Existem três tipos de informações numa trama LTE, dados para transmissão, sinais de sincronização e informação de controlo.
De seguida são apresentados os canais presentes numa ligação LTE downlink [1][10].
2.5.1 Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)
O Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) transporta informação acerca do número de símbolos Ortogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ocupados pela região de controlo em cada sub-trama. No LTE esta informação é conhecida por Control Format Indicator (CFI).
A descodificação de outros canais, nomeadamente o Physical Downlink Control Channel (PDCCH), depende directamente do valor de CFI, logo este precisa de ser descodificado primeiramente e de uma forma correcta. Para cumprir esse requisito, o PCFICH é sempre mapeado no primeiro símbolo OFDM em cada sub-trama. Sendo o número de símbolos OFDM disponíveis para a região de controlo limitado a quatro, o valor CFI irá variar entre um e quatro. A tabela 2.5 representa os valores que o CFI pode tomar.
Na figura 2.5 é apresentado o processo de codificação e mapeamento do CFI. Tabela 2.5: 32 bits associados aos diferentes valores que CFI pode tomar [1].
CFI CFI codeword (b0,b1,b2...,b31)
1 0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1 2 1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0 3 1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1 4 (reservado) 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
CAPÍTULO 2. CONCEITOS LTE
Rate 1/16 block code
2-bit CFI 32-bit CFI
code word 32-bit scrambled bits 16 symbols 16 symbols on each antenna port 8 symbols on each layer Scrambling 4 symbols
First OFDM symbol
4 symbols 4 symbols 4 symbols
QPSK
modulation Layer mapping
Precoding Mapping
to REs
Figura 2.5: Diagrama de codificação para PCFICH [10].
2.5.2 Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH)
O canal Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH) tem como objectivo confirmar a recepção de informação enviada pelo Uplink Shared Channel (acknowledge ou not acknowledge). Os acknowledgements são representados por um bit, em que 0 indica Negative Acknowledge (NACK) e 1 indica Acknowledge (ACK).
Se um ACK for descodificado incorrectamente como NACK pelo terminal móvel, isso resulta numa utilização desnecessária do canal uplink, para retransmissão de um bloco de dados correctamente descodificado na estação base. Por outro lado se um NACK for incorrectamente descodificado como ACK pelo terminal tem como consequência a perda de informação.
Portanto, este canal exige uma codificação mais rigorosa do que, por exemplo, o PCFICH ou Physical Downlink Shared Channel (PDSCH). Para atender a esse requisito, o PHICH usa uma modulação Binary Phase Shift Keying (BPSK) em detrimento da modulação Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
Os símbolos de dados presentes neste canal são mapeados ao longo do primeiro símbolo OFDM de cada sub-trama.
CAPÍTULO 2. CONCEITOS LTE
4 symbols
First OFDM symbol 1 bit HARQ 1 bit HARQ 4 symbols 4 symbols 4 symbols Mapping to REs 3 times
repetition modulationPHICH
Group alignment layer mapping and precoding Summon all PHICH within group Group alignment layer
mapping and precoding PHICH
modulation 3 bits
One PHICH group
6 or 12 symbols 6 or 12 symbols 3 bits 3 times repetition 12 symbols
CAPÍTULO 2. CONCEITOS LTE
2.5.3 Physical Downlink Control Channel (PDCCH)
O PDCCH contém a informação que cada terminal requer para receber, equalizar e desmodular os pacotes de dados com sucesso. Na estrutura de dados downlink o PDCCH ocupa os primeiros símbolos OFDM de cada sub-trama. O número exacto de símbolos OFDM no início de cada sub-trama ocupados pelo PDCCH é dado pelo CFI [11]. As informações de controlo transmitidas no PDCCH são conhecidas como Dowlink Control Information (DCI). No LTE a DCI pode ter vários formatos, como é apresentado na tabela 2.6. Cada formato contém os seguintes tipos de informações de controlo [1]:
• Informações de alocação de recursos.
• Informações de transporte, como configuração de múltiplas antenas, tipo de modulação, taxa de codificação e tamanho da informação útil do bloco de transporte.
• Informações relacionadas ao Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ).
Tabela 2.6: Formatos DCI [1].
Formato Caso de uso
0 Uplink scheduling assignment
1A Downlink scheduling for one PDSCH codeword in SISO and SIMO modes
1B
Compact version of format 1 scheduling for one PDSCH codeword or dedicated preamble
assignment to iniate random access 1C
Very compact downlink scheduling for one PDSCH codeword used in MIMO mode number
6
1D
Compact downlink scheduling for one PDSCH codeword with MIMO precoding and power
offset information necessary for multi-user MIMO
2 Downlink scheduling assignment for MIMO with closed-loop spatial multiplexing 2A Downlink scheduling assignment for MIMO
with open-loop spatial multiplexing 3
Transmit Power Control (TPC) information for PUCCH and PUSCH with 2 bit power
adjustment 3A
Transmit power control (TPC) information for PUCCH and PUSCH with 1 bit power
CAPÍTULO 2. CONCEITOS LTE
2.5.4 Physical Broadcast Channel (PBCH)
O Physical Broadcast Channel (PBCH) transporta o Master Information Block (MIB), que contém as informações básicas do sistema e as informações específicas da célula, cruciais no processo de associação por parte do terminal móvel à rede. Uma vez descodificado o MIB pelo terminal, este pode começar o processo de leitura dos canais de controlo e posteriormente dos canais de dados.
O PBCH está sempre confinado aos primeiros quatro símbolos OFDM encontrados no segundo slot da primeira sub-trama de uma trama downlink. Ao nível da frequência, o PBCH ocupa 72 sub-portadoras centradas na sub-portadora DC.
O MIB é repartido ao longo de 4 tramas, precisando assim de um período de 40 ms para ter uma transmissão completa. Na figura 2.7 é possível observar onde é mapeado o canal PBCH no resource grid. RB = 99 RB = 52 Frequência RB = 47 RB = 0 0 6 0 6 0 0 6 Símbolo
OFDM Sub-trama 0 Sub-trama 1 Sub-trama 5
Tempo 6 RBs (=72subcarriers) PDCCH/PCFICH PBCH P-SS S-SS PDSCH
Slot 0 Slot 1 Slot 2 Slot 10
DC
Figura 2.7: Parte do resource grid de uma trama completa LTE.
2.5.5 Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
O PDSCH é o canal responsável pela transmissão de dados e pode utilizar vários tipos de modulação: QPSK, 16-Quadrature Amplitude Modulation (QAM), 64-QAM. O tipo de modulação escolhido advém de camadas superiores e depende da condição do canal de rádio e da capacidade de buffering, ou seja, será sempre uma situação de compromisso entre robustez e taxa de transmissão.
CAPÍTULO 2. CONCEITOS LTE
2.5.6 Cell Specific Reference Signal (CSR)
Os CSR são transmitidos em cada sub-trama e em todos os resource blocks no domínio da frequência, estando assim presentes ao longo de toda a banda de transmissão. Os CSR são utilizados pelo terminal para estimação de canal e desmodulação coerente de todos os canais da ligação downlink.
Na figura 2.8 é ilsutrado como é feito o mapeamento dos CSR.
Sub-portadoras Região de Controlo
1-3 Símbolos OFDM 11-3 Símbolos OFDMZona de Dados
Dados Símbolos OFDM Cell Specific reference signal Informação de controlo 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 14
Figura 2.8: Estrutura de um resource block, onde é observável a presença do CSR.