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LTE
基础知识
LTE Uu
接口协议
Uu
口是
UE
与
eNodeB
之间的空中接口，粗略分为
PHY
（
L1
，物理层）、
< br>DLL(L2
，数据链路
层
)<
/p>
、
NL(L3
，网络层
< br>)
。
层一的主要功能是提供两个物理实体间的可靠比特流的传送。
层二的主要功能是信道的复用、数据格式的封装、数据包调度。
层三的主要功能是寻址、路由选择、连接的建立和控制、资源的配置策略等
LTE
接口协议不仅分层还要分面。
从信息处理的类型不同，分为用户面协议和控制面协议。
用户面负责业务数据的传送和处理，控制面负责协调和控制信令的传送和处理。二者都是
逻辑上的概念。
下图为
< br>Uu
口协议结构
LTE
中主要的系统消息
有兴趣
的同事可以深入研究一下
LTE
系统消息。详细的系统消息参数
见附件：
TDD
与
FDD
比较
TDD
：共同的频率，不同的时间时分双工。优点：
支持两个方向上的出入，节约通道资源
=
节约频率资源，提高频
谱利用率；不足之处：精确安排好出入人员的时间，一旦时间安排
出错，进出的员工在同
一通道相互影响（交叉时隙干扰））
FDD
：共同的时间，不同的频率。
FDD
在两个分离的、对
称的频率信道上分别进行接收和
发送。必须采用成对频率区分上下行链路，还要有保护频
段。
FDD
的上下行在时间上是连
续的
，可以同时接收和发送数据。
针对以上情况所以
LTE
规定了两种不同的帧结构
FDD
帧结构与
TDD
帧结构。
L
TE FDD
与
LTE TDD
帧结构
的差别：主要的不同在物理层（
PHY
）的实现上，其他像
MAC
（媒质接入
控制）
< br>/RLC
（无线链路控制）区别不是很大，更高层几乎没有区别。这就如同一个人
一样
FDD
与
TDD
则为两个不同的下肢，他们拥有共同的上肢。
FDD
频分复用，需要成对的频率，而
TDD
时分双工不需要成对的频率，
TDD
的上下时间
间
隔可以灵活的调整，所以可以在支持非对称业务的时候，频谱效率具有很大的优势，<
/p>
FDD
在支持对称业务的时候，能充分的利用上行的频谱，频谱效
率很高
FDD
缺点
TDD
优点
对频带的要求
上下行成对频率，需要保护带
频率配置灵活，无须成对频率
频谱效率
较低
较高
非对称业务的支
持
非对称业务效率低
支持非对称业务
智能天线的支持
不支持
支持非对称业务
FDD
优点
TDD
缺点
抗干扰性
强
较差
覆盖性能
大范围
小范围
对同步的要求
不严格
严格要求同步
移动性的支持
500KM/H
120KM/H
PS:
对称业务：上
行速度和下行速度一样，就是上传文件和下载文件的速度一样
非对称业务：上行速度和下行速度不一样，就是上传文件
64K
和下载文件的速度
2M
LTE
支持：
1.4MHz
、
3 MHz
、
5MHz
、
10MHz
、
15MHz
、
20MHz
多种不同的带宽配置。支持
700MHz---2.6GHz
等多种频段。协议规定了
L
TE
系统工作频段有
41
个，每个频段
都有一个
编号和一定的范围。其中
1~29
为
FDD
频段，
33~44
为
TDD
频段。
FDD
帧结构
FDD
模式下，
10ms
的无线帧被
分为
10
个子帧
,
每个子帧包含两个时隙，每时隙长
0.5ms
。
TDD
帧结构
TDD
模式下，每个
10ms
无线帧
包括
2
个长度为
5ms
的半帧，每个半帧由
4
个数据子帧和
< br>1
个
特殊子帧组成。特殊子帧包括
3
个特殊时隙：
DwPTS
，
GP
和
UpPTS
，
总长度为
1ms
。
DwPTS
和
UpPTS
的长度可配置，
< br>DwPTS
的长度为
3
～
12
个
OFDM
符号
，
UpPTS
的长度为
1
～
2
个
OFDM
符号，相应的
GP
长度为
1
～
10
个
O
FDM
符号。
LTE
支持
5ms
和
10ms
上下行切换点。对于
5ms
上下行切换周期，
子帧
2
和
7
总
是用作上行。
对于
10ms
上下行切换
周期，每个半帧都有
DwPTS
；只在第
1
个半帧内有
GP
和
UpPTS
，第
2
个半帧的<
/p>
DwPTS
长度为
1ms
。
UpPTS
和子帧
2
用作上行，子帧
7
和
9
用作下行
作为
TDD
系统的一个特点，时间资源在上下行方向上进行分
配，
TDD
帧结构支持
7
种不同的
上下行时间比例分配（配置
0~6
），可以根据系统业务量的特性进行配置，支持非对称业务。
这
7
种配置中包括
3
种<
/p>
5ms
周期和
4
种
10ms
周期
LTE
中物理资源的基本概念和说明
RE
（
Resource Eleme
nt
）资源元素，或资源粒子。是
LTE
物理资源中最小的资源单位；在时域
上占用
1
个
OFDM
Symbol
（
1/14 ms
），频
域上为
1
个子载波（
15KHz
）。平常所说的符号，
即调制后的数据符号，是映射到
RE
上的，与
OFDM
符号是两个不同的概念；
RB
（
Resource Block
），资源块。
1RB=72RE
。在频
域上为
1
个
timeslot
（
0.5ms
，半个子帧时
间长度，常规
CP
对应
7
个
OFDM
符号），在频域上为
12
个子载波（
180KHz
）。通过
RB
的
时频域不难看出，<
/p>
1RB=72RE
。
RB
有两个概念
PRB
（物理资源块）和
< br>VRB
（虚拟资源块）。
SB
（
Scheduling Blo
ck
），调度块。
1SB=2RB
。是
调度的最小单位。在时域上是
1
个子帧长度
（
1ms
，
14
< br>个
OFDM
符号，
2
个
RB
时域长度），在频域上，与
RB
频域宽度相同为
12
个
子载
波
180KHz
。
REG
（资源粒子组）、
C
CE
（控制信道单元）。在传输信令数据时，
RE
是最小的传输单位，
但是
1
个
RE
太小了，因此，很多时候都是用
REG
或
CCE
来作为传输单位的。<
/p>
1REG=4RE
；
1CCE=9REG
=36RE
。
REG
连续的个数越多，
LTE
的速率相对越高记住，
PUCC
H
的最小传输单
位是
CCE
，
PHICH
、
PCFI
CH
的最小传输单位是
REG
。
sub-carrier
（子帧）。
LTE
帧结构中，
1
个无线帧分为
10
个子帧，每个子帧时域上为
< br>1ms
，
14
个
OFDM
符号；频域上为整个带宽
BW
。
Symbol
，符号。
是调制后的符号，代表
1~N
个比特（
1
、
2
、
3<
/p>
、
6
对应
BPS
K
、
QPSK
、
16QAM
、
64QAM
的调制方式
），映射到
1
个
RE
< br>上传送；可以认为符号在时间上是
1
个
< br>OFDM
符号，频率上是
1
个
子载波
15KHz
。
LTE
网络中有一个最基本的时间单元
:Ts
Ts=1/15000*2048=1/30.72MHz
大约为
32.6
纳秒。以下是解释
Ts
公式是怎么来的。
LTE
系统中
OFDM
符号生成所采用的
I
FFT SIZE
为
2048
（以
20MHZ
带宽为例），采样频率
为
15kHz
，那么
2
0M
带宽的采样率
=15kHz*2048=3.072MHz
,
这样
Ts
可以理解为
OFDM
符号的
采样周期，即一个
OFDM
符号的周期为
Ts=1/15000*2048
Ts
的大小可与
UMTS
或者
CDMA
的码片周期匹配。如
< br>UMTS
系统的码片周期
=1/3.84Mhz
，
CDMA
系统的码片周期
=1/1.2288Mhz
，正好等于
8*Ts
和
25*Ts,
这样有利于减少多模芯片（同
时支持
LTE
和
U
MTS
或
CDMA
）实现的复杂度。<
/p>
LTE
信道带宽的动态配置是通过调整
RB
数目的多少来完成的。不同的
RB
数目对应不同的
子载波数目，如下图：
信道带宽（
MHz
）
< br>
RB
个数
子载波数目
带宽与资源块数目关系
1.4
3
5
6
15
25
72
180
300
10
50
600
15
75
900
20
100
1200
UE RRC States and Procedures
无线传播理论
无线通信系统中，频率
越低，波长越长，绕射能力越强，穿透能力越差，信号损失衰减越小，
传输距离越远；频
率越高，波长越短，反射能力越弱，穿透能力越强，穿透损耗越大，信号损
失衰减越大，
传输距离越近绕射能力越弱。
不同频率的自由空间损耗（
dB
）
f(MHz)
1(m)
10(m)
100(m)
200(m)
400(m)
1000(m)
89.37
91.55
97.55
98.45
100.05
100.75
700
900
1800
2000
2400
2600
29.37
31.55
37.55
38.45
40.05
40.75
49.37
51.55
57.55
58.45
60.05
60.75
69.37
71.55
77.55
78.45
80.05
80.75
75.37
77.55
83.55
84.45
86.05
86.75
81.37
83.55
89.55
90.45
92.05
92.75
附加：无线通信的频率与频点关系资料，可以更好的帮助我们做好测试相关工作！
频率与频点关系.xl
sx
测试
LOG
分析
QXDM
中的日志
Log View
主要获取终端与网络之间的信令流程信息；
Message View
主要获取手机终端各个子层的
debug
信息。
QXDM
常见网络制式中
Log
Packets
和
Log Packets
< br>（
OTA
）对应的内部编号
Network
GSM
CDMA
1x
WCDMA
TDSCDMA
LTE
Common
Log Packets
0x5…
0x4…
0xD…
0xB…
0x1…
Log Packets
（
OTA
）
0x5…
0x1…
0x4…
0xB…
Attach
与
Detach
过程<
/p>
Attach
过程完成
UE
在网络侧的注册，完成核心网
EPC
对该
UE
默认承载的建
立。从网络下发
Attach accept Msg
到
Attach complete Msg
正常
Attach
需要
12m
s
Detach
过程
:
从
UE
发起
Detach request
消息到
rrcCon
nectionRelease
整个
Detach
需要
116ms
rrcConnectionRequest
下图为
mo-
Signalling
和
mo-
Data
（
LTE
RRC
建立的原因值包括
emergency,
highPriorityAccess, mt-
Access, mo-
Signalling,mo-Data, spare3, spare2,
spare1
）
rrcConnectionSetup
RRCConnec
tionSetup
消息用于建立
SRB1
，无线承载式
SRB0
，逻辑信道是
CCCH
，
RLC-
SAP
是
TM
Radio
Bearer
(RB)
是
eNodeB
为
UE
分配的一系列协议实体及配置的总称，包括
PDCP<
/p>
协议实体、
RLC
协议实体、
MAC
协议实体和
PHY
分配的一系列资源等。
RB
是
Uu
接口连接
eNodeB
和
< br>UE
的通道（包括
PHY
、
MAC
、
RLC
和
PDCP
），任何在
Uu
接口上传输的数据都要经过
RB
。
< br>RB
包
括
SRB
和
DRB
，
SRB
是系统的信令消息实际传输的通道，
DRB
是用户
数据实际传输的通道。
SRB0
是缺省承载，
< br>UE
在
RRC_IDLE
时该承
载已经存在。
RRC
是管理
RB
的协议实体，通过
RRC
< br>信令的交互完成
RB
的建立、修改以及释放等功能。通<
/p>
俗的讲
RRC
连接指的是
UE
和
eNodeB
之间建立
的
SRB1,
因为标准规定
SRB0<
/p>
是不需要建立的，
UE
在
RRC_IDLE
状态就可以获得
SRB0
的配置和资源，如果需要可以直接使用。系统中业务发
起的过程是通过
SRB0
上传输信令建立
SRB1,SRB
1
建立之后
UE
就进入
RRC_Connected
状态；进
而通过
SRB1
传输信令建立
SRB2
用来传输
NAS
信令；利用
S
RB1
传输信令建立
DRB
来传输用户