陜西安康月LTE物理層介紹

1、課程目標(biāo) 掌握LTE物理層幀結(jié)構(gòu) 了解物理資源分配 了解物理信道及信號的功能 掌握物理層過程 課程內(nèi)容 n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) n無線幀結(jié)構(gòu) n物理資源分配 n物理信道和信號 n物理層過程 3GPP協(xié)議版本 Page3 LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：扁平化 Page4 HLR SGSN /GGSN MSC Server MGW IP / ATM 回傳網(wǎng) NodeB NodeB NodeB UE UE UE RNC Iu接口接口 Iub接口接口 IP承載網(wǎng) HSS SGW MME IMS eNodeB eNodeB eNodeB PGW LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：扁平化 (續(xù)) Page5 eNodeB

2、 MME/S-GW MME/S-GW X2 X2X2 S1 S1 S1 S1 E-UTRAN eNodeB eNodeB 核心網(wǎng)核心網(wǎng) Page6 LTE主要設(shè)計(jì)目標(biāo)：三高、兩低、一平 三高三高 高高峰值速率峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps 高高頻譜效率頻譜效率：頻譜效率是3G的35倍 高高移動(dòng)性移動(dòng)性：支持350 km/h（在某些頻段甚至支持500km/h） 兩低兩低 低低時(shí)延時(shí)延：控制面 IDLE -ACTIVE: 100ms，用戶面?zhèn)鬏? 1Gbps/ Page20 頻譜效率提升技術(shù)：頻譜效率提升技術(shù)： OFDM（正交頻分復(fù)用）（正交頻分復(fù)用） Page21 頻譜效

3、率提升關(guān)鍵技術(shù)：OFDM 單載波單載波 lOFDM：正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing) l多采用幾個(gè)頻率并行發(fā)送，以實(shí)現(xiàn)寬帶的傳輸 lOFDM系統(tǒng)中各個(gè)子載波相互交疊，互相正交，從而極大地提高了 頻譜利用率 frequencyfrequency frequency 傳統(tǒng)多載波傳統(tǒng)多載波OFDM OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子載波相互交疊，互相 正交，從而極大的提高了頻譜利用率 OFDM優(yōu)點(diǎn)1頻譜利用率高 Page22 工信部電信研究院-TD-LTE無線關(guān)鍵技. frequency OFDM頻譜 傳統(tǒng)FDM頻譜 如果某頻點(diǎn)衰落較大，可以將用

4、戶調(diào)度到其它子載波 上 OFDM優(yōu)點(diǎn)2對抗頻率選擇性衰落 某UE可用頻率 某UE不用的頻率 或低MCS 頻率資源分配圖： 深衰落 頻 率 選 擇 性 衰 落 Page23 OFDM不足1對頻率偏移特別敏 感 解決方法：LTE使用頻率同步解決頻偏問題 Page24 OFDM不足2峰均比(PAPR)高 OFDM系統(tǒng)中由于載波數(shù)較多，多載波疊加 后PARP比較大 Page25 l解決方法：下行使用高性能功放，上行使用DFT-S-OFDM技術(shù) Page26 下行多址技術(shù)：OFDMA OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDMA 是

5、一種資源分配粒度更小的多址方 式，同時(shí)支持多個(gè)用戶 子載波 TTI： 1ms 頻域 時(shí)域 用戶 1 用戶 2 用戶 3 系統(tǒng)帶寬 子頻段：12個(gè)子載 波 上行多址技術(shù)：SC-FDMA Page27 為克服高PAPR對UE功放的限制，LTE的上行采用多址接 入技術(shù)為SC-FDMA OFDMA與SC-FDMA的對比 課程內(nèi)容 n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) n無線無線幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) n物理資源分配 n物理信道和信號 n物理層過程 無線幀結(jié)構(gòu)-FDD 每個(gè)10ms無線幀被分為10個(gè)子幀 每個(gè)子幀包含兩個(gè)時(shí)隙，每時(shí)隙長0.5ms Ts=1/(1500*2048) 是基本時(shí)間單元 任何一個(gè)子幀即可以作為上行，也可以

6、作為下行 #0 1個(gè)無線幀 Tf = 307200 TS = 10 ms 1個(gè)時(shí)隙 Tslot=15360TS=0.5ms #1 1個(gè)子幀 #2#17#18#19 1個(gè)子幀 子幀 #5 DwPTS GP UpPTS 子幀 #9 1個(gè)半幀 153600 TS = 5 ms 1個(gè)子幀 子幀 #0 DwPTS GP UpPTS 30720TS 子幀 #4 1個(gè)時(shí)隙 Tslot=15360TS 1個(gè)無線幀 Tf = 307200 Ts = 10 ms 無線幀結(jié)構(gòu)-TDD 每個(gè)10ms無線幀包括2個(gè)長度為5ms的半幀，每個(gè)半幀由4個(gè)數(shù)據(jù)子幀和1個(gè)特殊 子幀組成 特殊子幀包括3個(gè)特殊時(shí)隙：DwPTS，GP

7、和UpPTS，總長度為1ms 支持5ms和10ms上下行切換點(diǎn) 子幀0、5和DwPTS總是用于下行發(fā)送 TD-LTE子幀配置 配置 切換時(shí) 間間隔 子幀編號 0123456789 05msDSUUUDSUUU 15msDSUUDDSUUD 25msDSUDDDSUDD 310msDSUUUDDDDD 410msDSUUDDDDDD 510msDSUDDDDDDD 65msDSUUUDSUUD Page32 特殊子幀的時(shí)隙配置 特殊子幀配 置 普通CP擴(kuò)展CP DwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS 03101381 1941831 21031921 311211011 4121187

8、2 5392822 6932912 71022- 81112- Page33 TDD與FDD幀結(jié)構(gòu)比較 課程內(nèi)容 n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) n無線幀結(jié)構(gòu) n物理資源分配物理資源分配 n物理信道和信號 n物理層過程 物理資源塊PRB n一個(gè)RB在時(shí)域上包含 個(gè)OFDM符號,在頻域上 包含 個(gè)子載波 n 和 的個(gè)數(shù)由CP類 型和子載波間隔決定 DL symb N RB sc N DL symb N RB sc N 資源組 資源資源定義定義 RE一個(gè)RE在時(shí)域占用一個(gè)符號，在頻域占用1個(gè)子載波，是 最小的資源單位 REG為控制信道資源分配的資源單位， 由4個(gè)RE組成 CCE由PDCCH資源分配的一個(gè)資源

9、單位; 一個(gè)CCE包含9個(gè)REG RB由服務(wù)信道資源分配的一個(gè)資源單位; RB在時(shí)域占用一個(gè) 時(shí)隙，在頻域占用12個(gè)子載波 RBG為業(yè)務(wù)信道資源分配的資源單位， 由一組RB組成 REG的概念 CCE的概念 CCE用于PDCCH分配 在PCFICH 和PHICH完成之后，進(jìn)行 PDCCH分配 每個(gè)CCE包含9個(gè)REG，CCE從0開始編 號 CCE的總數(shù)由PDCCH占用的符號數(shù)決 定 CP，子載波間隔和OFDM符號 CP，子載波間隔和OFDM符號之間的關(guān)系 子載波間隔OFDM符號數(shù) (一個(gè)時(shí)隙) RB占用子載 波數(shù) RB對應(yīng)的 RE數(shù) 常規(guī)CP 15KHz71284 擴(kuò)展CP 15KHz61272

10、 7.5KHz32472 1個(gè)RB在頻域上對應(yīng)12個(gè)子載波， 180KHz=15 KHz x 12(normal CP) RB和帶寬 不同帶寬對應(yīng)的RB數(shù) 占用帶寬 = 子載波間隔 x 每RB的子載波數(shù) x RB數(shù) 子載波間隔 = 15KHz 每RB的子載波數(shù) = 12 備注: 當(dāng)前協(xié)議中，最大RB數(shù)為100 信道帶寬信道帶寬 (MHz) 1.435101520 RB數(shù)數(shù) 615255075100 實(shí)際占用帶實(shí)際占用帶 寬寬(MHz) 1.082.74.5913.518 RBG的概念 RBG用于服務(wù)信道的資源分配 RBG 由一組RB組成 RBG的個(gè)數(shù)與系統(tǒng)帶寬相關(guān) 464 110 327 63

11、 211 26 110 (P) RBG 個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)系統(tǒng)帶寬 DL RB N 課程內(nèi)容 n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) n無線幀結(jié)構(gòu) n物理資源分配 n物理信道和信號 下行物理信道和信號下行物理信道和信號 下行物理信道和信號 n物理層過程 LTE下行物理信道 下行物下行物 理信道理信道 PCFICH-物物 理控制格理控制格 式指示信式指示信 道道 PBCH-物理物理 廣播信道廣播信道 PMCH-物物 理多播信理多播信 道道 PDSCH-下下 行物理共行物理共 享信道享信道 PDCCH-下下 行物理控行物理控 制信道制信道 PHICH-物物 理理HARQ指指 示信道示信道 下行物理層信號下行物理層信號: lR

12、S(導(dǎo)頻信號) lP(S)-SCH(同步信號 ) 固定位置的信道、信號 RS P（S）SCH PBCH PCFICH（相對固定） 信道映射的順序 固定位置信道（RS、P（S） SCH、PBCH、PCFICH） PHICH PDCCH PDSCH 下行物理信道示意圖 TDD下行物理信道時(shí)頻示意圖 下行同步信號 LTE 同步信號 PSS (Primary Synchronization signal) SSS (Secondary Synchronization signal) 同步信號的作用 小區(qū)ID（共504個(gè)），由組ID和組內(nèi)ID組成，分成168組，每組3個(gè) 獲得小區(qū)ID: 通過檢測PSS和

13、SSS來獲得小區(qū)ID SSS:與小區(qū)ID組 一一對應(yīng),范圍0-167 PSS:與組內(nèi)ID號 ,范圍0-2 小區(qū)ID: 定時(shí)同步: 在檢測PSS和SSS的過程中獲得5ms定時(shí)和10ms定時(shí) PSS: 5ms 定時(shí)同步 SSS: 10ms定時(shí)同步 FDD/TDD系統(tǒng)識(shí)別，常規(guī)CP/擴(kuò)展CP識(shí)別 同步信號時(shí)頻位置 時(shí)、頻位置 頻域位置： 時(shí)域位置 5ms周期 同步過程 P-SSS-SS 主要作用是使UE與eNodeB獲取幀同步，小區(qū)搜索在完 成同步的同時(shí)，確定小區(qū)的物理層小區(qū)ID。 同步過程通過2步完成，即 首先檢測PSS，完成： 半幀定時(shí)，即獲得半幀（5ms）邊界， 頻偏校正， 并獲得組內(nèi)ID 利

14、用3條ZC序列區(qū)分3個(gè)組內(nèi)ID 然后再檢測SSS，完成： 長/短CP檢測（符號同步） 盲檢測 幀定時(shí)，即獲得幀（10ms）邊界 SSS由兩條短碼序列 交叉組成，用不同的順序區(qū)分兩個(gè)半幀 并獲得組ID 下行參考信號 下行參考信號作用 信道估計(jì)，用于相干解調(diào)和檢測， 包括控制信道和數(shù)據(jù)信道 信道質(zhì)量的測量，用于調(diào)度、鏈 路自適應(yīng) 導(dǎo)頻強(qiáng)度的測量，為切換、小區(qū) 選擇提供依據(jù) 考慮因素 圖樣時(shí)、頻密度 時(shí)域：導(dǎo)頻間隔小于相干時(shí)間 頻域：導(dǎo)頻間隔小于相干帶寬 序列 相關(guān)性 序列數(shù)量 復(fù)雜度 下行參考信號分類 小區(qū)專有導(dǎo)頻（ Cell-specific DL RS，CRS ） Tx port 03 主要用

15、于信道估計(jì)（控制/數(shù) 據(jù)信道的解調(diào)）；信道測量 （CQI/PMI/RI測量等） 對應(yīng)非MBSFN傳輸 MBSFN導(dǎo)頻 Tx port 4， 用于解調(diào)多播業(yè)務(wù) 對應(yīng)MBSFN傳輸 UE專有導(dǎo)頻 Tx port 5，專用RS（DRS） 用于傳輸模式7的數(shù)據(jù)解調(diào) 下行物理信號 小區(qū)專用參考信號 參考信號映射初始位置與小區(qū)ID，RB序號，天 線端口號，OFDM符號序號等有關(guān)。 Normal CP，Cell ID=0時(shí)Extend CP，Cell ID=0時(shí) 下行物理信號 UE專用參考信號 在普通子幀中發(fā)送，該信號以用戶為單位，高層指示是否發(fā) 送了該信號并且是否用作終端下行數(shù)據(jù)解調(diào)。 僅在承載該用戶數(shù)據(jù)

16、的資源塊上傳輸，天線端口5發(fā)送。 常規(guī) CP 15kHz擴(kuò)展 CP 15kHz PBCH-物理廣播信道 承載BCH包含的系統(tǒng)信息，系統(tǒng)信息包括下行系統(tǒng)帶寬、系 統(tǒng)幀序號(SFN)、PHICH持續(xù)時(shí)間以及資源大小指示信息 在PBCH的CRC校驗(yàn)時(shí)，附加了天線數(shù)目信息 每個(gè)第0號子幀的時(shí)隙1有4個(gè)OFDM符號的PBCH信號數(shù) PCFICH-物理控制格式指示信道 傳輸CFI（Control Format Indicator）信息，用于指示控制區(qū) 的時(shí)域長度，即有幾個(gè)OFDM符號。 每個(gè)子幀中都發(fā)射PCFICH，eNodeB通過PCFICH將一個(gè)子幀中 PDCCH占用的OFDM符號數(shù)通知給UE，這個(gè)O

17、FDM符號數(shù)由CFI來指 示，CFI可以取值為CFI= 1,2,3,4（4保留小帶寬時(shí)采用）。 PCFICH占用每個(gè)subFrame 第一個(gè)OFDM symbol中的4個(gè)REG，起始 位置決定于PCellID ，均勻散布于整個(gè)帶寬上。 分集方式 空域分集：SFBC 頻域分集：4個(gè)REG均勻的分布在整帶寬 PHICH-物理HARQ指示信道 PHICH承載eNodeB對上行發(fā)射信號 做出的NAK/ACK響應(yīng)信息 PHICH可以占1、2、3個(gè)OFDM符號 編碼過程 一個(gè)ACK/NACK bit進(jìn)行三次重復(fù) 4（短CP）或2（長CP）倍擴(kuò)頻 信道映射過程 一個(gè)（短CP）或二個(gè)（長CP） PHICH組占

18、3個(gè)REG （ 12個(gè)子載波） 由于使用了I/Q兩路映射，因此一 個(gè)（短CP）或二個(gè)（長CP） PHICH 組有8個(gè)PHICH信道； 采用先時(shí)域再頻域的映射 分集方式：SFBC PDCCH-物理下行控制信道 PDCCH承載調(diào)度以及其他控制信息，具體包含傳輸格式、資源分配、上 行調(diào)度許可、功率控制以及上行重傳信息。這些信息可以組成多種控制 信息(DCI)格式，被映射到每個(gè)子幀的最先的前n（n4）個(gè)OFDM符號中， n的具體取值由PCFICH信道中的CFI來指示。 在一個(gè)子幀中，可以同時(shí)傳輸多個(gè)PDCCH，一個(gè)UE可以監(jiān)聽一組PDCCH。 每個(gè)PDCCH在一個(gè)或者多個(gè)控制信道單元(CCE)中發(fā)射，

19、通過集成不同數(shù) 目的CCE可以實(shí)現(xiàn)不同的PDCCH編碼碼率。 PDCCH支持4種物理層格式，分別占用1、2、4、8個(gè)CCE。 CRC附加用戶加擾信道編碼速率匹配 小區(qū)內(nèi)的 PDCCH 信道合并 CRC附加用戶加擾信道編碼速率匹配 CRC附加用戶加擾信道編碼速率匹配 每個(gè)天線 口的物理 資源映射 OFDM調(diào)制 OFDM調(diào)制 OFDM調(diào)制 An 1 An 0 An P 小區(qū)加擾 調(diào)制映射 層映射 預(yù)編碼 PDCCH DCIn 1DCI 2DCI PDSCH-物理下行共享信道（1） 典型的分組型信道,資源不獨(dú)占 為了減少VoIP時(shí)延，PDSCH也支 持semi-persistent方式 可以傳尋呼/

20、廣播（非PBCH里傳輸） /用戶數(shù)據(jù) 通過速率控制保證QoS 支持QPSK, 16QAM, 64QAM三種 調(diào)制方式 HARQ 異步/自適應(yīng) 兩種資源映射方式 Localized：不跳頻 調(diào)頻增益 Distributed：跳頻 頻域分集增益 下行物理信道映射 BCCH PCCHCCCHDCCHDTCHMCCHMTCH PCHDL-SCHMCHBCH PBCHPDSCHPMCH 邏輯信道 傳輸信道 物理信道 PDCCH 課程內(nèi)容 n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) n無線幀結(jié)構(gòu) n物理資源分配 n物理信道和信號 下行物理信道和信號 上行物理信道和信號行物理信道和信號 n物理層過程 LTE上行物理信道 上行物上

21、行物 理信道理信道 PUSCH- 物理上行物理上行 共享信道共享信道 PUCCH- 物理上行物理上行 控制信道控制信道 PRACH- 物理隨機(jī)物理隨機(jī) 接入信道接入信道 上行物理層信號上行物理層信號: lDMRS(PUSCH/PUCCH解 調(diào)參考信號) lSRS(Sounding信號 ) 上行物理信道示意圖 上行參考信號-DMRS 用于PUSCH解調(diào) 與PUSCH相同帶寬 一個(gè)時(shí)隙一個(gè)DMRS符號，放在 時(shí)域中間 上行參考信號-SRS 作用 信道測量，用于調(diào)度和鏈路自適應(yīng) 主要作用 功控 定時(shí)調(diào)整 梳狀結(jié)構(gòu) 相同頻率資源上通過序列循環(huán)移位來區(qū)分用戶 8個(gè)循環(huán)移位，最多復(fù)用8個(gè)用戶 SRS帶寬

22、0 TC k 1 TC k 上行參考信號-SRS時(shí)域位置 Cell Spcific配置 周期：小區(qū)內(nèi)所有UE的SRS的最短周期 子幀偏移：小區(qū)可用的SRS子幀位置 UE Specific配置 周期：某個(gè)UE的SRS周期 子幀偏移：某個(gè)UE的SRS的子幀位置 放在子幀的最后一個(gè)SC-FDMA符號 可以最大程度的避免與PRACH信道干擾 bandwidth t PUCCH PUSCH PRACH 1ms CP SRS PUCCH-物理上行控制信道 PUCCH所攜帶的信息 Carries Hybrid ARQ ACK/NAKsin response to downlink transmission

23、Carries Scheduling Request (SR) Carries CQIPMIRireports PUCCH占用的時(shí)頻資源 采用碼分區(qū)分UE，PUCCH 1/1a/1 b以CAZAC序列和walsh碼進(jìn)行擴(kuò) 頻 格式2/2a/2b使用CAZAC序列進(jìn)行 擴(kuò)頻 在兩個(gè)時(shí)隙上采用跳頻方式傳輸 PUCCH 的的格式 調(diào)制調(diào)制 每子幀字節(jié)每子幀字節(jié) 數(shù)數(shù) 1N/AN/A 1aBPSK1 1bQPSK2 2QPSK20 2aQPSK+BPSK21 2bQPSK+QPSK22 PUSCH-物理上行共享信道 PUSCH攜帶的信息攜帶的信息 Carries the UL-SCH 上行數(shù)據(jù) 下行鏈

24、路信道質(zhì)量信息（RICQIPMI） 下行業(yè)務(wù)信道的ACKNACK信息 PUSCH占用的資源位置占用的資源位置 頻域上，PUSCH避開了PUCCH所占用的帶寬 時(shí)域上，PUSCH避開了參考信號所占用的OFDM符號 PUSCH scsymb MM 對于同一個(gè)UE而言，PUCCH和PUSCH不能同時(shí)進(jìn)行傳輸，因?yàn)檫@樣會(huì) 破壞上行的單載波特性。PUSCH的存在，表明已經(jīng)分配了上行的資源， 因而SR不需要在PUSCH中傳輸。需要通過PUSCH進(jìn)行傳輸?shù)男帕畎?HARQ和CQI（包括RI，PMI等）。PUSCH中控制信令與數(shù)據(jù)的復(fù)用如下 圖所示： 物理隨機(jī)接入信道PRACH 物理隨機(jī)接入信道PRACH

25、Physical Random Access Channel（PRACH） 用于UE隨機(jī)接入時(shí)發(fā)送preamble信息 。 PRACH在頻域占用6個(gè)RB。 PRACH時(shí)域結(jié)構(gòu)： Preamble: CP + Sequence Preamble之后需要預(yù)留保護(hù)間隔 物理隨機(jī)接入信道PRACH Preamble使用Zadoff-Chu序列產(chǎn)生 ，根據(jù)時(shí)域 結(jié)構(gòu)、頻域結(jié)構(gòu)以及序列長度的不同，可以將 Preamble分為如下五種格式。 物理隨機(jī)接入信道PRACH 物理隨機(jī)接入信道PRACH Format03 頻域資源位置 子載波間隔1.25KHz ，常規(guī)子載波間隔的1/12 1個(gè)PRACH信道包含86

26、4個(gè)子載波（61212=864） 長度為839的preamble序列被映射至中間的839個(gè)子 載波上。 物理隨機(jī)接入信道PRACH 物理隨機(jī)接入信道PRACH Format4 頻域資源位置 子載波間隔7.5KHz ，常規(guī)子載波間隔的1/2 1個(gè)PRACH信道包含144個(gè)子載波(6122=144) 長度為139的preamble序列被映射至中間的139個(gè)子 載波上 物理隨機(jī)接入信道PRACH 上行物理信道映射 CCCHDCCHDTCH UL-SCH PRACHPUSCH RACH PUCCH 邏輯信道 傳輸信道 物理信道 課程內(nèi)容 n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù) n無線幀結(jié)構(gòu) n物理資源分配 n物理信道和

27、信號 n物理層過程物理層過程 下行同步 上行初始同步： n UE在隨機(jī)接入信道上發(fā)送 preamble碼 n eNodeB根據(jù)preamble碼的到達(dá) 位置，將調(diào)整信息反饋給UE n UE根據(jù)該信息進(jìn)行后續(xù)的發(fā)送 時(shí)間調(diào)整 上行同步保持： n eNodeB可以根據(jù)上行信號估計(jì) 接收時(shí)間生成上行時(shí)間控制命 令字 n UE在子幀n接收到的時(shí)間控制 命令字，UE在n+x子幀按照該 值對發(fā)送時(shí)間提前量進(jìn)行調(diào)整 下行初始同步： n初始下行同步是小區(qū)搜索過程。 UE通過檢測小區(qū)的主要同步信 號，以及輔助同步信號，實(shí)現(xiàn)與 小區(qū)的時(shí)間同步 下行同步保持： n小區(qū)搜索成功后，UE周期性測 量下行信號的到達(dá)時(shí)間點(diǎn)

28、，并 根據(jù)測量值調(diào)整下行同步，以 保持與eNB之間的時(shí)間同步 LTE物理層過程同步 接收數(shù)據(jù) 小區(qū)搜索 ，獲得和小區(qū)的 時(shí)頻同步 正常通信過程中周期性地 進(jìn)行同步跟蹤和補(bǔ)償 能否可以正常同步跟蹤 是 否 是否和小區(qū)建立初始同步 是 否 LTE物理層過程同步 手機(jī)開機(jī)過程 手機(jī)開機(jī)過程 PLMN選擇和小區(qū)選擇 P-SCH、S-SCH和PBCH所處位置和系統(tǒng)帶寬無關(guān)， 從而使UE可在系統(tǒng)帶寬未知情況下完成小區(qū)搜 索。 手機(jī)開機(jī)過程 PLMN選擇和小區(qū)選擇 PLMN Selection Location Registration PLMNs available PLMN selecte d Loca

29、tion Registration response Registration Area changes Indication to user Manual Mode Automatic mode Service requests NAS Control Radio measurements Cell Selection and Reselection 手機(jī)開機(jī)過程 PLMN選擇 UE會(huì)根據(jù)自身能力在E-UTRAN頻段中掃描所有的載 頻信道，以尋找可用的PLMN。UE將搜索最強(qiáng)小區(qū)， 讀取其系統(tǒng)信息來確定這個(gè)小區(qū)所歸屬的PLMN。 如果在最強(qiáng)小區(qū)上讀到了一個(gè)或多個(gè)PLMN，UE將 把所找到的滿

30、足一定質(zhì)量門限PLMN作為高質(zhì)量 PLMN報(bào)給NAS；能獲取到PLMN ID，但是不滿足質(zhì) 量門限的PLMN將和測量值一起上報(bào)給NAS層。 PLMN的選擇結(jié)果由NAS層給出。 一旦選定了PLMN，就可以進(jìn)行小區(qū)選擇過程了。 手機(jī)開機(jī)過程 小區(qū)搜索目的 檢測小區(qū)的物理層小區(qū)ID（Physical Cell-ID） 完成下行時(shí)間/頻率同步 下行CP模式檢測：normal或extended模式 檢測eNodeB所用的發(fā)射天線端口數(shù) 讀取PBCH（即MIB） 獲取SFN、下行系統(tǒng)帶寬和PHICH配置信息 手機(jī)開機(jī)過程 小區(qū)選擇分為：初始小區(qū)選擇和存儲(chǔ)信息小區(qū) 選擇 Initial Cell Selec

31、tion無需E-UTRAN載頻對應(yīng)射頻信道 的先驗(yàn)知識(shí)，UE會(huì)根據(jù)能力掃描在E-UTRAN的頻帶 內(nèi)掃描所有射頻信道，在每個(gè)載頻上UE需要搜索 一個(gè)最好小區(qū)，一旦找到一個(gè)合適小區(qū)，就選擇這 個(gè)小區(qū)。 Stored Information Cell Selection需要根據(jù)UE通過以 前的測量控制信元或者檢測到小區(qū)儲(chǔ)存起來的載頻 信息,為指導(dǎo)進(jìn)行小區(qū)選擇。如果找到合適小區(qū)， 就選擇這個(gè)小區(qū)；否則還是要發(fā)起Initial Cell Selection。 手機(jī)開機(jī)過程 小區(qū)搜索過程 手機(jī)開機(jī)過程 廣播消息讀取 MIB（Master Information Block），在PBCH中承載 PBCH每

32、10 ms無線幀出現(xiàn)一次，位于Slot#1前4個(gè)OFDM符 號中央6個(gè)RB UE首先需要讀取PBCH來獲取接收其它系統(tǒng)消息的必要信 息（SFN、下行系統(tǒng)帶寬、PHICH配置） SIB（System Information Block） 包含SIB1SIB11，均映射到PDSCH SIB1，重復(fù)周期是80 ms （位于SFN mod 8 = 0邊界），每重復(fù)周期內(nèi)傳輸4次（位 于SFN mod 2 = 0無線幀） SIB1攜帶了其它SIB的調(diào)度信息（SI序號、窗長、周期）， 基于這些調(diào)度信息來讀取其它SIB 每個(gè)SI包含一個(gè)或多個(gè)SIB，并可在SI窗內(nèi)重復(fù)發(fā)送 UE通過HARQ重傳合并（不帶AC

33、K/NACK反饋）提高系統(tǒng) 消息接收性能 UE隨機(jī)接入過程 隨機(jī)接入過程特點(diǎn) TDD/FDD共有； 和小區(qū)大小無關(guān)的處理過程； 分為競爭接入和非競爭接入； UE和eNB請求/應(yīng)答方式完成； 隨機(jī)接入過程的目的 請求初始接入； 從空閑狀態(tài)向連接狀態(tài)轉(zhuǎn)換； 支持eNodeB之間的切換過程； 取得/恢復(fù)上行同步； 向eNodeB請求UE ID； 向eNodeB發(fā)出上行發(fā)送的資源請求。 UE隨機(jī)接入過程 隨機(jī)接入過程觸發(fā) 在RRC_IDLE 狀態(tài)時(shí)，發(fā)起的初始接入； 在RRC_CONNECTED 狀態(tài)時(shí)，發(fā)起的連接重建立 處理； 小區(qū)切換過程中的隨機(jī)接入； 在RRC_CONNECTED狀態(tài)時(shí)，下行數(shù)據(jù)

34、到達(dá)發(fā)起 的隨機(jī)接入；如上行失步 在RRC_CONNECTED狀態(tài)時(shí)，上行數(shù)據(jù)到達(dá)發(fā)起 的隨機(jī)接入；如上行失步 或 無SR使用的PUCCH 資源（SR達(dá)到最大傳輸次數(shù)） UE隨機(jī)接入過程 隨機(jī)接入過程分類 基于競爭的接入: 手機(jī)在廣播的前導(dǎo)集合中隨機(jī)選取一個(gè)前導(dǎo)碼 使用Preamble Group A/B 當(dāng)兩個(gè)手機(jī)選取同一個(gè)前導(dǎo)碼時(shí)，競爭發(fā)生 適用于所有的隨機(jī)接入場合 基于非競爭的接入: 手機(jī)所用的前導(dǎo)碼是由基站分配的 隨機(jī)接入過程通過三步完成 僅適用于場合3和4 第四步用來解決沖突 無須解決沖突 UE隨機(jī)接入過程 Preamble分類 Preamble ID個(gè)數(shù)：可配，最多64個(gè)（063）

35、 Preamble A: 059; Preamble B: 459; Dedicated Preamble（剩下的ID）。 PRACH頻域位置： 起始RB Number由高層（L3）后臺(tái)配置。 60 UL RB Nn RA PRBoffset UE隨機(jī)接入過程 基于競爭的隨機(jī)接入過程 UE隨機(jī)接入過程 MSG1：隨機(jī)接入前導(dǎo)發(fā)送 根據(jù)MSG3消息塊大小和路損情況決定在Preamble Group A/B中隨機(jī)選擇一個(gè)Preamble碼在PRACH信道 上發(fā)送。 根據(jù)eNodeB指示的根ZC序列號、循環(huán)移位配置、 是否采用restricted set（僅FDD）、以及前導(dǎo)序列號， 進(jìn)行ZC序列的

36、選擇和循環(huán)移位的計(jì)算。 根據(jù)eNodeB在廣播消息中指示的PRACH期望接收功 率、前導(dǎo)格式和前導(dǎo)發(fā)送計(jì)數(shù)，進(jìn)行PRACH開環(huán)發(fā) 射功率計(jì)算和power ramping過程 eNB：根據(jù)接收的前導(dǎo)測量手UE與基站距離；產(chǎn)生 定時(shí)調(diào)整量 UE隨機(jī)接入過程 MSG2：隨機(jī)接入響應(yīng)（RAR） 在PDSCH上發(fā)送 位置由PDCCH指示，No HARQ 內(nèi)容 被響應(yīng)的前導(dǎo)標(biāo)識(shí)； 定時(shí)調(diào)整量； Temporary C-RNTI； Msg3的資源分配； UE：發(fā)完前導(dǎo)后在一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)等待RA response， 如果在時(shí)間窗內(nèi)沒有等到屬于此UE的響應(yīng)，認(rèn)為 本次接入失敗，則退回第一步進(jìn)行一次新的前導(dǎo)發(fā) 送嘗

37、試；否則，進(jìn)入step3。 UE隨機(jī)接入過程 MSG3發(fā)送 根據(jù)eNodeB指示的相關(guān)功控參數(shù)、路損估計(jì)、PUSCH 發(fā)送所占RB數(shù)等等，計(jì)算Msg 3的開環(huán)發(fā)射功率。 根據(jù)隨機(jī)接入響應(yīng)授權(quán)，按指定的資源和格式在PUSCH 上進(jìn)行Msg 3發(fā)送，Msg 3采用上行HARQ。 消息內(nèi)容： 初始接入： RRC Connection Request, 使用CCCH；至少傳輸NAS UE ID，但是沒有NAS消息。 RRC連接重建立：RRC Connection Re-establishment Request, 使 用CCCH；沒有任何NAS消息。 切換：RRC Handover Confirm,

38、通過DCCH；傳輸U(kuò)E的C-RNTI。 其他情況至少傳輸U(kuò)E的C-RNTI (上行數(shù)據(jù)到和下行數(shù)據(jù)到) UE隨機(jī)接入過程 MSG4：競爭解決 沖突檢測，在PDCCH上發(fā)送C-RNTI， 或在DL-SCH上 發(fā)送UE 競爭解決ID 給UE； HARQ； 內(nèi)容包括 NAS層UE ID； 分配資源情況等； UE： 檢測到自己NAS層ID的UE發(fā)送ACK將temporary C-RNTI升級 成C-RNTI，上行同步過程結(jié)束，等待基站調(diào)度，發(fā)送上 行數(shù)據(jù)。 沒有檢測到自己NAS層ID的UE知道發(fā)生了沖突，一段時(shí)間 后重新發(fā)起上行同步過程。 UE隨機(jī)接入過程 基于非競爭的隨機(jī)接入過程 UE隨機(jī)接入過程 基于非競爭的隨機(jī)接入 過程 1) eNB 通過下行專用信 令給UE指派非沖突的隨 機(jī)接入前綴（non- contention Random Access Preamble ）這個(gè) 前綴不在BCH上廣播 的集合中。 UE隨機(jī)接入過程 基于非競爭的隨機(jī)接入過程 2)UE在RACH上發(fā)送指派的隨機(jī)接入前綴。 3) eNB的MAC層產(chǎn)生隨機(jī)接入響應(yīng)，并在DL- SCH上發(fā)送，隨