原文地址：LTE資源單位介紹作者：彌岳峰_鄧強

彌岳峰

1. LTE多址方式

移動通信系統(tǒng)的多址方式是直接決定了多個用戶同時接入時共享資源的方式，如圖1所示，第一代移動通信系統(tǒng)多址方式是FDMA（頻分復用接入），不同用戶同時占用不同頻率進行業(yè)務直到業(yè)務結束釋放頻率資源；第二代移動通信系統(tǒng)的多址方式在頻分的基礎上加上時間維度去分配資源，同一時刻接入的用戶占用不同的頻率進行業(yè)務，同一頻率資源在不同的時間段可以分配給不同的用戶使用，典型代表是GSM網絡，多址方式FDMA+TDMA；第三代移動通訊系統(tǒng)多址方式引進CDMA技術，同一時刻接入的用戶可以通過分配不同的正交碼來占用相同的頻率資源，如果小區(qū)配置多個頻點時，同一時間接入的用戶也可以通過FDMA方式占用不同頻點，如WCDMA、CDMA2000多址方式為FDMA+CDMA，TD-SCDMA系統(tǒng)除了可以頻分和碼分的同時也可以時分，TD-SCDMA系統(tǒng)多址方式為FDMA+TDMA+CDMA；在LTE及WIMAX系統(tǒng)中，由于OFDM技術的引入，系統(tǒng)的資源從時間和頻率兩個維度進行區(qū)分，OFDMA多址方式實際上是FDMA+TDMA，由于MIMO技術的引入，也可以實現SDMA（空分復用接入），不同用戶可以在同一時間，同頻率上進行業(yè)務，因此LTE系統(tǒng)的多址方式為FDMA+TDMA+SDMA。

圖1 多址方式

2. LTE時頻資源結構

LTE可以支持一個頻點不同的系統(tǒng)帶寬，從1.4MHz到20MHz，OFDM技術將一個頻點在頻率上分成很多小的相互重疊的子載波，每個子載波和相鄰子載波重疊一半，子載波間隔有15KHz和7.5KHz（EMBMS業(yè)務時用到）兩種，一般使用15KHz子載波間隔，R8定義一個20MHz里面最多有1200個載波，用戶一個調制后的數據符號發(fā)射時調制在頻域上一個子載波15KHz上，在時間上占用一個符號的長度為1/15KHz秒，同一個符號時間上，頻域最多可以同時將1200個不同的數據符號調制在不同的1200個子載波上。因此OFDM將LTE資源頻域上分成多個子載波，時間上分成多個符號，時間和頻域交錯形成LTE中最小的資源單元RE（Resource Element），如圖2所示。

圖2 OFDM資源劃分

FDD-LTE將時間資源劃分成一個個無線幀，每個無線幀10ms，一個無線幀分成10個子幀，每個子幀分為兩個時隙，每個時隙0.5ms，每個時隙中包含6或7個OFDM符號，為什一個時隙里面包含6或7個符號呢？上面介紹一個調制后的數據符號最終調制在頻域一個子載波，時間上 一個符號1/15K秒，那么一個時隙0.5ms里面最多可以包含0.5*0.001/（1/15000）=7.5符號，因此一個時隙最多包含7個符號，剩余的0.5個符號作為CP（Cyclic Prefix）分到7個符號前面，CP作用：（1）保證子載波間正交，降低子載波間干擾（ICI），（2）克服多徑時延引起的符號間串擾（ISI），只有保證CP時間長度大于信號在無線環(huán)境中傳播的最大多徑時延時才可以抵抗ISI，當多徑時延較大時，為了保證CP足夠長，需要將7.5個符號中1.5個符號作為一個CP的總長度，此時一個時隙中只有6個OFDM符號，再將1.5個符號時長平均分成6個CP，放置在每個符號前，一個符號1/15K秒加上一個CP為一個OFDM符號。

圖3 FDD-LTE幀結構

3. LTE資源單位

圖4 RE、RB定義

RE：

一個時隙包含6或7個符號，一個頻點在頻域上包含多個子載波，頻域和時域交錯后形成很多小的二維時頻單元，如下圖4所示，一個小的方格代表LTE中最小的資源單位RE（Resource Element），時間上一個OFDM符號長度，頻域上一個子載波。一個RE可以承載一個經過調制后的數據符號，一個符號最多可以代表6個bits內容（64QAM調制）。不同系統(tǒng)帶寬頻域上包含的子載波數目不同，如表1所示。

表1 系統(tǒng)帶寬與子載波、RB數目

當系統(tǒng)帶寬為20MHz時，一個時隙包括7個符號，一個符號在頻域上同時包括1200個RE，那么一個時隙中包括1200*7=8400個RE。

RB：

當用戶接入時若以RE為單位給用戶分資源，那么將RE位置的信息傳遞給用戶時所消耗的資源也會更多，因此協(xié)議定義用戶分配資源時的另一個單位資源塊RB（Resource Block），RB為分配給用戶的最小資源單元，RB分為虛擬資源塊VRB和物理資源塊PRB，VRB是物理信道最終映射到PRB過程中的邏輯資源單元，如圖6所示。一個PRB在時間上為一個時隙時長，在頻域上帶寬為180KHz，子載波間隔為15KHz，常規(guī)CP時，頻域包括12個連續(xù)子載波，如表2所示。不同系統(tǒng)帶寬所包含的RB數如表1所示。

表2 RB參數

虛擬資源塊VRB大小和PRB一樣，虛擬資源塊分為集中式VRB和分布式VRB。對于集中式VRB，一個子幀兩個時隙連續(xù)的相同頻率的兩個VRB構成一個VRB對，映射到兩個相同時頻位置的PRB上（PRB對），如圖5所示。

圖5 VRB集中式映射到PRB

VRB分布式映射過程比較復雜，一個子幀兩個時隙相同頻率的連續(xù)的兩個VRB映射到PRB的時頻位置需要經過計算得出，基站給用戶分配VRB之后，VRB需要經過交織和時隙間調頻最終確定映射的PRB位置，分布式映射可以獲取頻率分集增益。

圖6 VRB與PRB分布式映射

為了保持上行單載波特性，LTE上行只支持VRB集中式映射到PRB，但是也可以通過上行時隙間跳頻獲取上行頻率分集增益，如圖7所示。

圖7 VRB與PRB分布式映射

LTE下行可以支持分布式和集中式VRB到PRB的映射方法。

RBG：

為了資源調度更簡單，LTE在RB基礎上又定義了RBG（Resource Block Group），一個RBG中包含的RB數目與系統(tǒng)的帶寬有關，如圖8中所示。假設小區(qū)系統(tǒng)帶寬為10MHz，小區(qū)會有50RB資源，查下圖中表7.1.6.1.1得到此小區(qū)一個RBG中包括3個RB。如下圖所示小區(qū)的PRB從0~49編號，然后3個RB一組依次組成RBG 0~16，調度時基站通過PDCCH信道將分配給用戶的RBG信息發(fā)給用戶。

圖8 RBG與系統(tǒng)帶寬關系

REG：

REG（Resource Element Group）下行物理控制信道分配資源的單位，一個REG由同一個OFDM符號中頻域上四個連續(xù)可用的RE組成。為了信道估計，需要在一些RE中發(fā)送已知信息（參考信號），LTE R8可以支持1、2、4個天線端口，隨著天線端口數目不同，參考信號的數目也有所不同。圖9為一個子幀兩個RB，橫軸為時間，縱軸為頻率，兩天線端口時，兩個天線發(fā)送的信號經過不同的無線空間到達接收端，兩個天線需要各自在不同的RE上發(fā)送參考信號用于信道估計，圖中紅色RE為一組參考信號，黑色為另一個天線的一組參考信號，參考信號的具體位置跟小區(qū)的PCI、時隙號、OFDM符號編號、天線端口號有關，如果RE用于發(fā)送參考信號，則該RE不能用于組成REG。下圖RB第一列中除掉發(fā)送參考信號的RE剩余的RE只能構成3個REG，第二、三列不發(fā)送參考信號，因此一個RB帶寬有3個REG。

圖9 兩天線端口時REG組成

下圖RB第一列中除掉發(fā)送參考信號的RE剩余的RE只能構成3個REG，第二、三列不發(fā)送參考信號，因此一個RB帶寬有3個REG。圖10為四天線端口時參考信號的位置，每種顏色代表一個天線端口在一個子幀兩個RB中發(fā)送的一組參考信號，第一、二列除去參考信號只能組成兩個REG，第三列沒有參考信號，可以組成三個REG。

圖10 四天線端口時REG組成

CCE：

CCE（Control Channel Element）為物理層下行控制信道PDCCH資源分配的單位，一個CCE由9個REG組成，如下圖所示橫軸為時間，縱軸為頻域，如果一個REG用于傳輸其他物理層控制信道，那么此REG不能用于構成CCE，構成CCE的REG先在時域找，再在頻域找，如圖11所示，CCE #0的9個REG先時域然后頻域，CCE編號從0開始，CCE數目取決于控制域占用的符號的數目。

圖11 CCE組成

總結：

LTE定義多種資源單位，用于不同信道的資源分配，RE為LTE最小的資源單元，RB、RBG為業(yè)務信道資源分配的單位，基站為用戶分配業(yè)務信道資源時最少一個RB對，REG為下行物理層控制信道資源分配的單位，CCE為物理下行控制信道資源分配的單位。

參考文獻：

1. http://ww1793.blog.163.com/blog/static/4398608820104263644950/

2. http://www./html/Handbook_LTE_RAType.html

3. http://blog.sina.com.cn/s/blog_927cff010101canf.html

4. TS 36.211 V8.9.0 Physical Channels and Modulation