下行鏈路傳輸技術:多址技術,時隙結構及物理資源,時隙結構,物理資源塊,虛擬資源塊,

下行鏈路基站與手機通信的物理信道，

上行鏈路手機與基站通信的物理信道，

下行鏈路傳輸技術，下行鏈路信道傳輸信號的方式。

本詞條以LTE為例，具體介紹LTE技術中的下行鏈路傳輸技術。

LTE中的下行鏈路傳輸技術包括，多址技術，時隙結構及物流資源，物理信道處理，物理信道，參考信號，同步信號，信道映射關係等多個方面。

基本介紹

中文名：下行鏈路傳輸技術
外文名：Downlink transmission tech
套用學科：通信

多址技術,時隙結構及物理資源,時隙結構,物理資源塊,虛擬資源塊,資源單元組,物理信道處理,干擾,調製,層映射,物理信道,參考信號,同步信號,信道映射關係,

多址技術

LTE系統的下行傳輸方案採用帶有CP的OFDM多址接入技術，下行物理傳輸資源可以看做一個時頻資源圖，如圖1所示，在一個OFDM符號持續時間內，每一個資源單元對應一個OFDM子載波。

下行鏈路子載波間隔f=15kHz，此外還有一個更小的子載波間隔flow=7.5kHz，只用於MBSFN（MultimediaBroadcastmulticastserviceSingleFrequencyNetwork，單頻網多媒體廣播多播業務）專用小區。

在子載波間隔為15kHz的情況下，有兩種CP長度，分別對應於常規CP（每時隙包含7個OFDM符號）和擴展CP（每時隙包含6個OFDM符號）的情況，不同CP的長度如下所示。

–常規CP：TCP=160×Ts（OFDM符號#0），TCP=144×Ts（OFDM符號#1到#6）。

–擴展CP：TCP=512×Ts（OFDM符號#0到#5）。

時隙結構及物理資源

時隙結構

圖2所示是LTE系統下行物理資源格式示意圖，其中Tslot表示一個時隙，表示下行OFDM符號數，表示下行系統頻寬包含的RB數（取值範圍為6～110），

表示一個RB包含的子載波數，RE（ResourceElement，資源單元）表示物理層基本的時頻資源單元。

LTE系統支持1.4～20MHz靈活的系統頻寬配置，不同的系統頻寬包含的RB數不同，如表1所示。

表1 系統頻寬與資源塊RB

系統頻寬/MHz	RB數目/個
1.4	6
3	15
5	25
10	50
15	75
20	100

物理資源塊

為了便於描述物理信道向空口時頻資源的映射，LTE系統引入了PRB（PhysicalResourceBlock，物理資源塊）和VRB（VirtualResourceBlock，虛擬資源塊）的概念。LTE系統首先分配VRB資源，然後再將VRB映射到PRB完成空口資源映射。

當f=15kHz時，一個PRB頻域上包含12個連續的子載波，時域上包含7個連續的OFDM符號（擴展CP時為6個連續的OFDM符號），也就是一個PRB在頻域上為180kHz，時域上為0.5ms。當flow=7.5kHz時，一個PRB頻域上包含24個連續子載波，時域上包含3個連續的OFDM符號，如表2所示。

表2 PRB的參數

配置
常規CP	Df=15kHz	12	7
擴展CP	Df=15kHz	12	6
擴展CP	Dflow=7.5kHz	24	3

虛擬資源塊

VRB占用和PRB相同大小的時頻資源，包含兩種類型：LVRB（LocalizedVRB，集中式VRB）和DVRB（DistributedVRB，分散式VRB）。

LTE系統空中接口無線資源傳輸和調度的最小時間單位TTI（TransmissionTimeInterval，傳輸時間間隔）為1ms，即一個子幀長度。所以LTE系統以VRB對的形式進行資源分配。根據套用場景和傳輸方案，下行鏈路通過控制信息可以實現LVRB和DVRB資源分配方式的動態轉換，同時傳輸的不同終端可以採用不同的物理資源分配方式。

資源單元組

LTE系統中，為了便於控制信道資源的分配和映射，定義了REG（ResourceElementGroup，資源單元組）。一個REG表示控制信道區域內除導頻符號外頻域上連續的4個RE，如圖3所示。REG是下行鏈路相關控制信道資源分配的基本單元。

物理信道處理

下行物理信道處理過程如圖4所示，主要包括加擾、調製、層映射、預編碼、資源單元映射和OFDM信號產生。本節主要從總體上介紹加擾、調製、層映射和預編碼過程，資源單元映射會在具體的物理信道中進行介紹。

干擾

LTE系統對所有下行物理信道進行加擾，加擾過程實現了干擾隨機化，有助於保證接收端儘可能獲得信道編碼帶來的增益。加擾是對信道編碼後的比特序列與擾碼序列相乘（異或），實現比特級加擾。

LTE系統下行採用31位的Gold序列產生偽隨機加擾序列。在每個子幀的起始時刻，對擾碼序列生成器進行初始化，不同的信道初始值Cinit也不同，如式（4）所示。其中q為碼字編號，ns為子幀中時隙編號，nRNTI為信道傳輸時使用的RNTI（RadioNetwork

TemporaryIdentifier，無線網路臨時標識碼），為小區編號，為MBSFN小區

編號。可以看出，每個信道使用的擾碼序列不同，保證了信道間干擾隨機化。同時，小區間使用的擾碼序列也不同，抑制了小區間干擾。

調製

調製就是將加擾後的比特序列映射為復值符號序列。LTE系統下行鏈路支持BPSK（BinaryPhaseShiftKeying，二進制移項鍵控）、QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying，正交相移鍵控）、16QAM（16QuadratureAmplitudeModulation，16階正交幅度調製）和64QAM（64QuadratureAmplitudeModulation，64階正交幅度調製）調製方式，表示1個調製符號分別對應1、2、4或6個信息比特。不同下行物理信道可以使用的調製方式如表4所示。

表4 下行物理信道調製方式

物理信道	調製方式
PDSCH	QPSK,16QAM,64QAM
PMCH	QPSK,16QAM,64QAM
PBCH	QPSK
PCFICH	QPSK
PDCCH	QPSK
PHICH	BPSK

層映射

LTE系統支持多天線傳輸，其中FDDLTE系統中下行鏈路可以支持單天線、雙天線、四天線配置，因此可以實現多種傳輸方法，如單天線、發射分集、開環空分復用、閉環空分復用、多用戶MIMO等。MIMO系統中，層表示空間復用或發射分集所產生的不同“流”的概念，也就是符號序列到發射天線連線埠的映射；碼字表示獨立的編碼數據塊，碼字總是小於或等於層數，也就是說總是小於或等於天線連線埠數；秩表示可以傳送的最大層數，當秩大於1時，可以用2個碼字傳輸。

LTE系統規定碼字數為{0,1}，層數為{0,1,2,3}，層映射過程實現了碼字向層的映射。根據MIMO傳輸方案的不同，待傳輸碼字的復值符號序列映射到一個或多個層上。

物理信道

下行物理信道是一系列物理層資源單元的集合，它用於承載源自高層的信息。下行物理信道主要有以下幾種信道類型。

–物理下行共享信道（PhysicalDownlinkSharedCHannel，PDSCH）：該信道用於承載下行鏈路的數據、廣播和尋呼信息。

–物理下行控制信道（PhysicalDownlinkControlCHannel，PDCCH）：該信道用於承載下行鏈路的控制信息，如資源分配、HARQ調度信息等。

–物理廣播信道（PhysicalBroadcastCHannel，PBCH）：該信道用於承載系統廣播信息。

–物理多播信道（PhysicalMulticastCHannel，PMCH）：該信道用於承載多媒體廣播多播業務。

–物理控制格式指示信道（PhysicalControlFormatIndicatorCHannel，PCFICH）：該信道用於指示一個子幀中用於傳輸PDCCH的OFDM符號數。

–物理混合ARQ指示信道（PhysicalHybridARQIndicatorCHannel，PHICH）：該信道用於承載上行傳輸數據的HARQ反饋信息，也就是ACK（ACKnowledgement，確認）信息和NACK（NegativeACKnowledgement，否定確認）信息。

參考信號

為了對下行鏈路物理信道承載的信息進行解調，終端需要對下行鏈路信道進行估計，因此在下行鏈路傳輸時，需要同時在OFDM時頻資源單元上插入參考信號（ReferenceSignal，RS）。終端通過參考信號進行信道估計，從而能夠正確解調下行物理信道承載的數據。

LTE系統定義了4種下行鏈路參考信號。

–小區專用參考信號（Cell-specificReferenceSignals，CRS）：該參考信號在整個系統頻寬內傳送，以小區為單位，用於下行測量、同步及數據解調等。該參考信號支持1、2或4個天線連線埠配置，分別在天線連線埠p=0、p={0,1}或p={0,1,2,3}上傳輸。

–MBSFN參考信號（MBSFNReferenceSignals）：用於MBSFN多播和廣播業務傳輸的相關信道解調，包括信道估計以及下行測量和同步。該參考信號在天線連線埠p=4上傳輸。

–終端專用參考信號（UE-specificReferenceSignals）：用於波束賦形時下行鏈路共享信道的信道估計。該參考信息僅在特定用戶的數據資源塊上傳輸，而且由高層決定是否傳送該參考信號。該參考信號在天線連線埠p=5、p=7、p=8或p={7,8}上傳輸。

–定位參考信號（PositioningReferenceSignals，PRS）：該參考信號僅承載在配置了定位參考信號的下行子幀上，且不會映射在用於傳輸PBCH、PSS和SSS的資源塊上。該參考信號在天線連線埠p=6上傳輸。

同步信號

LTE系統在下行鏈路傳輸中定義了兩種同步信號：主同步信號（PrimarySynchronizationSignal，PSS）和輔同步信號（SecondarySynchronizationSignal，SSS），每個同步信號長度為1個OFDM符號的持續時間，每5ms傳送一次，占用下行傳輸頻寬中心頻率的1.08MHz頻寬。

LTE系統共定義了504個不同的物理層小區ID，這些小區ID又被分為168個組，其中每個組包含3個物理小區ID。因此使用3個主同步序列指示組內的小區ID，同時使用168個輔同步序列指示組ID。

根據系統幀結構不同，同步信號在幀結構中的位置有所不同，在FDDType1幀結構中，PSS在子幀0和子幀5的第0個時隙的最後一個OFDM符號上傳輸（即第0和第10個時隙），SSS則在同時隙內的倒數第2個OFDM符號上傳輸，如圖8所示。

對於不同的系統頻寬配置，PSS和SSS位於系統頻寬中央位置，而且頻寬始終為1.08MHz，也就是占用72個子載波（系統子載波f=15kHz）。其中同步信號序列占用62個子載波，兩邊各預留5個子載波為保護帶，如圖9所示。

信道映射關係

圖10所示是下行鏈路的信道映射關係。下行傳輸信道中，廣播信道（BroadcastChannel，BCH）映射到物理廣播信道（PBCH），多播信道（MulticastChannel，MCH）映射到物理多播信道（PMCH），尋呼信道（PagingChannel，PCH）和下行共享信道（DownlinkSharedChannel，DL-SCH）映射到物理下行共享信道（PDSCH）。

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