在博文《LTE物理傳輸資源（1）-幀結(jié)構(gòu)和OFDM符號(hào)》里提到了LTE的幀結(jié)構(gòu)和時(shí)域上的OFDM符號(hào)，本文繼續(xù)這個(gè)話題，繼續(xù)描述子幀和時(shí)隙結(jié)構(gòu)里的其他內(nèi)容。

1.資源粒度

為提高終端的功率效率，延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間，以及設(shè)備成本上的考慮，LTE上行鏈路采用SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Access，單載波頻分多址）技術(shù)。在時(shí)域上，最小的資源粒度是一個(gè)OFDM符號(hào)（上行是SC-FDMA符號(hào)。下文統(tǒng)一稱為OFDM符號(hào)）。在頻域上，最小的粒度是一個(gè)子載波。一個(gè)OFDM符號(hào)與一個(gè)子載波組成的一個(gè)時(shí)頻資源單元，叫做RE（Resouce Element）。物理層在進(jìn)行資源映射的時(shí)候，是以RE為基本單位的。一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所有的OFDM符號(hào)與頻域上12個(gè)子載波組成的一個(gè)資源塊，叫做RB（Resource Block），LTE資源調(diào)度就是以RB為基本單位的。

循環(huán)前綴（CP，Cyclic Prefix）的長(zhǎng)度影響著一個(gè)時(shí)隙（Slot）內(nèi)OFDM符號(hào)的個(gè)數(shù)。一個(gè)時(shí)隙內(nèi)包括的OFDM符號(hào)總個(gè)數(shù)是N_symb個(gè)：CP類型為Normal時(shí)，N_symb=7；CP類型是Extended類型，N_symb=6。因此，如果是Normal CP類型，那么1個(gè)RB由12*7=84個(gè)RE組成；如果是Extended CP，那么1個(gè)RB由12*6=72個(gè)RE組成。

系統(tǒng)可以使用的子載波個(gè)數(shù)與信道帶寬有關(guān)：帶寬越大，包括的子載波個(gè)數(shù)就越多。帶寬內(nèi)包括的子載波總個(gè)數(shù)是（N_RB*N_RB_sc=12*N_RB）個(gè)，其中，N_RB_sc值固定等于12（見上面的表格），N_RB與帶寬相關(guān)，取值如下：

對(duì)于整個(gè)帶寬來說，如果當(dāng)前帶寬占用N_RB個(gè)RB塊（RB從0開始標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)的范圍是：0，1，2，...，N_RB-1），那么占用的子載波個(gè)數(shù)就是N_RB*N_RB_sc=12*N_RB個(gè)。比如20MHz帶寬，能夠傳輸數(shù)據(jù)的子載波個(gè)數(shù)=12*100=1200個(gè)。

下圖是一個(gè)CP類型為Normal的上行時(shí)隙Tslot在整個(gè)帶寬內(nèi)的展開圖（下行時(shí)隙的結(jié)構(gòu)與上行相同）。

上圖中的橫坐標(biāo)是時(shí)域，以SC-FDMA符號(hào)個(gè)數(shù)L為基本單位，每個(gè)時(shí)隙包括7個(gè)SC-FDMA符號(hào)。縱坐標(biāo)是頻域，以子載波個(gè)數(shù)K為基本單位。對(duì)于一個(gè)坐標(biāo)為（k,l）的RE來說，它所屬的RB號(hào)n_pRB等于（k/12）向下取整的值，比如k=13，那么該RE所屬的RB號(hào)是（13/12）=1。

2.頻域結(jié)構(gòu)

還記得博文《LTE物理傳輸資源（2）-頻帶、信道帶寬和頻點(diǎn)號(hào)EARFCN》中載波中心頻點(diǎn)Fc的概念嗎？在那篇文章里并沒有提及上行和下行載波中心頻點(diǎn)的不同，這里嘗試做下說明。

在LTE下行鏈路中，存在著一個(gè)不用的直流子載波，位于載波中心頻率，所以下行載波個(gè)數(shù)實(shí)際上是（12*N_RB+1）個(gè)。之所以不用這個(gè)直流子載波承載用戶數(shù)據(jù)，是因?yàn)闊o論收發(fā)哪一方，它的上變頻器件都存在著固有的本振泄漏，但終端一般采用的是零中頻接收方案（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低），因此無論基站側(cè)的射頻怎么發(fā)送，終端接收的時(shí)候都會(huì)在直流子載波處產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的噪聲，因此該處不適合傳輸用戶數(shù)據(jù)，故空出一個(gè)子載波。

在LTE上行鏈路中，因?yàn)樯闲胁捎玫氖荢C-FDMA，需要使用連續(xù)的子載波承載用戶數(shù)據(jù)，不能像下行鏈路那樣跳過一個(gè)DC子載波，這就需要基站側(cè)接收的時(shí)候不能采用零中頻方案，而要采用非零中頻方案。因此，上行鏈路不能也不會(huì)增加一個(gè)不用的直流子載波，故載波中心頻率位于兩個(gè)上行子載波之間，上行載波總個(gè)數(shù)是（12*N_RB）個(gè)。如下圖所示。

既然子載波個(gè)數(shù)這么多，這里就有個(gè)代碼實(shí)現(xiàn)的問題：UE在初始接入的時(shí)候，怎么來獲取當(dāng)前載波的中心頻率？當(dāng)然一個(gè)可能的方法是，讓UE盲檢測(cè)當(dāng)前支持頻段下的所有子載波，然后依次檢測(cè)PSS和SSS，如果能找到PSS和SSS，則就找到了中心頻點(diǎn)，但這樣的缺點(diǎn)是掃頻時(shí)間較長(zhǎng)。還記得博文《LTE物理傳輸資源（2）-頻帶、信道帶寬和頻點(diǎn)號(hào)EARFCN》中提到的中心載波頻率Fc與載波頻點(diǎn)號(hào)EARFCN之間的固定關(guān)系嗎？即：

這個(gè)公式隱式傳達(dá)了一個(gè)信息：每個(gè)載波頻率之間的間隔是0.1MHz即100KHz。也就是說，不是所有的子載波都可以用來做載波的。UE只需要對(duì)可能存在中心頻點(diǎn)的子載波進(jìn)行盲檢測(cè)查找PSS和SSS就可以了。比如，初始接入時(shí)一個(gè)可能的方法是終端依次將EARFCN=0，1，2，...代入公式，得到若干個(gè)間隔為100KHz、可能是中心載波頻率的備選集合，然后依次對(duì)這些備選頻率進(jìn)行檢測(cè)，最后根據(jù)終端廠家自己的算法，獲取真實(shí)的那個(gè)中心載波位置。對(duì)于曾經(jīng)找到過中心頻點(diǎn)EARFCN的終端，則可以保留歷史中心載波頻點(diǎn)信息，后續(xù)優(yōu)先對(duì)這些載波頻點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，這樣就可以提高掃頻速度。

3.下行子幀結(jié)構(gòu)

下行的每個(gè)子幀分為控制區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域。控制區(qū)域位于每個(gè)下行子幀第一個(gè)時(shí)隙的前1~4個(gè)OFDM符號(hào)（注：一般是1-3個(gè)符號(hào)，只有在1.4MHz帶寬的時(shí)候才可能出現(xiàn)4個(gè)OFDM符號(hào)），用于傳輸下行L1/L2控制信令。這些承載在控制區(qū)域的L1/L2控制信令，對(duì)應(yīng)3種不同的物理信道類型：

（1）物理控制格式指示信道（PCFICH，Physical control format indicator channel），指示終端當(dāng)前子幀的控制區(qū)域占據(jù)了幾個(gè)OFDM符號(hào)，范圍是1~4，不同的子幀該值可能不同。在相同的子幀時(shí)刻，小區(qū)內(nèi)所有終端獲取的該值是相同的。

（2）物理下行控制信道（PDCCH，Physical downlink control channel），用于傳輸上下行資源調(diào)度分配的信令。PDCCH信道既可以給1個(gè)終端，也可以給多個(gè)終端發(fā)送相關(guān)信令。比如，某個(gè)子幀時(shí)刻，eNB只給一個(gè)UE分配了資源，而下個(gè)子幀時(shí)刻給2個(gè)UE分配了資源。不同終端從PDCCH信道中獲取的信息可能不同，也可能相同。比如，CRNTI加擾的信息，不同終端解碼獲取的信息不同，而用TPC-RNTI加擾或者RA-RNTI加擾的信息，不同終端獲取的內(nèi)容就可以是相同的。

（3）物理混合ARQ指示信道（PHICH，Physical hybrid-ARQ indicator channel），用于傳輸上行數(shù)據(jù)的HARQ確認(rèn)信息。每個(gè)終端對(duì)應(yīng)不同的PHICH位置，因此獲取到的ACK應(yīng)答內(nèi)容也不同。

之所以將控制區(qū)域放在子幀的開始部分，一方面是終端可以盡快的解碼出相關(guān)調(diào)度信息，從而可以在當(dāng)前子幀還沒有結(jié)束的時(shí)候就開始下行數(shù)據(jù)的解碼工作，減少了下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。另一方面，終端在子幀開始的幾個(gè)符號(hào)就檢測(cè)出調(diào)度信息，就可以知道本終端有沒有在該子幀被eNB調(diào)度，如果沒有被調(diào)度，或者說沒有屬于本終端的信息，就可以不需要在當(dāng)前子幀接下來的時(shí)間內(nèi)接收下行數(shù)據(jù)，或者直接關(guān)閉接收電路，以減少終端功率的消耗。

PCFICH、PDCCH、PHICH信道的位置如下示意圖所示。接下來的幾篇文章，將繼續(xù)寫這幾個(gè)信道的相關(guān)內(nèi)容。

FDD制式，1.4MHz帶寬：

TDD制式，1.4MHz帶寬：

參考文獻(xiàn)： 

（1）3GPP TS 36.101 V10.21.0 (2016-1) User Equipment (UE) radio transmission and reception 

（2）《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》

（3）http:///LTE