数据服务2_物理层简介一

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我是靠谱客的博主矮小咖啡豆，最近开发中收集的这篇文章主要介绍数据服务2_物理层简介一，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1：帧结构

2：下行简介

3：上行简介

4：天线

参考文档：

LTE学习笔记五：LTE两种帧结构_jyqxerxes的博客-CSDN博客_lte帧结构

LTE UpLink Phy上行物理层简介_wonder_coole的博客-CSDN博客

【转载】LTE中RB、RE、CP、REG、CCE、子载波 - 骑行男孩的收藏夹 - 博客园

LTE小区搜索-物理小区ID和同步信号PSS、SSS_阿米尔C 的技术博客-CSDN博客

PCFICH 介绍_hzgdiyer的专栏-CSDN博客_pcfich

RE（Resource Element）为最小的资源单位,时域上为一个符号，频域上为一个子载波。

RB（Resource Block）为业务信道资源分配的资源单位,时域上为一个时隙,频域上为12个子载波。

REG（Resource Element Group）为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE组成。

CCE（Channel Control Element）为PDCCH资源分配的资源单位,由9个REG组成。

RBG （Resource Block Group）为业务信道资源分配的资源单位,由一组RB组成。

一 LTE 帧结构

1.1 帧结构

1 Frame	10 subframe
1 subframe	2 slot
1 slot	0.5ms

1.2 Resource Grid 定义

最基本的单位是RE,对应一个子载波

RB(Resource Block)

采样频率为15khz时,每个RB 包含子载波为12(RE),

$n_{sc}^{rb}=12$

采样频率为7.5khz 时,每个RB包含子载波为24

从横坐标,一个slot能采样的个数为

$n_{symbol}^{slot}=0.5 ms *15khz=7$

1.3 理论速率计算

假设使用symbol 使用 64QAM解调,根据星座图对应为6bit

则1ms内 $speed = 1200*7*2*6 frac{bit}{ms}$

$=100m/s$

如果4x4MIMO 天线收发,则speed*4 = 400M/s

我们在消息中也可以看到

VRB和PRB。VRB是虚拟的RB，mac层在分配资源的时候，是按VRB来分配的，然后VRB再映射到PRB。VRB映射到PRB也有两种映射方式：分布式和集中式。集中式VRB和PRB是一一对应的关系，分布式的VRB 映射到PRB需要先交织，然后再按照一定的规则映射到实际的PRB位置。虚拟资源块VRB是资源分配的基本单位，其大小与PRB相同，分为集中式和分布式两种，物理上可以认为RB等同于PRB

二下行

5G/NR 学习笔记: SSBRI 之 PSS，SSS，PBCH，PBCH，DMRS，PBCH在SSB的资源块上的分配方式（2/7）_atbjss的博客-CSDN博客

2.1 信号

下行	RS	PSS	SSS
全称	Reference Signal 参考信号	Primary synchronization signal	Secondary synchronization signal
作用	下行信道评估用于解调，信号测量用于调度以及切换CQI,PMI,RI	SubFrame 时隙侦测,Cell ID 计算	Frame 时隙侦测，CellID 计算
结构	504 随机序列，cellID ,OFDM Symbol Number,slot number	LTE-FDD制式，PSS周期的出现在时隙0和时隙10的最后一个OFDM符号上，SSS周期的出现在时隙0和时隙10的倒数第二个符号上。 LTE-TDD制式，PSS周期的出现在子帧1、6的第三个OFDM符号上，SSS周期的出现在子帧0、5的最后一个符号上。

在LTE里，物理层是通过物理小区ID（Physical Cell Identities，PCI）来区分不同的小区的。物理小区ID总共有504个，它们被分成168个不同的组（记为N(1)_ID，范围是0-167），每个组又包括3个不同的组内标识（记为N(2)_ID，范围是0-2）。因此，物理小区ID（记为Ncell_ID）可以通过下面的公式计算得到：

$pci = n_{id}^{cell}=3n_{id}^1+n_{id}^2$

2.2 PBCH 信道

UE在接入某小区前，需要先获取到该小区的系统信息，才能知道该小区是如何配置的，以便在该小区内正确的工作。小区是通过逻辑信道BCCH向该小区内的所有UE发送系统信息的。

逻辑信道BCCH会映射到传输信道BCH和DL-SCH。其中，BCH只用于传输MIB信息，并映射到物理信道PBCH；DL-SCH用于传输各种SIB信息，并映射到物理信道PDSCH。

2.3 PCFICH |PDCCH

LTE调度 - 知乎

信道	PCFICH	PDCCH
全称	Physical control format indicator channel	Physical Downlink Control Channel
作用	它的调制方式是QPSK。PCFICH是用来指示每个子帧上控制区域的大小，也就是说每个子帧上的控制区域在时域上占有几个symbol。	是用来为下行链路发送信息的(DCI, Downlink Control Information) ，其传输的信息包括公共控制信息（系统信息，paging信息等）和用户专属信息（下行资源分配指示，UL grants, PRACH responses，上行功率控制参数等）。LTE系统下行DCI的信息如。
	比如1个子帧14 symbols,CFI 有1,2,3,4	上下行：RB 分配情况，调制解调方式控制信息 UL DL grants, SRS,HARQ ID,Rnti Type ,DCI Type

UL grant：上行调度准许，用于确定UE上行发送信号格式。其格式包括：资源分配信息；传输格式。

DL grant：下行调度准许，用于确定UE下行发送信号格式。其格式包括：资源分配信息；传输格式。

1CCE = 9REG = 36RE

2.4 PDSCH

LTE下行传输机制--PDSCH_weixin_41967965的博客-CSDN博客

全称

Physical Downlink shared Channel

作用

传输下行数据。

UE在解出PDCCH后，可以拿到对应PDSCH的 DCI信息。
根据DCI，PDSCH有三种资源分配类型，分别是Type 1、Type 2和Type 3。PDSCH 传输具体所用的资源分配类型取决于 eNodeB 所选的 DCI format 以及 DCI 内相关比特的配置。

关键参数

TM,TYPE

TM Transmission Modes,有7种

PDSCH 资源分配

前面根据DCI,知道PDSCH Resource Allocation 方式

RBG（Resource Block Group）,资源块组,是一组连续的集中式VRB

type 可以为0,1,2。PDSCH 根据不同的type知道数据VRB 存储格式,然后解码得到TB.

type 0和Type 1的资源分配是基于RBG（Resource Block Group）机制实现的。RBG是一组连续的集中式 VRB（localized VRB）。即每个 RBG 中包含的 VRB 数P可以通过查询下表得出。

每个RBG 包含1-4个RBS

LTE学习笔记--PHY--PDSCH_风居住的城市-CSDN博客

Type 0,Type1对应的DCI有一个字段Resouce allocation header指明使用的是Type 0还是Type 1（需要注意的一点是，如果下行带宽小于等于10 PRBs时，此字段是不存在的，默认使用的是Type 0）。除此之外还有一个长度为 $n_{rbg}=[n_{rb}^{dl}/p]$ 的bitmap字段指明某UE PDSCH所用的RBG。Bitmap中的每一位都对应一个RBG，如果某位是1则表示该RBG被分配给这个UE。Bitmap与RBG的对应方式为高位对应低编号RBG。UE解码Type 0 PDSCH的过程如下图所示。

2: TM mode,天线收发TB的方式

物理层TB 解码结果：

TB 重点看CRC 结果（code word 包括CRC的数据），subFrame, Frame

2.5 PHICH

跟调度相关，后面到MAC层会结合HARQ 再深入总结一下。

2.5.1 简介

全称	Physical hybrid ARQ indicator channel
作用	eNB侧解码到上行数据块之后，会在相应的PHICH信道反馈确认信息（ACK或NACK），终端会在指定时刻（TDD SIB1tdd-Config, FDD n+4）的指定位置去解码PHICH信息,，UE根据PHICH指示的信息决定重传还是发送新的数据给eNodeB.
映射方式	映射到相同RE（Resource Element）集合的PHICH组成一个PHICH组，同一组内不同的PHICH通过不同的正交Walsh序列来区分。Normal CP下，该序列的长度为4，可用来表示8个不同的用户；Extend CP下，该序列长度为2，可用来表示4个不同的用户。
传输	FDD, 上行n_subframe ,ack 为 n_subframe+4. TDD,在不同子帧中PHICH的组数是变化的，每个子帧中的PHICH组数为miN(group/PHICH)，其中N(group/PHICH)同样由上面的表达式提供，mi和上下行配置（Uplink-downlink configuration）都是由高层的subframeAssignment参数提供；n(group/PHICH)的取值范围为0~miN(group/PHICH)-1；

2.5.2 帧映射

UE 在PUSCH 发送出某个子帧 sub_fn

eNB 在对应的下行 sub_fn+k 子帧上回复。

FDD k 固定为4

TDD 要看SIB1 的配置，根据上行push 发送子帧的位置,根据下表取对应的k，

TE-TDD的时序不同于LTE-FDD，并不是固定的n+4的关系，而是与上下行子帧配置UL/DL config参数相关，该参数由SIB1中的tdd-Config字段下发到UE。

根据36213 9.1.2可知“For PUSCH transmissions scheduled from serving cell c in subframe n, the UE shall determine the corresponding PHICH resource of serving cell c in subframe n+K(PHICH)”，其中K(PHICH)的取值（TDD制式下，FDD中K(PHICH)值恒为0）见下表：

0xB172 LTE Uplink PKT Build Indication 也可以看到

如上sa2，上行子帧sub-fn=2 上发送的TB，则会在 2+6 =8 子帧上收到对应的ACK|NACK

LTE:PHICH物理层处理过程及资源映射_天道酬勤-CSDN博客

2.5.3 PHICH组

1 bit的PHICH数据假设为“0”，经过3倍的重复成为“000”，然后通过BPSK调制，形成3个符号，再经过正交码的扩频（扩频因子为4，因此最多可以承载8个用户）形成12个符号，由于每个REG可承载4个符号，所以产生的12个符号需要3个REG来承载，这3个REG在考虑时频分集的情况下以1/3的系统带宽间隔均匀分布

1 PHCIH组 =3 REG =12 RE

作用：

每个上行子帧的每个PUSCH传输块，都需要对应一个PHICH信道。如果PUSCH数据块很多，那么在一个下行子帧中，需要携带的PHICH信道也就很多。若每个PHICH信道都独立映射到不同的RE中的话，就会占据很多的控制区域，这显然是不合适的。因此协议提出了，不同的PHICH信道可以映射到同一个位置，这个位置叫做PHICH组（PHICH group）。在相同的PHICH组中，通过不同的正交序列（orthogonal sequence）来区分不同的PHICH信道。也就是说，一个PHICH组内的所有PHICH信道，对应的物理资源映射位置是相同的，组内再通过正交序列进行区分。

所以，每个PHICH信道都可以使用（n_group_PHICH，n_seq_PHICH）来唯一标识。其中，n_group_PHICH表示当前PHICH组的组号，n_seq_PHICH表示组内的正交序列索引号。n_seq_PHICH的范围是0，1，..，7（下行Normal CP）或0，1，2，3（下行Extended CP），即对于Normal CP来说，一个PHICH组最多可以包含8个不同的PHICH信道，而对于Extended CP，一个PHICH组最多只能包含4个不同的PHICH信道。
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原文链接：https://blog.csdn.net/m_052148/article/details/51453715

$n_{phich}^{group}=left{begin{matrix} n_g(n_{rb}^{dl}/8) ,cp_{normal}\ 2*n_g(n_{rb}^{dl}/8),cp_{extended} end{matrix}right.$