考试复习资料 19页

三层二面LTE分为横向三层：物理层、数据链路层、网络高层；纵向两个平面：用户业务平面和控制平面。物理层给高层提供数据传输服务传输信道的错误检测并向高层提供指示；传输信道的前向纠错（FEC）编解码；混合自动重传请求（HARQ）软合并；编码的传输信道与物理信道之间的速度匹配；编码的传输信道与物理信道之间的映射；物理信道的功率加权；物理信道的调制和解调；频率和时间同步；射频特性测量并向高层提供指示；多输入多输出（MIMO）天线处理；传输分集；波束形成；射频处理；数链层分为MAC子层,RLC子层，和两个依赖于服务的子层：PDCP协议层，BMC协议层。现阶段各个子层均只有功能性描述，没有具体的协议,只有功能性框架。\nMAC层功能(网络侧每Cell一个MAC实体)逻辑信道和传输信道的映射，复用和解复用数据量测量HARQ功能UE内的优先级调度和UE间的优先级调度TF选择Padding(FFS)RLCPDU的按序提交(FFS)RLC层功能支持AM、UM、TM数据传输(FFS)ARQ数据切分(重切分)和重组(级联FFS)SDU的按序投递数据的重复检测协议错误检测和恢复(ResetFFS)aGW和eNB间的流控(FFS)SDU丢弃(FFS)PDCP层功能—位于UPE头压缩，只支持ROHC算法用户面数据加密(FFS)下层RLC按序投递时，PDCP的重排缓冲(FFS，主要用于跨eNB切换)RRC层系统消息广播和寻呼建立、管理、释放RRC连接RRC信令的加密和完整性保护(FFS)RB管理\n移动性管理广播/多播服务支持(FFS)NAS直传信令传递(FFS)NAS层：非接入层支持移动性管理功能以及用户平面激活、修改和释放功能。主要执行EPS承载管理、鉴权、IDLE状态下移动性处理、寻呼及安全控制功能。信道类型有那些逻辑信道：逻辑信道又分为：控制信道和业务信道，控制信道用于传输控制平面信息，而业务信道用于传输用户平面信息。控制信道包括Ø1、广播控制信道(BCCH)：广播系统控制信息的下行链路信道。Ø2、寻呼控制信道(PCCH)：传输寻呼信息的下行链路信道。Ø3、专用控制信道（DCCH）：传输专用控制信息的点对点双向信道，该信道在UE有RRC连接时建立。Ø4、公共控制信道（CCCH）：在RRC连接建立前在网络和UE之间发送控制信息的双向信道。5、多播控制信道MCCH:从网络到UE的MBMS调度和控制信息传输使用点到多点下行信道。业务信道包括Ø1、专用业务信道（DTCH）：专用业务信道是为传输用户信息的，专用于一个UE的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。Ø2、多播业务信道（MTCH）：点到多点下行链路。传输信道物理层通过传输信道为上层提供数据传送服务。\n下行传输信道：1、下行共享信道DL-SCH:支持HARQ,AMC,可以广播,可以波束赋形,可以动态或半静态资源分配,支持DTX,支持MBMS(FFS)2、寻呼信道PCH:支持DRX(UE省电),广播3、广播信道BCH4、多播信道MCH:广播,支持SFN合并,支持半静态资源分配(如分配长CP帧)控制格式指示CFI、HARQ指示HI上行传输信道：1、上行共享信道UL-SCH:支持HARQ,AMC,可以波束赋形(可能不需要标准化),可以动态或半静态资源分配2、随机接入信道RACH:有限信息,存在竞争物理信道下行物理信道有1、PDSCH：下行物理共享信道，承载下行数据传输和寻呼信息。2、PBCH：物理广播信道，传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽天线数目、小区ID等3、PMCH：物理多播信道，传递MBMS（单频网多播和广播）相关的数据4、PCFICH：物理控制格式指示信道，表示一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目5、PHICH：物理HARQ指示信道，用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息。6、PDCCH：下行物理控制信道，用于指示和PUSCH，PDSCH相关的格式，资源分配，HARQ信息，位于子帧的前n个OFDM符号,n<=3.PDCCH：PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。主要用于承载下行控制信息(DCI:DownlinkControlInformation)。DCI主要有以下几种：Format0：用于传输PUSCH调度授权信息；Format1：用于传输PDSCH单码字调度授权信息；Format1A：是Format1的压缩模式；Format1B：包含预编码信息的Format1压缩模式；Format1C：是Format1的紧凑压缩(VeryCompact)模式；Format1D：包含预编码信息和功率偏置信息的Format1压缩模式；Format2：闭环空分复用模式UE调度；\nFormat2A：开环空分复用模式UE调度；Format3：用于传输多用户TPC命令，针对PUSCH或PUCCH，每个用户2bit，多用户联合编码。Format3A：用于传输多用户TPC命令，针对PUSCH或PUCCH，每个用户1bit，多用户联合编码。上行物理信道有1、PUSCH：物理上行共享信道2、PRACH：物理随机接入信道，获取小区接入的必要信息进行时间同步和小区搜索等3、PUCCH：物理上行控制信道,UE用于发送ACK/NAK，CQI，SR，RI信息。信道的映射关系上行信道的映射关系\n下行信道的映射关系LTE网络结构结口协议\nMME1、控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE相关信息，比如用户标识，移动性管理状态，用户安全参数等；2、为用户分配临时标识；3、当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权，处理MME和UE之间的所有非接入层消息E-UTRAN1、可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。2、E-UTRAN中包含的网元是eNodeB（EvolvedNodeB，演进的NodeB），为终端的接入提供无线资源HSSHLR的演进，存储用户签约信息和鉴权数据SGW服务网关该网关是一个用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的UE下行数据；管理和存储UE的SAE承载上下文，是3GPP系统内部用户面的锚点。一个用户在一个时刻只能有一个SGWPGW分组数据网网关负责UE接入PDN（PacketDataNetwork，分组数据网）的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。用户在同一时刻能够接入多个PGW。PGW中内嵌GGSN功能PCRF网元可完成的控制功能A.接入控制B.QOS控制C.计费控制接口协义说明接口名称连接网元接口功能描述主要协议S1-MMEeNodeB-MME用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)信息，即信令面或S1-AP\n控制面信息S1-UeNodeB-SGW在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送用户数据业务，即用户面数据GTP-UX2-CeNodeB-eNodeB基站间控制面信息X2-APX2-UeNodeB-eNodeB基站间用户面信息GTP-US3SGSN–MME在MME和SGSN设备间建立隧道，传送控制面信息GTPV2-CS4SGSN–SGW在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送用户面数据和控制面信息GTPV2-CGTP-US5SGW–PGW在GW设备间建立隧道，传送用户面数据和控制面信息（设备内部接口）GTPV2-CGTP-US6aMME–HSS完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理，传送控制面信息DiameterS8SGW–PGW漫游时，归属网络PGW和拜访网络SGW之间的接口，传送控制面和用户面数据GTPV2-CGTP-US9PCRF-PCRF控制面接口，传送QoS规则和计费相关的信息DiameterS10MME–MME在MME设备间建立隧道，传送信令，组成MMEPool，传送控制面数据GTPV2-CS11MME–SGW在MME和GW设备间建立隧道，传送控制面数据GTPV2-CS12RNC–SGW传送用户面数据，类似Gn/GpSGSN控制下的UTRAN与GGSN之间的Iu-u/Gn-u接口。GTP-US13MME–EIR用于MME和EIR中的UE认证核对过程GTPV2-CGx(S7)PCRF–PGW提供QoS策略和计费准则的传递，属于控制面信息DiameterRxPCRF–IP承载网用于AF传递应用层会话信息给PCRF，传送控制面数据DiameterSGiPGW–外部互联网建立隧道，传送用户面数据DHCP/Radius/IPSEC/L2TP/GRESGsMME–MSC传递CSFB的相关信息SGs-APSvMME–MSC传递SRVCC的相关信息GTPv2-CGyP-GW–OCS传送在线计费的相关信息DiameterLTE采用了哪些关键技术1、采用OFDM技术2、采用MIMO(Multiple-InputMultipleOutput)技术3、调度和链路自适应4、小区干扰控制（ICIC）\nOFDM优缺点：OFDM系统优点1、通过把高速率数据流进行串并转换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道时间弥散所带来地ISI，进而减少了接收机内均衡器地复杂度，有时甚至可以不采用均衡器，而仅仅通过插入循环前缀地方法消除ISI的不利影响。2、OFDM技术可用有效的抑制无线多径信道的频率选择性衰落。因为OFDM的子载波间隔比较小，一般的都会小于多径信道的相关带宽，这样在一个子载波内，衰落是平坦的。进一步，通过合理的子载波分配方案，可以将衰落特性不同的子载波分配给同一个用户，这样可以获取频率分集增益，从而有效的克服了频率选择性衰落。3、传统的频分多路传输方法是将频带分为若干个不相交的子频带来并行传输数据流，各个子信道之间要保留足够的保护频带。而OFDM系统由于各个子载波之间存在正交性，允许子信道的频谱相互重叠，因此于常规的频分复用系统相比，OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源。4、各个子信道的正交调制和解调可以分别通过采用IDFT(InverseDiscreteFourierTransform)和DFT实现，在子载波数很大的系统中，可以通过采用IFFT(InverseFastFourierTransform)和FFT实现，随着大规模集成电路技术和DSP技术的发展，IFFT和FFT都是非常容易实现的。5、无线数据业务一般存在非对称性，即下行链路中的数据传输量大于上行链路中的数据传输量，这就要求物理层支持非对称的高速率数据传输，OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。OFDM系统缺点1、易受频率偏差的影响。由于子信道的频谱相互覆盖，这就对他们之间的正交性提出了严格的要求，无线信道的时变性在传输过程中造成了无线信号频谱偏移，或发射机与接收机本地振荡器之间存在频率偏差，都会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，导致子信道间干扰（ICI，Inter-ChannelInterference），这种对频率偏差的敏感性是OFDM系统的主要缺点之一。2、存在较高的峰值平均功率比。多载波系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的平均功率，导致较大的峰值平均功率比（PAPR，Peak-to-AveragepowerRatio），这就对发射机内放大器的\n线性度提出了很高的要求，因此可能带来信号畸变，使信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道间的正交性遭到破坏，产生干扰，使系统的性能恶化。LTETDD帧结构LTETDD的帧结构如下图所示，帧长10ms，分为两个长为5ms的半帧，每个半帧包含8个长为0.5ms的时隙和3个特殊时隙（域）：DwPTS(DownlinkPilotTimeSlot)、GP(GuardPeriod)和UpPTS(UplinkPilotTimeSlot)。DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，但是DwPTS、UpPTS和GP的总长度为1ms。子帧1和6包含DwPTS，GP和UpPTS；子帧0和子帧5只能用于下行传输。支持灵活的上下行配置，支持5ms和10ms的切换点周期。\nLTE中RB、RE及子载波概念子载波：LTE采用的是OFDM技术，不同于WCDMA采用的扩频技术，每个symbol占用的带宽都是3.84M，通过扩频增益来对抗干扰。OFDM则是每个Symbol都对应一个正交的子载波，通过载波间的正交性来对抗干扰。协议规定，通常情况下子载波间隔15khz，NormalCP(CyclicPrefix)情况下，每个子载波一个slot有7个symbol；ExtendCP情况下，每个子载波一个slot有6个symbol。下图给出的是常规CP情况下的时频结构，从竖的的来看，每一个方格对应就是频率上一个子载波。RB(ResourceBlock)：频率上连续12个子载波，时域上一个slot，称为1个RB。如下图左侧橙色框内就是一个RB。根据一个子载波带宽是15k可以得出1个RB的带宽为180kHz。RE(ResourceElement)：频率上一个子载波及时域上一个symbol，称为一个RE，如下图右下角橙色小方框所示。LTE支持的带宽及表示方式LTE的工作带宽最小可以工作在1.4M，最大工作带宽可以是20M。协议和实际产品的配置都是通过RB个数来对带宽进行配置的。对应关系如下表所示：大家可能觉得RB个数乘以180k和实际带宽还是有些差距，这个主要由于OFDM信号旁瓣衰落较慢，通常需要留10%的保护带。\n系统带宽Bw(MHz)TotRbNum1.463155251050157520100LTE有哪些上行和下行物理信道及物理信道和物理信号的区别问题答复：物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、PDSCH等。物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息，如参考信号(RS)，同步信号。下行物理信道：lPDSCH:PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)。主要用于传输业务数据，也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度，lPDCCH:PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。lPBCH:PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。lPHICH:PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARP指示信道)，用于承载HARP的ACK/NACK反馈。lPCFICH:PhysicalcontrolFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道)，用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。lPMCH:PhysicalMulticastchannel(物理多播信道)，用于承载多播信息下行物理信号：lRS(ReferenceSignal)：参考信号，通常也称为导频信号；lSCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号；下行RS(ReferenceSignal)参考信号，通常也称为导频信号。和3G中导频信号的作用是一样的，主要包括：1.下行信道质量测量；（）2.下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调；3.小区搜索；参考信号有三种类型：Ø小区特定参考信号，一般不特别说明，参考信号指的都是小区特定参考信号。(CRS)\nØMBSFN(MultimediaBroadcastSingleFrequencyNetwork)参考信号，与MBSFN传输关联MBSFN参考信号仅在分配给MBSFN传输的子帧传输。MBSFN导频序列仅用于扩展CP的情况。ØUE特殊参考信号。顾名思义，这类参考信号只针对特定UE有效。(URS)上行物理信道：lPRACH:PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)承载随机接入前导lPUSCH:PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)承载上行用户数据。lPUCCH:PhysicalUplinkControlChannel(物理上行共享信道)承载HARQ的ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。上行物理信号：lRS：参考信号；上行参考信号分为两类：Ø解调参考信号DMRS（DemodulationReferenceSignal）：PUSCH和PUCCH传输时的导频信号。由于上行采用SC-FDMA，每个UE只占用系统带宽的一部分，DMRS只在相应的PUSCH和PUCCH分配的带宽中传输。DMRS在时隙中的位置根据伴随的PUSCH和PUCCH的不同格式有所差异。ØSounding参号信号SRS(SoundingReferenceSignal)：无PUCCH和PUSCH传输时的导频信号。SoundingRS的带宽比单个UE分配到的带宽要大，目的是为eNodeB作全带宽的上行信道估计提供参考。SoundingRS在每个子帧的最后一个符号发送，周期/带宽可以配置，SRS可以通过系统调度由多个UE发送。LTE中同步信号的作用及结构是什么？问题答复：lLTE同步信号由主同步信号（P-SCH）和辅同步信号（S-SCH）组成。其中主同步信号用于小区组内ID侦测，符号timing对准，频率同步；辅同步信号用于小区组ID侦测，帧timing对准，CP长度侦测。因此捕获了主同步信号和辅同步信号就可以获知物理层小区ID信息，同时得到系统的定时同步和频率同步信息。l在频域上占用中间的6个RB，共72个子载波。lP-SCH在时域上占用0号和5号子帧第一个slot的最后一个Symbol，S-SCH占用0号和5号子帧第一个slot的倒数第二个Symbol。同步信号结构如下：\nLTE系统消息介绍LTE系统消息主要包括MIB和SIB，如下所示：üMIB:下行链路带宽，SFN和PHICH信道配置信息üSIB1:小区接入信息和SIB(除了SIB1)的调度信息üSIB2:小区接入bar信息以及无线信道配置参数üSIB3:服务小区重选信息üSIB4:同频邻区重选信息üSIB5:异频重选信息üSIB6:UTRAN重选信息üSIB7:GERAN重选信息üSIB8:CDMA2000重选信息üSIB9:HOMEENBIDüSIB10~SIB11:ETMS(EarthquakeandTsunamiWarningSystem)通知LTE功率控制的作用和目的简单来讲，功率控制就是在一定范围内，用无线方式来改变UE或者eNodeB的传输功率，用于补偿信道的路径损耗和阴影衰落，并抑制小区间干扰。其主要作用和目的如下所述：1.保证业务质量功率控制通过调整发射功率，使业务质量刚好满足BLER(BlockErrorRate)要求，避免功率浪费。2.降低干扰LTE干扰主要来自邻区，功率控制可减小对邻区的干扰。3.降低能耗上行功率控制减少UE电源消耗，下行功率控制减少eNodeB电源消耗。4.提升覆盖与容量下行功率控制为不同UE分配不同功率来满足系统覆盖要求，扩展小区覆盖范围；另外，通过最小化分配在每个UE上的发射功率使其刚好满足SINR（SignaltoInterferenceplusNoiseRatio）要求，提高系统容量。\n由于对邻区的干扰主要来自边缘用户，上行功率控制采用部分路损补偿FPC（FractionPowerCompensate）降低对邻区干扰，提升网络容量。TM模式及场合1.TM1，单天线端口传输：主要应用于单天线传输的场合。　2.TM2，发送分集模式：适合于小区边缘信道情况比较复杂，干扰较大的情况，有时候也用于高速的情况，分集能够提供分集增益。　3.TM3，开环空间分集：合适于终端（UE）高速移动的情况。　4.TM4，闭环空间分集：适合于信道条件较好的场合，用于提供高的数据率传输。　5.TM5，MU-MIMO传输模式：主要用来提高小区的容量。　6.TM6，Rank1的传输：主要适合于小区边缘的情况。　7.TM7，Port5的单流Beamforming模式：主要也是小区边缘，能够有效对抗干扰。　8.TM8，双流Beamforming模式：可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。　9.TM9，传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式，可以支持最大到8层的传输，主要为了提升数据传输速率。同MME异eNodeB间的同频切换信令流程1.在无线承载建立时，源eNodeB下发RRCConnectionReconfiguration至UE，其中包含MeasurementConfiguration消息，用于控制UE连接态的测量过程；2.UE根据测量结果上报MeasurementReport；3.源eNodeB根据测量报告进行切换决策；4.当源eNodeB决定切换后，源eNodeB发布HandoverRequest消息给目标eNodeB，通知目标eBodeB准备切换；5.目标eNodeB进行准入判决，若判断为资源准入，再由目标eNodeB根据EPS(EvolvedPacketSysytem)的QoS信息执行准入控制；6.目标eNodeB准备切换并对源eNodeB发送HandoverRequestAcknowledge消息；7.源eNodeB下发RRCConnectionReconfiguration包含mobilitycontrolInformation至UE，指示切换开始；8.UE进行目标eNodeB的随机接入过程，完成UE与目标eNodeB之间的上行同步；9.当UE成功接入目标小区时，UE发送RRCConnectionReconfigurationComplete给目标eNodeB，指示切换流程已经结束，目标eNodeB可以发送数据给UE了；10.执行下行路径数据转换过程；11.目标eNodeB通过发送UEContextRelease消息通知源eNodeB切换成功，并触发源eNodeB的资源释放；\n1.12.收到UEContextRelease消息，源eNodeB将释放UE上下文相关的无线资源与控制面资源，至此切换结束。LTE中有那些场景触发随机接入在LTE中，以下场景会触发随机接入：Ø场景1:初始RRC连接建立，当UE从空闲态转到连接态时，UE会发起随机接入。Ø场景2:RRC连接重建，当无线链接失败后，UE需要重新建立RRC连接时，UE会发起随机接入。Ø场景3:当UE进行切换时，UE会在目标小区发起随机接入。Ø场景4:下行数据到达，当UE处于连接态，eNodeB有下行数据需要传输给UE，却发现UE上行失步状态（eNodeB侧维护一个上行定时器，如果上行定时器超时，eNodeB没有收到UE的sounding信号，则eNodeB认为UE上行失步）,eNodeB将控制UE发起随机接入。Ø场景5:上行数据到达，当UE处于连接态，UE有上行数据需要传输给eNodeB，却发现自己处于上行失步状态(UE侧维护一个上行定时器，如果上行定时器超时，UE没有收到eNodeB调整TA的命令，则UE认为自己上行失步)，UE将发起随机接入。\nLTE的随机接入基本流程1、LTE的随机接入分为竞争的随机接入和非竞争的随机接入。1）基于竞争的随机接入接入前导由UE产生，不同UE产生的前导可能冲突，eNodeB需要通过竞争解决不同UE的接入（适用于触发随机接入的所有五种场景情况）。2）基于非竞争的随机接入接入前导由eNodeB分配给UE，这些接入前导属于专用前导。此时，UE不会发生前导冲突。但在eNodeB的专用前导用完时，非竞争的随机接入就变成基于竞争的随机接入（仅适用于触发随机接入的场景3、场景4两种情况）。2、随机接入的基本流程如下：1）UE将自身的随机接入次数置为1。2）UE获得小区的PRACH配置。ü基于竞争的随机接入。UE读取系统消息SIB2中的Prach-ConfigurationIndex消息得到小区PRACH配置。ü基于非竞争的随机接入。由eNodeB通过RRC信令告知UE小区的PRACH配置。3）UE向eNodeB上报随机接入前导。4）eNodeB给UE发过随机接入响应。3、基于竞争的随机接入基于竞争的随机接入，接入前导由UE产生，不同UE产生前导可以冲突，eNodeB需要通过竞争解决不同UE的接入。基于竞争的随机接入流程图:\n4、基于非竞争的随机接入与基于竞争的随机接入过程相比，基于非竞争的接入过程最大差别在于接入前导的分配是由网络侧分配的，而不是由UE侧产生的，这样也就减少了竞争和冲突解决过程。但在eNodeB专用前导用完时，非竞争的随机接入就变成了基于竞争的随机接入。基于非竞争的随机接入流程图:LTERRC连接建立原因LTE中协议目前只规定了下面5种原因：lMO(MobileOriginating)–signaling；lMO–data；lMT(MobileTerminating)–access；lEmergency；lhighPriorityAccess；\nLTE同频切换触发条件：Mn+Ofn+Ocn–Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off；取消条件：Mn+Ofn+Ocn+Hys﹤Ms+Ofs+Ocs+Off；ØMn是邻区测量结果；ØOfn是邻区的特定频率偏置；ØOcn是邻区的特定小区偏置，也即CIO。该值不为0，此参数在测量控制消息中下发。eNodeB将根据小区负载情况临时修改邻区与服务小区的CIO，触发基于负载的同频切换；ØMs是服务小区的测量结果；ØOfs是服务小区的特定频率偏置；ØOcs是服务小区的特定小区偏置；ØHys是迟滞参数；ØOff是A3事件的偏置参数，用于调节切换的难易程度，取正值时增加事件触发的难度，延迟切换；取负值时，降低事件触发的难度，提前进行切换；Ø触发A3事件的测量量可以是RSRP或RSRQ；