LTE_基本原理介紹

1、LOGOLTE 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構3GPP長期演進長期演進背景介紹背景介紹1網絡架構與協(xié)議網絡架構與協(xié)議2控制面協(xié)議控制面協(xié)議3用戶面協(xié)議用戶面協(xié)議4移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程LTE3G2G蜂窩組網，廣泛應用的標準有AMPS、TACS等，采用模擬技術和頻分多址使用址(FDMA)等技術目前應用最廣泛的通信系統(tǒng)，主要包括GSM、IS-95等,完全采用數(shù)字技術，使用FDM、TDM、CDMA等技術。提供數(shù)字化的語音業(yè)務及低速數(shù)據(jù)業(yè)務國際標準有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax。技術指標：室內速率2Mbps，室外速率384kbps，行車速率144kbps。能夠實現(xiàn)語音

2、業(yè)務、高速率傳輸及寬帶多媒體、無線接入Internet等服務。OFMA及MIMO技術，在200MHz系統(tǒng)帶寬下，下行峰值速率100Mbps，上行峰值速率50MHz，提供VoIP及IMS等高速率數(shù)據(jù)傳輸服務。？1GLTE演進路線演進路線 3GPP（3rd Generation Partnership Project）于1998年12月成立，是一個由無線工業(yè)及商貿聯(lián)合會ARIB、CCSA、歐洲電信標準研究所ETSI、電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟ATIS、電信技術協(xié)會TTA和電信技術委員會TTC合作成立的通信標準化組織。 3GPP是一個致力于制定3G、LTE、IMT-Advanced標準的全球標準化組織。

3、3GPP2(第三代合作伙伴計劃2): 該組織是于1999年1月成立，由北美TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韓國的TTA四個標準化組織發(fā)起，主要是制訂以ANSI-41核心網為基礎，CDMA2000為無線接口的第三代技術規(guī)范。3GPP組織制定的4G標準 第二條演進路線是 IEEE802.16系列的寬帶無線接入標準，被稱作WiMax。LTE的主要技術特征的主要技術特征 v 3GPP從從“系統(tǒng)性能要求系統(tǒng)性能要求”、“網絡的部署場景網絡的部署場景”、“網絡架構網絡架構”、“業(yè)務支持業(yè)務支持能力能力”等方面對等方面對LTE進行了詳細的描述。與進行了詳細的描述。與3G相比，相比，LTE具有如下技術特

4、征：具有如下技術特征：v(1)通信速率有了提高，下行峰值速率為通信速率有了提高，下行峰值速率為100Mbps、上行為、上行為50Mbps。v(2)提高了頻譜效率，下行鏈路提高了頻譜效率，下行鏈路5(bit/s)/Hz，(3-4倍于倍于R6版本的版本的HSDPA);上行鏈路上行鏈路2.5(bit/s)/Hz，是，是R6版本版本HSU-PA的的2-3倍。倍。v(3)以分組域業(yè)務為主要目標，系統(tǒng)在整體架構上將基于分組交換。以分組域業(yè)務為主要目標，系統(tǒng)在整體架構上將基于分組交換。v(4)QoS保證，通過系統(tǒng)設計和嚴格的保證，通過系統(tǒng)設計和嚴格的QoS機制，保證實時業(yè)務機制，保證實時業(yè)務(如如VoIP)

5、的服的服務質量。務質量。v(5)系統(tǒng)部署靈活，能夠支持系統(tǒng)部署靈活，能夠支持1.25MHz-20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬。保證了將間的多種系統(tǒng)帶寬。保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。來在系統(tǒng)部署上的靈活性。v(6)降低無線網絡時延：子幀長度降低無線網絡時延：子幀長度0.5ms和和0.675ms，解決了向下兼容的問題，解決了向下兼容的問題并降低了網絡時延，時延可達并降低了網絡時延，時延可達U-plan5ms，C-plan100ms。v(7)增加了小區(qū)邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界增加了小區(qū)邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界比特速率。如比特速率。如MBM

6、S(多媒體廣播和組播業(yè)務多媒體廣播和組播業(yè)務)在小區(qū)邊界可提供在小區(qū)邊界可提供1bit/s/Hz的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率。速率。v(8)強調向下兼容，支持已有的強調向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運作。規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運作。v與與3G相比，相比，LTE更具技術優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、更具技術優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。廣域覆蓋和向下兼容。 LTE的關鍵技術的關鍵技術多載波技術多載波技術多天線技術多天線技術分組交換分組交換多載波技術多載波技術v 傳統(tǒng)的頻分復用傳統(tǒng)的頻分復用/頻分多址（頻分多址（FDM/FDM

7、A）技術將較寬）技術將較寬的頻帶分成若干較窄的子載波進行并行發(fā)送。為了避免各的頻帶分成若干較窄的子載波進行并行發(fā)送。為了避免各子載波之間的干擾，不得不在相鄰的子載波之間保留較大子載波之間的干擾，不得不在相鄰的子載波之間保留較大的間隔。的間隔。v 正交頻分復用（正交頻分復用（OFDM）各個子載波重疊排列，同時保）各個子載波重疊排列，同時保持子載波之間的正交性，以避免子載波之間的干擾。部分持子載波之間的正交性，以避免子載波之間的干擾。部分重疊的子載波排列可以大大提高頻譜效率。重疊的子載波排列可以大大提高頻譜效率。傳統(tǒng)FDM頻譜OFDM頻譜多載波技術多載波技術v LTE下行鏈路采用正交頻分多址下行鏈

8、路采用正交頻分多址(OFDMA)技術。技術。v LTE上行鏈路采用單載波頻分多址上行鏈路采用單載波頻分多址(SC-FDMA)技術，避免技術，避免OFDM調制中因高調制中因高PARA(峰均比峰均比)帶來的對功放的線性化要求。帶來的對功放的線性化要求。OFDM與SC-FDMA的頻譜結構OFDM系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖),(th),(th串并轉換IFFT并串轉換加入循環(huán)前綴數(shù)模變換多徑傳播模數(shù)變換去除循環(huán)前綴串并轉換FFT并串轉換SnRnn(t)OFDM調制OFDM解調SC-FDMA系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖LTE下行鏈路SC-FDMA采用DFT-S-OFDM方式實現(xiàn)DFT-S-OFDM系統(tǒng)框圖M點FFTN點IFFT

9、串并轉換循環(huán)前綴串并轉換調制調制用戶數(shù)據(jù)調制調制LTE的關鍵技術的關鍵技術多載波技術多載波技術多天線技術多天線技術分組交換分組交換MIMO系統(tǒng)系統(tǒng)空間-時間編碼器空間-時間解碼器MIMO系統(tǒng)示意圖s1s2sMrr1r2rMRsH r使用多天線的MIMO技術能夠充分利用空間資源，在不增加系統(tǒng)帶寬和天線發(fā)射總功率的情況下，可有效對抗無線信道衰落的影響，大大提高系統(tǒng)的頻譜利用率和信道容量。多天線技術多天線技術v 分集增益：利用多個天線提供的空間分集，可以改進多徑分集增益：利用多個天線提供的空間分集，可以改進多徑衰落信道中傳輸?shù)目煽啃浴Ｋヂ湫诺乐袀鬏數(shù)目煽啃?。v 陣列增益：通過預編碼或波束成形，集中一

10、個或多個指定陣列增益：通過預編碼或波束成形，集中一個或多個指定方向上的能量。這也允許不同方向上的多個用戶同時獲得方向上的能量。這也允許不同方向上的多個用戶同時獲得服務。服務。v 空分復用增益：利用空間信道的強弱相關性，在多個相互空分復用增益：利用空間信道的強弱相關性，在多個相互獨立的空間信道上，傳遞不同的數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳獨立的空間信道上，傳遞不同的數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾省］數(shù)姆逯邓俾??？辗謴陀迷鲆骊嚵性鲆娣旨鲆鍸TE的關鍵技術的關鍵技術多載波技術多載波技術多天線技術多天線技術分組交換分組交換分組交換分組交換v LTE是完全面向分組的多服務系統(tǒng)。是完全面向分組的多服務系統(tǒng)。v

11、 使用分組交換，可以令分組的長度與相關時間可比，使得使用分組交換，可以令分組的長度與相關時間可比，使得分組都落在信道質量較好的時間段。分組都落在信道質量較好的時間段。時間無線衰落信道快速自適應的分組調度電路交換的資源分配背景介紹背景介紹1網絡架構與協(xié)議網絡架構與協(xié)議2控制面協(xié)議控制面協(xié)議3用戶面協(xié)議用戶面協(xié)議4LTE網絡結構網絡結構LTE采用 “扁平”的無線訪問網絡結構，取消RNC節(jié)點，簡化網絡設計。實現(xiàn)了全IP路由，各個網絡節(jié)點之間與Internet沒有什么太大的區(qū)別，網絡結構趨近于IP寬帶網絡結構。EPS概述概述v LTE致力于無線接入網的演進（致力于無線接入網的演進（ E-UTRAN ）

12、。）。v 系統(tǒng)架構演進（系統(tǒng)架構演進（SAE）則致力于分組網絡的演進（演進型）則致力于分組網絡的演進（演進型分組核心網分組核心網EPC）。）。v LTE和和SAE共同組成演進型分組系統(tǒng)（共同組成演進型分組系統(tǒng)（EPS）。）。EPS網絡結構EPCE-UTRAN用戶設備 MME 移動管理網元移動管理網元 SGW 服務網關服務網關 P-DN -GW分組分組數(shù)據(jù)網網關數(shù)據(jù)網網關EPS的功能劃分的功能劃分S1eNodeB小區(qū)間無線資源管理無線承載控制連接移動性控制無線許可控制eNodeB測量配置與提交動態(tài)資源分配（調度）RRC(無線資源控制)PDCP(分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議)RLC(無線鏈路控制)MAC(媒體

13、接入控制)物理層E-UTRAN MMENAS(非接入層)安全性空閑狀態(tài)移動性管理EPS承載控制S-GW移動性安全閘P-GWUE IP地址分配分組過濾InternetEPCE-UTRAN組成結構組成結構EPS網絡節(jié)點示意圖網絡結構包括CN(EPC)、E-UTRAN、UE，eNodeB通過X2接口連接，構成E-UTRAN(接入網)，eNodeB通過S1接口與EPC(CN)連接，UE通過LTE-Uu接口與eNodeB連接。eNodeB實現(xiàn)的功能實現(xiàn)的功能v 無線資源管理無線資源管理 無線承載控制無線承載控制 無線準入控制無線準入控制 連接移動性控制連接移動性控制 UE上下行動態(tài)資源分配上下行動態(tài)資源

14、分配v IP數(shù)據(jù)包頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)流加密流加密v UE連接期間選擇連接期間選擇MMEv 尋呼消息的調度和傳輸尋呼消息的調度和傳輸v 廣播信息的調度和傳輸廣播信息的調度和傳輸v 移動和調度的測量，并進行移動和調度的測量，并進行測量和測量報告的配置測量和測量報告的配置E-UTRAN總體架構核心網核心網(EPC)HSSP-GWS-GWMMEPCRFE-UTRANSGiS5/S8S1-US6aS1-MMEGxRxOperators IP services(e.g.IMS, PSS)LTE/SAE核心網負責UE的控制和承載建立，EPC包含的邏輯節(jié)點有： PDN Gateway(P-

15、GW)、Serving Gateway(S-GW)、Mobility Management Entity(MME) 、Home Subscribier Server(HSS) 、Policy Control and Charging Rules Function(PCRF)。EPC組成結構核心網節(jié)點功能核心網節(jié)點功能P-GW主要實現(xiàn)功能S-GW主要實現(xiàn)功能MME主要實現(xiàn)功能處理UE和CN之間的控制信令，通過NAS協(xié)議實現(xiàn)。尋呼和控制信息分發(fā) 承載控制保證NAS信令安全移動性管理UE的IP地址分配QoS保證計費IP數(shù)據(jù)包過濾所有IP數(shù)據(jù)包均通過S-GWUE在小區(qū)間切換時，作為移動性控制錨點下行數(shù)

16、據(jù)緩存LTE與其他3GPP技術互聯(lián)時作為移動性錨點無線接口協(xié)議無線接口協(xié)議E-UTRANRadio AccessPDCPRLCMACNASRRCL2無線接口協(xié)議根據(jù)用途分為用戶面(User plane)協(xié)議棧和控制面(Control plane)協(xié)議棧。用戶面控制面用戶面主要執(zhí)行頭壓縮、調度、加密等功能控制面主要執(zhí)行系統(tǒng) 信息廣播、RRC連接 管理、RB控制、尋呼、移動性管理、測量配置及報告等E-UTRAN用戶面用戶面ApplicationIPRLCMACPDCPL1RLCMACPDCPL1GTP-UUDP/IPL1RelayUDP/IPGTP-UL1GTP-UUDP/IPL1RelayL2L

17、2IPUDP/IPL2GTP-UL2UEeNodeBServing GWPDN GWLTE-UuS1-US5/S8用戶面協(xié)議棧E-UTRAN控制面控制面NASRRCRLCMACPDCPL1RLCMACPDCPL1SCTPL1RelayS1-APIPL2SCTPL1L2UEeNodeBMMELTE-UuS1-MMERRCS1-APIPNASNAS控制面協(xié)議棧S1接口接口S1接口連接E-UTRAN與CN，S1控制平面接口(S1 -MME)位于eNB和MME之間，S1用戶平面接口(S1-U)位于eNB和S-GW之間。S1-MME控制面協(xié)議棧S1-U用戶面協(xié)議棧傳輸網絡層建立在IP傳輸之上，GTP-U

18、用來攜帶用戶平面PDU傳輸網絡層利用IP傳輸，為可靠傳輸信令，在IP之上，添加SCTP，應用層信令協(xié)議為S1-APX2接口接口X2接口實現(xiàn)eNodeB之間的互聯(lián)，X2接口控制平面和用戶平面接口定義域S1接口一致。X2接口控制面協(xié)議棧X2接口用戶面協(xié)議棧EPS承載與承載與QoS承載(Bearer)是UE和網關之間有相應QoS(Quality of Service)保障的IP數(shù)據(jù)包。為了應對同時發(fā)生的多種形式的服務，EPS根據(jù)不同的服務對QoS的不同要求，將Bearer分為兩類： GBR bearer Minimum Guaranteed Bit Rate bearer(保證比特率承載)可應用于V

19、oIP等面向連接的服務,bearer可分配到持久的無線資源。 Bearer NON-GBR bearer不保證比特率，可用于瀏覽網頁或ftp等服務，不分配持久的無線資源。EPS承載與承載與QoS每一個bearer都有一個QoS等級標記(QCI)及分配與保留優(yōu)先級(ARP)。brearer與其對應服務如下圖所示。LTE QCI標記EPS承載與承載與QoS在LTE/SAE系統(tǒng)中，EPS承載(brearer)需要經過多層接口，逐漸映射為較低層次的承載。EPS承載經過多層接口示意圖背景介紹背景介紹1網絡架構與協(xié)議網絡架構與協(xié)議2控制面協(xié)議控制面協(xié)議3用戶面協(xié)議用戶面協(xié)議4基本概念基本概念v 層次結構：

20、分層將一個復雜的通信問題劃分為多個不同層層次結構：分層將一個復雜的通信問題劃分為多個不同層次的工作，每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能，通過層間的次的工作，每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能，通過層間的接口使用下層提供的服務，并向上層提供服務。接口使用下層提供的服務，并向上層提供服務。v 協(xié)議：控制兩個或多個對等實體、對等層次進行通信的規(guī)協(xié)議：控制兩個或多個對等實體、對等層次進行通信的規(guī)則的集合。則的集合。v 服務訪問點：在同一系統(tǒng)中，相鄰兩層的實體進行交互的服務訪問點：在同一系統(tǒng)中，相鄰兩層的實體進行交互的邏輯接口稱為服務訪問點邏輯接口稱為服務訪問點(Service Access Point)。v 平面

21、：同一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)某一方面功能的協(xié)議棧，稱作平面：同一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)某一方面功能的協(xié)議棧，稱作平面。平面。LTE將系統(tǒng)分為控制面將系統(tǒng)分為控制面(Control Plane)和用戶和用戶面面(User Plane)。用戶設備的狀態(tài)用戶設備的狀態(tài)v 用戶設備用戶設備(User Equipment, UE)的無線資源控制的無線資源控制(Radio Resource Control, RRC)狀態(tài)決定了接入狀態(tài)決定了接入層所執(zhí)行的操作和過程。層所執(zhí)行的操作和過程。RRC狀態(tài)有兩種：狀態(tài)有兩種：空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)(RRC_IDLE)或或連接狀態(tài)連接狀態(tài)(RRC_CONNECTED)。1.UE有特定的非

22、連續(xù)接收(DRX)。2.監(jiān)聽廣播信道，獲取系統(tǒng)信息。3.監(jiān)聽尋呼信道，檢測來電。4.UE執(zhí)行小區(qū)選擇和重選?？臻e連接1.獲得E-UTRAN分配的無線資源。2.可以與網絡交互數(shù)據(jù)。3.向網絡報告緩存狀態(tài)和信道質量。4.由eNB控制小區(qū)切換。無線資源控制無線資源控制(RRC)v RRC協(xié)議主要完成以下功能：協(xié)議主要完成以下功能：系統(tǒng)信息系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)信息的廣播。系統(tǒng)信息也包括非接入層(NAS)的一般信息。一些系統(tǒng)信息僅對空閑狀態(tài)的UE有效。連接控制連接控制完成RRC連接的建立、修改和釋放，包括尋呼、安全性控制、建立信令無線承載(SRB)和數(shù)據(jù)無線承載(DRB)、切換、配置低層等操作。移動性管理移

23、動性管理完成各種無線接入技術(RAT)間的切換。測量配置與報告測量配置與報告完成頻率內、頻率間以及RAT間的測量。無線資源控制無線資源控制(RRC)v 無線協(xié)議架構如圖所示。垂直方向上的直線表明了信道之無線協(xié)議架構如圖所示。垂直方向上的直線表明了信道之間的映射關系。間的映射關系。傳輸信道傳輸信道通過通過物理層物理層提供的功能，映射到提供的功能，映射到物理信道物理信道上上邏輯信道邏輯信道通過通過MAC層層提供的功能，映射到提供的功能，映射到傳輸信道傳輸信道上上MAC層和層和RLC層之間的服層之間的服務接入點稱為務接入點稱為邏輯信道邏輯信道尋呼控制信道廣播控制信道一般控制信道專用控制信道專用業(yè)務信

24、道物理層和物理層和MAC層之間的服層之間的服務接入點稱為務接入點稱為傳輸信道傳輸信道尋呼信道廣播信道隨機接入信道下行共享信道上行共享信道最底層為最底層為物理信道物理信道物理廣播信道物理隨機接入信道物理下行共享信道物理上行共享信道系統(tǒng)信息系統(tǒng)信息v 系統(tǒng)信息被封裝成多個系統(tǒng)信息塊系統(tǒng)信息被封裝成多個系統(tǒng)信息塊(System Information Blocks, SIBs)，每個系統(tǒng)信息塊包含，每個系統(tǒng)信息塊包含一系列功能相關的參數(shù)。一系列功能相關的參數(shù)。MIB主信息塊包含最常用的參數(shù)，是UE初始接入的重要信息。SIB1系統(tǒng)信息塊1包含小區(qū)選擇的參數(shù)，以及其它系統(tǒng)信息塊的時隙安排。SIB2系統(tǒng)信

25、息塊2包含一般和共享信道的信息。其它SIB3-SIB8包含頻率內、頻率間、RAT間小區(qū)重選的參數(shù)。LTE的連接控制的連接控制v 連接控制包括以下內容：連接控制包括以下內容：1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB)的建立、修改及釋放4LTE系統(tǒng)的移動性安全性密鑰管理安全性密鑰管理v 保證安全性的兩種手段：保證安全性的兩種手段：加密加密和和完整性保護完整性保護1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB)的建立、修改及釋放4LTE系統(tǒng)的移動性安全性密鑰的產生過程圖安全性密鑰的產生過程圖連接的建立和釋放連接的建立和釋放v UE還有兩類非接入層的狀態(tài)：還有兩類非接入層

26、的狀態(tài)：EPS移動性管理移動性管理(EMM)狀態(tài)狀態(tài) EMM-DEREGISTERED和和EMM-REGISTEREDEPS連接管理連接管理(ECM)狀態(tài)狀態(tài) ECM-IDLE和和ECM-CONNECTED1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB)的建立、修改及釋放4LTE系統(tǒng)的移動性狀態(tài)組合圖狀態(tài)組合圖連接建立的消息流程連接建立的消息流程DRB的建立的建立v 為了建立、修改或釋放為了建立、修改或釋放DRB，E-UTRAN應用了應用了RRC連連接配置，主要的配置參數(shù)如下：接配置，主要的配置參數(shù)如下：1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB)的建立、修改及釋放

27、4LTE系統(tǒng)的移動性1. 對于使用小分組的服務(如VoIP)，需要配置分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(PDCP)，使其進行首部壓縮，從而減少系統(tǒng)開銷。2. 實時性強、準確性要求較低的服務不應使用RLC確認模式(Acknowledged Mode)，一般情況下都可以選用RLC AM。3. UE需要將上行資源劃分給不同的無線承載，E-UTRAN使用優(yōu)先級和優(yōu)先化比特率來控制資源的劃分方式。4. UE可以配置一個非連續(xù)接收(DRX)周期，除非當前服務對延時的要求非常嚴格。5. 對于分組速率半靜態(tài)的服務(如VoIP)，可以通過配置半堅持的調度方式，減少控制信令的開銷。6. 對傳輸延時不敏感的服務，可以配置混合ARQ

28、 (HARQ)，以提高信息可靠性。移動性控制移動性控制v 在在RRC_IDLE狀態(tài)下的移動性控制是指狀態(tài)下的移動性控制是指UE執(zhí)行的小區(qū)重執(zhí)行的小區(qū)重選擇選擇(cell-reselection)。 - 在頻率間的小區(qū)重選是基于優(yōu)先級的，每個頻率都有相在頻率間的小區(qū)重選是基于優(yōu)先級的，每個頻率都有相應的優(yōu)先級。小區(qū)特定的優(yōu)先級通過系統(tǒng)信息給出。應的優(yōu)先級。小區(qū)特定的優(yōu)先級通過系統(tǒng)信息給出。 - 在優(yōu)先級相等的情況下，將對小區(qū)的無線鏈路質量進行在優(yōu)先級相等的情況下，將對小區(qū)的無線鏈路質量進行排名。排名。1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB)的建立、修改及釋放4LTE系統(tǒng)的移動

29、性移動性控制移動性控制v 在在RRC_CONNECTED狀態(tài)下的移動性控制是指狀態(tài)下的移動性控制是指E-UTRAN執(zhí)行的小區(qū)切換執(zhí)行的小區(qū)切換(handover)。 - E-UTRAN決定決定UE切換到哪個小區(qū)，以保持鏈路連接。通切換到哪個小區(qū)，以保持鏈路連接。通常常E-UTRAN會要求會要求UE報告候選小區(qū)的測量結果。報告候選小區(qū)的測量結果。 - LTE體系中，體系中，UE總是連接到單個小區(qū)上，因此從源小區(qū)到總是連接到單個小區(qū)上，因此從源小區(qū)到目的小區(qū)的連接交換是一種硬切換目的小區(qū)的連接交換是一種硬切換(hard handover)。1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB

30、)的建立、修改及釋放4LTE系統(tǒng)的移動性移動性控制移動性控制v 切換的消息流程：切換的消息流程：1安全性管理2連接的建立、修改及釋放3數(shù)據(jù)無線承載(DRB)的建立、修改及釋放4LTE系統(tǒng)的移動性在切換前，在切換前，UE一般一般會向源基站發(fā)送測會向源基站發(fā)送測量報告。量報告。源基站請求一個或多個目的基站準備切換，并提供源基站請求一個或多個目的基站準備切換，并提供UE的上下文信息。的上下文信息。目的基站發(fā)出切換命令，由源基站負責轉發(fā)給目的基站發(fā)出切換命令，由源基站負責轉發(fā)給UE。源基站向源基站向UE發(fā)送連接重配置消息，發(fā)送連接重配置消息，命令命令UE進行切換。進行切換。UE向目的小區(qū)進行隨機接入。

31、向目的小區(qū)進行隨機接入。隨機接入完成后，隨機接入完成后，UE的接入層的接入層會將未完成的上行傳輸通知給上會將未完成的上行傳輸通知給上層，以便進行合適的處理。層，以便進行合適的處理。測量配置與報告測量配置與報告報告報告配置配置測量測量對象對象測量測量標識標識數(shù)量數(shù)量配置配置測量測量間隙間隙測量配置測量配置待測量的小區(qū)、頻率周期或事件觸發(fā)的準則，以及需要報告的信息標識一次測量，定義可用的測量對象及報告配置定義了每次測量結果的過濾方式在測量間隙之內，UE進行測量操作，不能安排任何上下行傳輸小區(qū)選擇和重選小區(qū)選擇和重選小區(qū)選擇，是UE在所有支持的載頻、所有支持的RAT之中搜索出信號最強的小區(qū)的過程。小

32、區(qū)選擇所采用的準則稱為S準則(S-criterion)。當接收功率的等級Srxlev大于0dB時，就滿足了S準則。當UE駐留在一個合適的小區(qū)后，就開始進行小區(qū)重選。首先，小區(qū)重選是基于絕對優(yōu)先級的。其次，UE采用一種排名準則來比較各小區(qū)的鏈路質量。最后，UE驗證目的小區(qū)的可接入性。當多個小區(qū)都滿足S準則時，UE采用R準則對小區(qū)排序。服務小區(qū)的排名為Rs，相鄰小區(qū)的排名為Rn。當一個相鄰小區(qū)的排名比服務小區(qū)高，并維持一段時間Treselection，UE就重選至該小區(qū)。小區(qū)選擇小區(qū)重選背景介紹背景介紹1網絡架構與協(xié)議網絡架構與協(xié)議2控制面協(xié)議控制面協(xié)議3用戶面協(xié)議用戶面協(xié)議4 無線接口協(xié)議棧根據(jù)

33、用途分為用戶平面協(xié)議棧和控制平面協(xié)議棧。PDCPRLCMACPHYUEPDCPRLCMACPHYeNodeB用戶面協(xié)議棧PDCPRLCMACPHYUEPDCPRLCMACPHYeNodeB控制面協(xié)議棧RRCRRCNASNASMMEPDCP、RLC和MAC協(xié)議合稱L2協(xié)議。用戶面和控制面用戶面和控制面MACRLCPDCPL2的下行結構的下行結構L2的下行結構圖的下行結構圖MACRLCPDCPL2的上行結構的上行結構L2的上行結構圖的上行結構圖MACRLCPDCP包數(shù)據(jù)匯聚層包數(shù)據(jù)匯聚層(PDCP)PDCP層架構圖層架構圖MACRLCPDCPPDCP層功能層功能v 頭壓縮與解壓縮，只支持一種壓縮算

34、法，即頭壓縮與解壓縮，只支持一種壓縮算法，即ROHC算法；算法；v 用戶名或控制面的數(shù)據(jù)傳輸，此功能用于用戶名或控制面的數(shù)據(jù)傳輸，此功能用于PDCP用戶間的用戶間的數(shù)據(jù)傳遞；數(shù)據(jù)傳遞；v 提供提供PDCP序列號，供無線承載使用；序列號，供無線承載使用；v 切換時對上層切換時對上層PDU的順序遞交；的順序遞交；v 下層下層SDU的復制與檢測；的復制與檢測；v 用戶面數(shù)據(jù)和控制面數(shù)據(jù)加密。用戶面數(shù)據(jù)和控制面數(shù)據(jù)加密。v 控制面數(shù)據(jù)的完整性保護和驗證；控制面數(shù)據(jù)的完整性保護和驗證；v 基于定時器的丟包；基于定時器的丟包；MACRLCPDCPPDCP層功能層功能(控制面控制面)PDCP層控制面結構圖層

35、控制面結構圖MACRLCPDCPPDCP層功能層功能(用戶面用戶面)PDCP層用戶面結構圖層用戶面結構圖MACRLCPDCP加密與完整性保護加密與完整性保護v 加密用戶面數(shù)據(jù)和控制面數(shù)據(jù)：加密用戶面數(shù)據(jù)和控制面數(shù)據(jù)：l 控制面：控制面：PDCP PDU的數(shù)據(jù)部分和的數(shù)據(jù)部分和MAC-I部分部分(message authentication code )被加密；如果控制面數(shù)據(jù)沒有完整性保被加密；如果控制面數(shù)據(jù)沒有完整性保護，則護，則MAC-I部分仍然存在，不過值設置為部分仍然存在，不過值設置為0；l 用戶面：用戶面：PDCP PDU的數(shù)據(jù)部分被加密；的數(shù)據(jù)部分被加密；l 加密的算法和密鑰都是高層

36、設置的，加密的激活也是由高層來加密的算法和密鑰都是高層設置的，加密的激活也是由高層來做的。做的。v 完整性保護應用于控制面數(shù)據(jù)完整性保護應用于控制面數(shù)據(jù)(SRB)l 包括完整性保護和完整性驗證；包括完整性保護和完整性驗證；1. 完整性保護的算法和密鑰都是高層設置的，它的激活也是由高完整性保護的算法和密鑰都是高層設置的，它的激活也是由高層來做的。層來做的。MACRLCPDCPPDCP的丟包處理的丟包處理v PDCP實體收到上層遞交的一個實體收到上層遞交的一個PDCP SDU，就會為這個，就會為這個SDU啟動一個啟動一個Discard_Timer；v 當一個當一個PDCP SDU的的Discard

37、_Timer超期時，超期時，UE就會丟就會丟棄這個棄這個PDCP SDU以及由它生成的以及由它生成的PDCP PDU。如果這。如果這個個PDCP PDU已經傳遞到底層的話，就向底層發(fā)一個丟已經傳遞到底層的話，就向底層發(fā)一個丟棄指示命令。棄指示命令。PDCP Reordering windowMACRLCPDCP無線鏈路層（無線鏈路層（RLC）RLC的結構的結構MACRLCPDCPTM 實體實體TM實體結構圖實體結構圖MACRLCPDCPUM 實體實體UM實體結構圖實體結構圖MACRLCPDCPAM 實體實體AM實體結構圖實體結構圖MACRLCPDCPRLC層功能層功能v 傳送傳送RLC PDU

38、；v 通過通過ARQ，進行錯誤校驗，進行錯誤校驗(僅在僅在AM數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)傳輸時)；v 分段、組合和重組分段、組合和重組RLC SDU(僅在僅在UM和和AM數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)傳輸時)；v 重新分段和重新組合重新分段和重新組合RLC PDU(僅在僅在AM數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)傳輸時)；v 上層上層PDU的順序發(fā)送的順序發(fā)送(僅在僅在UM和和AM數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)傳輸時)；v 復制檢測，檢測收到的復制檢測，檢測收到的RLC PDU復制復制(僅在僅在UM和和AM數(shù)據(jù)傳數(shù)據(jù)傳輸時輸時)；v RLC SDU丟棄丟棄(僅在僅在UM和和AM數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)傳輸時)；v RLC連接重建；連接重建；v 協(xié)議的錯誤發(fā)現(xiàn)和恢復機制

39、；協(xié)議的錯誤發(fā)現(xiàn)和恢復機制；v eNB和和UE之間的流控制。之間的流控制。MACRLCPDCPRLC AM的的ARQ功能功能v RLC AM實體的發(fā)送側發(fā)送實體的發(fā)送側發(fā)送RLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PDUs到對端到對端RLC AM實體，對端接收側接收到實體，對端接收側接收到RLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PDUs，并在以下，并在以下兩種情況下發(fā)送狀態(tài)報告給發(fā)送側兩種情況下發(fā)送狀態(tài)報告給發(fā)送側l 收到發(fā)送側發(fā)來的收到發(fā)送側發(fā)來的Pollingl 檢測到檢測到RLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PDU接收失敗接收失敗v 發(fā)送側會進行重傳在以下兩種情況發(fā)送側會進行重傳在以下兩種情況l 收到接收側發(fā)來的狀態(tài)報告指示有數(shù)據(jù)包未接收成功收到接收側發(fā)來的狀態(tài)

40、報告指示有數(shù)據(jù)包未接收成功l 本發(fā)送側底層發(fā)來的本發(fā)送側底層發(fā)來的HARQ發(fā)送失敗指示發(fā)送失敗指示MACRLCPDCPv 當收到高層丟棄指示命令丟棄特定的當收到高層丟棄指示命令丟棄特定的RLC SDU時，時，UM或或AM RLC實實體的發(fā)送端應該丟棄指示的體的發(fā)送端應該丟棄指示的RLC SDU(只有在該只有在該SDU還沒有被映射到還沒有被映射到RLC 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PDU中中)RLC AM的狀態(tài)報告的狀態(tài)報告v 發(fā)送方觸發(fā)發(fā)送方觸發(fā)(通過在通過在RLC PDU中置中置Polling位為位為1來觸發(fā)來觸發(fā))l 最后一個包，發(fā)方最后一個包，發(fā)方buffer中沒有數(shù)據(jù)中沒有數(shù)據(jù)l T_Poll_Retra

41、nsmit定時器超時定時器超時(Polling觸發(fā)后沒有收到回應觸發(fā)后沒有收到回應)l 每發(fā)送完每發(fā)送完Poll_PDU個個PDU后將后將P為置為為置為1(PDU個數(shù)觸發(fā)個數(shù)觸發(fā))l 每發(fā)送完每發(fā)送完Poll_Byte個字節(jié)后將個字節(jié)后將P為置為為置為1 (Byte位觸發(fā)位觸發(fā))v 接收方觸發(fā)接收方觸發(fā)l 檢測到接收的檢測到接收的RLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PDU錯誤時，觸發(fā)狀態(tài)報告錯誤時，觸發(fā)狀態(tài)報告RLC的丟包功能的丟包功能MACRLCPDCP媒體接入層媒體接入層(MAC)MAC層的功能層的功能MACRLCPDCPCCCH DCCHDTCHRACHUL-SCHPCCHBCCHCCCHDCCHDTCHMC

42、CHMTCHPCHBCHDL-SCHMCH(a)上行邏輯信道與傳輸信道映射關系圖下行邏輯信道下行傳輸信道(b)下行邏輯信道與傳輸信道映射關系圖上行邏輯信道上行傳輸信道通道和映射通道和映射MACRLCPDCPMAC層的主要過程和操作層的主要過程和操作MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQ隨機接入的場景隨機接入的場景v 從從RRC_IDLE狀態(tài)下發(fā)起初始接入時；狀態(tài)下發(fā)起初始接入時；v 無線鏈路失敗后發(fā)起初始接入；無線鏈路失敗后發(fā)起初始接入；v 在在RRC_CONNECTED期間，上行數(shù)

43、據(jù)到達需要進行隨機期間，上行數(shù)據(jù)到達需要進行隨機接入時接入時(例如當上行同步狀態(tài)是例如當上行同步狀態(tài)是“異步異步”或者沒有專用的或者沒有專用的調度請求信道可用時調度請求信道可用時)；v 切換需要進行隨機接入過程時；切換需要進行隨機接入過程時；v 在在RRC_CONNECTED期間，下行數(shù)據(jù)到達需要進行隨機期間，下行數(shù)據(jù)到達需要進行隨機接入時接入時(例如當上行同步狀態(tài)是例如當上行同步狀態(tài)是“異步異步”的情況的情況)；MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQ隨機接入過程隨機接入過程基于競爭

44、的隨機接入過程流程圖基于競爭的隨機接入過程流程圖基于非競爭的隨機接入過程流程圖基于非競爭的隨機接入過程流程圖MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQDRXv DRX:在一定時間段內停止監(jiān)聽在一定時間段內停止監(jiān)聽PDCCHv DRX的目的的目的:令令RRC-CONNECTED狀態(tài)下的狀態(tài)下的UE節(jié)省電量和提高資源利用節(jié)省電量和提高資源利用率，而不必轉換到率，而不必轉換到RRC-IDLE狀態(tài)狀態(tài)v 與與DRX相關的參數(shù)：相關的參數(shù)：lOn duration Timer: UE每次從每次從D

45、RX醒來后維持醒著的時間醒來后維持醒著的時間,UE在該段在該段時間內搜索時間內搜索PDCCHlInactivity Timer: UE在醒著時每次成功解碼在醒著時每次成功解碼HARQ初始發(fā)送的初始發(fā)送的PDCCH后保持后保持active的時間的時間lActive Time: UE從從DRX醒來后保持醒著的總時間醒來后保持醒著的總時間lHARQ RTT Timer: UE預期預期DL Retransmission到達的最少間隔時間到達的最少間隔時間lDRX Retransmission Timer: UE預期接收預期接收DL Retransmission的的時間時間lDRX cycle leng

46、th: DRX cycle length一旦配置一旦配置/重配置就固定，即不重配置就固定，即不會因為會因為active time大于大于on duration而變化。而變化。MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQDRXDRX操作時序圖操作時序圖MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQ調度調度v 目的目的l 調度的好壞對于系統(tǒng)的性能影響很大，對于調度的好壞對于系統(tǒng)的性能影響很大

47、，對于LTE十分重要十分重要l 最好的利用時最好的利用時/頻頻/空空/功率資源用于不同的功率資源用于不同的UEs和不同的業(yè)務和不同的業(yè)務，保證各種業(yè)務的，保證各種業(yè)務的QoS，提高系統(tǒng)的容量，提高系統(tǒng)的容量v 基本調度原則基本調度原則l eNB負責上下性的調度，上下行是不同的調度器負責負責上下性的調度，上下行是不同的調度器負責l 調度器需要考慮的因素包括業(yè)務的調度器需要考慮的因素包括業(yè)務的QoS，業(yè)務量以及相關的，業(yè)務量以及相關的無線承載，無線條件以及無線承載，無線條件以及UE能力等能力等l 給于給于UE的的UL-SCH的資源是對應一個的資源是對應一個UE的，而不是對應一的，而不是對應一個個R

48、BMACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQ調度方式調度方式v 動態(tài)調度動態(tài)調度l 對于對于UL-SCH 和和 DL-SCH是最基本的調度方式是最基本的調度方式v 半靜態(tài)調度半靜態(tài)調度l 是一種優(yōu)化的方式（例如對于是一種優(yōu)化的方式（例如對于UL & DL VoIP)l RRC信令負責靜態(tài)調度參數(shù)信令負責靜態(tài)調度參數(shù)(周期周期)的配置的配置l PDCCH信令復雜激活信令復雜激活/去激活半靜態(tài)調度資源去激活半靜態(tài)調度資源MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access

49、procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQ動態(tài)調度過程動態(tài)調度過程動態(tài)調度過程圖例動態(tài)調度過程圖例MACRLCPDCP1隨機接入過程 Random access procedure2不連續(xù)接收DRX3調度 Scheduling4混合冗余重傳HARQHARQ(混合冗余重傳混合冗余重傳)FEC編碼FEC糾錯或檢錯如果收到ACK，則發(fā)送下一組碼；如果收到NAK，則重傳當前碼組。接收無錯碼組，則反饋ACK；針對不可糾錯碼組，反饋NAK前向信道反饋信道v HARQ通信系統(tǒng)如下圖所示，是在一個通信系統(tǒng)如下圖所示，是在一個ARQ(自動請求重傳自動請求重傳)系統(tǒng)中包系統(tǒng)中包含一個含一個FEC(前向糾錯前向糾錯)子系統(tǒng)。子系統(tǒng)。FEC部分用來糾正信道中經常出現(xiàn)的部分用來糾正信道中經常出現(xiàn)的錯誤，以減少重傳次數(shù)，而提高系統(tǒng)通過效率。錯誤，以減少重傳次數(shù)，而提高系統(tǒng)通過效率。ARQ部分的作用是部分的作用是糾正那些不常出現(xiàn)的、糾正那些不常出現(xiàn)的、FEC不能糾正的錯誤，以提高系統(tǒng)的可靠性。不能糾正的錯誤，以提高系統(tǒng)的可靠性。這樣，這樣，HARQ方式可以實現(xiàn)比方式可以實現(xiàn)比FEC高得多的可靠性和