3. 数据传输2.1 小区搜索UE在刚一开机时,并不知道系统的带宽是多少。
为了使UE能够较快的获得系统的频率和同步信息,LTE中设计了主同步信道和辅同步信道。
主同步信道和附同步信道都位于频率中心的1.08M的带宽上,包含6个RB,72个子载波。
实际上,同步信道只使用了频率中心(DC)周围的62个子载波,两边各留5个子载波用做保护波段。
同步信号在一个十秒的帧内,传送两次。
1)在LTE FDD的帧格式中,主同步信号位于slot0和slot10的最后一个OFDM 符号上。
辅同步信号位于主同步信号的前面一个OFDM符号上。
2)在LTE TDD的帧格式中,主同步信号位于子帧1和子帧6的第三个OFDM 符号上。
辅同步信号位于子帧0和子帧5的最后一个OFDM符号上。
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。
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。
然后UE在这个中心频点周围尝试接收PSS。
UE捕获了系统的PSS后,就可以获知:(1)小区中心频点的频率。
(2)小区在物理组内的标识(在0,1,2中间取值)。
(3)子帧的同步信息。
SSS信号有168种不同的组合,对应168个不同的物理小区组的标识(在0到167之间取值)。
这样在SSS捕获后,就可以获得小区的物理ID,PCI=PSS +3×SSS。
至此,UE可以进一步读取PBCH了。
PBCH中承载了系统MIB的信息。
PBCH信息的更新周期为40ms,在40ms周期内传送4次。
这4个PBCH 中每一个都能够独立解码。
通过解调PBCH,可以获得:系统的带宽信息、PHICH 的配置、系统的帧号SFN、系统的天线配置信息。
PBCH的MIB中只携带了非常有限的信息,更多的系统信息是在SIB中携带的。
SIB信息是通过PDSCH来传送的。
UE需要读取PDCCH中的控制信息,才能够正确解调PDSCH中的数据。
为了读取PDCCH,首先必须了解PDCCH 在子帧内占用的符号数目,这是由PCFICH来决定的。
PCFICH总是位于子帧的第一个OFDM符号上。
其具体的位置依赖于系统的带宽和小区的物理标识PCI。
LTE PCFICH大小是2bit,其中承载的是CFI (Control Format Indicatior),用来指明PDCCH在子帧内所占用的符号个数。
UE根据某一子帧可能分配的DCI格式1,1A,1B,1C,1D,2或2A 来检测PDCCH,然后解本子帧相应的PDSCH,传输块数目的限制由高层定义。
数据传输数据传输过程包括两方面过程:上行调度过程和下行调度过程。
1. 上行调度过程上行数据传输包含以下几个过程:调度请求(SR)的发送、上行授权的接收、缓存区状态报告、逻辑信道优先级处理和复用、HARQ操作、功率余量报告。
周周周周周周周周周周周周周SR周周PUCCH周PUSCH周周周周周周周周周32bit周周周PDCCH周周周周周周周周周周周BSR周周周PUSCH周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周UL Grant周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周周UL Data周UE eNB 图1.上行链路调度1.1 调度请求在LTE中,当UE需要在上行共享信道(UL-SCH)上发送数据时,UE需向eNB发送调度请求(SR),进行上行资源的申请。
具体的处理过程为:当有上行数据到达时,在MAC层触发一个调度请求SR。
这个SR将一直处于挂起状态,直到系统取消该SR。
系统在以下两种情况下取消SR:在MAC层组合的MACPDU中包含UE缓存中所有待发送的数据;或UE收到的上行授权中指示的资源能容纳所有待传数据。
SR发送的周期以及在子帧中的位置由协议栈上层的配置决定,请求中包含:UE的标识C-RNTI。
1.2 上行链路授权上行链路授权有两次:1)eNB收到SR后,下发上行链路授权(UL grant),配置一少部分资源给UE 传输BSR(缓存状态报告)时使用,UE使用上述资源将BSR传输给eNB。
2)eNB根据上行信道质量对UE进行调度和资源分配,下发上行链路授权,UE 利用分配的资源进行上行数据的传输。
为了在UL-SCH上发送数据,UE需获得合法的上行授权。
上行授权包含以下信息:为上行数据传输分配的资源信息、HARQ信息和MCS(调制编码计划)指示信息。
eNB向UE发送上行授权时,使用C-RNTI或SPS(半持续调度)C-RNTI或临时C-RNTI作为用户标识,对用户进行寻址。
当有数据发送时,UE 在每个TTI(传输时间间隔)内监听PDCCH信道,确定是否有针对该UE的上行授权。
根据PDCCH中使用的用户标识的不同,系统的处理也不同,如下。
(1)如果当前TTI有预配置上行资源,则:将NDI(新数据指示)设为0,并认为NDI已翻转,将预配置的上行资源授权和相应的HARQ信息传输给HARQ实体。
(2)如果当前TTI的上行资源授权通过对该UEUE的C-RNTI/临时C-RNTI寻址中获得,或者该UE在当前TTI收到一个RAR(随机接入响应)消息,则进行:如果该授权是通过对该UE的C-RNTI寻址获得的,该授权与UE的一个HARQ 进程相对应,且在HARQ实体中有该进程之前对应的上行资源授权,之前的授权是通过对UE的SPS C-RNTI寻址获得或是预配置的,则不考虑NDI的值,认为NDI翻转。
将该TTI内接收到的上行授权以及相应的HARQ信息传输到HARQ实体中。
(3)如果当前TTI内,UE收到了PDCCH信道指示的针对SPS C-RNTI的上行资源授权,那么需要考虑:①NDI=1时,认为NDI没有发生翻转,将收到的上行资源授权及相应的HARQ 信息提交给UE的HARQ实体中。
②NDI=0时,如果PDCCH指示释放SPS,并且系统配置了上行授权,则清除已配置的上行授权;否则,直接存储本次上行授权和相应HARQ信息,初始化或重新初始化配置的上行资源授权,认为NDI值翻转,通知HARQ实体已授权的上行资源,同时将存储的HARQ信息传递给HARQ实体。
上行授权以TTI为周期;如果UE在一个TTI内收到多个上行授权,如:RAR 携带的、C-RNTI配置的、SPS调度配置的,则UE选择任意一个上行授权,发送与该上行授权对应的HARQ进程中的数据;当预配置的上行授权或上行数据的发送与测量间隔碰撞时,UE处理上行授权,但不进行数据的发送。
1.3 缓存区状态报告(BSR)BSR过程用于为服务eNB提供UE上行缓存中待发送的数据量,BSR上报时以逻辑信道组为单位进行上报,LTE中最大可配置4个逻辑信道组,分别对应于会话类、流媒体类、交互类和背景类四类业务。
RRC通过配置两个定时器periodicBSR-Timer和retxBSR-Timer控制MAC BSR过程,通过信令“逻辑信道组”将每一个逻辑信道划分至一个逻辑信道组。
1)BSR的分类和触发根据触发BSR过程的事件,将BSR分为三类:常规BSR、周期BSR和填充BSR:①有属于更高优先级逻辑信道组的上行数据到达;或者在逻辑信道组中没有用于发送的可用数据的时候有新数据到达。
以上两种情况触发常规BSR。
②retxBSR-Timer超时,且UE在某一逻辑信道上有用于发送的数据时,触发常规BSR。
③分配的上行资源和填充比特数大于或等于BSR MAC控制单元与其子头之和,触发填充BSR。
④periodicBSR-Timer超时,触发周期BSR。
2)上报过程针对以上几种BSR类型,分别有两种处理过程:①对于常规和周期BSR:如果当前TTI有一个以上的逻辑信道组有可用数据发送,采用长BSR格式上报缓存状态;否则采用短BSR格式上报缓存状态。
②对于填充BSR:如果填充比特数大于或等于短BSR与其子头之和,但小于长BSR与其子头之和时,若有一个以上的逻辑信道组有可用数据发送,那么在当前TTI对BSR 进行上报时,上报具有最高优先级逻辑信道的逻辑信道组的截短BSR,否则上报短BSR。
如果填充比特数大于或等于长BSR与其子头之和,上报长BSR。
如果上一次BSR上报后或者当前是第一个BSR上报时刻,至少有一个事件触发BSR,则有两种情况:如果当前TTI有针对该UE的上行资源授权,则通知复用/解复用实体生成BSR MAC控制单元,启动或重启retxBSR-Timer。
且若当前上报的不是截短BSR,启动或重启periodic BSR-Timer。
如果没有针对该UE的上行资源授权,并且触发了常规BSR,则触发调度请求过程。
如果多个事件触发了BSR,一个MAC PDU中只能包含一个MAC BSR控制单元,此时常规和周期BSR优先于填充BSR。
如果收到UL-SCH为新数据分配的上行授权,则UE重启retxBSR-Timer。
如果一个BSR装配进一个发送的MAC PDU中,取消其他所有的BSR。
1.1 UE向ENB请求上行资源Physical channel: PUCCHMessage: SR (schedule request)SR发送的周期以及在子帧中的位置由上层的配置决定。
UE需要告诉ENB自己要传输的数据量,同时SR中UE必须告诉ENB自己的identity (C-RNTI)。
注:根据上层的配置UE按照一定的周期在PUCCH的固定位置传输SR,而ENB 对SR的发送者的识别是通过UE和ENB事先约定好的伪随机序列来实现的。
当UE有发送数据的需求是,就把相应得SR置1,没有资源请求时SR为空。
SR 只负责告诉ENB是否有资源需求,而具体需要多少资源则由上层的信令交互告诉ENB。
在TS36.213中指定:Scheduling request (SR) using PUCCH format 1,不需要进行编码调制,用presence/absence携带信息。
2. 上行信道质量测量Physical signal: sounding reference signalPhysical channel: PUCCHENB给UE分配上行资源之前首先必须要知道上行信道的质量,如果UE的上行信道质量较好且有传输数据的需求,ENB才会给UE分配资源。
Sounding reference signal应该对UE和ENB都是已知的,ENB根据从UE 接收到的sounding reference signal 和自己已知的信号的对比就可以知道当前上行信道的质量了。
当然,如果信道质量的变换很快,再加上空间信号传输的延迟估计的误差,由sounding reference signal测量出的信道质量可能会变得不准确。
所以UE需要每过一段时间就发送sounding reference signal给ENB,以尽可能准确地得到当前信道的质量。