LTE無(wú)線接口體系復(fù)習(xí)過(guò)程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LTE無(wú)線接口體系-LTE無(wú)線接口體系與WCDMA/HSPA以及大多數(shù)其他現(xiàn)代通信系統(tǒng)類(lèi)似，LTE的體系也是劃分為不同的協(xié)議層來(lái)處理的。盡管LTE的分層結(jié)構(gòu)有一部分與WCDMA/HSPA相同，但是由于LTE和WCDMA/HSPA的體系架構(gòu)上的不同等原因，兩者的分層還是有許多區(qū)別的。這一章涵蓋了對(duì)LTE物理層的上層的描述，這些上層之間的交互，以及與物理層的接口等。對(duì)LTE體系更詳細(xì)的介紹是在第18章，在18章中還將會(huì)講述不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的不同協(xié)議實(shí)體的位置。在本章中，我們只需了解LTE無(wú)線接入體系中只有一種

2、節(jié)點(diǎn)，即eNodeB即可。圖15.1從整體框架上描述了LTE協(xié)議體系中的下行部分。不過(guò)在后續(xù)的討論中，我們將知道這個(gè)框圖的某些實(shí)體也有一些場(chǎng)合中不能應(yīng)用。比如，在廣播系統(tǒng)信息的時(shí)候，框圖中的MAC調(diào)度和軟結(jié)合的混合ARQ都沒(méi)有使用。LTE體系中的上行部分，與圖15.1的下行框圖相類(lèi)似，只是傳輸格式選擇和多天線傳輸方面有所不同，后面將會(huì)講到。下行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)先封裝成一個(gè)SAE承載上的IP包形式。數(shù)據(jù)是通過(guò)無(wú)線接口傳輸?shù)脑谶@之前，往下傳輸?shù)腎P包還要通過(guò)一系列的協(xié)議實(shí)體來(lái)處理，這里做了一個(gè)概述，后面將詳細(xì)展開(kāi)：分組數(shù)據(jù)融合層（PDCP）是對(duì)IP數(shù)據(jù)包的頭部進(jìn)行壓縮，以使得節(jié)省必要的比特更易于通過(guò)無(wú)線

3、接口的傳輸。頭部壓縮的機(jī)制基于ROHC，一種使用在WCDMA和其他一些移動(dòng)通信系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)化的頭部壓縮算法。PDCP還可以用來(lái)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和集成保護(hù)。在接收端，PDCP協(xié)議做相反的處理，即解密和解壓縮操作。對(duì)于一個(gè)移動(dòng)終端的配置，每一個(gè)無(wú)線承載對(duì)應(yīng)一個(gè)PDCP實(shí)體。無(wú)線鏈路控制層（RLC）負(fù)責(zé)分割/串接，重傳處理，以及按順序傳送到上層協(xié)議。與WCDMA不同，RLC協(xié)議位于eNodeB，這主要是由于在LTE的無(wú)線鏈路網(wǎng)絡(luò)體系中只有這一種類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)。RLC以無(wú)線承載的形式為PDCP提供服務(wù)。一個(gè)終端的每一個(gè)無(wú)線載體只有一個(gè)RLC實(shí)體。媒體訪問(wèn)控制層（MAC）完成混合ARQ的重傳以及上行和下行

4、傳輸?shù)恼{(diào)度。調(diào)度的作用是體現(xiàn)在eNodeB中的，它對(duì)每一個(gè)上行和下行傳輸?shù)男^(qū)有一個(gè)MAC實(shí)體。混合ARQ協(xié)議處在MAC協(xié)議的發(fā)送端和接收端。MAC在邏輯鏈路層為RLC提供服務(wù)。物理層（PHY）完成編碼和解碼，調(diào)制和解調(diào)，多天線映射，以及其他類(lèi)型的物理層作用，物理層以傳輸信道的形式為MAC層提供服務(wù)。下面的部分更加詳細(xì)的介紹LTE的RLC和MAC協(xié)議。也給出了從MAC層看物理層的框圖，關(guān)于物理層更加詳細(xì)的介紹在第16章，其他的細(xì)節(jié)可以在LTE規(guī)范110和參考引文中查找到。15.1RLC：無(wú)線鏈路控制LTERLC和WCDMA/HSPA類(lèi)似，主要完成從PDCP來(lái)的頭壓縮后的IP包（RLCSDUs）

5、的分割，分成更小的單元RLCPDUs。它也同時(shí)負(fù)責(zé)被錯(cuò)誤接收的PDUs的重發(fā)和接收到的PDUs的串接以及重復(fù)碼的刪除。最后RLC保證按序排好的RLCSDUs傳送到上層。RLC的重發(fā)機(jī)制是為上層提供無(wú)錯(cuò)誤傳送的數(shù)據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)這一機(jī)制，重發(fā)協(xié)議作用在RLC的發(fā)送端與接收端。通過(guò)檢測(cè)到達(dá)數(shù)據(jù)的序號(hào)，接收端的RLC能確認(rèn)丟失的PDUs。狀態(tài)報(bào)告被反饋到傳送端的RLC，請(qǐng)求重傳丟失的PDUs。關(guān)于何時(shí)去反饋狀態(tài)報(bào)告是可以配置的，但是一個(gè)報(bào)告可以包括多個(gè)PDUs的信息并且相對(duì)不頻繁地傳送。根據(jù)接收到的狀態(tài)報(bào)告，發(fā)送端的RLC實(shí)體能夠采取適當(dāng)?shù)牟僮鞑⑶腋鶕?jù)請(qǐng)求信息來(lái)重傳丟失的PDUs。當(dāng)RLC被配置為請(qǐng)求重

6、發(fā)丟失的PDUs，指的是RLC操作在確認(rèn)模式（AM），這與WCDMA/HSPA中的相應(yīng)機(jī)制類(lèi)似，AM主要用在基于TCP的服務(wù)，例如當(dāng)誤碼率作為首要考慮因素時(shí)的文件傳輸。同WCDMA/HSPA類(lèi)似，RLC也可以被配置為無(wú)響應(yīng)模式（UM）和透明模式（TM），在UM中，提供了順序傳送信息到高層的服務(wù)，但是不能有重傳丟失的PDUs的請(qǐng)求。UM典型的用在像VoIP這種相對(duì)于時(shí)間要求來(lái)說(shuō)，錯(cuò)誤傳輸率要求不高的服務(wù)上。TM主要用在一些特殊的方面如隨機(jī)接入。盡管RLC有能力處理因?yàn)樵肼暸c不可預(yù)測(cè)的信道變化等造成的傳輸錯(cuò)誤，但絕大多數(shù)情況下，錯(cuò)誤是被MAC層的混合ARQ協(xié)議處理的。這樣，RLC中的重傳機(jī)制，起初

7、看起來(lái)似乎有點(diǎn)多余，但這并不是問(wèn)題所在，RLC和基于MAC的重傳機(jī)制事實(shí)上是由不同的反饋信號(hào)所引起的，這些將在第15.2.4節(jié)中加以討論。除了重傳機(jī)制和順序傳輸，RLC還負(fù)責(zé)像圖15.2中所描述的分割和串接。根據(jù)時(shí)序的安排，一些數(shù)據(jù)會(huì)被選擇從RLCSDU緩沖區(qū)中傳輸，同時(shí)那些SDUs會(huì)被分割或者串接以制造RLCPDU。因此，LTE中的RLCPDU的大小是動(dòng)態(tài)變化的，反而版本7之前的WCDMA/HSPA用的是一個(gè)半固定的大小。在高數(shù)據(jù)率下，一個(gè)大的PDU可以導(dǎo)致相對(duì)較小的開(kāi)銷(xiāo)，而當(dāng)數(shù)據(jù)率比較低的時(shí)候，需要較小的PDU否則有效載荷可能會(huì)很大。因此，由于LTE的數(shù)據(jù)率的范圍從很低到差不多100MBi

8、t/s，這就需要不同大小的PDU。由于在RLC中時(shí)序和數(shù)據(jù)率匹配機(jī)制都在eNodeB中，動(dòng)態(tài)大小的PDU很容易被LTE支持。15.2媒體訪問(wèn)控制層（MAC）媒體訪問(wèn)控制層主要完成邏輯信道的復(fù)用，混合ARQ重傳，以及上行和下行鏈路的調(diào)度。與使用上行鏈路宏分集而定義服務(wù)與非服務(wù)小區(qū)（見(jiàn)第10章）的HSPA不同，LTE因?yàn)闆](méi)有使用上行鏈路宏分集而僅僅定義了服務(wù)小區(qū)。所謂服務(wù)小區(qū)就是移動(dòng)終端所接入的小區(qū)，負(fù)責(zé)調(diào)度和混合ARQ操作。15.2.1邏輯信道和傳輸信道MAC以邏輯信道的形式為RLC提供服務(wù)。邏輯信道由它所攜帶的信息所定義并且一般被分入控制信道的類(lèi)別?？刂菩诺烙糜诓僮鱈TE系統(tǒng)所必須的控制和配置

9、信息的傳輸。而傳輸信道用于用戶(hù)數(shù)據(jù)的傳輸。LTE中邏輯信道的類(lèi)型包括有：廣播控制信道（BCCH），用于系統(tǒng)控制信息在一個(gè)小區(qū)中從網(wǎng)絡(luò)到移動(dòng)終端的傳輸。在接入系統(tǒng)之前，一個(gè)移動(dòng)終端需要讀取BCCH上傳輸?shù)男畔?lái)找出系統(tǒng)是怎么配置的，例如系統(tǒng)的帶寬。尋呼控制信道（PCCH），用于尋呼不被網(wǎng)絡(luò)所識(shí)別的小區(qū)上的移動(dòng)終端，尋呼信息需要被傳送到多個(gè)小區(qū)。專(zhuān)用控制信道（DCCH），用于進(jìn)出移動(dòng)終端的控制信息的傳輸。這個(gè)信道用于移動(dòng)終端的個(gè)人配置例如不同的切換信息。多播控制信道（MCCH），用于被請(qǐng)求接收MTCH（下面介紹）的控制信息的傳輸。專(zhuān)用流量信道（DTCH），用于進(jìn)出移動(dòng)終端的用戶(hù)數(shù)據(jù)的傳輸，這是用于

10、所有上行信道和非MBMS的下行信道用戶(hù)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)倪壿嬓诺李?lèi)型。多播流量（MTCH），用于MBMS服務(wù)的下行信道的傳輸。WCDMA/HSPA使用類(lèi)似的邏輯信道的結(jié)構(gòu)。但是與WCDMA/HSPA相比，LTE邏輯信道結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，即邏輯信道類(lèi)別更少。MAC層以傳輸信道的形式從物理層獲得服務(wù)。傳輸信道定義的是怎樣并且以何種類(lèi)型在無(wú)線接口上傳輸信息。在傳輸信道，作為HSPA的符號(hào)術(shù)語(yǔ)，被LTE繼承，數(shù)據(jù)被組織為傳輸塊。在每一個(gè)傳輸時(shí)間間隔（TTI）中，當(dāng)沒(méi)有空分復(fù)用技術(shù)的時(shí)候，至多只有一個(gè)特定大小的傳輸塊通過(guò)無(wú)線接口傳輸。當(dāng)有空分復(fù)用技術(shù)的時(shí)候（MIMO），一個(gè)TTI可能會(huì)有兩個(gè)傳輸塊。與每一個(gè)傳輸塊

11、相關(guān)的是傳輸格式（TF），它指定每一個(gè)傳輸塊是如何通過(guò)無(wú)線通信接口傳輸?shù)?。傳輸格式包括傳輸塊大小的信息，調(diào)制方法和天線映射。再加上資源分配，由此可以通過(guò)傳輸格式實(shí)現(xiàn)碼率大小。通過(guò)改變不同的傳輸格式，MAC層可以實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸率。速率控制，因此也被稱(chēng)為傳輸格式選擇。被指定為L(zhǎng)TE的傳輸信道的類(lèi)型包括：廣播信道（BCH）有一個(gè)根據(jù)規(guī)范提供的固定的傳輸形式，它可用于在BCCH邏輯信道上傳送信息。尋呼信道（PCH）用于在PCCH邏輯信道上的尋呼信息的傳輸，PCH支持間斷接收（DRX），使移動(dòng)終端在預(yù)先確定的時(shí)間段喚醒，而其他時(shí)間睡眠狀態(tài)以節(jié)約能耗。尋呼機(jī)制在第十七章中會(huì)詳細(xì)描述。下行共享信道（DL

12、-SCH）是用于LTE的下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N傳輸信道，它支持LTE的功能如在時(shí)間和頻率域的動(dòng)態(tài)速率匹配和信道依賴(lài)性調(diào)度，混合ARQ，以及空分復(fù)用。同時(shí)它也支持DRX以降低移動(dòng)終端電源消耗，同時(shí)支持永遠(yuǎn)在線，這同HSPA中的CPC機(jī)制一樣。DL-SCH的TTI為1ms。多播信道（MCH）用來(lái)支持MBMS。多播傳輸信道（MCH）用于支持MBMS。它表現(xiàn)為半靜態(tài)的傳輸格式和半靜態(tài)的調(diào)度。假設(shè)多小區(qū)傳輸用MBSFN，調(diào)度和傳輸格式配置根據(jù)小區(qū)中的MBSFN傳輸來(lái)調(diào)節(jié)。上行共享信道（UL-SCH）是與UL-SCH配對(duì)的上行信道。MAC的部分功能是不同邏輯信道的復(fù)用和邏輯信道到相應(yīng)的傳輸信道的映射。和HSD

13、PA中的MAC-hs不同，LTE中的MAC支持從不同無(wú)線承載的RLCPDUs到到相同傳輸塊的復(fù)用技術(shù)。因?yàn)樾畔㈩?lèi)型和它將傳輸?shù)姆绞降哪承╆P(guān)系，邏輯信道到傳輸信道的映射會(huì)有一些限制。邏輯信道到傳送信道的映射的一個(gè)例子在圖15.3中給出，其他類(lèi)型的映射與之類(lèi)似。15.2.2下行信道調(diào)度LTE無(wú)線接入的一個(gè)最基本的原則是DL-SCH和UL-SCH上的共享信道傳輸，即時(shí)間頻率資源被上行信道和下行信道動(dòng)態(tài)地共享。調(diào)度是MAC層的一部分，它控制上行信道和下行信道資源的分配。上行信道和下行信道的調(diào)度也在LTE中分開(kāi)，上行信道和下行信道調(diào)度的決定可以獨(dú)立的進(jìn)行（在TDD操作中是多了UL/DL分開(kāi)的限制），上行

14、信道的調(diào)度在15.2.3中加以討論，本節(jié)主要討論下行信道的調(diào)度。下行信道調(diào)度的重要原則就是在每個(gè)1ms的間隙中，動(dòng)態(tài)決定哪些終端在什么頻率資源上接收DL-SCH傳輸?shù)男畔?。多終端可以并行安排，這時(shí)每一個(gè)終端只有一個(gè)DL-SCH，每一個(gè)都動(dòng)態(tài)映射到一組相應(yīng)的頻率資源上，在調(diào)度中的一個(gè)基本的時(shí)間頻率單元也叫做一個(gè)資源塊。資源塊以及將數(shù)據(jù)映射到物理資源在第16章中將會(huì)詳細(xì)描述，但是原則上一個(gè)資源塊就是頻率域上的帶寬180kHz的單元。在每一個(gè)1ms的調(diào)度間隔中，會(huì)給終端分配相應(yīng)數(shù)量的資源塊，以接收DL-SCH傳送的數(shù)據(jù)，這是一個(gè)用于物理層處理的分配，在第16章中會(huì)詳盡描述。調(diào)度也同時(shí)負(fù)責(zé)選擇合適的傳

15、輸塊的大小，調(diào)制方法和天線映射（多天線傳輸?shù)那闆r）。由于調(diào)度器可以控制數(shù)據(jù)率，RLC分割和MAC復(fù)用技術(shù)也要受到調(diào)度決定的影響，下行線路調(diào)度的輸出結(jié)果可以從圖15.1中看出。盡管調(diào)度策略是實(shí)現(xiàn)上區(qū)分的而且3GPP并沒(méi)有對(duì)它做特別的規(guī)范，但是大多數(shù)不同調(diào)度程序的總體目標(biāo)，都是利用移動(dòng)終端之間的信道變化，在有利的信道條件下，分配相應(yīng)資源來(lái)傳輸數(shù)據(jù)到終端。在這方面，LTE調(diào)度的操作與HSDPA下行鏈路的調(diào)度是相似的。然而，由于LTE下行信道傳輸中使用OFDM方案，LTE可以同時(shí)在時(shí)域和頻域上來(lái)使用信道變化，而HSDPA只能在時(shí)域中利用信道變化信息，這已經(jīng)在第14章中介紹過(guò)并且在圖14.1中加以描述過(guò)

16、。LTE所支持的帶寬更大，受到頻率選擇性衰落相應(yīng)更多，因此相比于時(shí)域信道變化的調(diào)度，頻域信道變化的信息也相當(dāng)重要。特別是在低速環(huán)境下，時(shí)域的信道變化相對(duì)于許多服務(wù)的延時(shí)要求來(lái)說(shuō)較緩慢，這時(shí)，利用頻域的信道變化就會(huì)非常有利。信道依賴(lài)性調(diào)度所需要的下行信道條件信息，是通過(guò)信道質(zhì)量報(bào)告的形式，從移動(dòng)終端反饋到eNodeB。信道質(zhì)量報(bào)告，也叫做信道質(zhì)量指數(shù)（CQI），包括頻域上的瞬時(shí)信道質(zhì)量，在使用空分復(fù)用技術(shù)下，還包括必要的信息以決定合適的天線處理。CQI是基于對(duì)下行信道的參考信號(hào)的測(cè)量而獲得的。但是，其他獲得信道信息的來(lái)源，如通過(guò)TDD操作中的互易性，也可以作為CQI報(bào)告的補(bǔ)充，以被特定實(shí)現(xiàn)的調(diào)度

17、所使用。除了信道質(zhì)量，一個(gè)高性能的調(diào)度程序也要把緩沖狀態(tài)和優(yōu)先級(jí)考慮到調(diào)度決定中。服務(wù)類(lèi)型以及訂購(gòu)類(lèi)型的不同，都會(huì)影響調(diào)度的優(yōu)先級(jí)。例如昂貴的訂購(gòu)服務(wù)的IP語(yǔ)音用戶(hù)，即使在系統(tǒng)高負(fù)荷時(shí)，也應(yīng)該保證它的服務(wù)質(zhì)量，而下載文件和低資費(fèi)訂購(gòu)服務(wù)的用戶(hù)，要保證使用資源時(shí)不能影響其他人的服務(wù)支持。干擾協(xié)調(diào)，在第14章中提到，是為了把小區(qū)間的干擾控制到比較低的程度，它也是調(diào)度的一部分。由于調(diào)度策略在規(guī)范上沒(méi)有固定標(biāo)準(zhǔn)，干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的使用因設(shè)備商而異，并且從使用簡(jiǎn)單的高階重用部署的方案到更先進(jìn)的方案都有可能。15.2.3上行調(diào)度上行調(diào)度的基本功能與下行信道相似，也就是在每一個(gè)1ms的時(shí)間間隔內(nèi)動(dòng)態(tài)決定，在這1

18、ms中，哪些移動(dòng)終端可以在用什么資源上在UL-SCH上傳輸數(shù)據(jù)。HSPA中也使用上行信道的調(diào)度，但由于使用不同的多址接入方案，HSPA和LTE在這方面上還是有很大的不同。在HSPA中，共享的上行資源主要是在第10章所描述的基站上的可接受的干擾。HSPA上行信道調(diào)度只是設(shè)置一個(gè)移動(dòng)終端允許產(chǎn)生的上行信道干擾的數(shù)量上限。在這個(gè)限制的基礎(chǔ)上，移動(dòng)終端自動(dòng)的選擇一個(gè)合適的傳輸格式。在一個(gè)非正交的上行信道例如在HSPA中，這個(gè)策略顯然是可行的。移動(dòng)終端如果沒(méi)有用完其所有資源，則會(huì)在一個(gè)低功耗的模式下進(jìn)行發(fā)射，從而減少干擾。因此可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方法，使得一個(gè)移動(dòng)終端的共享資源的剩余部分能夠被其他的移動(dòng)終

19、端所使用。在HSPA中，由于上行信道中傳輸格式的選擇是在移動(dòng)終端中完成的，因此需要發(fā)送帶寬外的信令來(lái)通知NodeB這種選擇。對(duì)于LTE來(lái)說(shuō)，上行信道是正交的，eNodeB調(diào)度所控制的資源是時(shí)頻資源的一個(gè)個(gè)單元。一個(gè)被分配給終端但沒(méi)有被完全使用的資源，并不能被其他的終端所使用。因此，由于上行信道的正交性，和HSPA相比，如果讓移動(dòng)終端來(lái)選擇傳輸格式，獲得的增益明顯會(huì)較小。從而，除了要分配時(shí)頻資源給移動(dòng)終端外，eNodeB調(diào)度器還負(fù)責(zé)控制移動(dòng)終端將使用的傳輸格式（載荷大小，調(diào)制方案）。調(diào)度器已經(jīng)知道移動(dòng)終端正在使用的傳輸格式，這就不需要從終端到eNodeB的帶外控制信令。由于控制信令的接收需要高可

20、靠性，帶外控制信令每一比特的成本比帶寬內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸成本高許多，考慮到這一點(diǎn)，從覆蓋率的角度看，LTE沒(méi)有使用帶外控制信令是非常有優(yōu)勢(shì)的。盡管事實(shí)上是eNodeB調(diào)度程序決定終端的傳輸格式，還是要指出很重要的一點(diǎn)，那就是上行調(diào)度的決定是在每一個(gè)終端上執(zhí)行，而不是在每一個(gè)無(wú)線承載上。因此，盡管控制終端的有效載荷大小是在eNodeB中，終端仍然負(fù)責(zé)是選擇哪一個(gè)無(wú)線承載來(lái)獲取數(shù)據(jù)。因此，移動(dòng)終端自動(dòng)處理邏輯信道的復(fù)用。這可以在圖15.4的右半部分看出，圖中eNodeB控制傳輸格式，移動(dòng)終端控制邏輯信道的復(fù)用。作為對(duì)比，下行的相應(yīng)情況也在左半部分給出，圖中eNodeB同時(shí)控制傳輸格式和邏輯信道的復(fù)用這兩者

21、。在移動(dòng)終端中，無(wú)線承載的復(fù)用是根據(jù)規(guī)則來(lái)確定的，規(guī)則中的參數(shù)可以通過(guò)eNodeB發(fā)送的RRC信令來(lái)配置。每一個(gè)無(wú)線承載都被指定一個(gè)優(yōu)先級(jí)別和優(yōu)先級(jí)的比特率。然后移動(dòng)終端根據(jù)比特率優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行無(wú)線承載的復(fù)用，這樣通過(guò)使用優(yōu)先級(jí)的形式而服務(wù)各種無(wú)線承載。如果還有剩余資源，在完成比特率優(yōu)先級(jí)之后，這些剩余資源再按優(yōu)先級(jí)別的順序分給無(wú)線承載。為了輔助上行鏈路調(diào)度的決定，移動(dòng)終端可以發(fā)送一條MAC消息作為調(diào)度信息給eNodeB。顯然，這需要移動(dòng)終端已經(jīng)獲得調(diào)度的資源保證，才能發(fā)送這個(gè)信息。當(dāng)還沒(méi)有獲得調(diào)度的資源保證時(shí)，可以使用指示器來(lái)標(biāo)記移動(dòng)終端需要上行資源，這個(gè)指示器是作為L(zhǎng)1/L2控制信號(hào)結(jié)構(gòu)的一

22、部分，詳細(xì)介紹見(jiàn)第16章。信道依賴(lài)性調(diào)度一般是使用在下行鏈路中。原則上，它也可以用在上行鏈路中。只是，對(duì)上行的信道質(zhì)量估計(jì)沒(méi)有下行那么直接。為了估計(jì)信道質(zhì)量，eNodeB只要發(fā)送同樣的參考信號(hào)給小區(qū)內(nèi)的所有終端，這些終端只要檢測(cè)這個(gè)終端共享的參考信號(hào)，可以估計(jì)出各自的下行鏈路的信道條件。而對(duì)于上行，為了得到信道質(zhì)量的估計(jì)，各個(gè)終端需要發(fā)送一個(gè)極佳質(zhì)量的參考信號(hào)。LTE支持這樣一個(gè)極佳參考信號(hào)的發(fā)送，但是開(kāi)銷(xiāo)也變得極大，第16章將會(huì)講到。因此，在上行鏈路中，作為信道依賴(lài)性調(diào)度的補(bǔ)充或者另一種選擇，提供上行分集的辦法也是非常重要的。15.2.4混合ARQ在LTE中采用軟結(jié)合的混合ARQ，類(lèi)似于HS

23、PA中的混合ARQ服務(wù)的功能提供對(duì)抗傳輸錯(cuò)誤的健壯性。它也是在第11章所描述的增強(qiáng)容量的工具。因?yàn)榛旌螦RQ的重傳是很快的，許多的服務(wù)允許一個(gè)或多個(gè)重傳，因此形成一個(gè)隱性（閉環(huán)）的比特率控制機(jī)制。與HSPA相似，混合ARQ協(xié)議是MAC層的一部分，而軟結(jié)合操作由物理層來(lái)完成。顯然，混合ARQ并不是適合所有的傳輸類(lèi)型。例如，在廣播傳輸中，同樣的信息傳輸?shù)讲煌挠脩?hù)，就不需要混合ARQ，因此混合ARQ只適合DL-SCH和UL-SCH。LTE混合ARQ協(xié)議與HSPA中的相應(yīng)協(xié)議相似，即在HSPA中使用的多重停止等待處理。接收到傳輸塊后，接收端嘗試對(duì)傳輸塊進(jìn)行譯碼，并且以一個(gè)單獨(dú)的ACK/NAK來(lái)通知發(fā)

24、送端譯碼的結(jié)果，以指出譯碼是否正確還是需要重傳。在上行和下行信道傳輸?shù)腁CK/NAK的細(xì)節(jié)可以在第16章中找到。為了減少開(kāi)銷(xiāo)，可以只使用一個(gè)比特表示ACK/NAK。顯然，接收端需要知道接收到的ACK/NAK是與哪個(gè)混合ARQ進(jìn)程相關(guān)聯(lián)的。這與HSPA使用的是相同的方法，在HSPA中，ACK/NAK的時(shí)序用來(lái)將一個(gè)混合ARQ進(jìn)程和一個(gè)ACK/NAK相關(guān)聯(lián)，這在圖15.6中可以看出。注意，在TDD操作中，某一個(gè)混合ARQ進(jìn)程中的數(shù)據(jù)接收和ACK/NAK的傳輸之間的時(shí)間關(guān)系，也被上行和下行信道的時(shí)間分配所影響。與HSPA類(lèi)似，下行信道的混合ARQ操作是基于異步協(xié)議的。因此下行信道的重傳可能發(fā)生在原傳

25、輸后的任何時(shí)候，并且使用顯性的混合ARQ進(jìn)程號(hào)，用于指出關(guān)聯(lián)到哪一個(gè)處理。而上行的重傳，是基于同步協(xié)議的，重傳發(fā)生在原傳輸之后的一個(gè)預(yù)先知道的時(shí)間，因而隱性的處理號(hào)能夠被推導(dǎo)出來(lái)。這兩種類(lèi)型在圖15.5中可以看出。在一個(gè)異步的混合ARQ協(xié)議中，每次重傳基本上如同原傳輸一樣進(jìn)行調(diào)度。而在一個(gè)異步的協(xié)議中，原傳輸后被調(diào)度后，要求重傳的時(shí)間就已經(jīng)確定。但是，調(diào)度程序可以從eNodeB的混合ARQ實(shí)體中知道終端是否需要重傳。如圖15.6顯示的那樣，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，使用多重并行混合ARQ進(jìn)程，可能導(dǎo)致從混合ARQ機(jī)制往上層傳送的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生亂序的現(xiàn)象。舉例如圖所示，傳輸塊3需要重傳，而傳輸塊5在這之前被成功

26、地解碼。所以，需要某種形式的重組機(jī)制。成功解碼后，傳輸塊解復(fù)用到相應(yīng)的邏輯信道，在每個(gè)邏輯信道利用序列號(hào)完成重組的過(guò)程。相比，HSPA的重組使用一個(gè)單獨(dú)的MAC序列號(hào)。之所以這樣，是因?yàn)镠SPA是WCDMA的延伸，必須照顧到后向兼容性，引進(jìn)HSPA時(shí)，RLC或者M(jìn)AC體系需保持不變，第9章中有所介紹。而對(duì)于LTE，所有協(xié)議層均聯(lián)合起來(lái)設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)中受的限制很少。然而，兩種系統(tǒng)的重組的基本原理還是相似的，只是使用不同的序列號(hào)。混合ARQ機(jī)制可以修改因?yàn)樵肼暬蛘卟豢深A(yù)測(cè)的信道變化所造成的傳輸錯(cuò)誤。就如上面所描述的，RLC也負(fù)責(zé)請(qǐng)求重傳，這起初看起來(lái)是不必要的。然而，由于基于MAC層的混合ARQ

27、機(jī)制有能力處理絕大多數(shù)傳輸錯(cuò)誤，使得RLC重傳很少有使用的必要，盡管如此，混合ARQ負(fù)責(zé)把無(wú)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊傳送到RLC，也會(huì)有偶爾失敗的情況，這樣導(dǎo)致傳送到RLC的無(wú)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)序列號(hào)上的縫隙。這通常是由于反饋信令出錯(cuò)導(dǎo)致的，比如，一個(gè)NAK被發(fā)送端錯(cuò)誤地解釋成ACK，而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。這種情況發(fā)生的概率是1%的階數(shù)；對(duì)于需要TCP分組的無(wú)差錯(cuò)虛傳輸?shù)腡CP服務(wù)來(lái)說(shuō)，這個(gè)錯(cuò)誤概率已經(jīng)相當(dāng)高了。更確切地說(shuō)，對(duì)于超過(guò)100Mbit/s的數(shù)據(jù)率下，需要分組丟失率低于105，基本上，TCP認(rèn)為所有的分組丟失是由于網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致的。因此這些分組的丟失會(huì)觸發(fā)TCP的避擁塞機(jī)制，也就是相應(yīng)地降低數(shù)據(jù)率，并且為了

28、保持高速數(shù)據(jù)率時(shí)的良好性能，RLC-AM提供保證（絕大多數(shù)）無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳送到TCP的重要服務(wù)。所以，從上面的討論可知，在彼此上層使用兩種重傳機(jī)制的原因可以從反饋信令看出。由于混合ARQ機(jī)制針對(duì)的是快速的重傳，因此有必要以最快的速度發(fā)送一比特ACK/NAK狀態(tài)報(bào)告給發(fā)送端每個(gè)TTI一次。盡管原則上是可以使ACK/NAK反饋達(dá)到一個(gè)任意低的錯(cuò)誤概率，但是這是以犧牲ACK/NAK很高的發(fā)送端功率為成本的。讓成本保持到一個(gè)合理水平，通常使得反饋錯(cuò)誤率為1%左右，這也確定了混合ARQ的常駐錯(cuò)誤率(residualerrorrate)。而相對(duì)于混合ARQ的ACK/NAK，RLC狀態(tài)報(bào)告的發(fā)送沒(méi)有那么頻繁，

29、所以獲得10-5或更低的錯(cuò)誤率所需的成本相對(duì)較低。因此，混合ARQ和RLC的聯(lián)合使用可以兼顧較小的環(huán)回時(shí)間和較低的反饋開(kāi)銷(xiāo)，這樣兩者可以互補(bǔ)。由于RLC和混合ARQ位于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩者之間的交互需要非常緊密。比如，如果混合ARQ機(jī)制檢測(cè)到不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，那么RLC狀態(tài)報(bào)告的傳輸可以立即觸發(fā)，而不是等待狀態(tài)報(bào)告周期性地傳輸。這可以使得RLC能更快地重傳丟失的PDUs。因此，在一定程度上，混合ARQ和RLC的聯(lián)合使用可以看做是一種重傳機(jī)制，這種機(jī)制帶有兩種狀態(tài)反饋。原則上，在HSPA中可以得到相同的討論。然而因?yàn)樵贖SPA中混合ARQ和RLC是在不同的節(jié)點(diǎn)中，要產(chǎn)生這種緊密的交互是不太可能的。15

30、.3物理層（PHY）物理層負(fù)責(zé)編碼，物理層的混合ARQ處理，調(diào)制，多天線處理，以及信號(hào)到合適的物理層時(shí)間頻率資源的映射。在圖15.7中給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)于DL-SCH處理的框圖。被MAC層動(dòng)態(tài)控制的物理層由灰色區(qū)域描述，而半靜態(tài)的物理層區(qū)域由白色描述。當(dāng)在DL-SCH上的一個(gè)TTI上移動(dòng)終端被調(diào)度時(shí)，物理層接收一個(gè)傳輸塊（當(dāng)使用空間復(fù)用時(shí)是兩個(gè)傳輸塊）數(shù)據(jù)來(lái)傳輸。對(duì)于每一個(gè)傳輸塊，都被附加一個(gè)CRC，且對(duì)于被附加了CRC的傳輸塊是被單獨(dú)的編碼的。信道編碼率，包括率匹配，可以被傳輸塊大小、調(diào)制方案、以及為傳輸所分配的資源數(shù)量所決定。所有的這些量都由下行信道的調(diào)度器選擇。由混合ARQ協(xié)議控制所使用

31、的冗余版本，并且影響率匹配處理來(lái)產(chǎn)生正確的編碼碼組。最后，有空間復(fù)用技術(shù)時(shí)，多天線映射也由下行信道調(diào)度器所控制。被調(diào)度的移動(dòng)終端接收到發(fā)送來(lái)的信號(hào)然后執(zhí)行反向的物理層處理。移動(dòng)終端的物理層同樣也告知混合ARQ協(xié)議傳輸信號(hào)是否被正確的譯碼。這個(gè)信息被移動(dòng)終端中的混合ARQ功能中的MAC部分所使用來(lái)決定是否需要重傳。物理層為UL-SCH的處理與DL-SCH非常一致。然而，要知道是eNodeB中的MAC調(diào)度器負(fù)責(zé)選擇移動(dòng)終端的傳輸格式和分配給上行傳輸?shù)馁Y源，如15.2.3節(jié)的描述。UL-SCH物理層處理的簡(jiǎn)單形式如圖15.8所示。其他下行傳輸信道，基本上是如同DL-SCH基于同樣的物理層處理，只是對(duì)

32、所使用的特性有一些限制。對(duì)于在BCH上系統(tǒng)信息的廣播，作為還沒(méi)有接入系統(tǒng)時(shí)的第一步，移動(dòng)終端必須能接收到這個(gè)信息信道。因此，傳輸格式必須提前被終端所知道，而且在這種情況下沒(méi)有MAC層對(duì)任何傳輸參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。對(duì)于在PCH上尋呼消息的傳輸，一定程度上，可以使用傳輸參數(shù)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)。通常，這種情況下的處理與一般的DL-SCH處理很相似。MAC可以控制調(diào)制、分配資源總量、以及天線映射。然而，由于在尋呼移動(dòng)終端時(shí)，上行鏈路還沒(méi)有建立，終端沒(méi)有辦法傳送ACK/NAK，所以混合ARQ是無(wú)法使用的。MCH用在MBMS傳輸上，通常使用單頻網(wǎng)的操作，如第4章中所描述的那樣，單頻網(wǎng)是在指同一時(shí)間從多個(gè)小區(qū)發(fā)送相同格式、使用相同資源的信息。因此，MCH傳輸?shù)恼{(diào)度是需要在各相關(guān)小區(qū)之間同時(shí)協(xié)調(diào)的，這樣MAC對(duì)傳輸參數(shù)的動(dòng)態(tài)選擇是不可能的。15.4LTE狀態(tài)在LTE中，一個(gè)移動(dòng)終端可以處在圖15.9中所描述的多種狀態(tài)下。剛開(kāi)機(jī)后，移動(dòng)終端進(jìn)入LTE-DETACHED狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，移動(dòng)終端并不被網(wǎng)絡(luò)所知道。在終端與網(wǎng)絡(luò)能夠通信之前，終端需要通過(guò)隨機(jī)接入的步驟注冊(cè)到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)入LTE_ACTIVE狀態(tài)。LTE-DETACHED狀態(tài)主要是開(kāi)機(jī)時(shí)使用的狀態(tài)；一旦注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)后，移動(dòng)終端就進(jìn)入LTE-ACTIVE和LTE-IDLE這兩