NB-IoT系列协议--3GPP--Release 15--TS 36.201--LTE物理层；一般的描述

1.范围

本文件描述了E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)无线电接口物理层的一般描述。本文档还描述了3GPP物理层规范的文档结构，即TS 36.200系列。TS 36.200系列为3G LTE移动系统指定了Uu和Un点，并定义了相互连接和兼容性方面基本连接所需的最低规格

2.缩写

缩写	全称
BPSK	Binary Phase Shift Keying
CoMP	Coordinated Multi-Point
CP	Cyclic Prefix
CQI	Channel Quality Indicator
CRC	Cyclic Redundancy Check
CSI	Channel State Information
eNode-B	Evolved Node B
EPDCCH	Enhanced Physical Downlink Control Channel
E-UTRA	Evolved Universal Terrestrial Radio Access
FDD	Frequency Division Duplex
HARQ	Hybrid Automatic Repeat Request
LAA	Licensed-Assisted Access
LTE	Long Term Evolution
MAC	Medium Access Control
MBMS	Multimedia Broadcast and Multicast Service
MBSFN	Multicast/Broadcast over Single Frequency Network
MIMO	Multiple Input Multiple Output
MPDCCH	MTC Physical Downlink Control Channel
MTC	Machine Type Communications
NPBCH	Narrowband Physical Broadcast Channel
NPDCCH	Narrowband Physical Downlink Control Channel
NPDSCH	Narrowband Physical Downlink Shared Channel
NPRACH	Narrowband Physical Random Access Channel
NPUSCH	Narrowband Physical Uplink Shared Channel
OFDM	Orthogonal Frequency Division Multiplexing
PBCH	Physical Broadcast Channel
PCFICH	Physical Control Format Indicator Channel
PDSCH	Physical Downlink Shared Channel
PDCCH	Physical Downlink Control Channel
PHICH	Physical Hybrid ARQ Indicator Channel
PMCH	Physical Multicast Channel
PRACH	Physical Random Access Channel
ProSe	Proximity Services
PSBCH	Physical Sidelink Broadcast Channel
PSCCH	Physical Sidelink Control Channel
PSDCH	Physical Sidelink Discovery Channel
PSSCH	Physical Sidelink Shared Channel
PUCCH	Physical Uplink Control Channel
PUSCH	Physical Uplink Shared Channel
QAM	Quadrature Amplitude Modulation
QPP	Quadratic Permutation Polynomial
QPSK	Quadrature Phase Shift Keying
RLC	Radio Link Control
RN	Relay Node
R-PDCCH	Relay Physical Downlink Control Channel
RRC	Radio Resource Control
RSSI	Received Signal Strength Indicator
RSRP	Reference Signal Received Power
RSRQ	Reference Signal Received Quality
SAP	Service Access Point
SC-FDMA	Single-Carrier Frequency Division Multiple Access
SPDCCH	Short Physical Downlink Control Channel
SPUCCH	Short Physical Uplink Control Channel
TDD	Time Division Duplex
TX Diversity	Transmit Diversity
UE	User Equipment
V2X	Vehicle-to-Everything

3.LTE Layer 1概述

3.1 与其他层的关系

3.1.1 一般协议体系结构

此规范中描述的无线电接口包括用户设备(UE)和网络之间的接口，以及UEs之间的靠边传输。无线电接口由1、2、3层组成。TS 36.200系列描述了层1(物理层)规范。第2层和第3层在36.300系列中有描述。

图1显示了围绕物理层(第一层)的E-UTRA无线电接口协议体系结构。物理层连接二层的媒介访问控制(MAC)子层和第三层的无线电资源控制(RRC)层。不同层/子层之间的圆圈表示服务访问点。物理层提供了一个传输通道到MAC。传输通道的特征是如何通过无线电接口传输信息。MAC为第2层的无线电链路控制(RLC)子层提供了不同的逻辑通道。逻辑通道的特征是所传输的信息的类型。

3.1.2 向更高层次提供的服务

物理层向更高的层提供数据传输服务。通过使用通过MAC子层的传输通道来访问这些服务。为了提供数据传输服务，物理层应执行以下功能:
-传输通道的错误检测和指示到更高的层
-传输信道的fec编码/解码
-混合ARQ软结合
-编码传输信道到物理信道的速率匹配
-将编码传输通道映射到物理通道上
-物理通道的功率加权
-物理信道的调制和解调
-频率和时间同步
-对较高层次的无线电特性测量和指示
-多输入多输出(MIMO)天线处理
-发射分集(TX分集)
-波束形成
-射频处理

3.2 Layer 1概述

3.2.1 多路访问(Multiple access)

LTE物理层的多址接入方案是基于正交频分复用(OFDM)，在下行有一个循环前缀(CP)，在上行和旁路有一个循环前缀的单载波频分多址接入(SC-FDMA)。为了支持成对和非成对的频谱传输，支持两种双工模式:频分双工(FDD)，支持全双工和半双工操作，以及时分双工(TDD)。

3.2.2 物理信道和调制(Physical channels and modulation)

在下行链路中定义的物理通道有：

• the Physical Downlink Shared Channel (PDSCH),
• the Physical Multicast Channel (PMCH),
• the Physical Downlink Control Channel (PDCCH),
• the Enhanced Physical Downlink Control Channel (EPDCCH),
• the MTC Physical Downlink Control Channel (MPDCCH),
• the Relay Physical Downlink Control Channel (R-PDCCH),
• the Short Physical Downlink Control Channel (SPDCCH),
• the Physical Broadcast Channel (PBCH),
• the Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH),
• the Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH),
• the Narrowband Physical Broadcast Channel (NPBCH),
• the Narrowband Physical Downlink Control Channel (NPDCCH),
• and the Narrowband Physical Downlink Shared Channel (NPDSCH).

在上行链路中定义的物理通道有：

• the Physical Random Access Channel (PRACH),
• the Physical Uplink Shared Channel (PUSCH),
• the Physical Uplink Control Channel (PUCCH),
• the Short Physical Uplink Control Channel (SPUCCH),
• the Narrowband Physical Random Access Channel (NPRACH),
• and the Narrowband Physical Uplink Shared Channel (NPUSCH).

在靠边链路中定义的物理通道是：

• the Physical Sidelink Broadcast Channel (PSBCH),
• the Physical Sidelink Control Channel (PSCCH),
• the Physical Sidelink Discovery Channel (PSDCH),
• and the Physical Sidelink Shared Channel (PSSCH).

此外，信号被定义为参考信号、主、次同步信号、再同步信号、唤醒信号和发现信号。
支持的调制方案有：
在上行链路，支持π/2 BPSK, π/4 QPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM and 256QAM,
在下行链路，支持QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM and 1024QAM,
在靠边链路，支持QPSK, 16QAM and 64QAM.

3.2.3 信道编码和交错

LTE传输块的信道编码方案为Turbo编码，编码率为R=1/3，有两个8态组成编码器和一个无争用二次置换多项式(QPP) Turbo码内部交织器(NB-IoT运行下行传输块除外)。网格终端用于turbo编码。在turbo编码之前，传输块被分割成字节对齐的段，最大信息块大小为6144位。错误检测是支持使用24位CRC。在NB-IoT操作中，BCH、控制信息和下行传输块的信道编码方案在[3]中有详细说明。

3.2.4 物理层过程

LTE操作涉及多个物理层程序。物理层所涵盖的程序包括:

• Cell search,
• Power control,
• Uplink synchronisation and Uplink timing control,
• Random access related procedures,
• HARQ related procedures,
• Relay related procedures,
• Sidelink related procedures,
• Channel Access procedures.
  通过对物理层资源在频域、时域和功率域的控制，在LTE中提供干扰协调的隐含支持。

3.2.5 物理层测量

无线电特性由UE和eNode-B测量，并报告给网络中的更高层次。这些测量包括频率内和频率间切换、inter RAT切换、时间测量以及RRM和定位支持的测量。inter RAT切换的测量被定义为支持GSM、UTRA FDD、UTRA TDD、NR、CDMA2000 1x RTT、CDMA2000 HRPD和IEEE 802.11的切换。

4.LTE物理层规范文件结构

4.1 概述

物理层规范由一个通用文档(TS 36.201)和五个文档(TSs 36.211、36.212、36.213、36.214和36.216)组成。在较高层的上下文中，物理层规范之间的关系如图2所示;是一个eNode-B和一个RN之间传输的物理层规范。

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