LTE筆記: Frame Time in LTE Networks

LTE Frame Structure中Tf=10ms其數值背後的依據為何?


在 LTE 系統中,使用 OFDMA 作為調變技術,其中,每一個子載波(sub-carrier)的頻寬為15kHz。考慮到 FFT 最大的取樣數值為 2048 點,Ts 為每一個 FFT symbol 的時間間隔。

Ts = Time Unit = 15kHz×2048
接著,我們把 15360 個 Ts 當作一個 Tslot,因此 Tslot 的長度為 0.5ms。

Tslot = 15360×Ts = 0.5ms

對於 OFDMA 系統而言,必須要有 cyclic period (CP) 來保護所傳送的訊號,減少訊號之間的相互干擾。在 Tslot 中,也就是一個 sub-frame (slot) 中,定義了 CP 和傳送信號的時間分佈,其中,第一個 CP 長 160 個 Ts,其他的 CP 長為 144 個 Ts,而一個 OFDM symbol 長 2048 個 Ts。因此,160+2048×7+144×6=15360

20 個 Tslot 作為一個Tf,也就是10ms。其中,每兩個 Tslot 又被稱為一個 Tsubframe,時間長度為1ms,也是在LTE系統中,排程 (scheduling) 的基本時間單元。

Tf = 20×Tslot = 10 (ms), Tsubframe = 2×Tslot = 1 (ms)

下圖是LTE中,各時間單位的相關性,圖片取自於3GPP TS 36.211文件的Figure 4.1-1。關於frame的結構和時間定義主要敘述於該文件的第四節。


Figure 4.1-1: Frame structure type 1 (TS 36.211)

在 TD-LTE 中,額外定義了 half-frame 的時間單元,每一個 half-frame 是 5ms,包含 10 個Tslot。因此,在一個 frame time 中,有 2 個 half-frame。考慮到硬體在傳送和接收上共用同一個射頻電路,因此,在 TDD 模式下為了硬體的切換時間,在 TDD-LTE 中,使用了 Tslot 作為保護區間 (Guard Period,GP),如下圖所示。

Figure 4.2-1: Frame structure type 2 (for 5 ms switch-point periodicity)

並且,依據half-frame的長度,給予每10個Tslot,上傳或是下載的傳輸模式,分成10ms或是5ms的重覆周期,如下表所示,其中,標記成S的Subframe包含了保護區間。

Table 4.2-2: Uplink-downlink configurations

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