LTE 协议与接口详解

LTE 空口协议栈

物理层（PHY）

LTE 物理层基于 OFDMA（正交频分多址）技术：

下行（基站→终端）：OFDMA
  - 子载波间隔：15 kHz
  - FFT 大小：128 ~ 2048 点
  - 循环前缀：Normal CP（4.7μs）/ Extended CP（16.7μs）

上行（终端→基站）：SC-FDMA（单载波频分多址）
  - 降低 PAPR（峰均比），节省终端功耗
  - 子载波间隔同为 15 kHz

LTE 资源块（Resource Block）：

1 个 RB = 12 个子载波 × 1 个时隙（0.5ms）
        = 12 × 15kHz = 180 kHz 带宽
        = 84 个 RE（资源元素）

系统带宽与 RB 数量：
  1.4 MHz → 6 RB
  3 MHz   → 15 RB
  5 MHz   → 25 RB
  10 MHz  → 50 RB
  15 MHz  → 75 RB
  20 MHz  → 100 RB

MAC 层

MAC 层负责调度和 HARQ（混合自动重传请求）：

HARQ 工作原理：
  1. 发送方发送数据包
  2. 接收方解码失败 → 发送 NACK
  3. 发送方重传（Chase Combining 或 Incremental Redundancy）
  4. 接收方合并多次接收的信号，提高解码成功率

HARQ 进程数：
  FDD：8 个并行 HARQ 进程
  TDD：最多 15 个

RLC 层

RLC 提供三种传输模式：

模式	说明	适用场景
TM（透明模式）	无头部，无重传	广播、寻呼
UM（非确认模式）	有序传输，无重传	VoIP、视频流
AM（确认模式）	有序传输，ARQ 重传	TCP 数据

USB 接口详解

USB 枚举模式

移远 4G 模组 USB 接口支持多种枚举模式：

# 查询当前 USB 模式
AT+QCFG="usbnet"
# 0: NDIS/QMI（默认，Windows 推荐）
# 1: CDC-ECM（Linux 推荐）
# 2: MBIM（Windows 10+ 推荐）
# 3: RNDIS（通用网卡）

# 设置为 ECM 模式（Linux）
AT+QCFG="usbnet",1

Linux 下的 USB 驱动

# 方法1：使用内核自带 qmi_wwan 驱动
# 适用于 NDIS/QMI 模式
modprobe qmi_wwan
# 会创建 wwan0 接口，需要配合 libqmi 或 ModemManager 使用

# 方法2：使用 CDC-ECM 驱动
# 适用于 ECM 模式
modprobe cdc_ether
# 会创建 usb0 接口，可直接使用 DHCP

# 方法3：使用移远提供的 GobiNet 驱动
# 下载：https://github.com/quectel/GobiNet
make && make install
# 创建 eth0 接口

# 方法4：使用 quectel-CM 连接管理工具
./quectel-CM -s cmnet -4
# 自动处理拨号和路由

Windows 下的驱动安装

1. 下载移远 Windows USB 驱动
   官网：https://www.quectel.com/download/
   
2. 安装驱动后，设备管理器会出现：
   - Quectel USB AT Port（COM口，AT指令）
   - Quectel USB DM Port（诊断口）
   - Quectel USB NMEA Port（GNSS数据，如有）
   - Quectel USB Modem（拨号网络）
   - Quectel USB Net Adapter（网卡，NDIS模式）

3. 使用 NDIS 模式拨号：
   AT+QCFG="usbnet",0
   AT+CGDCONT=1,"IP","cmnet"
   AT$QCRMCALL=1,1

PCIe 接口详解

高端 4G/5G 模组（EP06、RG520N 等）支持 PCIe 接口，提供更高带宽。

PCIe 接口规格

EP06（Cat.12）：PCIe Gen2 x1
  - 理论带宽：5 Gbps
  - 实际可用：约 500 Mbps（受模组速率限制）

RG520N（5G）：PCIe Gen3 x1
  - 理论带宽：8 Gbps
  - 实际可用：约 4 Gbps

Linux PCIe 驱动

# 查看 PCIe 设备
lspci | grep Quectel
# 输出：01:00.0 Wireless controller: Quectel Wireless Solutions ...

# 加载驱动（移远提供）
# 下载：https://github.com/quectel/quectel-CM
insmod pcie_mhi.ko
insmod mhi_netdev.ko

# 查看网络接口
ip link show mhi_netdev0

UART 接口详解

UART 是最简单的接口，适合资源受限的 MCU 系统。

UART 配置

# 查询当前波特率
AT+IPR?
# +IPR: 115200

# 设置波特率（重启后生效）
AT+IPR=921600;&W

# 常用波特率：9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600

# 查询流控设置
AT+IFC?
# +IFC: 2,2  （硬件流控 RTS/CTS）

# 关闭流控（简化接线）
AT+IFC=0,0

UART 多路复用（MUX）

通过 3GPP TS 27.010 MUX 协议，在单个 UART 上虚拟出多个逻辑通道：

# 开启 MUX 模式
AT+CMUX=0  # 基本模式
# 或
AT+CMUX=1  # 高级模式

# 开启后，UART 上会有多个虚拟通道：
# 通道1：AT 指令
# 通道2：PPP 数据
# 通道3：GNSS 数据（如有）