LTE工做過程

LTE工做過程

1、LTE開機及工做過程以下圖所示：

 

 

2、小區搜索及同步過程

整個小區搜索及同步過程的示意圖及流程圖以下：

 

 

1)   UE開機，在可能存在LTE小區的幾個中心頻點上接收信號（PSS），以接收信號強度來判斷這個頻點周圍是否可能存在小區，若是UE保存了上次關機時的頻點和運營商信息，則開機後會先在上次駐留的小區上嘗試；若是沒有，就要在劃分給LTE系統的頻帶範圍內作全頻段掃描，發現信號較強的頻點去嘗試；

2)   而後在這個中心頻點周圍收PSS（主同步信號），它佔用了中心頻帶的6RB，所以能夠兼容全部的系統帶寬，信號以5ms爲週期重複，在子幀#0發送，而且是ZC序列，具備很強的相關性，所以能夠直接檢測並接收到，據此能夠獲得小區組裏小區ID，同時肯定5ms的時隙邊界，同時經過檢查這個信號就能夠知道循環前綴的長度以及採用的是FDD仍是TDD（由於TDD的PSS是放在特殊子幀裏面，位置有所不一樣，基於此來作判斷）因爲它是5ms重複，由於在這一步它還沒法得到幀同步；

3)   5ms時隙同步後，在PSS基礎上向前搜索SSS，SSS由兩個端隨機序列組成，先後半幀的映射正好相反，所以只要接收到兩個SSS就能夠肯定10ms的邊界，達到了幀同步的目的。因爲SSS信號攜帶了小區組ID，跟PSS結合就能夠得到物理層ID（CELL ID），這樣就能夠進一步獲得下行參考信號的結構信息。

4)   在得到幀同步之後就能夠讀取PBCH了，經過上面兩步得到了下行參考信號結構，經過解調參考信號能夠進一步的精確時隙與頻率同步，同時能夠爲解調PBCH作信道估計了。PBCH在子幀#0的slot #1上發送，就是緊靠PSS，經過解調PBCH，能夠獲得系統幀號和帶寬信息，以及PHICH的配置以及天線配置。系統幀號以及天線數設計相對比較巧妙: SFN（系統幀數）位長爲10bit，也就是取值從0-1023循環。在PBCH的MIB（master information block）廣播中只廣播前8位，剩下的兩位根據該幀在PBCH 40ms週期窗口的位置肯定，第一個10ms幀爲00，第二幀爲01，第三幀爲10，第四幀爲11。PBCH的40ms窗口手機能夠經過盲檢肯定。而天線數隱含在PBCH的CRC裏面，在計算好PBCH的CRC後跟天線數對應的MASK進行異或。

5)   至此，UE實現了和ENB的定時同步；

要完成小區搜索，僅僅接收PBCH是不夠的，由於PBCH只是攜帶了很是有限的系統信息，更多更詳細的系統信息是由SIB攜帶的，所以此後還須要接收SIB（系統信息模塊），即UE接收承載在PDSCH上的BCCH信息。爲此必須進行以下操做：

1)   接收PCFICH，此時該信道的時頻資源能夠根據物理小區ID推算出來，經過接收解碼獲得PDCCH的symbol數目；

2)   在PDCCH信道域的公共搜索空間裏查找發送到SI-RNTI（無線網絡標識符）的候選PDCCH，若是找到一個並經過了相關的CRC校驗，那就意味着有相應的SIB消息，因而接收PDSCH，譯碼後將SIB上報給高層協議棧；

不斷接收SIB，上層（RRC）會判斷接收的系統消息是否足夠，若是足夠則中止接收SIB至此，小區搜索過程才差很少結束。

 

3、隨機接入過程

在同步和小區搜索過程結束以後，緊接着就是隨機接入過程，整個隨機過程的示意圖以下：

 

1. UE sends preamble sequence to ENB on PRACH

Physical non-synchronization random access procedure

Physical channel: PRACH

Message: preamble sequence

 

2. ENB給UE回覆響應消息

Address to RA-RNTI on PDCCH

Random access response grant

Physical channel: PDSCH

ENB向UE傳輸的信息至少包括如下內容：RA-preamble identifier, Timing Alignment information, initial UL-grant and assignment of Temporary C-RNTI 。

注：

RA-preamble identifier指UE 發送的preamble的標誌符，和index有關。

Timing Alignment information是時間提早量信息，由於空間的無線傳輸存在延遲，ENB計算出這個延遲量並告訴UE，以肯定下一次發送數據的實際時間。

UL-grant: 受權UE在上行鏈路上傳輸信息，有這個信息UE才能進行下一步的RRC鏈接請求。其中會給出UL-SCH能夠傳輸的transport block的大小，最小爲80bits.

 

3. RRC connection request（UE—> ENB）

在進行RRC鏈接請求之前先完成一些基本的配置：

> apply the default physical channel configuration

> apply the default semi-persistent scheduling configuration

> apply the default MAC main configuration

> apply the CCCH configuration

> apply the time Alignment Timer Common included in System Information Block Type2;

> Start timer T300;

> initiate transmission of the RRC Connection Request message in accordance with

RRC layer產生RRC connection request並經過CCCH傳輸：CCCH -> UL-SCH -> PDSCH

   獲取UE-identity，要麼由上層提供(S-TMSI), 要麼是random value。若是UE向當前小區的TA（跟蹤區）註冊過了，上層就能夠提供S-TMSI,並把establishment clause設置的與上層一致

 

4. RRC connection setup（ENB—>UE）

UE接收ENB發送的radio Resource Configuration等信息，創建相關的鏈接，進入RRC connection狀態。

Action about physical layer:

  Addressed to the Temporary C-RNTI on PDCCH

若是UE檢測到RA success,可是尚未C-RNTI，就把temporary C-RNTI升爲C-RNTI，不然丟棄。若是UE檢測到RA success,並且已經有C-RNTI，繼續使用原來的C-RNTI。

 

5. RRC connection setup complete（UE—> ENB）

RRC鏈接創建完成，UE向ENB表示接收到了鏈接的應答信息，應該是爲了保證鏈接的可靠性的。

若是UE未成功接收到RRC connection setup消息，ENB應該會重發。否則RRC connection setup complete就沒有存在必要。

在完成以上過程後，即可以進入正常的數據傳輸過程了。

 

4、數據傳輸過程

  數據傳輸過程包括兩方面過程：上行調度過程和下行調度過程。

l  上行調度過程

 

1. UE向ENB請求上行資源

Physical channel: PUCCH

Message: SR (schedule request)

   SR發送的週期以及在子幀中的位置由上層的配置決定。

UE須要告訴ENB本身要傳輸的數據量，同時SR中UE必須告訴ENB本身的identity (C-RNTI)。

 注：

根據上層的配置UE按照必定的週期在PUCCH的固定位置傳輸SR，而ENB對SR的發送者的識別是經過UE和ENB事先約定好的僞隨機序列來實現的。當UE有發送數據的需求是，就把相應得SR置1，沒有資源請求時SR爲空。SR只負責告訴ENB是否有資源需求，而具體須要多少資源則由上層的信令交互告訴ENB。

   在TS36.213中指定：Scheduling request (SR) using PUCCH format 1，不須要進行編碼調製，用presence/absence攜帶信息。

 

2. 上行信道質量測量

Physical signal: sounding reference signal

Physical channel: PUCCH

ENB給UE分配上行資源以前首先必需要知道上行信道的質量，若是UE的上行信道質量較好且有傳輸數據的需求，ENB纔會給UE分配資源。

   Sounding reference signal應該對UE和ENB都是已知的，ENB根據從UE接收到的sounding reference signal 和本身已知的信號的對比就能夠知道當前上行信道的質量了。固然，若是信道質量的變換很快，再加上空間信號傳輸的延遲估計的偏差，由sounding reference signal測量出的信道質量可能會變得不許確。因此UE須要每過一段時間就發送sounding reference signal給ENB，以儘量準確地獲得當前信道的質量。

 

3. ENB分配資源並通知UE

Physical channel: PDCCH

分配完資源後ENB還必須把分配的結果告訴UE，即UE能夠在哪一個時間哪一個載波上傳輸數據，以及採用的調製編碼方案。

E-UTRAN在每一個TTI動態地給UE分配資源（PRBs & MCS）,並在PDCCH上傳輸相應的C-RNTI。

 

4. UE接收資源分配結果的通知並傳輸數據

Physical channel: PUSCH

UE首先接收ENB下發的資源分配通知，監視PDCCH以查找可能的上行傳輸資源分配，從common search space中獲取公共信息，從UE specific search space中搜索關於本身的調度信息。根據搜索到的結果後就能夠在PUSCH對應的PRB上傳輸數據信息。

注：

在上行鏈路中沒有盲解碼，當UE沒有足夠的數據填充分配的資源時，補0。

 

5. ENB指示是否須要重傳

Physical channel: PHICH

 

6. UE重傳數據/發送新數據

同4。

l  下行調度過程

 

1.下行信道質量測量

ENB發送cell specific reference signal 給UE，UE估計CQI並上報給ENB。 

CQI不只告訴ENB信道的質量，還包含推薦的編碼調製方式。

Periodic CQI reporting channel: PUCCH

Aperiodic CQI reporting channel: PUSCH

接收到的DCI format 0的CQI request設置爲1時，UE非週期上報CQI、PMI和RI，上層能夠半靜態地配置UE週期性地上報不一樣的CQI、PMI和RI。

 

2. ENB分配下行資源

ENB根據下行信道的質量好壞自適應地分配下行資源（針對 UE選擇不一樣的載波和slot）。

下行鏈路中，E-UTRAN在每一個TTI動態地給UE分配資源（PRBs & MCS）。

 

3. ENB在下行信道傳輸數據

Physical channel: PDSCH

根據資源分配的結果在PDSCH上填充數據, 並在PDCCH上傳輸相應的C-RNTI。

 

4. UE接收數據並判斷是否須要發送請求重傳指示

Physical channel: PUCCH

Physical channel: PDSCH

UE根據檢測PDCCH信道，解碼對應的PDSCH信息。UE根據PDCCH告知的DCI format在common search spaces中接收PDSCH 廣播控制信息。此外，UE經過PDCCH UE specific search spaces接收PDSCH數據傳輸。

 

5. ENB重傳數據/發送新數據。