LTE物理層過程

1、小小區(qū)搜索過區(qū)搜索過程程隨機(jī)接入過隨機(jī)接入過程程功率控制功率控制LTE物理層過程主要內(nèi)容主要內(nèi)容 為什么要進(jìn)行小區(qū)搜索 UE通過小區(qū)搜索過程完成下行時(shí)間和頻率的同步，并識(shí)別小區(qū)id。 完成小區(qū)初搜后，UE接收基站發(fā)出的廣播信息，獲取系統(tǒng)信息。 小區(qū)搜索是UE接入系統(tǒng)的第一步，關(guān)系到UE能否快速，準(zhǔn)確的接入系統(tǒng)。小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程 小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程兩步法同步兩步法同步小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程兩步法同步兩步法同步小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程 第二步： UE在完成5ms時(shí)隙同步后，在PSS基礎(chǔ)上向前搜索SSS。 UE在檢測到SSS之前，還不知道該小區(qū)是工作在FDD還

2、是TDD模式下。如果UE同時(shí)支持FDD和TDD，則會(huì)在2個(gè)可能的位置上去嘗試解碼SSS。如果在PSS的前一個(gè)symbol上檢測到SSS，則小區(qū)工作在FDD模式下；如果在PSS的前3個(gè)symbol上檢測到SSS，則小區(qū)工作在TDD模式下。如果UE只支持FDD或TDD，則只會(huì)在相應(yīng)的位置上去檢測SSS，如果檢測不到，則認(rèn)為不能接入該小區(qū)。小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程 第三步： UE在獲得幀同步后可以通過解調(diào)參考信號(hào)完成時(shí)隙與頻率的精確同步，同時(shí)為解調(diào)物理廣播信道（PBCH）做信道估計(jì)。 PBCH一共24bit信息，其中3bit用于指示6種可能帶寬，3bit用于說明PHICH配置

3、，8bit用于廣播系統(tǒng)幀號(hào)，預(yù)留10bit的空閑位。另外，系統(tǒng)的天線端口數(shù)隱含在PBCH的CRC中，所以通過解調(diào)PBCH，可以得到系統(tǒng)幀號(hào)、帶寬信息、PHICH的配置以及天線配置，這些系統(tǒng)信息，稱為MIB（主信息塊）。小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程 最后： 在接收了PBCH后，UE已經(jīng)完成了與eNode B的定時(shí)同步，但是完成最終的小區(qū)搜索還需要進(jìn)一步接收通過 DL-SCH傳輸?shù)牟煌到y(tǒng)信息塊（SIB）。 一個(gè)子幀中有關(guān)DL-SCH的系統(tǒng)信息的出現(xiàn)與否是通過被標(biāo)記為特別系統(tǒng)信息RNTI(SI-TNTI)的相關(guān)PDCCH傳輸來指示的。為了接收SIB，首先要接收PCFICH，根據(jù)小區(qū)的PCI可以算出PC

4、FICH在頻域的起始位置和分布情況，對PCFICH解碼后可以知道PDCCH的占用OFDM數(shù)目。檢測PDCCH的CRC中的RNTI，如果為SI-RNTI，則說明后面的PDSCH是一個(gè)SIB，于是接收PDSCH，譯碼后將SIB上報(bào)給高層協(xié)議棧，由RRC來判斷是否接收到足夠的SIB，等接收到足夠的SIB后結(jié)束整個(gè)小區(qū)搜索過程。小區(qū)搜索流程小區(qū)搜索流程 系統(tǒng)信息塊（SIB） LTE定義了一系列的SIB，而這些SIB的特征是通過包含在其中的信息類型體現(xiàn)的： SIB1所包含的信息主要是關(guān)于終端是否被允許駐留到小區(qū)，其中包含小區(qū)運(yùn)營商的信息。SIB1還包含了TDD模式下上下行鏈路子幀分配以及特殊子幀配置方面

5、的信息。 SIB2包含終端接入小區(qū)所需的信息，有：上行鏈路小區(qū)帶寬、隨機(jī)接入?yún)?shù)、上行鏈路功率控制相關(guān)參數(shù)。 SIB3主要包含關(guān)于小區(qū)重傳的信息。 SIB4SIB8包含相鄰小區(qū)信息（同載波以及不同載波相鄰小區(qū)信息、相鄰非LET小區(qū)信息）。 SIB9包含家庭基站信息。附：附：SIB隨機(jī)接入過程 隨機(jī)接入是UE與網(wǎng)絡(luò)之間建立無線鏈路的必經(jīng)過程。只有隨機(jī)接入完成后，UE與eNode B 才能進(jìn)行信息交互，完成諸如呼叫、資源請求、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌?隨機(jī)接入過程涉及物理層、MAC層、RRC層等多個(gè)協(xié)議層。 物理層定義隨機(jī)接入過程所需要的前導(dǎo)碼（preamble）、PRACH信道資源、隨機(jī)接入過程各消息的

6、時(shí)序關(guān)系等; MAC層負(fù)責(zé)控制隨機(jī)接入過程觸發(fā)與實(shí)施； 對于一些特殊的隨機(jī)接入場景，例如切換過程中的隨機(jī)接入，則需要RRC層的參與。 隨機(jī)接入過程分為：競爭模式隨機(jī)接入和非競爭模式隨機(jī)接入兩種。 競爭模式隨機(jī)接入使用全部UE在任何時(shí)間都可以使用的Preamble碼接入，如初始接入；非競爭模式隨機(jī)接入是使用在一段時(shí)間僅有一個(gè)UE可以使用的Preamble碼接入，它只發(fā)生在切換和收到下行數(shù)據(jù)的場景下。隨隨機(jī)接入過程機(jī)接入過程 一、基于競爭模式的隨機(jī)接入: (1 ) RRC_IDLE狀態(tài)下的初始接入: (2 )無線鏈路發(fā)生故障后的初始接入; (3 )RRC_CONNECTED狀態(tài)下，當(dāng)有上行數(shù)據(jù)需要

7、傳輸 ,但是又沒有取得上行同步即處于“non-synchronized”狀態(tài)時(shí),UE需要發(fā)起上行隨機(jī)接入過程進(jìn)行上行數(shù)據(jù)的發(fā)送。隨機(jī)接入過程隨機(jī)接入過程 二、基于非競爭模式的隨機(jī)接入: (1)在處于RRC_CONNECTED狀態(tài)時(shí),當(dāng)有下行數(shù)據(jù)傳輸,這時(shí)上行失步，因?yàn)閿?shù)據(jù)的傳輸除了接收外，還需要ACK反饋，如果上行失步的話，eNB無法保證能夠收到UE的確認(rèn)信息，而此時(shí)下行還是同步的，因此可以通過下行消息告訴UE發(fā)起隨機(jī)接入需要使用的資源，比如前導(dǎo)序列以及發(fā)送時(shí)機(jī)等，因?yàn)榻尤胭Y源由基站通過下行信道發(fā)送給UE的,所以此時(shí)UE使用的上行接入資源不會(huì)產(chǎn)生沖突。 (2)小區(qū)切換過程中的隨機(jī)接入,在未與目

8、的基站取得同步之前,UE不用先與當(dāng)前連接的基站斷開連接,可以通過當(dāng)前連接的eNode B發(fā)向目標(biāo)eNode B申請可以使用的資源。隨隨機(jī)接入過程機(jī)接入過程 是否基于競爭取決與UE是否能夠正確地監(jiān)聽基站發(fā)送的物理下行控制信道，如果可以，那么UE將能夠正確的解析出基站配備給UE的上行發(fā)送資源；而如果不可以，那么只有通過使用共享的公共資源進(jìn)行發(fā)起競爭的隨機(jī)接入過程。隨隨機(jī)接入過程機(jī)接入過程競爭模式隨機(jī)接入競爭模式隨機(jī)接入基于競爭模式的隨機(jī)接入流程 步驟一： UE發(fā)送隨機(jī)接入前導(dǎo)序列。 在發(fā)送上行接入前導(dǎo)序列之前，終端應(yīng)該已經(jīng)和系統(tǒng)下行同步好了，下行同步意味著UE獲得了幀同步以及系統(tǒng)廣播消息，但是上行

9、并沒有同步。UE隨機(jī)選擇一個(gè)Preamble碼，在PRACH上發(fā)送，讓eNB知道存在一個(gè)終端試圖跟基站建立連接。競競爭模式隨機(jī)接入爭模式隨機(jī)接入 步驟二：當(dāng)eNode B 檢測到UE發(fā)送的前導(dǎo)序列，下行發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)，隨機(jī)接入響應(yīng)中包含以下信息：Backoff(回退)參數(shù)（指示如果本次隨接入失敗，UE下次發(fā)起隨機(jī)接入的時(shí)延最大值）;所收到的Preamble碼的編號(hào)；所收到的Preamble碼對應(yīng)的時(shí)間調(diào)整量（用于MSG3上行傳輸定時(shí)提前量）；為該終端（MSG3）分配的上行資源位置指示信息；臨時(shí)C-RNTI分配（小區(qū)級(jí)終端標(biāo)識(shí)）。競競爭模式隨機(jī)接入爭模式隨機(jī)接入 步驟三：MSG3發(fā)送 當(dāng)UE收

10、到來自eNode B的隨機(jī)接入響應(yīng)（RAR），獲得上行的時(shí)間同步和上行資源。但此時(shí)并不能確定此RAR消息是發(fā)送給UE 自己而不是發(fā)送給其他的UE的，因?yàn)閁E的前導(dǎo)序列是隨機(jī)選擇的，存在不同的UE選中了同一個(gè)前導(dǎo)序列的可能性，因此會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)接入沖突。為此UE需要通過隨后的MSG3 和MSG4消息, 來解決這樣的隨機(jī)接入沖突。 MSG3針對不同場景攜帶不同內(nèi)容： 初始接入：攜帶RRC層生成的RRC連接請求消息 連接重建：攜帶RRC層生成的RRC重建請求消息 切換：包含RRC層生成的RRC切換完成消息及UE的C-RNTI。 上下行數(shù)據(jù)到達(dá)：至少傳輸U(kuò)E的C-RNTI。競競爭模式隨機(jī)接入爭模式隨機(jī)接入

11、 步驟四：競爭消除 eNode B向UE發(fā)MSG4，MSG4中攜帶UE競爭解決標(biāo)識(shí)。每個(gè)終端均將下行數(shù)據(jù)中包含的沖突解決標(biāo)識(shí)與其在MSG3中發(fā)送的標(biāo)識(shí)進(jìn)行對比，二者相同則判定為競爭解決成功。在競爭解決成功后，臨時(shí)C_RNTI升級(jí)為UE的C_RNTI；否則用戶將使用原有的小區(qū)內(nèi)C-RNTI。競競爭模式隨機(jī)接入爭模式隨機(jī)接入非競爭模式隨機(jī)接入過程不會(huì)產(chǎn)生接入沖突，它是使用專用的接入前導(dǎo)進(jìn)行隨機(jī)接入的。適用于切換或有下行數(shù)據(jù)到達(dá)且需要重新建立上行同步時(shí)非競爭模式隨機(jī)接入非競爭模式隨機(jī)接入 首先，eNode B給UE 分配一個(gè)特定的、不在基站廣播公布的隨機(jī)接入前導(dǎo)序列組中的隨機(jī)接入前導(dǎo)序列； UE接收到這個(gè)前導(dǎo)序列后，在特定的時(shí)頻資源發(fā)送指定的preamble序列； 基站接收到隨機(jī)接入序列后，發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)，UE與eNode B完成隨機(jī)接入過程。非競爭模式隨機(jī)接