首席鉴黄大师
范文一：lte开机流程
1TD-LTE 基本信令流程
1.1开机附着流程
附着就是几十 UE 将 NAS 层的无线资源请求消息经 eNB 转发到核心网,核 心网触发对 UE 的认证和鉴权,并向 UE 分配默认的 IP 连接。 UE 刚开机时,先 进行物理下行同步, 搜索小区并选择到一个合适的小区后, 驻留并进行附着过程。 附着流程图如下:
1.1.1正常流程
1.1.2异常流程
RRC 建立失败
T300
?核心网拒绝
?eNB 未等到 Initial context setup request消息
RRC 重配消息丢失或 eNB 内部配置的 UE 安全参数失败
一些概念理解:
接入层与非接入层:接入层与接入网有消息交互,非接入层直接与核心网进 行消息交互。
范文二：lte中小区搜索流程
LTE中小区搜索流程
版本:3
时间:2012/11/20
作者:zjc
目录
图 ............................................................. IV 表格 ............................................................ V 1. 引言....................................................... 1-1
1.1. 目标读者 ............................................. 1-1
1.2. 文档内容 ............................................. 1-1
1.3. 修改历史 ............................................. 1-1
1.4. 作者联系方式 ......................................... 1-2
1.5. 缩写、名词解释 ....................................... 1-2
1.6. 参考文献 ............................................. 1-3 2. 小区搜索流程............................................... 2-1
2.1. UE扫描中心频点 ....................................... 2-2
2.2. 检测PSS .............................................. 2-3
2.2.1.PSS简介
2-3
2.2.2.检测PSS
2-4
2.3. 检测SSS .............................................. 2-4
2.3.1.SSS简介
2-4
2.3.2.检测SSS
2-6
II
2.4. 解调下行公共参考信号 ................................. 2-6 2.5. 解调PBCH ............................................. 2-6
2.5.1.PBCH简介
2-7
2.5.2.解调PBCH
2-9
2.6. 解调PDSCH ........................................... 2-10
2.6.1.接收PCFICH
2-13
2.6.2.判断是否存在SIB
2-16
2.6.3.接收PDSCH
2-21
2.6.4.判断接收到的系统信息是否足够
2-21
附录 ............................................................ 1
III
图
图2-1:小区搜索流程示意图 ................................................... 2-2 图2-2:同步信号频域分布 ..................................................... 2-4 图2-3:MIB传输示意图 ....................................................... 2-7 图2-4:PBCH信道处理流程.................................................... 2-10 图2-5:SIB1传输示意图 ..................................................... 2-11 图2-6:SI调度示意图 ....................................................... 2-12 图2-7:接收SIB流程 ........................................................ 2-13 图2-8:PCFICH信道处理流程 .................................................. 2-15 图2-9:PCFICH传输示意图.................................................... 2-16 图 2-10:PDCCH起始位置示意图 ............................................... 2-18 图 2-11:PDCCH信道处理流程 ................................................. 2-19
IV
表格
表格2-1:产生PSS的根索引 ................................................... 2-3 表格2-2:系统带宽与资源块对应关系............................................ 2-8 表格 2-3:PHCIH在MBSFN和非MBSFN子帧上的持续时间 ............................ 2-8 表格2-4:CRC掩码序列与天线端口对应关系 ...................................... 2-9 表格2-5:控制区域大小(OFDM符号数) ........................................ 2-14 表格 2-6:PDCCH格式与资源占用 .............................................. 2-17 表格 2-7: PDCCH搜索空间 ................................................... 2-20 表格 2-8:系统信息块(SIB)携带的信息 ....................................... 2-22
V
LTE中小区搜索流程版本,3 1. 引言
本文总结了LTE系统R10版本UE进行小区搜索的流程。 1.1. 目标读者
谁应该阅读本文档。
1.2. 文档内容
介绍每一节的内容如下:
, 第一节:描述本文档的基本内容、目标读者、修改历史、名词术语、缩写、
参考文献等基本信息
, 第二节:分布详细介绍小区搜索流程。
, 第三节:介绍UE(User Equipment)接收SIB(System Information Block)
流程。
1.3. 修改历史
版本 时间 修改原因
A 2012.11.15 第一版
B 2012.11.20 修改
C 2012.12.7 增加PDCCH信道处理流程
1-1
LTE中小区搜索流程版本,3
1.4. 作者联系方式
作者 Email
1.5. 缩写、名词解释
缩写 全称
CFI Control Format Indicator CRC Cyclic Redundancy Code MIB Master Information Block PBCH Physical Broadcast CHannel PCFICH Physical Control Format Indicator CHannel
PCI Physical Cell ID
PDSCH Physical Downlink Shared CHannel PSS Primary Synchronization Signal RE Resource Element
REG Resource Element Group SI Scheduling Information
1-2
LTE中小区搜索流程版本,3
缩写 全称
SIB System Information Block
SSS Secondary Synchronization Signal
UE User Equipment (also called a mobile station)
1.6. 参考文献
[1] 3GPP TS 36.321: "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium
Access Control (MAC) protocol specification".
[2] 3GPP TS 36.211:"Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical
Channels and Modulation".
[3] 3GPP TS 36.331: "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio
Resource Control (RRC) protocol specification".
[4] 王映民，孙韶辉。“TD-LTE技术原理与系统设计”。人民邮电出版社，2010.6。
1-3
LTE中小区搜索流程版本,3
2. 小区搜索流程
UE开机、脱网或切换过程中需要进行小区搜索，小区搜索是UE接入系统的第一步，关系到UE能否快速、准确地接入系统。UE首先获取与基站之间时间和频率同步，识别小区ID。然后接收小区系统信息，包括MIB、SIB1及其他SIB等，完成小区搜索过程。
如图2-1所示是小区搜索流程，其基本过程是:UE开机以后扫描可能存在小区的中心频点，然后在扫描到的中心频点上接收主同步信号(Primary Synchronization Signal，简记PSS)和(Secondary Synchronization Signal，简记SSS)，获得时隙和帧同步、CP类型、粗频率同步以及物理小区ID(Physical Cell ID，简记PCI)。获取PCI以后就能知道下行公共参考信号传输结构，可通过解调参考信号获得时隙与频率精确同步。接下来就可以接收MIB、SIB，完成小区搜索过程。下面分步详细介绍小区搜索流程。
2-1
LTE中小区搜索流程版本,3
1UE开机扫描可能存在小区的中心频点
2PSS5ms时隙同步，小区组内ID
3SSS10ms帧同步，小区组ID
4DL-RS时隙与频率精确同步
获取MIB信息:系统带宽，PHICH配置，SFN，天5PBCH线端口号
6PDSCH接收SIB消息
图2-1:小区搜索流程示意图
2.1. UE扫描中心频点
UE一开机，就会在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收数据并计算带宽RSSI，以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区。如果UE能保存上次关机时的频点和运营商信息，则开机后可能会先在上次驻留的小区上尝试驻留。如果没有先验信息，则很可能要全频段搜索，发现信号较强的频点，再去尝试驻留。
需要指出的是UE进行全频段搜索时，在其支持的工作频段内以100kHz为间隔的频栅上进行扫描，并在每个频点上进行主同步信道检测。这一过程中，终端仅仅检测1.08MHz的频带上是否存在主同步信号，这是因为PSS在频域上占系统
2-2
LTE中小区搜索流程版本,3
带宽中央1.08MHz，有关PSS的详细信息见第2.2节。
2.2. 检测PSS
2.2.1. PSS简介
PSS序列是频域Zadoff-Chu序列，由下式产生: d(n)
,unn(1)，,j,63en0,1,...,30,,(1) dn(),,uunn(1)(2)，，,,j,63en31,32,...,61,,
其中，Zadoff-Chu根序列索引u由表格2-1给出。
表格2-1:产生PSS的根索引
(2)Root index NID
u
0 25
1 29
2 34
PSS映射在时域上:
, FDD系统:#0子帧和#5子帧第一个时隙的最后一个OFDM符号。
, TDD系统:#1子帧和#6子帧第三个OFDM符号。
PSS映射在频域上位于频率中心的1.08M的带宽上，包含6个RB，72个子载波。实际上，只使用了频率中心周围的62个子载波，两边各留5个子载波用做保护波段，如图2-2所示。
2-3
LTE中小区搜索流程版本,3
图2-2:同步信号频域分布
2.2.2. 检测PSS
检测PSS的基本原理是使用本地序列和接收信号进行同步相关，进而获得期望的峰值，根据峰值判断出同步信号位置。检测出PSS可首先获得小区组内ID，
(2)即PSS每5ms发送一次，因而可以获得5ms时隙定时。可进一步利用PSSNID。
获取粗频率同步。
2.3. 检测SSS
2.3.1. SSS简介
SSS由两个长度为31的m序列交叉级联得到的长度为62的序列，此级联序列由PSS提供的加扰序列加扰。前半帧的SSS交叉级联方式与后半帧的SSS交叉级联方式相反，如公式(2)所示:
()m0,sncn()in subframe 0，，,00dn(2),,()m1sncn()in subframe 5，，,10, (2)()m()m01,sncnzn()in subframe 0，，，，,111dn(21)，,,()m()m01sncnzn()in subframe 5，，，，,011,
(1)0,n,30mmNa)其中,。和由物理层小区标识组依据公式(3)产生: ID01
2-4
LTE中小区搜索流程版本,3
,mm,mod310
,mmm,，，311mod31(3) ,,，，10，，
(1),,,,Nqq，，(1)2(1)(1)ID,,,,mNqqqqN,，，,,(1)2,,30IDID,,，，30，，
()m()m01～b) 序列和由m序列根据公式(4)循环移位得到: sn()sn()sn()10
()m0～snsnm()()mod31,，，，00(4) ()m1～snsnm()()mod31,，，，11
～其中，, ，定义如下: 0,i,30sixi()12(),,xi()
(5) ，，x(i，5),x(i，2)，x(i)mod2, 0,i,25 初始值为。 xxxxx(0)0,(1)0,(2)0,(3)0,(4)1,,,,,
～c) 两个加扰序列和依靠PSS产生，是m序列的两种不同循环cn()cn()cn()01
移位，具体定义如下:
(2)～cncnN()(()mod31),，0ID(6) (2)～cncnN()((3)mod31),，，1ID
(2)～N,0,1,2030,,i其中，cixi()12(),,, , 定义如下: ,,ID
xixixii(5)(3)()mod2, 025，,，，,,(7) ，， 初始值。 xxxxx(0)0,(1)0,(2)0,(3)0,(4)1,,,,,
()m()m01～zn()d) 加扰序列zn()和zn()由m序列循环移位得到: 11
()m0～znznm()(((mod8))mod31),，10(8) ()m1～znznm()(((mod8))mod31),，11
～030,,izixi()12(),,xi()mm其中，和即为公式(3)产生值。，，01
定义如下:
2-5
LTE中小区搜索流程版本,3
xixixixixii(5)(4)(2)(1)()mod2, 025，,，，，，，，,,(9) ，，
初始值为。 xxxxx(0)0,(1)0,(2)0,(3)0,(4)1,,,,,
SSS映射在时域上:
, FDD系统:#0子帧和#5子帧第一个时隙的倒数第二个OFDM符号。
, TDD系统:#0子帧和#5子帧最后一个OFDM符号。
SSS映射在频域上与PSS一样位于频率中心的1.08M的带宽上，包含6个RB，72个子载波。实际上，只使用了频率中心周围的62个子载波，两边各留5个子载波用做保护波段，如图2-2所示。
2.3.2. 检测SSS
对于FDD和TDD系统，PSS和SSS之间的时间间隔不同，CP的长度(常规CP或扩展CP)也会影响SSS的绝对位置(在PSS确定的情况下)。因而，UE需要进行至多4次的盲检测。检测到SSS以后可获知如下信息:
, CP的长度和系统采用FDD或TDD随着SSS的盲检成功而随之确定。
)1(cell(1)(2), 可以获得小区组ID，即。综合PSS，根据=3+可获得PCI。 NNNNIDIDIDID
, 由2.3.1节所述可知，SSS由两个伪随机序列组成，前后半帧映射相反，
检测到两个SSS就可以获得10ms定时，达到了帧同步目的。 2.4. 解调下行公共参考信号
通过检测到的物理小区ID，可以知道CRS的时频资源位置。通过解调参考信号可以进一步精确时隙与频率同步，同时为解调PBCH做信道估计。 2.5. 解调PBCH
经过前述四步以后，UE获得了PCI并获得与小区精确时频同步，但UE接入
2-6
LTE中小区搜索流程版本,3
系统还需要小区系统信息，包括系统带宽、系统帧号、天线端口号、小区选择和驻留以及重选等重要信息，这些信息由MIB和SIB承载，分别映射在物理广播信道(Physical Broadcast CHannel，PBCH)和物理下行共享信道(Physical Downlink Shared CHannel，PDSCH)。本小节着重叙述解调PBCH获取MIB部分，解调PDSCH获取SIB的过程在第2.6节详细叙述。
2.5.1. PBCH简介
如图2-3所示，在时域上PBCH位于在一个无线帧内#0子帧第二个时隙(即Slot1)的前4个OFDM符号上(对FDD和TDD都是相同的，除去参考信号占用的RE)。在频域上，PBCH与PSCH、SSCH一样，占据系统带宽中央的1.08MHz(DC子载波除外)，全部占用带宽内的72个子载波。
PBCH信息的更新周期为40ms，在40ms周期内传送4次。这4个PBCH中每一个内容相同，且都能够独立解码，首次传输位于SFN mod 4=0的无线帧。
子帧=1ms
频域:带宽中央1.08MHz时隙0时隙1(72个子载波)OFDM符号
无线帧=10ms
012345678
SFN
周期1周期2
MIB
图2-3:MIB传输示意图
MIB携带系统帧号(SFN)、下行系统带宽和PHICH配置信息，隐含着天线端口数信息。下面分别介绍:
1)系统的带宽信息
2-7
LTE中小区搜索流程版本,3
系统的带宽信息是以资源块个数的形式来表示的，有3个比特。LTE(R10)最多支持 1.4M到20M系统带宽，对应的资源块数如下图所示:
表格2-2:系统带宽与资源块对应关系
NRB6 15 25 50 75 100
2)PHICH配置信息
在PBCH中使用1bit指示PHICH的长度，分正常长度(1个OFDM符号)和扩展长度(2或3个OFDM符号)两种形式，如表格 2-3(见参考文献[2]中Table 6.9.3-1)所示。用2bit指示PHICH使用的频域资源，即PHICH组的数量，N,{1/4,1/2,1,2}，对应PHICH组数为1、2、4、7。常规CP情况下8个ACK/NACK g
bit构成一个PHICH组。扩展CP情况下4个ACK/NACK bit构成一个PHICH组。
表格 2-3:PHCIH在MBSFN和非MBSFN子帧上的持续时间
Non-MBSFN subframes MBSFN subframes PHICH duration on a carrier supporting Subframes 1 and 6 in case of All other cases
frame structure type 2 PDSCH Normal 1 1 1 Extended 2 3 2
3)系统帧号SFN
系统帧号SFN的长度为10bit，在0到1023之间取值。在PBCH中只广播SFN的前8位，后两位通过PBCH在40ms周期窗口内的相对位置确定:第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。UE可通过盲检测确定PBCH的40ms周期窗口。
4)系统天线端口数
2-8
LTE中小区搜索流程版本,3
系统的天线端口数目隐含在PBCH的循环冗余码(Cyclic Redundancy Code，CRC)里面，通过盲检PBCH的CRC就可以确定其对应的天线端口数目(Attenna Ports)，CRC与天线端口数对应关系如表格2-4所示。
表格2-4:CRC掩码序列与天线端口对应关系
基站的天线端口数PBCH CRC掩码序列
配置情况
1 <0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0>
2 <1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1>
4 <0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1> 2.5.2. 解调PBCH
PBCH中承载的MIB信息由上述三种信息组成(隐含信息不算在内):系统带宽3bit、PHICH配置信息3bit、系统帧号SFN 8bit，有用信息共14bit，再加10bit空闲bit，共24bit。PBCH信道处理流程如图2-4所示，BCCH传输块添加16bit CRC校验以后变为40bit，然后经过信道编码、速率匹配得到的信息比特在常规CP下为1920bit，在扩展CP下为1728bit。
在进行QPSK调制前用一个小区专属的序列(即与PCI相关)进行加扰。加扰后的比特流经过QPSK调制成为信息符号进行层映射和预编码操作，这个过程是与多天线相关的。层是空间中能够区分的独立信道，与信道环境相关，层映射是把调制好的数据符号映射到层上。然后每一层的数据进行预编码操作，相当于在发送端做了一个矩阵变化，使信道正交化，以获得最大的信道增益。最后一步是资源映射，是实现数据到实际物理资源上的映射，如第2.5.1节所述，PBCH在每个无线帧内#0子帧第二个时隙(即Slot1)的前4个OFDM符号上传输。在频域上，PBCH占据系统带宽中央的1.08MHz(DC子载波除外)。
2-9
LTE中小区搜索流程版本,3
UE在完成同步信号PSS和SSS的接收及下行参考信号的解调后，就可以知道
PBCH的时频位置了，可以按照上述编码与调制方式进行解调PBCH获取MIB信息。
BCCH传输块
添加CRC
40bit
信道编码
速率匹配
加扰
QPSK调制
预编码与层映射
资源映射
????????0000????
无线帧4K无线帧4K+1无线帧4K+2无线帧4K+3
图2-4:PBCH信道处理流程
2.6. 解调PDSCH
要完成小区搜索，仅仅接收MIB是不够的，还需要接收SIB，即UE接收承载
2-10
LTE中小区搜索流程版本,3
在PDSCH上的BCCH信息。UE在接收SIB信息是首先接收SIB1信息。SIB1采用固定周期的调度，调度周期80ms。第一次传输在SFN满足SFN mod 8 = 0的无线帧上#5子帧传输，并且在SFN满足SFN mod 2 = 0的无线帧(即偶数帧)的#5子帧上传输，如图2-5所示。
无线帧#1无线帧#0
01234567899012345678子帧
0246810121416
SFN
周期1周期2
SIB1
图2-5:SIB1传输示意图
除SIB1以外，其它SIB通过系统信息(SI，Scheduling Information)进行传输，如图2-6所示。每个SIBx与跟唯一的一个SI消息相关联，这个SI消息有一个周期，是针对SI-window来说的周期，例如图2-6中的蓝色SI消息和黄色SI消息表示两个不同周期的SI消息。SI-window的周期是以子帧为单位的，
[3]在TS 36.331协议6.2.2节中定义SystemInformationBlockType1中给出{rf8, rf16, rf32, rf64, rf128, rf256, rf512}几种可能，即8个无线帧，16个无线帧等等。一个SI消息可以包含多个具有相同周期的SIB，这里的周期是指SIB对应的SI-window周期，并且不同SI 消息的SI-window相互不重叠。
2-11
LTE中小区搜索流程版本,3
SI-window长度(以ms为单位)SIBxSIBx??SIBx??SIB2
SI消息1SI消息2SI消息1SI消息2SIB1SIB1
SIB1周期80msSIB1:SI消息1周期T1(以无线帧为单位) Schedule Info SI消息2周期T2ListSIB2默认在调度信息列表的第一个1. SI消息12. SI消息2??N. SI消息N
图2-6:SI调度示意图
关于SI-window长度问题，所有的SI消息，SI-window的长度是一样的，如图2 6所示。SI-window长度是可以配置的，在TS 36.331协议[3]6.2.2节中定义的SystemInformationBlockType1中给出了{ms1, ms2, ms5, ms10, ms15,
ms20,ms40}几种可能，表示SI-window长度为1ms，2ms??最大40ms。在这个时间窗内，除去MBSFN子帧、TDD上行子帧和发送SIB1的子帧，其余子帧都可以发送SI消息，且可以发送多次，具体由eNB决定。
-window的起始时间由当前SI消息在SIB1中的SIschedulingInfoList中的
[3]序号n、SI-window长度w以及周期T相关，具体参考TS 36.331协议5.2.3节，现简述如下:先根据x = (n–1)*w得到一个整数值，则SI-window开始于子帧#a，其中 a = x mod 10，对应无线帧为SFN mod T = FLOOR(x/10)。SI-window结束时间由起始时间和长度w决定。下面以SIB2和SIB5为例。
SIB2默认映射在schedulingInfoList中的第1个SI消息，因此序号n =1，假设SI-window长度为w =2ms，周期是8个无线帧即T = 8。那么x = (1-1)*2 = 0，a = 0 mod 10 = 0，那么SI-window起始时间是#0子帧，对应无线帧为SFN mod 8 = FLOOR(0/10) = 0，也就起始时间是在系统帧号是8的整数倍的无线帧上的0号子帧上，结束时间是1号子帧。
假设SIB5映射在schedulingInfoList中的第3个SI消息，因此序号n = 3， SI-window长度仍然是w =2ms，周期是16个无线帧，即T = 16。那么x = (3-1)*2 = 4，a = 4 mod 10 = 4，那么SI-window起始时间是#4子帧，对应无线帧为SFN
2-12
LTE中小区搜索流程版本,3
mod 16 = FLOOR(4/10) = 4，也就起始时间是在系统帧号是除以16余4的无线帧上的4号子帧上，结束时间是5号子帧。
1接收PCFICH
盲检测PDCCH2否并判断是否存3是接收PDSCH
在SI-RNTI,
否接收的系统消4息是否足够,
是
结束
图2-7:接收SIB流程
SIB1和SI的传输通过携带SI-RNTI(SI-Radio Network Temporary Indicator，
[1]系统专用的RNTI)的PDCCH调度完成，UE从PDCCH(详见TS 36.321)上解码的SI-RNTI中获得具体的时域调度(其它信息，比如频域调度、使用的传输格式)。解调PDSCH获取SIB的流程如图2-7所示，具体来说是首先接收物理控制格式指示信道(Physical Control Format Indicator CHannel，PCFICH)以获知当前子帧中控制区域大小(即控制区域占几个OFDM符号)，然后解调PDCCH获得SIB的调度信息，接着UE按照调度信息解调PDSCH获得SIB。重复这一获取过程，直至UE高层协议栈认为已经获得足够的系统信息，至此完成小区搜索。下面分步介绍获取SIB流程。
2.6.1. 接收PCFICH
PCFICH承载的是控制格式指示(Control Format Indicator，CFI)，CFI大小是2bit，用来指明PDCCH在子帧内所占用符号个数，见表格2-5(TS 36.211[2]，Table 6.7-1)。
2-13
LTE中小区搜索流程版本,3
表格2-5:控制区域大小(OFDM符号数)
较大带宽情况下较小带宽情况下
DLDL)的控制区()的控制区(N,10N,10子帧号 RBRB
域大小 域大小 TDD子帧1和子帧6 1, 2 2 在支持PDSCH的载波上的
1, 2 2 MBSFN子帧，配置1或2小
区专属天线端口情况下
在支持PDSCH的载波上的
2 2 MBSFN子帧，配置4小区专
属天线端口情况下
在不支持PDSCH的载波上的
0 0 子帧
配置了定位参考信号的非
1, 2, 3 2, 3 MBSFN子帧(除了TDD子帧6)
其他情况 1, 2, 3 2, 3, 4
2-14
LTE中小区搜索流程版本,3
2bit CFI信息
1/16编码
32bit
加扰
QPSK调制
16符号
预编码与层映射
资源映射
PCFICHPCFICHPCFICHPCFICH
REG#1REG#2REG#3REG#4OFDM#1????????
OFDM#2
OFDM#3
图2-8:PCFICH信道处理流程
PCFICH信道处理流程如图2-8所示。2bit CFI经(32，2)的块编码变成32bit，进行小区级的加扰以及QPSK调制变成16个信息符号，映射到第一个OFDM符号的4个资源单元组(Resource Element Group，REG，4个非CRS RE组成一个REG)上。这样映射的原因是，UE需要先知道控制区域的大小，才能进行相应的数据解调，因此PCFICH始终映射在子帧的第一个OFDM符号上。为了保持PCFICH接收的正确性，4个REG的位置均匀分布在第一个控制符号上，相互之间相差1/4带宽，通过这种频率分集增益来保证PCFICH的接收性能。另外，为了随机化小区间的干扰，第1个REG的位置取决于小区ID，如图2-9所示，详见TS 36.211
[2]第6.7节。PCFICH使用与发送PBCH相同的发送天线配置。
2-15
LTE中小区搜索流程版本,3
PCFICHPCFICHPCFICHPCFICHREG#1REG#2REG#3REG#4Cell ID 0中的第
一个OFDM符号
Cell ID 1中的第
一个OFDM符号
Cell ID 2中的第
一个OFDM符号
下行系统带宽
图2-9:PCFICH传输示意图
由上述映射可知，在第2.1节到第2.5节所述的步骤基础上，已获得PCI和PBCH的发送天线配置，因而可以解调PCFICH，获得控制区域所占符号数，达到本步骤的目的。
2.6.2. 判断是否存在SIB
在控制区域内的公共搜索空间里搜索PDCCH并做译码。目的是检测PDCCH的CRC中的RNTI以判断在PDSCH中是否存在SIB信息。PDCCH的传输带宽内可以同时包含多个PDCCH。每个PDCCH中，包含16bit的CRC校验。CRC使用和UE相关的Identity进行扰码，可以用来进行扰码的UE Identity包括有:C-RNTI，SPS-RNTI，以及公用的SI-RNTI，P-RNTI和RA-RNTI等。
PDCCH中承载的是下行控制信息(Downlink Control Information，DCI)，包含一个或多个UE上的资源分配和其他的控制信息。在LTE中上下行的资源调度信息(调制编码方式(Modulation and Coding Scheme，MCS), 资源分配等信息)都是由PDCCH来承载的。一般来说，在一个子帧内，可以有多个PDCCH。UE需要首先解调PDCCH中的DCI，然后才能够在相应的资源位置上解调属于UE自己的PDSCH(包括广播消息，寻呼，UE的数据等)。
1)PDCCH信道处理流程
PDCCH资源映射的基本单位是控制信道单元(Control Channel Element，CCE)，CCE是一个逻辑单元，1个CCE包含9个连续的REG，假设没有分配给PCFICH和
2-16
LTE中小区搜索流程版本,3
PHICH的REG数目表示为 ，则系统中可用的CCE从0到 计数，NN,1CCEREG
NN,/9。 ,,CCEREG，，
PDCCH格式是PDCCH在物力资源上的映射格式，与PDCCH的内容不相关。1个PDCCH在1个或几个连续的CCE上传输，PDCCH有四种格式，对应的CCE个数是1、2、4、8，见表格 2-6。
表格 2-6:PDCCH格式与资源占用
PDCCH格式 CCE个数 REG个数 PDCCH比特数
0 1 9 72
1 2 18 144
2 4 36 288
3 8 72 576
PDCCH采用什么样的聚合等级进行传输是由基站决定的，取决于负载量和信道条件等因素。当负载量比较大时，可能就需要采用比较高的聚合度;当信道条件比较恶劣时，比如边缘用户小区，为了保证接收性能，也会采用较高的聚合等级进行传输。
1个PDCCH含有整数个CCE，由于所有用户的下行控制信道映射在同一视频资源区域，因此为了减少处理的复杂度，对于PDCCH的资源映射有一定的限制，即含有nn 个CCE的PDCCH起点在的整数倍CCE上，如图 2-10所示。
2-17
LTE中小区搜索流程版本,3
例如，CCE索引号:0,1，?，15
088个CCE的PDCCH可能的起点:
4个CCE的PDCCH可能的起点:04812
2个CCE的PDCCH可能的起点:02468101214
1个CCE的PDCCH可能的起点:0123456789101112131415
图 2-10:PDCCH起始位置示意图
PDCCH的处理流程如图 2-11所示。控制信息源比特首先添加CRC，CRC是由RNTI加扰的，长度16bit。对于不同的控制信息比特用途，RNTI的类型不同。对于传输公共控制信息的DCI，用RA-RNTI(随机接入)、SI-RNTI(系统信息传输)、P-RNTI(寻呼)、TPC-RNTI(功控)等加扰，而对于传输针对单个用户的DCI，用SPS-C-RNTI(半持续调度)、C-RNTI进行加扰。
添加完CRC后，经过信道编码、速率匹配等操作，多个PDCCH复用一起传输，所有的PDCCH的比特序列顺序连接起来，然后和加扰序列求模2和。为了确保PDCCH的长度满足实际的映射长度，在加扰之前可以填充一定的NULL比特。加扰后的比特进行QPSK调制、层映射和预编码等相关操作，最后成为天线端口上的复值数据符号，资源单元的映射是基于4个复值符号构成的一组进行操作的。为了增加分集增益以及干扰随机化，以4个复值符号构成的一组为基本单位进行交织，使用的交织器是32列的行列交织器，按行写入，按列读出。
为了随机化小区间的干扰，在做完交织后还要进行小区级的循环移位，然后将符号映射到没有被PCFICH和PHCICH占用的REG上。
2-18
LTE中小区搜索流程版本,3
控制信息控制信息控制信息RNTIRNTIRNTI添加CRC信息添加CRC信息添加CRC信息
R=1/3 R=1/3 R=1/3 ????
Tail-biting CCTail-biting CCTail-biting CC
速率匹配速率匹配速率匹配
PDCCH复用
加扰
QPSK调制
预编码与层映射
交织
循环移位
资源映射
图 2-11:PDCCH信道处理流程
2)PDCCH盲检测
UE一般不知道当前PDCCH占用的CCE的数目大小，传送的是什么DCI format的信息，也不知道自己需要的信息在哪个位置。但是UE知道自己当前在期待什么信息，例如在Idle态UE期待的信息是paging、SI;发起Random Access后期待的是RACH Response;在有上行数据等待发送的时候期待UL Grant等。对
2-19
LTE中小区搜索流程版本,3
于不同的期望信息UE用相应的X-RNTI去和CCE信息做CRC校验，如果CRC校验成功，那么UE就知道这个信息是自己需要的，也可以进一步知道相应的DCI format，调制方式，从而解出DCI内容。这就是所谓的盲检过程。
如果UE按照CCE的顺序依次搜索过去，那么UE侧的计算量是相当可观的，尤其是对于带宽比较大，CCE数目比较多的系统。为此协议中定义了搜索空间的概念，对系统中不同格式的PDCCH可能的摆放位置进行了一些限制，降低了UE进行盲检的复杂度。每个不同格式的PDCCH，对应不同的搜索空间。LTE中还划分了公共搜索空间(Common Search Space)和UE特定搜索空间(UE-Specific Search Space)。如下表所示:
表格 2-7: PDCCH搜索空间
PDCCH类型[in 搜索空间大小 [in
类型 可能的PDCCH数目
CCEs] CCEs]
1 6 6
2 12 6
UE-specific
4 8 2
8 16 2
4 16 4
Common
8 16 2
所谓公共搜索区间是指所有UE都需要监听的区间，通常用来发送寻呼、随机接入响应、系统消息，以及部分UE公用的上行功率控制消息等。公共搜索区间占据从0开始到最大数目为16的CCE，公共搜索区间内的PDCCH只有4CCE和8CCE两种类型的大小，UE需要在公共搜索区间内，从0开始，按CCE粒度为8
2-20
LTE中小区搜索流程版本,3
进行搜索2次，按CCE粒度为4搜索4次，至多需要进行6次PDCCH的搜索。
LTE系统中，可用于PDCCH的CCE数目取决于系统带宽，PHICH配置，天线端口数，PCFICH配置等。上述因素确定后，PDCCH的CCE数目就可以确定，公共搜索区间就可以随之确定，从0开始占据至多16个CCE。公共搜索区间不随子帧的变化而变化。UE特定的搜索区间则不同，UE特定的搜索空间的起始点取决于UE的ID(C-RNTI)，子帧号，以及PDCCH的类型。因而，随着子帧的不同，UE特定的搜索空间也有所不同。而且UE特定的搜索空间和公共的搜索空间有可能是重叠的。
在本流程里，UE想要获得SIB信息，因而只需要在公共搜索空间进行盲检即可。使用SI-RNTI去和CCE信息做CRC校验，如果校验成功，就说明当前PDCCH是调度SIB的，可以按照调度信息在PDSCH相应时频资源解调获得SIB。否则转入步骤1，即在下一子帧尝试接收SIB。
2.6.3. 接收PDSCH
第2.6.2节叙述了步骤2检测到调度SIB的PDCCH，UE根据PDCCH承载的资源调度信息在PDSCH上的特定位置接收SIB，同时PDCCH中还指示了SIB信息的调制编码方式，UE可以进行相应解调、解码获取SIB信息。然后将获得的SIB信息上报搞成协议栈，由高层协议栈判断已接收到的系统信息是否足够。 2.6.4. 判断接收到的系统信息是否足够
不断接收SIB，高层协议栈判断接收的系统消息是否足够，如果足够则停止接收SIB;否则返回步骤1)。如果UE处在 RRC_IDLE状态，那么需要MIB，SIB1以及SIB2~SIB8取决于相关RAT的支持。如果UE处在RRC_CONNECTED状态，那么需要MIB，SIB1，SIB2，SIB8(取决于 CDMA2000的支持)。SIB携带的信息见表格 2-8。
2-21
LTE中小区搜索流程版本,3
表格 2-8:系统信息块(SIB)携带的信息
SIB1 小区选择和驻PLMN标识、小区是否被禁止驻留、是否为CSG小区、
留相关信息 小区选择的信息、小区偏移、所用的频段信息等。
其他系统信息SI-window长度、周期，SIB映射信息、系统信息变更
块的调度信息 标签等。
SIB2 接入限制信息 提供了接入服务的级别等信息，以控制UE接入概率
公共信道参数 提供了公共信道资源配置信息
MBSFN配置 提供了预留给MBSFN子帧的位置信息 SIB3 小区重选相关重选信息包括同频、异频以及异系统的公用信息、服
信息 务的频点信息以及部分同频小区重选信息 SIB4 同频小区重选提供了同频邻小区的列表
信息
SIB5 异频小区重选提供了异频载波的相关小区重选参数，也可以提供异
信息 频小区的小区列表信息(该内容为可选提供) SIB6 异系统小区重提供UTRAN的小区重选相关参数，相关载波信息
选信息(UTRAN)
SIB7 异系统小区重提供GERAN的小区重选相关参数，相关载波信息
选信息(GERAN)
2-22
LTE中小区搜索流程版本,3
SIB8 异系统小区重提供cdma2000的小区重选相关参数，相关载波信息
选信息
(cdma2000)
SIB9 家庭eNB名字 提供家庭eNB的名字
SIB10 ETWS的主要通提供地震、海啸告警系统的主要通知信息
知信息
SIB11 ETWS的次要通提供地震、海啸告警系统的次要通知信息，支持分段
知信息 传输
SIB12 CMAS的告警通提供商用UE告警服务
知消息
2-23
LTE中小区搜索流程版本,3
附录
1
范文三：tdd-lte的tau流程
学习心得体会20141108-南京欣网广西项目组-徐经区
TAU流程
1、 IDLE态TAU过程
IDLE下发起的不设置"active"标识的正常TAU流程
UEeNBEPC
3. RRC Connection RequestUE finds the TAI of the
curren service cell is not in
the TAI list saved before.1. RA Preamble
2. RA Response
4. RRC Connection SetupTAU request)
6. Initial UE message
(TAU request) 5. RRCConnectionSetupComplete
7. Authentication/Security(
8. UE Context Update between MMEs
DOWNLINK NAS TRANSPORT(TAU Accept)
10. DLInformationTransfer
(TAU Accept)
9.
11. ULInformationTransferUPLINK NAS TRANSPORT(TAU Complete)(TAU Complete)
UE CONTEXT RELEASE COMMAND
12.
14. RRC Connection Release
UE CONTEXT RELEASE COMPLETEEnter IDLEmode 15. agin
IDLE下发起的不设置"active"标识的正常TAU流程
IDLE下发起的不设置"active"标识的正常TAU流程说明: 13. 1、N0010 处在RRC_IDLE态的UE监听广播中的TAI不在保存的TAU List时，发起随机接入过程，即MSG1消息;
? N0020 eNB检测到MSG1消息后，向UE发送随机接入响应消息，即MSG2消息; ? N0030 UE收到随机接入响应后，根据MSG2的TA调整上行发送时机，向eNB发送RRCConnectionRequest消息;
? N0040 eNB向UE发送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承载信息和无线资源配置信息;
? N0050 UE完成SRB1承载和无线资源配置，向eNB发送RRCConnectionSetupComplete
消息，包含NAS层TAU request信息;
? N0060 eNB选择MME，向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息，包含NAS层TAU request消息;
? N0070 MME向eNB发送Downlink NAS Transport消息，包含NAS层TAU Accept消息;
? N0080 eNB接收到Downlink NAS Transport消息，向UE发送DL information transfer
消息，包含NAS层TAU Accept消息;
? N0090 在TAU过程中，如果分配了GUTI，UE才会向eNB发送ULInformationTransfer，包含NAS层TAU Complete消息;
? N0100 eNB向MME发送Uplink NAS Transport消息，包含NAS层TAU Complete消息;
? N0110 TAU过程完成释放链路，MME向Enb发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息指示eNB释放UE上下文;
?N0120 eNB向UE发送RRC Connection Release消息，指示UE释放RRC链路;并向MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息进行响应。 3. RRC Connection RequestIDLE下发起的设置"active"标识的正常TAU流程:
UEeNBEPC
UE finds the TAI of the
curren service cell is not in 1. RA Preamble the TAI list saved before.2. RA Response
TAU request)
6. Initial UE message
4. RRC Connection Setup(TAU request) 7. Authentication/Security
8. UE Context Update 5. RRCConnectionSetupCompletebetween MMEsDOWNLINK NAS TRANSPORT(TAU Accept)(
10. DLInformationTransfer
(TAU Accept)
UPLINK NAS TRANSPORT(TAU Complete)11. ULInformationTransfer9. First Uplink Data(TAU Complete)13. Bearers Update
Enter IDLEmode 12. agin First Downlink Data
IDLE下发起的设置"active"标识的正常TAU流程
IDLE下发起的设置"active"标识的正常TAU流程说明:
? N0010~N0100 同IDLE下发起的不设置"active"标识的正常TAU流程; ? N0110 UE向EPC发送上行数据;
? N0120 EPC进行下行承载数据发送地址更新。
? N0130 EPC向UE发送下行数据。
2、 Connected态TAU过程
UEeNBEPC
2.
UE finds the current TAI of serving cell not in its TAI list saved 1. ULInformationTransfer(TAU request)
UPLINK NAS TRANSPORT(TAU request)
4. DOWNLINK NAS TRANSPORT(TAU Accept)
3. MME Update the UE context
5. DLInformationTransfer
(TAU Accept)
6. ULInformationTransferUPLINK NAS TRANSPORT(TAU Complete)(TAU Complete)
7.
CONNECTED态TAU过程
CONNECTED态TAU过程说明:
? N0010 处在RRC_CONNECTED态的UE进行Detach过程，向eNB发送ULInformationTransfer消息，包含NAS层Tau request信息;
? N0020 eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Tau request信息;
? N0030 MME向基站发送下行直传DOWNLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Tau accept消息;
? N0040 eNB向UE发送DLInformationTransfer消息，包含NAS层Tau accept消息; ? N0050 UE向eNB发送ULInformationTransfer消息，包含NAS层Tau complete信息; ? N0060 eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Tau complete信息。
范文四：lte信令流程详解 LTE_路测信令详解
导读:就爱阅读网友为您分享以下“LTE_路测信令详解”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to.com的支持!
Detach
??DetachRequest(MO)
MsgEnter
0> 07 00000111 T
..no-security-protection-MM-message
....msg-body
1> 45 01000101 T
1
......detachRequest
........ue-originating-detach
..........nas-key-set-identifier
2> 11
0------- ............tsc:native-security-context (0)
-001---- ............nAS-key-set-identifier:nas-KSI1 (1)
..........detach-type
----0--- ............switch-off:normal-detach (0):正常分离
-----001 ............type-of-detach:ePS-detach (1):与EPS进
行分离
3> 0B 00001011 L
..........gUTI-or-imsi
2
4> F6 -----110 ............type-of-identity:guti (6):
采用GUTI识别
----0--- ............odd-or-even-indic:even-number-and-also-w
hen-the-EPS-Mobile-Identity-is-used (0)
1111---- ............spare:0xf (15)
............guti-body
5> 64 01100100
6> F0 11110000
7> 00 00000000 ..............mcc-mnc:0x64f000 (6615040)
8> 04 00000100
9> 20
00100000 ..............mME-Group-ID:0x420 (1056)
3
10> C0 11000000 ..............mME-Code:0xc0 (192)
11> C4 11000100
12> 0C 00001100
13> 01 00000001
14> FD 11111101 ..............mTMSI:0xc40c01fd
GUTI=MCC+MNC+MMEgroupID+MMEID+TMSI
........ue-terminated-detach
15> 00 0000---- ..........spare-half-octet:0x0 (0)
..........detach-type
----0--- ............switch-off:normal-detach (0)
4
-----000 ............type-of-detach:<error enum> (0)
??ULInformationTransfer(NAS)
RRC-MSG
..msg
0> 02 00000010 T
....struUL-DCCH-Message
......struUL-DCCH-Message
........message
1> 48 0------- *
..........c1
-1001--- *
5
............ulInformationTransfer
..............criticalExtensions
-----0-- *
................c1
------00 *
..................ulInformationTransfer-r8
2> 02 0------- *
....................dedicatedInfoType
-00----- *
---00010
3> A4 10100100 (3289121277):上为以
6
4> F9 11111001
5> 64 01100100
6> A9 10101001
7> EC 11101100
8> 01 00000001
9> 62 01100010
10> A0 10100000
11> 1B 00011011
12> 88 10001000
13> 8E 10001110
14> E1 11100001
7
15> A8 10101000
16> 8D 10001101
17> FC 11111100
18> 44 01000100
19> 17 00010111
20> 3E 00111110
21> E4 11100100
22> 8D 10001101
23> FF 11111111
24> 20
001----- ......................dedicatedInfoNAS:27 CB 25 4F 60
0B 15 00 DC 44 77 0D 44 6F E2 20 B9 F7 24 6F F9
8
---00000 *
!! Can not explain:
25> 00 00000000
26> 00 00000000
27> 00 00000000
??DLInformationTransfer(NAS)
RRC-MSG
..msg
0> 01 00000001 T
....struDL-DCCH-Message
9
......struDL-DCCH-Message
........message
1> 0E 0------- *
..........c1
-0001--- *
............dlInformationTransfer
10
范文五：TDD-lte与FDD-lte区别
LTE TDD与 LTE FDD技术简介和比较 摘要:
UTRA 的长期演进 (Long Term Evolution ,LTE) 技术存在 LTE FDD和 LTE TDD两大阵营,本文在 比较分析 TDD 和 FDD 技术特点的基础上,对 LTE TDD(即 TD-LTE )的特有技术进行了总结,并结合中国移 动现有的网络部署和 TDD 频段资源情况,对 LTE TDD和 LTE FDD的应用前景进行了初步分析。
1、引言
随着移动通信技术的蓬勃发展,无线通信系统呈现出移动化、宽带化和 IP 化的趋势,移动通信市场的 竞争也日趋激烈。为应对来自 WiMAX , Wi-Fi 等传统和新兴无线宽带接入技术的挑战,提高 3G 在宽带无 线接入市场的竞争力, 3GPP 开展 UTRA 长期演进 (Long Term Evolution ,LTE) 技术的研究,以实现 3G 技 术向 B3G 和 4G 的平滑过渡。 LTE 的改进目标是实现更高的数据速率、更短的时延、更低的成本,更高的系 统容量以及改进的覆盖范围。
LTE系统同时定义了频分双工 (Frequency Division Duplexing, FDD) 和时分双工 (Time Division Duplexing, TDD) 两种方式, 但由于无线技术的差异、 使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素, LTE FDD 支持阵营更加强大,标准化与产业发展都领先于 LTE TDD。 2007年 11月, 3GPP RAN1会议通过了 27家公 司联署的 LTE TDD 融合帧结构的建议, 统一了 LTE TDD 的两种帧结构。 融合后的 LTE TDD 帧结构是以 TD-SCDMA 的帧结构为基础的,这就为 TD-SCDMA 成功演进到 LTE 乃至 4G 标准奠定了基础。
TDD帧结构的融合使更多的厂商参与到 TDD 的标准化进程中, LTE TDD 技术受到了广泛的重视,其产业化 进程也有了显著的发展。本文在比较分析 TDD 和 FDD 技术特点的基础上,总结了 TD-LTE 系统的特有技术, 并结合中国移动现有的网络部署和 TDD 频段资源情况,对 LTE TDD和 LTE FDD的应用前景进行了分析。
2、 FDD 与 TDD 工作原理
频分双工 (FDD) 和时分双工 (TDD) 是两种不同的双工方式。如图 1所示, FDD 是在分离的两个对称频率 信道上进行接收和发送,用保护频段来分离接收和发送信道。 FDD 必须采用成对的频率,依靠频率来区分 上下行链路,其单方向的资源在时间上是连续的。 FDD 在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但 在支持非对称业务时,频谱利用率将大大降低。
TDD用时间来分离接收和发送信道。在 TDD 方式的移动通信系统中 , 接收和发送使用同一频率载波的不 同时隙作为信道的承载 , 其单方向的资源在时间上是不连续的,时间资源在两个方向上进行了分配。某个 时间段由基站发送信号给移动台,另外的时间由移动台发送信号给基站,基站和移动台之间必须协同一致 才能顺利工作。
图 1:FDD 和 TDD 的工作原理
TDD 双工方式的工作特点使 TDD 具有如下优势:
(1)能够灵活配置频率,使用 FDD 系统不易使用的零散频段;
(2)可以通过调整上下行时隙转换点,提高下行时隙比例,能够很好的支持非对称业务;
(3)具有上下行信道一致性,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,降低了设备成本;
(4)接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需要一个开关即可,降低了设备的复杂度;
(5)具有上下行信道互惠性,能够更好的采用传输预处理技术,如预 RAKE 技术、联合传输 (JT)技术、智 能天线技术等 , 能有效地降低移动终端的处理复杂性。
但是, TDD 双工方式相较于 FDD ,也存在明显的不足:
(1) 由于 TDD 方式的时间资源分别分给了上行和下行, 因此 TDD 方式的发射时间大约只有 FDD 的一半, 如 果 TDD 要发送和 FDD 同样多的数据,就要增大 TDD 的发送功率;
(2) TDD 系统上行受限,因此 TDD 基站的覆盖范围明显小于 FDD 基站;
(3) TDD 系统收发信道同频,无法进行干扰隔离,系统内和系统间存在干扰;
(4)为了避免与其他无线系统之间的干扰, TDD 需要预留较大的保护带,影响了整体频谱利用效率。 3、 TD-LTE 系统特有技术
LTE系统同时定义了频分双工 (FDD) 和时分双工 (TDD) 两种双工方式,并分别设计了 FDD 和 TDD 的帧结 构 [1]。 FDD 模式下, 10ms 的无线帧被分为 10个子帧 , 每个子帧包含两个时隙,每时隙长 0.5ms 。 TDD 模式 下,每个 10ms 无线帧包括 2个长度为 5ms 的半帧,每个半帧由 4个数据子帧和 1个特殊子帧组成,如图 2所示。特殊子帧包括 3个特殊时隙:DwPTS , GP 和 UpPTS ,总长度为 1ms 。 DwPTS 和 UpPTS 的长度可配置, DwPTS 的长度为 3~12个 OFDM 符号, UpPTS 的长度为 1~2个 OFDM 符号,相应的 GP 长度为 1~10个 OFDM 符号。
LTE支持 5ms 和 10ms 上下行切换点。对于 5ms 上下行切换周期,子帧 2和 7总是用作上行。对于 10ms 上下行切换周期, 每个半帧都有 DwPTS ; 只在第 1个半帧内有 GP 和 UpPTS , 第 2个半帧的 DwPTS 长度为 1ms 。 UpPTS 和子帧 2用作上行,子帧 7和 9用作下行。
图 2:LTE TDD帧结构
由于 TDD 帧结构与 FDD 帧结构不同, TD-LTE 系统具有一些特有技术。
(1)上下行配比
LTE TDD 中支持不同的上下行时间配比,上下行时间比不总是“ 1:1”(见表 1),可以根据不同的业务类 型,调整上下行时间配比,以满足上下行非对称的业务需求。
表 1:不同帧周期的上下行配比
(2)特殊时隙的应用
为了节省网络开销, TD-LTE 允许利用特殊时隙 DwPTS 和 UpPTS 传输系统控制信息。 LTE FDD中用普通数 据子帧传输上行 sounding 导频,而 TDD 系统中,上行 sounding 导频可以在 UpPTS 上发送。另外, DwPTS 也可用于传输 PCFICH 、 PDCCH 、 PHICH 、 PDSCH 和 P-SCH 等控制信道和控制信息。其中, DwPTS 时隙中下行 控制信道的最大长度为两个符号,且主同步信道固定位于 DwPTS 的第三个符号。
(3)多子帧调度 /反馈
和 FDD 不同, TDD 系统不总是存在 1:1的上下行比例。当下行多于上行时,存在一个上行子帧反馈多个 下行子帧, TD-LTE 提出的解决方案有:multi-ACK/NAK, ACK/NAK捆绑(bundling )等。当上行子帧多于下 行子帧时,存在一个下行子帧调度多个上行子帧(多子帧调度)的情况。
(4)同步信号设计
除了 TDD 固有的特性之外(上下行转换、特殊时隙等), TDD 帧结构与 FDD 帧结构的主要区别在于同步 信号的设计。 LTE 同步信号的周期是 5ms ,分为主同步信号(PSS )和辅同步信号(SSS )。 LTE TDD和 FDD 帧结构中, 同步信号的位置 /相对位置不同, 如图 3所示。 在 TDD 帧结构中, PSS 位于 DwPTS 的第三个符号, SSS 位于 5ms 第一个子帧的最后一个符号;在 FDD 帧结构中,主同步信号和辅同步信号位于 5ms 第一个子 帧内前一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置的不同,终端可以在小区搜索的初始阶段 识别系统是 TDD 还是 FDD 。
图 3:FDD 和 TDD 的同步信号设计
(5) HARQ 的设计
LTE FDD 系统中, HARQ 的 RTT (Round Trip Time)固定为 8ms ,且 ACK/NACK位置固定,如图 4所示。 TD-LTE 系统中 HARQ 的设计原理与 LTE FDD相同,但是实现过程却比 LTE FDD复杂,由于 TDD 上下行链路 在时间上是不连续的, UE 发送 ACK/NACK的位置不固定,而且同一种上下行配置的 HARQ 的 RTT 长度都有可 能不一样,这样增加了信令交互的过程和设备的复杂度。
如图 4所示, LTE FDD系统中, UE 发送数据后,经过 3ms 的处理时间,系统发送 ACK/NACK, UE 再经过 3ms 的处理时间确认,此后,一个完整的 HARQ 处理过程结束,整个过程耗费 8ms 。在 LTE TDD系统中, UE
发送数据, 3ms 处理时间后,系统本来应该发送 ACK/NACK,但是经过 3ms 处理时间的时隙为上行,必须等 到下行才能发送 ACK/NACK。 系统发送 ACK/NACK后, UE 再经过 3ms 处理时间确认, 整个 HARQ 处理过程耗费 11ms 。类似的道理, UE 如果在第 2个时隙发送数据,同样,系统必须等到 DL 时隙时才能发送 ACK/NACK, 此时, HARQ 的一个处理过程耗费 10ms 。可见, LTE TDD系统 HARQ 的过程复杂,处理时间长度不固定,发 送 ACK/NACK的时隙也不固定,给系统的设计增加了难度。
图 4:FDD 和 TDD 的 HARQ 设计
4、 LTE TDD与 LTE FDD的比较
LTE TDD在帧结构、物理层技术、无线资源配置等方面具有自己独特的技术特点,与 LTE FDD相比,具 有特有的优势,但也存在一些不足。
4.1、 LTE TDD的优势
(1)频谱配置
频段资源是无线通信中最宝贵的资源,随着移动通信的发展,多媒体业务对于频谱的需求日益增加。现 有的通信系统 GSM900和 GSM1800均采用 FDD 双工方式, FDD 双工方式占用了大量的频段资源,同时,一些 零散频谱资源由于 FDD 不能使用而闲置,造成了频谱浪费。由于 LTE TDD系统无需成对的频率 , 可以方便 的配置在 LTE FDD 系统所不易使用的零散频段上 , 具有一定的频谱灵活性,能有效的提高频谱利用率。 另外,中国已经为 TDD 划分了 155 MHz 的频段 (如图 5所示 ) ,为 LTE TDD的应用创造了条件。因此,在 频段资源方面, LTE TDD系统和 LTE FDD系统具有更大的优势。中国移动可以针对不同的频段资源,分别 部署 LTE TDD系统和 LTE FDD系统,充分利用频谱资源。
图 5:中国为 TDD 划分的频段
(2)支持非对称业务
在第三代移动通信系统以及未来的移动通信系统中 , 除了提供语音业务之外, 数据和多媒体业务将成为主 要内容,且上网、文件传输和多媒体业务通常具有上下行不对称特性。 LTE TDD系统在支持不对称业务方 面具有一定的灵活性。根据 LTE TDD帧结构的特点, LTE TDD系统可以根据业务类型灵活配置 LTE TDD帧
的上下行配比。如浏览网页、视频点播等业务,下行数据量明显大于上行数据量,系统可以根据业务量的 分析,配置下行帧多于上行帧情况,如 6DL:3UL , 7DL:2UL, 8DL:1UL, 3DL:1UL等。而在提供传统的语音 业务时,系统可以配置下行帧等于上行帧,如 2DL:2UL。
在 LTE FDD系统中 , 非对称业务的实现对上行信道资源存在一定的浪费 , 必须采用高速分组接入
(HSPA) 、 EV-DO 和广播 /组播等技术。相对于 LTE FDD系统, LTE TDD系统能够更好的支持不同类型的业 务,不会造成资源的浪费。
(3)智能天线的使用
智能天线技术是未来无线技术的发展方向,它能降低多址干扰,增加系统的吞吐量。在 LTE TDD 系统中 , 上下行链路使用相同频率 , 且间隔时间较短 , 小于信道相干时间,链路无线传播环境差异不大,在使用赋 形算法时,上下行链路可以使用相同的权值。与之不同的是 , 由于 FDD 系统上下行链路信号传播的无线环 境受频率选择性衰落影响不同 , 根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。因而 , LTE TDD系统能有效地降低移动终端的处理复杂性。
另外,在 LTE TDD系统中,由于上下行信道一致 , 基站的接收和发送可以共用部分射频单元 , 从而在一 定程度上降低了基站的制造成本。
(4)与 TD-SCDMA 的共存
LTE TDD系统还有一个 LTE FDD无法比拟的优势,就是 LTE TDD系统能够与 TD-SCDMA 系统共存。对现有 通信系统来说,目前的数据传输速率已经无法满足用户日益增长的需求,运营商必须提前规划现有通信系 统向 B3G/4G系统的平滑演进。由于 LTE TDD帧结构基于我国 TD-SCDMA 的帧结构,能够方便的实现 TD-LTE 系统与 TD-SCDMA 系统的共存和融合。如图 6所示,以 5ms 的子帧为基准, TD-SCDMA 有 7个子帧,且特殊 时隙是固定的, TD-LTE 通过调整特殊时隙的长度,就能够保证两个系统的 GP 时隙重合(上下行切换点), 从而实现两个系统的融合。
图 6:TD-SCDMA 与 TD-LTE 融合
4.1、 LTE TDD的不足
由于 LTE TDD 在同一帧中传输上下行两个链路,系统设计更加复杂,对设备的要求较高,存在一些不足: (1)由于保护间隔的使用降低了频谱利用率,特别是提供广覆盖的时候,使用长 CP ,对频谱资源造成了 浪费。
(2)使用 HARQ 技术时, LTE TDD使用的控制信令比 LTE FDD更复杂,且平均 RTT 稍长于 LTE FDD的 8ms 。
(3) 由于上下行信道占用同一频段的不同时隙, 为了保证上下行帧的准确接收, 系统对终端和基站的同步 要求很高。
为了补偿 LTE TDD 系统的不足, LTE TDD 系统采用了一些新技术, 如:TDD 支持在微小区使用更短的 PRACH , 以提高频谱利用率;采用 multi-ACK/NACK的方式,反馈多个子帧,节约信令开销等。
5、结束语
TDD双工方式具有频谱配置灵活,频谱利用率高,上下行信道互惠性等特点,能够满足下一代移动通信 系统对带宽的要求以及频率分配零散化的趋势,在 B3G/4G移动通信系统中具有较强的优势。 LTE TDD在频 谱利用、非对称业务支持、智能天线技术支持、与 TD-SCDMA 系统共存等方面,有很大的优势,在未来的通 信系统中具有很强的竞争力。随着 LTE TDD技术研究的深入和国际市场的推广,将成为未来无线通信系统 中的主流技术。
