LTE学习相关笔记2014

2020-04-03 12:19

1、探测参考信号(Sounding Reference Signal)

SRS是探测参考信号的缩写,所谓参考信号,那么是为谁提供参考?参考的指标是什么?答案是为eNodeB的调度提供参考,参考的内容是为上行信道质量做参考。

那么为什么需要SRS呢?众所周知,在LTE网络中,eNodeB通常是分配系统带宽的一部分区域给特定的UE,也就是在一个特定时间、给UE分配特定的频率区域资源,此时若eNodeB知道哪一部分特定频率区域质量较好,优先分配给UE将使UE的业务质量更有保障;当然,若eNodeB每次都把整个系统带宽分配给UE,那么SRS的参考意义就不重要了,所以SRS是一个可选的参考信号,只是为eNodeB的调度资源提供参考。

SRS是上行的参考信号,由UE上报给eNodeB,为什么上行已经有DM-RS(解调参考信号)参考信号,还需要SRS呢?那是因为DM-RS与上行信道PUSCH或PUCCH占用同一个资源区,可为eNodeB提供信道估计与相干解调;而SRS是位于一个子帧的最后一个SC-FDMA符号,周期性的发送,与上行数据传输无关,因其是周期上报,除了为上行资源调度提供参考外,eNodeB还可以检测UE的时间对齐状态。有点类似于CQI,用于下行资源调度。如下图。

SRS的发送周期是2ms~320ms,具体周期要根据高层的参数(SIB2\\RRC CONNECTION SETUP\\RRC CONNECTION RECONFIGURATION)配置而定,当然,也可以设置不发送SRS.具体参数可以参考36.211

协议。SRS配置参数包括两个部分,公共配置SRS和专用配置SRS,公共配置部分又叫做小区专属SRS(Cell specific SRS),在系统消息2中下发;专用配置SRS又叫UE专属SRS(UE specific SRS),在RRC连接中配置完成。如下图,在公共配置中包含Csrs带宽配置、子帧配置、simultaneous-AN-and-SRS(该值设置为TRUE,将采用短PUCCH格式)等;在专用配置中包含Bsrs配置、Bhop配置、n_SRS等,这些配置参数的设置决定了SRS上报的带宽,带宽分段等。

2、LTE网络中随机接入(Random Access) 过程

像GSM、WCDMA网络一样,随机接入过程能够实现UE初始接入网络,完成上行同步过程;但在LTE网络中随机接入过程在多个事件中都有使用到,尤其是在切换、RRC连接重建等流程中,归结起来,共有六种情况使用到了随机接入流程。

? 从RRC_IDLE状态的初始接入过程 ? RRC连接重建过程 ? 切换过程

? RRC连接状态下接收下行数据过程(上行链路处于非同步状态)

? RRC连接状态下发送上行数据过程(上行链路处于非同步状态或者没有PUCCH资源给SR使用) ? RRC连接状态下的定位过程(获取TA数据)

随机接入的方式有两种,基于竞争的方式和基于非竞争的方式,这与2、3G网络的机制类似,在基于竞争的随机接入方式中,对于UE而言,RACH资源是一个池可供选择,不同的UE可以使用相同的资源,造成资源竞争的产生。而基于非竞争的随机接入方式,特定的资源被保留起来,供UE使用。

那么在上述的6种事件中,哪种场景使用基于竞争的接入方式?哪种场景使用基于非竞争的接入方式呢?简单的理解就是,当eNB知道UE的RACH用途时,一般采用基于非竞争的方式。如

? 切换过程。因为切换是受eNB控制的,所以切换过程中eNB已为UE分配了RACH资源,采用

基于非竞争方式接入。

? RRC连接状态下接收下行数据过程。因为eNB先获取到新的下行数据,将为UE准备特定所需

RACH资源,因此,采用基于非竞争方式的接入。

? RRC连接状态下的定位过程。同样是因为网络侧发送定位控制信息给UE,UE在特定的RACH

资源上接入,并反馈位置信息,所以采用基于非竞争的方式接入。

但是,选择采用哪种方式,需要根据网络策略而定,通常情况下,上述6种场景中,除了定位过程外其他的事件都可以采用基于竞争的接入方式,而从RRC_IDLE状态的初始接入过程总是使用基于竞争的方式接入。这是因为基于非竞争方式的接入,需要预留RACH资源,当这部分资源不用时相当于浪费掉了,所以预留资源是有限的;而基于竞争的接入方式,可能需要解决冲突的问题,增加接入时延。

3、RRC(无线资源控制)在LTE与UMTS系统中的几点不同

RRC(无线资源控制)是无线资源管理的核心,为了提高资源管理效率,缩短时延,在LTE网络中对RRC做了一些修改,下面通过对比UMTS的RRC实体功能,介绍下LTE网络中RRC实体功能变化。

? RRC状态:在LTE中,仅有两种RRC状态,RRC_IDLE和RRC_CONNECTED。然而在UMTS

网络中有5中状态,分别是IDLE\\CELL_FACH\\CELL_DCH\\CELL_PCH\\URA_PCH,之所以在LTE网络中状态减少,原因之一,是由于没有公共和专用传输信道的概念,所以也就没有CELL_FACH\\CELL_PCH状态;其二是,LTE网络中仅有共享传输信道,也因此删除了CELL_PCH\\URA_PCH状态,也就没有像cell update或ura update这样的RRC移动性管理功能。总之,RRC状态的减少能简化和改善RRC的性能,同时对RRM算法的复杂度要求降低了。

? 信令承载:在LTE网络中,有三种SRB,SRB0\\SRB1\\SRB2,而在UMTS中,有四种SRB。 ? MAC实体:在LTE网络中仅有一个MAC实体,而在UMTS系统中有4种不同的MAC实体,

这是因为UMTS系统中定义了多种传输信道,所以对应不同的MAC实体,如

MAC-D\\MAC-C\\MAC-HS\\MAC -E,又由于多种MAC实体的共存,造成了MAC配置非常复杂,尤其是在状态迁移(如CELL_PCH->CELL_FACH->CELL_DCH)中需要大量的信令流程,还有

LTE网络中MAC实体少,不需要URNTI\\ERNTI\\HRNTI\\SRNTI标识。因此LTE网络单MAC实体相比于UMTS配置或处理都更简单,减少了无线资源映射的复杂度。

? 域标识:LTE是承载分组业务的网络,只有PS域,不像UMTS系统,包含CS和PS两个域。因

此在RRC信令中就不需要标识,消息来自于那个域,减少了信令开销和RRC设计的复杂度,如在LTE网络中,没有Initial Ue Message流程。

? 系统广播消息:在LTE网络中,MIB在PBCH信道中发送,消息内容有限,主要包含频率及SIB

类型1的调度信息,而其他SI都在DL-SCH上发送。而UMTS系统中所有的消息都是通过BCH信道发送。

? 由于LTE网络中仅定义了共享信道,所以UE总是侦听解码L1层和L2层的无线帧,不需要关注

传输信道的配置,这样做的目的是减少信令消息内容那个,所有的DL-SCH传输信道信息都在系统消息中广播。

? 寻呼类型:LTE网络中只有一种寻呼类型,而在UMTS系统中有二种,主要是由于没有cell_fach

和cell_dch状态的原因。

? 重配置消息减少。在LTE网络中通过RRC重配置消息即可以完成,逻辑信道,传输信道,物理

信道的映射,然而在UMTS中,需要通过,RB重配、TRCH重配、PHY重配流程。

? 此外,LTE网络中没有NBAP协议,减少了RRC连接建立时延及RB管理流程。

除了以上内容,LTE网络中RRC实体还在同步机制、消息流程、移动性管理上与UMTS存在很大的不同

4、LTE网络中下行资源调度

所谓下行资源调度,就是指系统资源分配过程,决定着什么时候、哪些资源可用于UE传输数据,或者接收数据。这里的资源由频率和时间组成,后被划分成N个RB块,然后系统为每一个用户分配一定数量的RB块。在时域上调度周期最小为1ms,也就是一个子帧长度。在下行,调度信息在PDCCH信道上传输,分配的频域资源从最小一个RB到整个系统带宽所能提供的最大RB数。

关于系统资源的调度规范中没有明确定义,具体由eNB厂家决定,因此不同的设备商之间的算法也不同,但总的来说,设备厂商是综合考虑多种因素的后一个结果,如包括不同用户的信道质量(CQI)、QoS、当前资源使用状况、公平性、策略与计费等等。若设备厂家若不支持基于差分服务或业务差异化服务,那么在系统调度中就不会考虑因素;或者由于调度算法效率的不同,导致在一个TTI中能同时调度的用户数也不同。但大多情况下,调度的目标是在考虑了公平性(如小区边缘用户和信道条件好的用户)的前提下使

小区的吞吐率最大。所以,公平性是下行调度的重要原则。体现在每个用户都应有一个最低的保障速率、SRB和HARQ数据的优先级要高、要考虑UE的能力等。

调度的流程,第一步、公共信道数据的调度,考虑相应资源的预留。第二步、评估可用于PDSCH信道的资源。第三步、哪些用户需要调度。第四步、时域和频域资源调度。第五步、调度的方法和调度信息的承载。

公共信道数据调度:评估广播消息、寻呼消息、随机接入数据所占资源,根据需求预留部分资源。

计算可用PDSCH信道资源:扣除公共信道的开销,计算出可用于承载数据的资源。

调度用户的选择:通过UE状态来判断是否满足被调度的条件,首先,UE必须激活,处于同步状态,且DRB或SRB中有数据要传输,信道质量也要满足一定条件。

时域和频率资源调度:时域调度实际上是求UE的调度优先级,如考虑UE所进行的业务优先级,SRB和HARQ的业务优先级高于初次数传;还有就是结合公平性原则,按照保障速率/实际速率进行排序,优先调度排序靠前的用户,这与WCDMA的调度算法相似,综合以上因素对所要调度的UE优先级进行排序。频域资源调度主要是根据CQI来判断,同时结合业务的差异性、用户差异性进行综合考虑。

上面简单介绍了下行资源调度流程,最后一步是资源调度的方法和调度信息的承载。经过前几个资源调度准备流程后,eNB知道有哪些资源可以用于分配,并且也知道优先调度哪个用户,那么如何把资源分配调度信息告诉UE呢?

首先,大家都知道下行资源调度信道是封装在DCI(下行控制信息)中的,DCI再映射到PDCCH信道,PDCCH信道所占的OFDM符号数由PCFICH或者说由PDCCH信道负荷而定。DCI包含的信息除了RB分配及分配类型外,还可根据需求可携带MCS信息、HAQR信息、上行信道的功率控制命令等。如下表格呈现了不同DCI格式的用途。

DCI格式 用途 0 1 1A 1B 1C PUSCH的调度,即上行的调度授权 单码字PDSCH的调度 单码字PDSCH的紧凑调度或随机初始接入流程 带预编码信息的单码字PDSCH的紧凑调度(对应MIMO发射模式6-单层闭环空分复用) 更为紧凑的单码字调度格式,主要用于公共信道(SIB、寻呼、随机接入等) 下行资源分配 无 类型0或1 类型2 类型2 类型2


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