控制面協議
控制面協議結構如下圖所示。
PDCP在網絡側終止於eNB，需要完成控制面的加密、完整性保護等功能。
RLC和MAC在網絡側終止於eNB，在用戶面和控制面執行功能沒有區別。
RRC在網絡側終止於eNB，主要實現廣播、尋呼、RRC連接管理、RB控制、移動性功能、UE的測量上報和控制功能。
NAS控制協議在網絡側終止於MME，主要實現EPS承載管理、鑒權、ECM（EPS連接性管理）idle狀態下的移動性處理、ECM idle狀態下發起尋呼、安全控制功能。
用戶面協議
用戶面協議結構如下圖所示。
用戶面PDCP、RLC、MAC在網絡側均終止於eNB，主要實現頭壓縮、加密、調度、ARQ和HARQ功能。
空口協議功能介紹
1. 物理層功能
LTE系統中空中接口的物理層主要負責向上層提供底層的數據傳輸服務。為了提供數據傳輸服務，物理層將包含如下功能。
● 傳輸信道的錯誤檢測並向高層提供指示。
● 傳輸信道的前向糾錯編碼（FEC）與譯碼。
● 混合自動重傳請求（HARQ）軟合並。
● 傳輸信道與物理信道之間的速率匹配及映射。
● 物理信道的功率加權。
● 物理信道的調制與解調。
● 時間及頻率同步。
● 射頻特性測量並向高層提供指示。
● MIMO天線處理。
● 傳輸分集。
● 波束賦形。
● 射頻處理。
下面簡要介紹一下LTE系統的物理層關鍵技術方案。
● 系統帶寬：LTE系統載波間隔采用15kHz，上下行的最小資源塊均為180kHz，也就是12個子載波寬度，數據到資源塊的映射可采用集中式或分布式兩種方式。通過合理配置子載波數量，系統可以實現1.4~20MHz的靈活帶寬配置。
● OFDMA與SC-FDMA：LTE系統的下行基本傳輸方式采用正交頻分多址OFDMA方式，OFDM傳輸方式中的CP（循環前綴）主要用於有效的消除符號間干擾，其長度決定了OFDM系統的抗多徑能力和覆蓋能力。為了達到小區半徑100km的覆蓋要求，LTE系統采用長短兩套循環前綴方案，根據具體場景進行選擇：短CP方案為基本選項，長CP方案用於支持大范圍小區覆蓋和多小區廣播業務。上行方向，LTE系統采用基於帶有循環前綴的單載波頻分多址（SC-FDMA）技術。選擇SC-FDMA作為LTE系統上行信號接入方式的一個主要原因是為了降低發射終端的峰值平均功率比，進而減小終端的體積和成本。
● 雙工方式：LTE系統支持兩種基本的工作模式，即頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）；支持兩種不同的無線幀結構，幀長度均為10ms。
● 調制方式：LTE系統上下行均支持如下調制方式：QPSK、16QAM及64QAM。
● 信道編碼：LTE系統中對傳輸塊使用的信道編碼方案為Turbo編碼，編碼速率為R=1/3，它由兩個8狀態子編碼器和一個Turbo碼內部交織器構成。其中，在Turbo編碼中使用柵格終止方案。
● 多天線技術：LTE系統引入了MIMO技術，通過在發射端和接收端同時配置多個天線，大幅度地提高了系統的整體容量。LTE系統的基本MIMO配置是下行2×2、上行1×2個天線，但同時也可考慮更多的天線配置（最多4×4）。LTE系統對下行鏈路采用的MIMO技術包括發射分集、空間復用、空分多址、預編碼等，對於上行鏈路，LTE系統采用了虛擬MIMO技術以增大容量。
● 物理層過程：LTE系統中涉及多個物理層過程，包括小區搜索、功率控制、上行同步、下行定時控制、隨機接入相關過程、HARQ等。通過在時域、頻域和功率域進行物理資源控制，LTE系統還隱含支持干擾協調功能。
● 物理層測量：LTE系統支持UE與eNodeB之間的物理層測量，並將相應的測量結果向高層報告。具體測量指標包括：同頻和異頻切換的測量、不同無線接入技術之間的切換測量、定時測量以及無線資源管理的相關測量。