Allgemeine Beschreibung (1)
Die physikalische Schicht (englisch: Physical Layer) ist die unterste Schicht im OSI–Schichtenmodell der Internationalen Organisation für Normung (ISO), die man auch als Bitübertragungsschicht bezeichnet. Sie beschreibt die physikalische Übertragung der Bitfolgen bei LTE und die Funktionsweise der verschiedenen Kanäle gemäß der 3GPP–Spezifikation. Alle Spezifikationen sind dabei sowohl für FDD als auch für TDD gültig.
Die Grafik zeigt die drei Schichten der LTE–Protokollarchitektur. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Schichten findet über drei verschiedene Arten von Kanälen statt:
- Logische Kanäle,
- Transportkanäle,
- Physikalische Kanäle.
In diesem Kapitel geht es hauptsächlich um die Kommunikation zwischen Sender und Empfänger in der untersten, in der Grafik rot hervorgehobenen physikalischen Schicht. Grundsätzlich ist anzumerken:
- Genau wie das Internet verwendet LTE ausschließlich eine paketbasierte Übertragung, ohne einem einzelnen Nutzer spezifisch Ressourcen zuzuweisen.
- Das Design der LTE–Bitübertragungsschicht wird demzufolge durch das Prinzip der dynamisch zugewiesenen Netzressourcen geprägt.
- Die Bitübertragungsschicht spielt eine Schlüsselrolle bei der effizienten Zuordnung und Ausnutzung der vorhandenen Systemressourcen.
Allgemeine Beschreibung (2)
Entsprechend der Grafik auf der letzten Seite kommuniziert die physikalische Schicht mit
- dem Block Medium Access Control (MAC) und tauscht dabei über sogenannte Transportkanäle Informationen über die Benutzer und die Regelung bzw. Kontrolle des Netzes aus,
- dem Block Radio Resource Control (RRC), wobei hier laufend Kontrollbefehle und Messungen ausgetauscht werden, um die Übertragung an die Kanalqualität anzupassen.
Die Komplexität der LTE–Übertragung soll durch die folgende Grafik angedeutet werden, die direkt vom European Telecommunications Standards Institute (ETSI) übernommen wurde. Sie zeigt die Kommunikation zwischen den einzelnen Schichten (Kanälen) und gilt ausschließlich für den Downlink.
Auf den nächsten Seiten werden die physikalische Schicht und die physikalischen Kanäle etwas genauer betrachtet, wobei wir zwischen Uplink und Downlink unterscheiden, uns aber nur auf das Wesentliche beschränken. In Wirklichkeit übernehmen die einzelnen Kanäle noch eine Reihe weiterer Funktionen, deren Beschreibung aber den Umfang dieses Tutorials sprengen würde. Wer interessiert ist, findet eine detaillierte Beschreibung zum Beispiel in Holma, H.; Toskala, A.: LTE for UMTS – OFDMA and SC–FDMA Based Radio Access. Wiley & Sons, 2009.
