LTE 系統物理層架構

根據3GPP Physical Layer Standard [17]，LTE在物理層(Physical Layer, PHY Layer)提出了新的資源傳輸模型，在頻寬有限的情形下，為了能使頻 段靈活地運用，LTE系統設計六種不同的傳輸頻寬分別為在1.4、3、5、10、

15和20 MHz間，如表2-2所示。

表 2-2、LTE 系統相關參數[17]

Channel bandwidth BW

_channel

[MHz]

Transmission bandwidth configuration N

_RB

Transmission bandwidth configuration BW

_config

[MHz]

1.4

6 1.08

3

15 2.7

5

25 4.5

10

50 9

15

75 13.5

20

100 18.0

LTE中上下行鏈路使用不同的傳輸技術，下行鏈路中使用正交分頻多 工技術(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access, OFDMA)，而上行鏈 路使用單載波分頻多工技術(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access, SC-FMDA)，在分工模式方面支援之分工模式有全雙工分時多工模 式(TDD)、半雙工分頻多工模式(half-duplex FDD)以及全雙工分頻多工模式 (FDD)。調變(Modulation)方式支援四位元相位偏移調變 (Quadrature phase-shift keying, QPSK)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)與 64QAM，其餘服務技術如功率控制、支援混合式自動重送請求(HARQ)、

以及鏈路調整機制，如表2-3所示。

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表 2-3、LTE 系統相關參數[17]

Bandwidth

1.4-20 MHz

Duplexing FDD, TDD, half-duplex FDD

Mobility 350 km/hr

Multiple access

Downlink

OFDMA

Uplink

SC-FDMA

MIMO

Downlink

2 X 2, 4 X 2, 4 X 4

Uplink

1 X 2, 1 X 4

Modulation QPSK, 16-QAM, 64-QAM Channel coding Turbo code

Other techniques Channel sensitive scheduling , Link adaptation,

Power control,

HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)

LTE系統在資源分配中以資源塊 (Resource Block, RB)當作基本的傳 輸單位[17]，而RB為是頻域(Frequency domain)與時域(Time domain)所結合 而成的，對頻域而言每個RB是由12個子載波(Subcarrier)所組合而成，而每 個子載波有180kHz的頻寬，對時域而言則由兩個時槽(Time slot)所組成，

一個時槽為0.5ms，如圖2-8、2-9所示。

21 Two time slot

Total System Bandwidth

180 kHz

……

12 subcarrier

Unit Resource Block

Unit Resource Block

圖 2-8、LTE 下行鏈路分配資源 RB 之規格[12-14][23]

12 subcarriers Resource Block:

7 symbols X 12 subcarriers (short CP), or;

6 symbols X 12 subcarriers (long CP)

Control Channel Region

1 Symbol Downlink slot

圖 2-9、LTE 下行鏈路分配資源 RB 之規格[16-18]

22

圖 2-10 為 LTE 系統中 FDD 訊框結構，一個完整的訊框(Frame)長度為 10 ms，由 10 個子訊框(subframe)所組成，1 個子訊框中為 1ms 由兩個時槽 (time slot)組成。每一個時槽內會根據前置循環字首(cyclic prefix)的不同而 配置不同數量的符元(Symbol)，在使用一般前置循環字首(normal CP)時，

資源區塊在時間的長度為 7 個符元(symbol)；而使用延伸前置循環字首 (extended CP)時，資源區塊在時間的長度為 6 個符元。

Slot #0 Slot #1 Slot #3 Slot #19 Slot #20

One radio frame, T_frame = 10 ms

One subframe

One slot, Tslot = 0.5 ms

Slot #2

· · · · ·

CP Symbol #0

· · ·

CP Symbol #6 Normal Cyclic Prefix

CP Symbol #0

· · ·

^{CP Symbol #5} Extend Cyclic Prefix

圖 2-10、LTE 系統之 FDD 訊框結構[17]

PHY 層的資料傳輸率可對應到所分配的 RB 上, r_h可被表示成如下列式 子：

(1)

這裡的 為對應到 MCS(Modulation and Coding Scheme) h 的編碼率

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(code rate)， 而

h ∈ {1, 2, . . . , H}；M

h為 MCS h 星座圖的大小；Ts為 OFDM 符元的長短；N_RB為有多少 OFDM 的符元在一個 RB 中；SC_RB為一 個 RB 中資料承載的子載波數量。

圖 2-11 為 LTE 系統之 TDD 訊框結構，TDD 的訊框長度與 FDD 訊框 長度同為 10ms，其組成亦包含了 10 個子訊框，每一個子訊框為 1ms，亦 可換算總共有 20 時槽，每個時槽為 0.5ms。在訊框中的子訊框 1 和 6 為特 別子訊框，其中包含三個部份，分別為 DwPTS(downlink pilot time slot)、

GP(guard period)與 UpPTS(uplink pilot time slot)。

 DwPTS(downlink pilot time-slot)：放置 downlink 信號

 GP(guard period)：使 DwPTS 與 UpPTS 有轉換時間

 UpPTS(uplink pilot time-slot)：放置 uplink 信號

Subframe #0

One radio frame, Tfr ame = 10 ms

···

Tsubframe = 1 ms

Subframe #7

(special subframe #1)

DwPTS GP

UpPTS

(special subframe #6)

···

Subframe #9

DwPTS GP

UpPTS

圖 2-11、LTE 系統之 TDD 訊框結構[17]

表2-4為LTE系統下行鏈路OFDMA傳輸參數，其中列舉出LTE系統使用 頻寬從1.4~20 MHz時下行鏈路使用之各種參數，如訊框持續時間、子載波 之頻率、取樣之頻率、OFDM Symbol個數與頻寬對應之RB數量。

在文檔中 載波聚合於LTE-A系統之室內位置推薦演算法 (頁 30-35)