4G(LTE)最基础知识学习汇总

来源：优橙教育时间：2021-03-02 14:49:08

FDD LTE使用频段

2.1G
1920-1935
2110-2125
1.8G
1760-1780
1855-1875

PRB:

LTE采用OFDMA作为它的下行多址技术。一个载波的宽度是15kHz。LTE可以支持的带宽有1.4, 3, 5, 10, 15,20MHz，在R8协议中分别对应的RB数是6, 15, 25, 50, 75,100.这里一个RB包括12个子载波，所以以20M为例，可以分为1200个子载波。在R9版本中将20M带宽RB个数做了更改，包含110个RB，这是包括12*110个子载波。LTE中的RB是在为用户分配资源的单位。在做资源映射的时候有两个概念VRB和PRB。VRB是虚拟RB，逻辑的概念。而PRB是实际的物理资源。

子载波的间隔15k
系统带宽	1.4M	3M	5M	10M	15M	20M
子载波数	72	180	300	600	900	1200
测量带宽	1.08 MHz	2.7 MHz	4.5 MHz	9.0 MHz	13.5 MHz	18 MHz

Pa Pb理解:

PB表示PDSCH EPRE的功率因子比率指示，它和天线端口共同决定了功率因子比率的值。PB取值越大，RS在原来的基础上抬升得越高，能获得更好的信道估计信能，增强PDSCH的解调性能，同时减少PDSCH的发射功率，可以改善边缘用户速率。*@#(_@s4faK:JFD()$#_本文来自移动通信网www.mscbsc.com,版权所有
-V1*}%h0S3j,L%@www.mscbsc.comPA表示PDSCH功率控制PA调整开关关闭且下行ICIC开关关闭时，PDSCH采用均匀功率分配时的PA值，在RS功率一定时，增大该参数，增加了小区所有用户的功率，提高小区所有用户的MCS，但会造成功率受限，影响吞吐率；反之，降低小区所有用户的功率和MCS，降低小区吞吐率。

RS功率、PA和PB设置定下来后，参考信号的功率就已经定下来了；LTE下行功率控制其实不存在的，只是个功率分配方案而已，其他非参考信号的RE功率是已参考信号的功率来设置的。

上行功控(SC-FDMA)针对SRS/PRACH/PDCCH/PDSCH，下行没有功控(OFDMA)，只有针对CRS/PDSCH的功率分配。
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下行功率分配算法
1.CRS发射功率，小区级参数，是下行功率分配的基准值。

2.PA：A类PDSCH，没有导频的OFDM符号的数据子载波。UE级参数，PA越小表示A类PDSCH发射功率相对于CRS发射功率越小。

3.PB：B类PDSCH，有导频的OFDM符号的数据子载波。小区级参数，PB越小表示B类PDSCH发射功率相对于A类PDSCH发射功率越小。

子载波：LTE采用的是OFDM技术，不同于WCDMA采用的扩频技术，每个symbol占用的带宽都是3.84M，通过扩频增益来对抗干扰。OFDM则是每个Symbol都对应一个正交的子载波，通过载波间的正交性来对抗干扰。协议规定，通常情况下子载波间隔15khz，Normal CP(Cyclic Prefix)情况下，每个子载波一个slot有7个symbol；Extend CP情况下，每个子载波一个slot有6个symbol。下图给出的是常规CP情况下的时频结构，从竖的的来看，每一个方格对应就是频率上一个子载波。

RB(Resource Block)：频率上连续12个子载波，时域上一个slot，称为1个RB。如下图左侧橙色框内就是一个RB。根据一个子载波带宽是15k可以得出1个RB的带宽为180kHz。

20M频宽可以有1320个子载波 110RB*12子载波每RB=1320

RE(Resource Element)：频率上一个子载波及时域上一个symbol，称为一个RE.

LTE FDD的帧结构如下图所示，帧长10ms，包括20个时隙(slot)和10个子帧(subframe)。每个子帧包括2个时隙。LTE的TTI为1个子帧1ms。

有种算法是假设采用64QAM调制、短CP（12个传数据，2个传控制信息），则每个资源块可以传输 12*（14-2）*6个比特。

20M带宽情况（假设包含100个资源块），则有：

SISO系统：12*（14-2）*6*100*1000=86.4Mbps；

MIMO(2*2) ：两倍速，即150M以上；

MIMO(4*4)：四倍速，即300M以上。

RSRP(Reference Signal Received Power)主要用来衡量下行参考信号的功率，和WCDMA中CPICH的RSCP作用类似，可以用来衡量下行的覆盖。区别在于协议规定RSRP指的是每RE的能量，这点和RSCP指的是全带宽能量有些差别；

RSRQ (Reference Signal Received Quality)主要衡量下行特定小区参考信号的接收质量。和WCDMA中CPICH Ec/Io作用类似。二者的定义也类似，RSRQ = RSRP * RB Number/RSSI，差别仅在于协议规定RSRQ相对于每RB进行测量的。

RSSI(Received Signal Strength Indicator)指的是手机接收到的总功率，包括有用信号、干扰和底噪，和UMTS中的RSSI概念是一致的；

SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)也就是信号干扰噪声比，顾名思义就是信号能量除以干扰加噪声的能量；

从上面的定义很容易看出对于RSRQ和SINR来说，二者的差别就在于分母一个包含自身、干扰信号及底噪，另外一个只包括干扰和噪声。

LTE有哪些上行和下行物理信道及物理信道和物理信号的区别

物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、PDSCH等。

物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息，如参考信号(RS)，同步信号。

下行物理信道：

PDSCH: Physical Downlink Shared Channel(物理下行共享信道) 。主要用于传输业务数据，也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度，

PDCCH: Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。

PBCH: Physical Broadcast Channel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。

PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARP指示信道) ，用于承载HARP的ACK/NACK反馈。

PCFICH: Physical control Format Indicator Channel(物理控制格式指示信道)，用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。

PMCH: Physical Multicast channel(物理多播信道)，用于承载多播信息

下行物理信号：

RS(Reference Signal)：参考信号，通常也称为导频信号；

SCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号；

上行物理信道：

PRACH: Physical Random Access Channel(物理随机接入信道) 承载随机接入前导

PUSCH: Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道) 承载上行用户数据。

PUCCH: Physical Uplink Control Channel(物理上行共享信道) 承载HARQ的ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。

上行物理信号：

RS：参考信号；

LTE中同步信号的作用是什么？

LTE同步信号由主同步信号（P-SCH）和辅同步信号（S-SCH）组成。其中主同步信号用于小区组内ID侦测，频率同步；辅同步信号用于小区组ID侦测， CP长度侦测。因此捕获了主同步信号和辅同步信号就可以获知物理层小区ID信息，同时得到系统的定时同步和频率同步信息。

在频域上占用中间的6个RB，共72个子载波。

什么是PCI？

LTE的物理小区标识(PCI)是用于区分不同小区的无线信号，保证在相关小区覆盖范围内没有相同的物理小区标识。LTE的小区搜索流程确定了采用小区ID分组的形式，首先通过SSCH确定小区组ID，再通过PSCH确定具体的小区ID。

PCI在LTE中的作用有点类似扰码在W中的作用，因此规划的目的也类似，就是必须保证复用距离；

协议规定物理层Cell ID分为两个部分：小区组ID（Cell Group ID）和组内ID（ID within Cell Group）。目前最新协议规定物理层小区组有168个，每个小区组由3个ID组成，因此共有168*3=504个独立的Cell ID

初始化小区搜索过程如下：

小区搜索分两个步骤：

第一步：UE解调主同步信号实现符号同步，并获得小区组内ID；

第二步：UE解调次同步信号实现符号同步，并获得小区组ID；

l UE上电后开始进行初始化小区搜索，搜寻网络。一般而言，UE第一次开机时并不知道网络的带宽和频点。

l UE会重复基本的小区搜索过程，遍历整个频带的各个频点尝试解调同步信号。（这个过程比较耗时，但一般对此的时间要求并不严格，可以通过一些方法缩短以后的UE初始化时间，如UE储存以前的可用网络信息，开机后优先搜索这些网络）。

l 一旦UE搜寻到可用网络并与网络实现时频同步，获得服务小区ID，即完成小区搜索。UE将解调下行广播信道PBCH，获得系统带宽，发射天线数等信息。

完成以上过程后，UE解调下行控制信道PDCCH，获得网络指配给这个UE的寻呼周期。然后在固定的寻呼周期中从IDLE态醒来解调PDCCH，监听寻呼。如果有属于该UE的寻呼，则解调指定的下行共享信道PDSCH资源，接收寻呼。

LTE主要有下面几种类型测量报告：

Event A1 (Serving becomes better than threshold)：表示服务小区信号质量高于一定门限，满足此条件的事件被上报时，eNodeB停止异频/异系统测量；类似于UMTS里面的2F事件；

Event A2 (Serving becomes worse than threshold)：表示服务小区信号质量低于一定门限，满足此条件的事件被上报时，eNodeB启动异频/异系统测量；类似于UMTS里面的2D事件；

Event A3 (Neighbour becomes offset better than serving)：表示同频邻区质量高于服务小区质量，满足此条件的事件被上报时，源eNodeB启动同频切换请求；

Event A4 (Neighbour becomes better than threshold)：表示异频邻区质量高于一定门限量，满足此条件的事件被上报时，源eNodeB启动异频切换请求；

Event A5 (Serving becomes worse than threshold1 and neighbour becomes better than threshold2)：表示服务小区质量低于一定门限并且邻区质量高于一定门限；类似于UMTS里的2B事件；

Event B1 (Inter RAT neighbour becomes better than threshold)：表示异系统邻区质量高于一定门限，满足此条件事件被上报时，源eNodeB启动异系统切换请求；类似于UMTS里的3C事件；

Event B2 (Serving becomes worse than threshold1 and inter RAT neighbour becomes better than threshold2)：表示服务小区质量低于一定门限并且异系统邻区质量高于一定门限，类似于UMTS里进行异系统切换的3A事件。

LTE L3信令中，经常看到很多情况下都是RRC Connection Reconfiguration和RRC Connection Reconfiguration Complete，虽然表面上看起来相同，但实际所起的作用是不同的。比如下面所示的切换流程，第一个RRC Connection Reconfiguration是发切换命令；第二个RRC Connection Reconfiguration是测量配置。

RRC Connection Reconfiguration的目的主要是修改RRC Connection，比如建立/修改/释放RB；执行切换；配置/修改/释放测量。NAS专用信息也可以通过此流程从E-UTRAN传递给UE。

实际中判断RRC Connection Reconfiguration的作用要基于其中信元包含的一些内容来判断：

如果RRC Connection Reconfiguration中包含mobilityControlInfo，那主要作用就是eNodeB发切换命令给UE执行切换；

如果RRC Connection Reconfiguration紧跟在RRC Connection Re-establishment之后，其作用通常都是重建SRB2和DRB；

如果RRC Connection Reconfiguration中包含measConfig，那其主要作用就是进行测量配置；主要包括测量对象增加/修改或删除、测量ID增加/修改或删除、测量报告配置增加/修改或删除、测量Gap等参数；

4)如果RRC Connection Reconfiguration中包含radioResourceConfigDedicated，其作用主要是执行无线资源配置，主要包括：SRB增加和重配置、DRB增加/重配置和释放、Mac和SPS(半静态调度)配置以及物理信道配置等；

LTE系统消息主要包括MIB和SIB，如下所示：

MIB: 下行链路带宽，SFN和PHICH信道配置信息

SIB1:小区接入信息和SIB(除了SIB1)的调度信息

SIB2:小区接入bar信息以及无线信道配置参数

SIB3:服务小区重选信息

SIB4:同频邻区重选信息

SIB5:异频重选信息

SIB6: UTRAN重选信息

SIB7: GERAN重选信息

SIB8: CDMA2000重选信息

SIB9: HOME ENB ID

SIB10~SIB11: ETMS (Earthquake and Tsunami Warning System)

根据协议36.306，LTE UE能力等级主要分为5种。下表是下行UE不同能力的一些具体参数，可以看出2×2MIMO情况下，单个UE的峰值速率在150M左右，对应CAT4，实测速率可以达到140M左右。对于采用4×4MIMO的Cat5来说，峰值速率接近300M。

下表是上行不同UE能力等级的一些参数，从中可以看出，只有Cat5可以支持64QAM，峰值速率可以达到75M左右。上下行峰值速率之所以差别这么大，主要由于上行是单天线发射，无法实现MIMO，但可以通过虚拟MIMO技术来提高上行小区吞吐率。

实际中，UE的能力等级信息可从S1口的Initial UE Context Setup Request信令或空口的UE_Cap_Info消息中看到。

电路域回落

CSFB(电路域回落)是3GPP R8中CS over PS研究课题的成果之一。该研究课题提出的背景是LTE和CS双模终端的无线模块是单一无线模式，即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的双模或者多模终端，在使用LTE接入时，无法收/发电路域业务信号。为了使得终端在LTE接入下能够发起话音业务等CS业务，以及接收到话音等CS业务的寻呼，并且能够对终端在LTE网络中正在进行的PS业务进行正确地处理，产生了CSFB技术。

在建设TD-LTE网络初期，如果运营商已经有成熟的UTRAN/GERAN网络，出于对CS投资的保护，结合TD-LTE网络的部署策略，运营商可以采用原有的CS域语音方案来提供语音服务，而TD-LTE网络仅处理数据业务(包括IMS数据业务)。这种情况下，采用CSFB技术，即LTE覆盖下的UE在处理语音业务时，终端先回退到CS(电路域)网络，在CS网络处理语音业务;这样就达到了重用现有的CS域设备来为TD-LTE网络中的用户提供传统的语音业务的目的。

但是CSFB的使用是有前提条件的，那就是只有在E-UTRAN与UTRAN/GERAN的重叠覆盖区域，并且用户具有CSFB功能的时候，才能使用电路域回落。

4CSFB过程

典型的CSFB业务流程主要包括联合附着、位置更新、主叫(MO)CSFB流程、被叫(MT)CSFB流程以及去附着等。启用CSFB功能的用户的附着流程是基于联合GPRS/IMSI附着流程来实现的。

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模单待手持终端在给MME发送的附着请求消息中携带支持CSFB能力的指示。MME在收到用户的联合附着请求后，在进行EPS附着的同时，会推导出其相关CS域的VLR信息，并向这个VLR发起位置更新请求，VLR收到位置更新请求以后，会将该用户标记为已经进行EPS附着了，并保存用户的MME的IP地址，这样，VLR中就创建了用户的VLR与MME间的 SGs关联。随后，MSC Server/VLR会进行CS域位置更新并把用户的TMSI和LAI(位置区标识)传给MME，从而在MME中建立SGs关联。最后，MME把VLR给用户分配的TMSI以及LAI等信息包含在附着请求接受消息中发送给UE，此时就表明用户的联合附着已经成功了。联合附着成功之后，启用CSFB能力的用户在TD-LTE网络中就可以处理电路域业务了。

5CSFB评估

从CS FallBack的实现方式看，这是一个非常轻载的实现方式，非常适合于在EPC早期建设阶段。根据EPC部署范围小、2G/3G网络广泛的情况，适合在EPC主要提供数据业务的时间段采用，能够充分利用2G/3G网络电路域提供语音、短信、定位、等成熟的电路业务。在此阶段，将EPC作为高速数据业务承载与传统电路语音等业务分离管理仅仅是一个短期的过渡方案。随着EPC网络的快速建设和基于IMS的业务平台部署，很容易更新终端到网络侧的业务能力配置，从而完全过渡到使用EPC网络的能力。

CS FallBack方案主要具备了以下优势：

（1）EPC网络只对电路域业务提供终端连接状态管理、业务寻呼和终端网络切换控制，对EPC网络实体的功能影响较小。

（2）实际业务的建立和传输发生在原有的电路域网络连接状态下，对EPC网络的资源占用较小。

（3）该方案中，对于除短信以外的电路域业务处理流程相对统一，降低了网络实体和终端实现的难度。

（4）该方案提供了基于TD-SCDMA/WCDMA网络和CDMA2000网络演进过程中的电路域共存方案，适用于不同网络基础的运营商向EPC平滑地过渡。

（5）与EPC IMS业务的共存可通过MME能力配置简单的实现，也能够通过该方式实现对EPC全业务的快速过渡。

CS FallBack方案的主要劣势如下：

（1）相关标准并不完善，如呼叫建立过程中的时延要求并未明确标明。

（2）需要对MSC升级。

（3）在语音呼叫阶段不能使用LTE网络。

Modulation Order就是调制介数，2是QPSK,4是16QAM，6是64QAM，同一种调制方式还有不同的打孔方式，对应了不同的传输速率。最好可以看一下协议 MCS共分31阶与调制成正比关系：