NB-IoT系列協議--3GPP--Release 15--TS 36.201--LTE物理層；一般的描述

1.範圍

本文件描述了E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)無線電接口物理層的一般描述。本文檔還描述了3GPP物理層規範的文檔結構，即TS 36.200系列。TS 36.200系列爲3G LTE移動系統指定了Uu和Un點，並定義了相互連接和兼容性方面基本連接所需的最低規格

2.縮寫

縮寫	全稱
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 與其他層的關係

3.1.1 一般協議體系結構

此規範中描述的無線電接口包括用戶設備(UE)和網絡之間的接口，以及UEs之間的靠邊傳輸。無線電接口由1、2、3層組成。TS 36.200系列描述了層1(物理層)規範。第2層和第3層在36.300系列中有描述。

圖1顯示了圍繞物理層(第一層)的E-UTRA無線電接口協議體系結構。物理層連接二層的媒介訪問控制(MAC)子層和第三層的無線電資源控制(RRC)層。不同層/子層之間的圓圈表示服務訪問點。物理層提供了一個傳輸通道到MAC。傳輸通道的特徵是如何通過無線電接口傳輸信息。MAC爲第2層的無線電鏈路控制(RLC)子層提供了不同的邏輯通道。邏輯通道的特徵是所傳輸的信息的類型。

3.1.2 向更高層次提供的服務

物理層向更高的層提供數據傳輸服務。通過使用通過MAC子層的傳輸通道來訪問這些服務。爲了提供數據傳輸服務，物理層應執行以下功能:
-傳輸通道的錯誤檢測和指示到更高的層
-傳輸信道的fec編碼/解碼
-混合ARQ軟結合
-編碼傳輸信道到物理信道的速率匹配
-將編碼傳輸通道映射到物理通道上
-物理通道的功率加權
-物理信道的調製和解調
-頻率和時間同步
-對較高層次的無線電特性測量和指示
-多輸入多輸出(MIMO)天線處理
-發射分集(TX分集)
-波束形成
-射頻處理

3.2 Layer 1概述

3.2.1 多路訪問(Multiple access)

LTE物理層的多址接入方案是基於正交頻分複用(OFDM)，在下行有一個循環前綴(CP)，在上行和旁路有一個循環前綴的單載波頻分多址接入(SC-FDMA)。爲了支持成對和非成對的頻譜傳輸，支持兩種雙工模式:頻分雙工(FDD)，支持全雙工和半雙工操作，以及時分雙工(TDD)。

3.2.2 物理信道和調製(Physical channels and modulation)

在下行鏈路中定義的物理通道有：

• 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).

在上行鏈路中定義的物理通道有：

• 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).

在靠邊鏈路中定義的物理通道是：

• 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，信號被定義爲參考信號、主、次同步信號、再同步信號、喚醒信號和發現信號。
支持的調製方案有：
在上行鏈路，支持π/2 BPSK, π/4 QPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM and 256QAM,
在下行鏈路，支持QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM and 1024QAM,
在靠邊鏈路，支持QPSK, 16QAM and 64QAM.

3.2.3 信道編碼和交錯

LTE傳輸塊的信道編碼方案爲Turbo編碼，編碼率爲R=1/3，有兩個8態組成編碼器和一個無爭用二次置換多項式(QPP) Turbo碼內部交織器(NB-IoT運行下行傳輸塊除外)。網格終端用於turbo編碼。在turbo編碼之前，傳輸塊被分割成字節對齊的段，最大信息塊大小爲6144位。錯誤檢測是支持使用24位CRC。在NB-IoT操作中，BCH、控制信息和下行傳輸塊的信道編碼方案在[3]中有詳細說明。

3.2.4 物理層過程

LTE操作涉及多個物理層程序。物理層所涵蓋的程序包括:

• 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.
  通過對物理層資源在頻域、時域和功率域的控制，在LTE中提供干擾協調的隱含支持。

3.2.5 物理層測量

無線電特性由UE和eNode-B測量，並報告給網絡中的更高層次。這些測量包括頻率內和頻率間切換、inter RAT切換、時間測量以及RRM和定位支持的測量。inter RAT切換的測量被定義爲支持GSM、UTRA FDD、UTRA TDD、NR、CDMA2000 1x RTT、CDMA2000 HRPD和IEEE 802.11的切換。

4.LTE物理層規範文件結構

4.1 概述

物理層規範由一個通用文檔(TS 36.201)和五個文檔(TSs 36.211、36.212、36.213、36.214和36.216)組成。在較高層的上下文中，物理層規範之間的關係如圖2所示;是一個eNode-B和一個RN之間傳輸的物理層規範。

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