE而言，同一個上行子幀不能同時使用PUCCH和PUSCH信道傳輸。

那為什么PUCCH信道要放在PUSCH信道的高低兩端呢？因為對于LTE的上行RB，需要連續的分配，如果PUCCH放在PUSCH信道的中間，會影響單個TTI里上行RB的最大可分配個數。

設備廠家可以靜態或動態的分配PUCCH信道占用的RB個數，總的原則是在滿足PUCCH傳輸要求的情況下，盡量少的分配PUCCH占用的RB個數。因為PUCCH占用的RB個數越多，用于PUSCH傳輸的RB個數就越少。但如果為PUCCH分配的RB個數過少，則可能導致無法在PUCCH中反饋ACK/NACK的情況。

（圖1 PUCCH和PUSCH位置）

3.上行參考信號在子幀中的位置

無論是上行參考信號，還是下行參考信號，它們的位置在子幀里都是固定的，這樣做可以方便空口中另一方的檢測。

（1）DMRS在PUSCH中的位置。當解調參考信號DMRS伴隨在PUSCH中傳輸時，它的位置可以表述為：如果是普通CP，則占用每個時隙的第四個OFDM符號；如果是擴展CP，則占用每個時隙的第三個OFDM符號。也就是位于每個時隙中間的那個OFDM符號或倒數第四個符號，如圖2中紅色標識的OFDM符號。

（圖2 PUSCH信道中DMRS解調參考信號的位置）

（2）DMRS在PUCCH中的位置。PUCCH有兩種不同類別的格式，在不同的PUCCH格式中，DMRS的位置也不同

總結

以上是生活随笔為你收集整理的LTE物理层过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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