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LTE系統(tǒng)中空中接口的物理層主要負責向上層提供底層的數(shù)據(jù)傳輸服務。為了提供數(shù)據(jù)傳輸服務，物理層將包含如下功能。
● 傳輸信道的錯誤檢測并向高層提供指示。
● 傳輸信道的前向糾錯編碼（FEC）與譯碼。
● 混合自動重傳請求（HARQ）軟合并。
● 傳輸信道與物理信道之間的速率匹配及映射。
● 物理信道的功率加權(quán)。
● 物理信道的調(diào)制與解調(diào)。
● 時間及頻率同步。
● 射頻特性測量并向高層提供指示。
● MIMO天線處理。
● 傳輸分集。
● 波束賦形。
● 射頻處理。
下面簡要介紹一下LTE系統(tǒng)的物理層關(guān)鍵技術(shù)方案。
● 系統(tǒng)帶寬：LTE系統(tǒng)載波間隔采用15kHz，上下行的最小資源塊均為180kHz，也就是12個子載波寬度，數(shù)據(jù)到資源塊的映射可采用集中式或分布式兩種方式。通過合理配置子載波數(shù)量，系統(tǒng)可以實現(xiàn)1.4~20MHz的靈活帶寬配置。
● OFDMA與SC-FDMA：LTE系統(tǒng)的下行基本傳輸方式采用正交頻分多址OFDMA方式，OFDM傳輸方式中的CP（循環(huán)前綴）主要用于有效的消除符號間干擾，其長度決定了OFDM系統(tǒng)的抗多徑能力和覆蓋能力。為了達到小區(qū)半徑100km的覆蓋要求，LTE系統(tǒng)采用長短兩套循環(huán)前綴方案，根據(jù)具體場景進行選擇：短CP方案為基本選項，長CP方案用于支持大范圍小區(qū)覆蓋和多小區(qū)廣播業(yè)務。上行方向，LTE系統(tǒng)采用基于帶有循環(huán)前綴的單載波頻分多址（SC-FDMA）技術(shù)。選擇SC-FDMA作為LTE系統(tǒng)上行信號接入方式的一個主要原因是為了降低發(fā)射終端的峰值平均功率比，進而減小終端的體積和成本。
● 雙工方式：LTE系統(tǒng)支持兩種基本的工作模式，即頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）；支持兩種不同的無線幀結(jié)構(gòu)，幀長度均為10ms。
● 調(diào)制方式：LTE系統(tǒng)上下行均支持如下調(diào)制方式：QPSK、16QAM及64QAM。
● 信道編碼：LTE系統(tǒng)中對傳輸塊使用的信道編碼方案為Turbo編碼，編碼速率為R=1/3，它由兩個8狀態(tài)子編碼器和一個Turbo碼內(nèi)部交織器構(gòu)成。其中，在Turbo編碼中使用柵格終止方案。
● 多天線技術(shù)：LTE系統(tǒng)引入了MIMO技術(shù)，通過在發(fā)射端和接收端同時配置多個天線，大幅度地提高了系統(tǒng)的整體容量。LTE系統(tǒng)的基本MIMO配置是下行2×2、上行1×2個天線，但同時也可考慮更多的天線配置（最多4×4）。LTE系統(tǒng)對下行鏈路采用的MIMO技術(shù)包括發(fā)射分集、空間復用、空分多址、預編碼等，對于上行鏈路，LTE系統(tǒng)采用了虛擬MIMO技術(shù)以增大容量。
● 物理層過程：LTE系統(tǒng)中涉及多個物理層過程，包括小區(qū)搜索、功率控制、上行同步、下行定時控制、隨機接入相關(guān)過程、HARQ等。通過在時域、頻域和功率域進行物理資源控制，LTE系統(tǒng)還隱含支持干擾協(xié)調(diào)功能。
● 物理層測量：LTE系統(tǒng)支持UE與eNodeB之間的物理層測量，并將相應的測量結(jié)果向高層報告。具體測量指標包括：同頻和異頻切換的測量、不同無線接入技術(shù)之間的切換測量、定時測量以及無線資源管理的相關(guān)測量。
