LTE学习笔记--PHY-Symbol与CP

LTE采用了OFDM技术，子载波间隔Df =15kHz，2048阶的IFFT，则帧结构的时间单位Ts = 1/ (2048 ´ Df)=1/(2048*15000)s。一个slot=0.5ms=15360Ts。

为了克服OFDM系统所特有的符号间干扰ISI。LTE引入了cyclic prefix的概念。CP的长度与覆盖半径有关，一般情况下配置普通CP即可。在覆盖范围要求较大的场景下可配置为扩展CP。

ps:由于多径效应的影响，符号通过多径传输到达接收侧时可能存在碰撞，即引起脉冲信号的时延扩展， 产生符号间干扰ISI(ISI，Inter-Symbol Interference 。严重影响数字信号的传输质量。OFDM符号的传输对于正交性要求很高，如子载波的正交性被破坏，则会影响接收侧的解调，此即信道间干扰（ICI，Inter-Channel Interference）。假设没有CP，由于LTE中各信道本就是正交，因此不存在ICI。但是由于多径，前一个symbol与当前symbol可能同时到达，由于这两个symbol的频率是一样的，并不正交，因此就形成了ISI。因此解决的思路是在不影响信道间正交性的前提下让两个Symbol不会同时到达。这里需要指明的是，小区内由于多径引起的时延是在一定范围内的，第三个symbol被第一个symbol影响的情况是基本不可能的，即使是先后的两个symbol，symbol2的前端被symbol1多径信号的末端影响的范围也是比较小的，因此ISI影响的是symbol2信号波形的头。一个合理的解决办法是让symbol2不要紧接着symbol1后发送，中间留一个小的时间间隔，即信号为0的短时间直流波，然而这么做的结果是信道间的正交性被破坏了。因此需要将每个OFDM符号的后时间中的样点复制到OFDM符号的前面，由于是同是自己的一段波形，因此和别的信道肯定是正交的。以此，CP在不引入ICI的前提下解决了ISI。

在Df =15kHz的Sc（subcarrier）LTE中，存在两种形式的cp（cyclic-prefix） 长度。分别如下:

1， Normal cyclic prefix，此时T_CP = 160´Ts (OFDM symbol #0) , T_CP = 144´Ts (OFDM symbol #1 to #6)。此时一个slot(0.5ms)内有7个symbol。

2， Extended cyclic prefix，此时 T_CP-e = 512´Ts。此时一个slot(0.5ms)只有6个symbol。

CP的详细描述如下图所示。

 

这里进行一下大概的计算。一个slot=0.5ms=15360Ts，一个Symbol需要2048个Ts才能传输。

对于Normal CP，7个symbol需要有7个CP。则CP的长度计算为（15360-7*2048）/7=146余2或者等于144余16。因此Normal CP的长度为144Ts，但第一个CP比其他CP长16为160Ts。

对于Extended CP，6个symbol需要有6个CP。则CP的长度计算为（15360-6*2048）/6=512。因此Extended CP的长度为512Ts。

对于Df =7.5kHz的情况，由于频域缩减，时域就得拉长，因此原来512Ts的CP就变成了1024Ts。对于NBIOT中上行Df =3.75kHz的情况，也是类似的情况。