【加菲戏说LTE】之二：协议篇，帧结构分析

Garfield-201677

2.协议篇：帧结构部分

以下资料均来源于3GPP 36系列协议。
（36.211）
帧结构类型1适用于全双工和半双工的FDD模式。每个无线帧长 ，一个无线帧包括20个时隙，序号为0到19，每个时隙长 。一个子帧定义为两个连续时隙，即子帧 包括时隙和 。

☺加菲乱谈：通讯标准里面总是有很多常数，例如上面一段里面的10 ms、20等等。这些常数是一般工程师在看协议的时候，比较难以理解的。
实际上，参数的来源一般有两个，一个是系统设计的技术要求，另一类是继承以前的系统的值。
举例说明：
先来说古，无线帧长10 ms这个就是继承GSM和3G系统的参数。在2G、3G的系统中，对于语音的支持是很关键的。对于自然语音的研究标明，20毫秒作为一个单位传输语音比较合适（里面的原因，这里不细谈）。当时，有考虑信道变化程度和交织能力等特性，定义了10ms的无限帧。LTE里面就是继承了这一个值。说实话，对于LTE无线帧的概念，尤其是FDD格式而言，已经是可有可无的了。改一个值，原则上也可以设计一个完整的，可以工作的系统出来。
再来多点技术，一个子帧是1 ms这个事情，元芳你怎么看？这里面没有惊天的阴谋，也不是匪夷所思。首先，基于无线帧的约束，一个无线帧里面必须包含整数个子帧。其次，要考虑信道变化的速度，一个子帧中信道的变化必须是相关的（这样对于接收机算法里面的信道估计有利）。最后，要兼顾公共资源的开销，太短的子帧，公告消息（如DL-DMRS、PDCCH、PHICH、PCFICH等）的开销会过多。综合考虑，定义了1 ms这个数值。
时隙这个概念，也属于继承。在3G系统中，一个时隙被认为是信道不变化的。LTE里面，这个假设被子帧替代了。时隙基本上也就是子帧内跳频时候用用了。没有时隙，原则上也可以设计系统。


对FDD，在每10ms的间隔内，10个子帧可用于下行链路传输也可用于上行链路传输。上下行传输按频域隔离。半双工FDD操作中，UE不能同时发送和接收，而全双工FDD中没有这种限制。

图7.类型1的帧结构

☺加菲乱谈：FDD模式是从GSM一脉单传下来的，这种模式上下行信号通过频率隔离开，看起来很有效。但是，考虑到射频接收机的结构，事实上频率上却有一个上下行载波中心频点必须对称的要求。现在，在没有更有效的通讯方式支持的前提下，所谓更快的速度，都是靠更大的带宽带来的。所谓，路宽了，车自然可以跑的多。于是，这样的对称的，大的带宽对于FDD就是瓶颈。
另外，FDD的sales也喜欢混淆一个概念：就是用一个方向的带宽说事。例如，所谓10 MHZ的FDD，实际上是上下行各10 MHz。这样说的最大好处是，叫人感觉FDD的能力非常高。市场策略，你知道的。

帧结构类型2适用于TDD模式。每个无线帧长 ，由两个长为 的半帧组成。每个半帧由五个长为 的子帧组成。支持的上下行配置见表2，对一个无线帧中的每个子帧，“D”表示专用于下行传输的子帧，“U” 表示专用于上行传输的子帧，“S”表示用于DwPTS, GP 和 UpPTS这三个域的特殊子帧，DwPTS和UpPTS的长度见表1，它们的长度服从DwPTS, GP 和 UpPTS总长度为 。每个子帧 由2个时隙 和 表示，每个时隙长为 。

LTE TDD支持5ms和10ms的上下行切换周期。
如果下行到上行转换点周期为5ms，特殊子帧会存在于两个半帧中；
如果下行到上行转换点周期10ms，特殊子帧只存在于第一个半帧中。
子帧0和子帧5以及DwPTS总是用于下行传输。UpPTS和紧跟于特殊子帧后的子帧专用于上行传输。

图8.帧结构类型2(5 ms 转换周期)

表1: 特殊子帧配置 (DwPTS/GP/UpPTS长度)

表2: UL/DL 配置

配置	切换点周期	子帧号
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	5 ms	D	S	U	U	U	D	S	U	U	U
1	5 ms	D	S	U	U	D	D	S	U	U	D
2	5 ms	D	S	U	D	D	D	S	U	D	D
3	10 ms	D	S	U	U	U	D	D	D	D	D
4	10 ms	D	S	U	U	D	D	D	D	D	D
5	10 ms	D	S	U	D	D	D	D	D	D	D
6	10 ms	D	S	U	U	U	D	S	U	U	D

☺加菲乱谈：TDD LTE和FDD LTE的关系比TD-SCDMA与W-CDMA的关系紧密的多。可以说，TDD LTE和FDD LTE的相似度绝对在90%以上。
正常子帧上，两者没有任何区别。
特殊子帧是TDD系统自然的要求：GP的存在是因为射频需要切换时间，并且要考虑信号在基站和UE之间的传播时延。DwPTS和UpPTS的名字，按照我的话说就是目前保留给TDS系统的最后的两块遮羞布。这两个部分的作用，与TDS已经完全不同了。DwPTS传输下行的PDCCH等公共信道，也可能传递下行数据；UpPTS传输SRS和PRACH 4。
很长的GP是为了保留下来，兼容TDS系统的帧结构。对同band、共址的TDD LTE与TD-SCDMA系统的安装保留可能。
TDD的一个买点是上下行业务可以灵活调度，相信大家都听说过。实际上，所有TDD系统为了保证邻区不相互干扰，都要求连片的同频小区必须上下行配置一样。这样，除非你乡村和城市用不同频点，要不然，这两个业务类型绝对不同的地区必须是一样的上下行配置。所谓“灵活”也就无从谈起了。这正是，即使有若水三千，你也只能得一瓢。

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bijinyi-234193

学习了。

古古

1

bijinyi-234193

谢谢分享!

xhguo

“TDD的一个买点是上下行业务可以灵活调度，相信大家都听说过。实际上，所有TDD系统为了保证邻区不相互干扰，都要求连片的同频小区必须上下行配置一样。”
我的疑问是: 上下行配置不一样的话，为什么会造成干扰？ 配置一样，为什么就不会干扰？