川移动讲课材料-TD-LTE技术原理介绍.ppt

TD-LTE技术原理介绍,中移动研究院无线所 毛 剑 慧 2012.9.5,内容：,TD-LTE关键技术-物理层 基本原理 帧结构及物理信道 物理层过程 TD-LTE关键技术-高层 LTE-A技术的引入分析,OFDM概述,正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。,概念,关键技术,帧结构,物理信道,物理层过程,宽频信道,正交子信道,LTE多址方式-下行,将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。,峰均比示意图,下行多址方式OFDMA,下行多址方式特点,同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求。,频率,时间,用户A,用户B,用户C,子载波,在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式,LTE多址方式-上行,和OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续,上行多址方式SC-FDMA,上行多址方式特点,考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA （即SC-FDMA）以改善峰均比。 SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而引入部分单载波特性，降低了峰均比。,频率,时间,用户A,用户B,用户C,子载波,在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的,上下行资源单位,频率,CCE：Control Channel Element。CCE = 9 REG,REG：RE group，资源粒子组。REG = 4 RE,RE：Resource Element。 LTE最小的时频资源单位。频域上占一个子载波（15kHz)，时域上占一个OFDM符号(1/14ms),RB：Resource Block。LTE系统最常见的调度单位，上下行业务信道都以RB为单位进行调度。RB = 84RE。左图即为一个RB。时域上占7个OFDM符号，频域上占12个子载波,时间,1个OFDM 符号,1个子 载波,LTE RB资源示意图,多路信道传输同样信息,多路信道同时传输不同信息,多路天线阵列赋形成单路信号传输,包括时间分集，空间分集和频率分集 提高接收的可靠性和提高覆盖 适用于需要保证可靠性或覆盖的环境,理论上成倍提高峰值速率 适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况,波束赋形（Beamforming）,发射分集,分集合并,通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间干扰 可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量,空间复用,多天线技术：分集、空间复用和波束赋形,LTE传输模式-概述,传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式,接收机使用来自多个信道的副本信息能比较正确的恢复出原发送信号，从而获得分集增益。手机受电池容量限制，因此在上行链路中采用接收分集也可有效降低手机发射功率,LTE上行天线技术：接收分集,MRC （最大比合并） 线性合并后的信噪比达到最大化 相干合并：信号相加时相位是对齐的 越强的信号采用越高的权重 适用场景：白噪或干扰无方向性的场景,原理,IRC（干扰抑制合并） 合并后的SINR达到最大化 有用信号方向得到高的增益 干扰信号方向得到低的增益 适用场景：干扰具有较强方向性的场景。,接收分集的主要算法：MRC &IRC,由于IRC在最大化有用信号接收的同时能最小化干扰信号，故通常情况IRC优于MRC 天线数越多及干扰越强时，IRC增益越大 IRC需进行干扰估计，计算复杂度较大,性能比较,初期引入建议： IRC性能较好，故建议厂商支持IRC 鉴于IRC复杂度较大，厂商初期可能较难支持，故同时要求MRC,内容：,TD-LTE关键技术-物理层 基本原理 帧结构及物理信道 物理层过程 TD-LTE关键技术-高层 LTE-A技术的引入分析,TD-LTE帧结构,TD-LTE帧结构特点： 无论是正常子帧还是特殊子帧，长度均为1ms。FDD子帧长度也是1ms。 一个无线帧分为两个5ms半帧，帧长10ms。和FDD LTE的帧长一样。 特殊子帧 DwPTS + GP + UpPTS = 1ms,TD-LTE上下行配比表,转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。,转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙。,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（1）,TD-S = 4:2,根据计算，此时TD-LTE下行扇区吞吐量为28Mbps左右 （为避免干扰，特殊时隙只能采用3:9:2，无法用来传输业务。经计算，为和TD-SCDMA时隙对齐引起的容量损失约为20% ） 计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍传输。如果采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75 = 20%,TD-LTE = 3:1 + 3:9:2,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（2）,TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（3）,TD-SCDMA与TD-LTE邻频共存时，需要严格时隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时，TD-LTE需用配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配 DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务信道，为了提高业务信道的容量，又满足邻频共存时两个TDD系统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙配比6:6:2；在长CP下情况下，增加新的特殊时隙配比5:5:2,增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入R11版本，后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。,特殊子帧,TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。 TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何改变，DwPTS + GP + UpPTS永远等于1ms,TD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立的进行配置 目前厂家支持10:2:2（以提高下行吞吐量为目的）和3:9:2（以避免远距离同频干扰或某些TD-S配置引起的干扰为目的），随着产品的成熟，更多的特殊子帧配置会得到支持,主同步信号PSS在DwPTS上进行传输 DwPTS上最多能传两个PDCCH OFDM符号（正常时隙能传最多3个） 只要DwPTS的符号数大于等于6，就能传输数据（参照上页特殊子帧配置） TD-SCDMA的DwPTS承载下行同步信道DwPCH，采用规定功率覆盖整个小区，UE从DwPTS上获得与小区的同步 TD-SCDMA的DwPTS无法传输数据，所以TD-LTE在这方面是有提高的。如果小区覆盖距离和远距离同频干扰不构成限制因素（在这种情况下应该采用较大的GP配置），推荐将DwPTS配置为能够传输数据,DwPTS,UpPTS,UpPTS可以发送短RACH（做随机接入用）和SRS（Sounding参考信号，详细介绍见后） 根据系统配置，是否发送短RACH或者SRS都可以用独立的开关控制 因为资源有限（最多仅占两个OFDM符号），UpPTS不能传输上行信令或数据 TD-SCDMA的UpPTS承载Uppch，用来进行随机接入,逻辑、传输、物理信道,下行信道映射关系,上行信道映射关系,逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流是包括所有用户的数据。 传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。 物理信道是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其 载频、 扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去； 不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。,物理信道简介,物理信道配置,同步信号用来确保小区内UE获得下行同步。同时，同步信号也用来表示小区物理ID（PCI），区分不同的小区 P-SCH (主同步信道）：UE可根据P-SCH获得符号同步 S-SCH（辅同步信道）：UE根据S-SCH最终获得帧同步,SCH配置,时域结构,频域结构,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,SCH (P/S-SCH)占用的72子载波位于系统带宽中心位置,SCH(同步信道),小区物理ID（PCI）,LTE系统提供504个物理层小区ID(即PCI)，和TD-SCDMA系统的128个扰码概念类似。网管配置时，为小区配置0503之间的一个号码即可,基本概念,小区ID获取方式,在TD-SCDMA系统中，UE解出小区扰码序列（共有128种可能性），即可获得该小区物理ID LTE的方式类似，UE需要解出两个序列： 主同步序列（PSS，即主同步信道P-SCH中传播的序列，共有3种可能性） 辅同步序列（SSS，即辅同步序列S-SCH中传播的序列，共有168种可能性） 由两个序列的序号组合，即可获取该小区ID,配置原则,因为PCI和小区同步序列关联，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关，所以相邻小区的PCI不能相同以避免干扰。,频域：对于不同的系统带宽，都占用中间的1.08MHz （72个子载波） 时域：每5ms 无线帧的subframe0的第二个slot的前4个OFDM符号上 周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH,PBCH配置,PBCH(广播信道),广播消息,MIB在PBCH上传输,包含了接入LTE系统所需要的最基本的信息： 系统带宽 系统帧号(SFN） PHICH配置,指示上行传输数据是否正确收到 采用BPSK调制,指示PDCCH的占几个symbol(1、2或3)，在每子帧的第一个OFDM符号上发送 采用QPSK调制 随物理小区ID(PCI)不同而在频域位移不同位置，以便随机化干扰,PCFICH & PHICH配置,PCFICH(物理层控制格式指示信道),PHICH(物理HARQ指示信道),频域：所有子载波 时域：每个子帧的前n 个OFDM符号，n=3 用于发送上/下行调度信息、功控命令等 通过下行控制信息块DCI下发命令。不同用户使用不同的DCI,PDCCH配置-覆盖,PDCCH(物理下行控制信道),DCI占用的物理资源可变，范围为18个CCE DCI占用资源不同，则解调门限不同，资源越多，解调门限越低，覆盖范围越大 PDCCH可用资源有限，单个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降,技术原理PDCCH链路自适应/PCFICH功控,PDCCH受到诸多因素影响：CCE聚合度、DCI Format、邻小区干扰、天线数及发送方式等 PDCCH/PCFICH功控：由于PDCCH/PCFICH采用QPSK调制方式进行发送，因此可对PDCCH/PCFICH进行下行功控；针对边缘用户的PDCCH/PCFICH信息发送，可通过借用中心用户控制信道的功率，增大边缘户用下行功率的方式，从而扩大覆盖范围,PDCCH链路自适应：将PDCCH自适应与功率控制结合起来保证在恶劣无线条件下的PDCCH性能，以SINR作为触发门限，即当SINR低于一定门限，PDCCH会采用8CCE+power boosting PCFICH功控：同PDCCH功控，可以有效提升在恶劣无线条件下的PCFICH性能 以上功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用,原理介绍,引入分析,性能增益PDCCH链路自适应/PCFICH功控,最大发射功率受到用户数、基站总功率及射频协议的限制 如果基站发射功率为40W时，PDCCH /PCFICH单天线平均发射功率为： 37dBm-10log(1200）=6.2dBm 射频协议规定：相邻RE间功率差需要小于10dB 链路预算结果：根据链路预算，不考虑其他信道受限，PDCCH功率提升3dB，覆盖距离可增大20%左右；,理论分析,PDCCH配置-容量,PDCCH可用资源有限，每个DCI占用资源越多，将导致PDCCH支持用户容量下降,以两天线端口为例计算PDCCH在20MHz带宽下可调度用户数,支持用户数的计算假定： 用户每10ms被调度一次 用户分布如下： 10%用户采用1CCE 20%用户采用2CCE 20%用户采用4CCE 50%用户采用8CCE,初期引入建议：考虑初期应用场景为城区，Format 0和4即可满足覆盖要求，故初期仅要求格式0和4,PRACH配置,长度配置,LTE中有两种接入类型（竞争和非竞争），两种类型共享接入资源（前导码，共64个），需要提前设置。 初期建议：竞争/非竞争两种接入类型均要求，配置保证在切换场景下使用非竞争接入。,PRACH(物理随机接入信道),接入类型建议,频域：1.08MHz带宽（72个子载波） 时域：普通上行子帧中（format 03）及UpPTS（format 4） 每10ms无线帧接入0.56次，每个子帧采用频分方式可支持多个随机接入资源。,供UE传输控制信息，包括CQI, ACK/NAK反馈，调度请求等 一个控制信道由1个RB pair组成，位于上行子帧的两边边带上 在子帧的两个slot上下边带跳频，获得频率分集增益 通过码分复用，可将多个用户的控制信息在同一个PUCCH资源上发送。 上行容量与吞吐量是PUCCH的RB资源个数与PUSCH的RB资源个数的折中,PUCCH配置,PUCCH（上行物理控制信道）,控制信道示意图,用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度 用于估计上行信道，做下行波束赋形,用于上行控制和数据信道的相关解调,信道估计、测量。 位于每个时隙数据部分之间,下行导频，用作信道估计。 用作同步,仅出现于波束赋型模式，用于UE解调,用于下行信道估计，及非 beamforming模式下的解调。 调度上下行资源 用作切换测量,参考信号,TD-LTE,TD-SCDMA,下行参考信号,上行参考信号,CRS,DRS,DMRS,SRS,DWPTS,Midamble码,相同点：都是公共导频，分布于全带宽内 不同点：CRS还可用作非beamforming模式下的解调,相同点：主要用于业务信道的解调 不同点：TD-L系统是宽带系统，本身存在多个子载波，故DRS及DMRS分布于用户占用的子载波带宽内。 DRS:仅用于BF模式下业务信道的解调 DMRS:用于上行控制信道和业务信道的解调,下行参考信号,两天线端口示意图,DRS（专用参考信号）,CRS（公共参考信号）,天线端口5示意图,CRS Power Boosting,小区导频功率提升：LTE中导频有两类，即小区导频和用户专用导频，功率提升仅针对小区导频 可有效扩大覆盖范围：LTE定义小区导频上的发射功率强度可高于业务信道，以提高小区边缘导频的信道估计性能，从而扩大覆盖范围 动态调整范围：协议中有8个导频功率密度/业务功率密度的级别，最大6db，最小-3db,扩大覆盖：小区导频（CRS）的功率增强可提升小区边缘的信道估计性能，在覆盖范围较大，导频覆盖受限的场景下，可采用Power Boosting方案扩大覆盖 设备能力：导频功率提升功能对设备的射频模块有要求（协议中已明确相关的射频指标：RE间功率差小于10dB），从前期测试来看，设备均已满足所有的射频指标要求，故可要求此功能；该功能TD-LTE/LTE-FDD设备均可使用,原理介绍,引入分析,LTE终端测量量-概述,LTE终端需要报告以下标准化测量量： RSRP 表示信号强度，类比于TD-SCDMA的RSCP RSRQ 表示信号质量。TD-SCDMA里没有对应测量量,小区选择 基于RSRP值 小区重选 基于RSRP值 切换 基于RSRP或RSRQ,测量量,使用场景,Release 9对小区选择/重选进行了优化，小区选择/重选也可基于RSRQ 切换可以基于RSRQ，避免了TD-SCDMA中切换只能基于RSCP带来的信道质量未知的问题,上行参考信号,可以在普通上行子帧上传输，也可以在UpPTS上传输，位于上行子帧的最后一个SC-FDMA符号，eNB配置UE在某个时频资源上发送sounding以及发送sounding的长度。,DMRS（解调参考信号）,在PUCCH、PUSCH上传输，用于PUCCH和PUSCH的相关解调,For PUSCH 每个slot(0.5ms) 一个RS，第四个OFDM symbol,For PUCCHACK 每个slot中间三个OFDM symbol为RS,For PUCCHCQI 每个slot两个参考信号,SRS（探测参考信号）,Sounding作用 上行信道估计，选择MCS和 上行频率选择性调度 TDD系统中，估计上行信道矩阵H，用于下行波束赋形,Sounding周期 由高层通过RRC 信令触发UE 发送SRS，包括一次性的SRS 和周期性SRS 两种方式 周期性SRS 支持2ms,5ms,10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms, 320ms 八种周期 TDD系统中，5ms最多发两次,内容：,TD-LTE关键技术-物理层 基本原理 帧结构及物理信道 物理层过程 TD-LTE关键技术-高层 LTE-A技术的引入分析,物理层过程-下行同步,第一步：UE用3个已知的主同步序列和接收信号做相关，找到最大相关峰值，从而获得该小区的主同步序列以及主同步信道位置（PSC，即上图的紫色位置），达到OFDM符号同步。PSC每5ms发射一次，所以UE此时还不能确定哪里是整个帧的开头。另外，小区的主同步序列是构成小区ID的一部分。 第二步：UE用168个已知的辅同步序列在特定位置（上图中的蓝色位置，即SSC）和接收信号做相关，找到该小区的辅同步序列。SSC每5ms发射一次，但一帧里的两次SSC发射不同的序列。UE据此特性获得帧同步。辅同步序列也是构成小区ID的一部分。 第三步：到此，下行同步完成。同时UE已经获取了该小区的小区ID,S1,核心网,下行同步,子帧0(下行),特殊子帧,#2,子帧2(上行),PSC(Primary Synchronization Channel),SSC(Secondary Synchronization Channel),下行同步是UE进入小区后要完成的第一步，只有完成下行同步，才能开始接收其他信道（如广播信道）并进行其他活动。,TD-SCDMA中主要依靠Sync_DL进行下行同步 UE在DwPTS上粗搜SYNC_DL位置（与TD-LTE相同每5ms帧发送一次），与可能的32个sync_DL做相关，确定SYNC_DL的码型（每个Sync_DL对应4个midamble码和扰码序列） 获取SYNC_DL之后，在TS0继续通过做相关来获取当前小区midamble码 获取midamble码后，便可建立TS0同步并读取PCCPCH获取小区广播信息，得到扰码,TD-LTE,TD-SCDMA,物理层过程-随机接入,S1,核心网,Preamble,PRACH信道可以承载在UpPTS上，但因为UpPTS较短，此时只能发射短Preamble码。短Preamble码能用在最多覆盖1.4公里的小区。 PRACH信道也可承载在正常的上行子帧。这时可以发射长preamble码。长preamble码有4种可能的配置，对应的小区覆盖半径从14公里到100公里不等。 PRACH信道在每个子帧上只能配置一个。考虑到LTE中一共有64个preamble码，在无冲突的情况下，每个子帧最多可支持64个UE同时接入。,子帧0(下行),特殊子帧,子帧2(上行),长Preamble,短Preamble,在UE收取了小区广播信息之后，当需要接入系统时，UE即在PRACH信道发送Preamble码，开始触发随机接入流程,物理层过程-随机接入信令流程,发送preamble，请求接入,确认收到请求，并指示UE调整上行同步,UE发送IMSI或TMSI，正式请求RRC连接,确认收到请求并返回该UE的IMSI(TMSI)以解决竞争问题(如果两个UE都以为自己能获得接入，那么通过此消息的IMSI就能挑出真正获准接入的UE,TD-LTE,降低小区间干扰 补偿路径损耗和阴影衰落，适应信道变化,上行功率控制概述,功控方案,功控信道,PUSCH/PUCCH/SRS/PRACH,开环功控 (补偿路径损耗和阴影衰落） 确定UE发射功率的一个起始发射功率，作为闭环功控调整的基础; 闭环功控（适应信道变化） eNodeB通过测量PUCCH/PUSCH/SRS信号的SINR，和目标值SINRtarget比较，调整相应子帧的上行发送信号的发射功率； 外环功控 根据BLER的统计值动态调整闭环功控中使用的目标值SINRtarget,功控目的,下行功率分配概述,半静态 分配RS和PDSCH的功率比值，保证RS和PDSCH的功率分配合理,下行业务信道若进行功控，则会出现业务信道功率与导频功率无固定关系。使得UE反馈的CQI信息不能正确反映业务信道的实际质量,PDSCH,功率分配原因,功率分配信道,注： 规范没有规定PBCH等控制信道的功率如何控制，应该取决于厂家实现。 在3GPP定义规范时，经过长期的讨论，认为关键的控制信道如PBCH，PDCCH不会存在覆盖问题,功率分配方式,RS EPRE在整个系统带宽内是常数（-60，50）dBm；且在所有子帧内是常数( PB=0 ) 在覆盖范围较大时，可能会出现因导频功率不足，而导致覆盖受限的场景。故可采用导频功率增强方案，即Power boosting,提高信道估计的性能，从而扩大覆盖 (PB=1,2,3）,PDSCH功率分配,RS,分为两类：有RS的PDSCH、无RS的PDSCH,PDSCH,推荐配置PB=1，即两类PDSCH上的功率相同，此时功率利用率最高。,两天线端口为例,PRB中各信道RE及导频分布图,每个symbol上的最大发射功率为43dBm（20W)； 无power boosting时 有RS的PDSCH EPRE=10lg(5/4)*20*1000/*(12*100)=13dBm RS EPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=12dBm Power boosting时， 有RS的PDSCH EPRE=10lg20*1000/*(12*100)=12dBm RS EPRE=（总功率-PDSCH功率）/2=15dBm 激活Powerboosting时，RS的功率可以配置为比PDSCH的功率高3dB或6dB,PDCCH,PDSCH,RS,P,系统支持下行频选调度，在低速时开启此功能，且开启门限值可配； 上行频选比下行频选增益小、代价高，不做要求，但必须支持上行跳频以获得频率分集增益,OFDM系统作为多子载波系统，可以通过频率选择性调度，为用户分配信道质量较好的频率资源，从而获得频率分集增益,频率选择性调度,原理介绍,引入建议,移动速率 由于频选调度需要终端反馈信道信息，如果反馈时延大于信道变化时间，那么频选调度增益将不明显； 移动速率越高，UE反馈的CQI信息越不准确，因此频选增益只能在一定移动速率下获得 系统开销 要获得上行频选增益，要求终端周期发送信道探测（Sounding）信号，但sounding信号的发送会增大终端耗电 要获得下行频选增益，需要终端及时反馈信道信息,增益影响因素,小区间干扰消除,各小区相互协调，对无线资源的使用进行限制，减小同频干扰 部分频率复用：限制相邻小区的小区边缘仅使用彼此错开的部分频率资源，如左图所示 软频率复用：将小区边缘频率资源划分为N份，各小区边缘仅在某一份资源上满功率发送，区域资源上非满功率发送,由于静态及半静态ICIC均需要做复杂的网络规划，且从仿真来看，频率效率会有下降，故不做要求； 而动态ICIC无需网络规划，且能获得部分干扰协调增益，故要求设备支持动态ICIC,应用效分析,根据上下行的无线信道特点和无线资源的质量动态调度小区的无线资源（频率、功率）实现小区间干扰协调，保证同频组网的性能,内容：,TD-LTE关键技术-物理层 TD-LTE关键技术-高层 无线网基本信令流程 端到端业务建立/释放相关流程 移动性管理 LTE-A技术的引入分析,随机接入过程（36.300）,申请上行资源 与eNodeB间的上行时间同步 从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接入和TAU更新 无线链路失败后的初始接入，即RRC 连接重建过程 在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源 在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目标小区 在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需接收下行数据 在RRC-CONNECTED状态，UE位置辅助定位需要，网络利用随机接入获取时间提前量（TA: Timing Advance）,竞争接入过程,非竞争接入过程,随机接入实现的基本功能,随机接入的使用场景,基于竞争的随机接入（2-1）,UE随机选择preamble码发起 Msg1：发送Preamble码 eNB可以选择64个Preamble码中 的部分或全部用于竞争接入 Msg1承载于PRACH上 Msg2：随机接入响应 Msg2由eNB的MAC层组织，并由 DL_SCH承载 一条Msg2可同时响应多个UE的随 机接入请求 eNB使用PDCCH调度Msg2，并通过RA-RNTI进行寻址，RA-RNTI由承载Msg1的PRACH时频资源位置确定 Msg2包含上行传输定时提前量、为Msg3分配的上行资源、临时C-RNTI等 Msg3：第一次调度传输 UE在接收Msg2后，在其分配的上行资源上传输Msg3,基于竞争的随机接入过程2-1,基于竞争的随机接入过程2-2,基于竞争的随机接入（2-2）,针对不同的场景，Msg3包含不同的内容 初始接入：携带RRC层生成的RRC连接请求，包含UE的S-TMSI或随机数 连接重建：携带RRC层生成的RRC连接重建请求，C-RNTI和PCI 切换：传输RRC层生成的RRC切换完成消息以及UE的C-RNTI 上/下行数据到达：传输UE的C-RNTI Msg4：竞争解决,基于非竞争的随机接入,UE根据eNB的指示，在指定的PRACH上使用指定的Preamble码发起随机接入 Msg0：随机接入指示 对于切换场景，eNB通过RRC信令通知UE 对于下行数据到达和辅助定位场景，eNB通过PDCCH通知UE,Msg1：发送Preamble码 UE在eNB指定的PRACH信道资源上用指定的Preamble码发起随机接入 Msg2：随机接入响应 Msg2与竞争机制的格式与内容完全一样，可以响应多个UE发送的Msg1,基于非竞争的随机接入过程,由网络向空闲态或连接态的UE发起 Paging消息会在UE注册的所有小区发送（TA范围内） 核心网触发：通知UE接收寻呼请求（被叫，数据推送） eNodeB触发：通知系统消息更新以及通知UE接收ETWS等信息,寻呼（36.300，36.331）,在S1AP接口消息中，MME对eNB发paging消息，每个paging消息携带一个被寻呼UE信息 eNB读取Paging消息中的TA列表，并在其下属于该列表内的小区进行空口寻呼 若之前UE已将DRX消息通过NAS告诉MME，则MME会将该信息通过paging消息告诉eNB,空口进行寻呼消息的传输时，eNB将具有相同寻呼时机的UE寻呼内容汇总在一条寻呼消息里 寻呼消息被映射到PCCH逻辑信道中，并根据UE的DRX周期在PDSCH上发送,寻呼的发送,寻呼消息的读取,UE寻呼消息的接收遵循DRX的原则 UE根据DRX周期在特定时刻根据P-RNTI读取PDCCH UE根据PDCCH的指示读取相应PDSCH，并将解码的数据通过寻呼传输信道（PCH）传到MAC层。PCH传输块中包含被寻呼UE标识（IMSI或S-TMSI），若未在PCH上找到自己的 标识，UE再次进入DRX状态 3G中UE也遵循DRX周期读取寻呼消息，但有专用的寻呼信道PICH和PCH,寻呼的读取,RRC协议介绍,控制面协议RRC协议,RRC协议功能 为NAS层提供连接管理、消息传递等服务 对接入网的底层协议实体提供参数配置的功能 负责UE移动性管理相关的测量、控制等功能 RRC协议承载SRB,RRC连接建立过程,触发原因： IDLE态UE需变为连接态时发起该过程，如呼叫、响应寻呼、TAU、Attach等 RRC连接建立成功流程 RRC连接请求：UE通过UL_CCCH在SRB0上发送，携带UE的初始（NAS）标识和建立原因等，该消息对应于随机接入过程的Msg3 RRC连接建立：eNB通过DL_CCCH在SRB0上发送，携带SRB1的完整配置信息，该消息对应随机接入过程的Msg4 RRC连接建立完成：UE通过UL-DCCH在SRB1上发送，携带上行方向NAS消息，如Attach Request、TAU Request、Service Request、Detach Request等，eNB根据这些消息进行S1口建立 RRC连接建立失败 第二步中，如果eNB拒绝为UE建立RRC连接，则通过DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接拒绝消息,RRC连接，建立成功,RRC连接，网络侧拒绝,RRC连接建立,RRC连接重建立过程,触发原因： 当处于RRC连接状态但出现切换失败、无线链路失败、完整性保护失败、RRC重配置失败等情况时，触发此过程 RRC连接重建立成功流程 RRC连接重建请求：UE通过UL_CCCH在SRB0上发送，携带UE的AS层初始标识信息及重建立原因，该消息对应随机接入过程的Msg3 RRC连接重建：eNB通过DL_CCCH在SRB0上回复，携带SRB1的完整配置信息，该消息对应随机接入过程的Msg4 RRC连接重建立完成：UE通过UL-DCCH在SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起到RRC层确认的功能 RRC连接重建立拒绝流程 第二步中，如果eNB中没有UE的上下文信息，则拒绝为UE重建RRC连接，则通过DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接重建立拒绝消息,RRC连接重建成功,RRC连接重建失败,RRC连接重建,RRC连接重配置过程,触发原因： 当需要发起对SRB和DRB的管理、低层参数配置、切换执行和测量控制时，触发此过程 RRC连接重配置过程 RRC连接重配置：eNB通过DL_DCCH在SRB1上发送，根据功能的不同携带不同的配置信息内容，一条消息中可以携带体现多个功能的信息单元 RRC连接重配置完成：UE通过UL_DCCH在SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起到RRC层确认的功能 RRC连接重配置异常流程 若UE无法执行RRC连接重配置消息中的内容，则UE回退到收到该消息前的配置，并发起RRC连接重建立过程,RRC连接重配置成功,RRC连接重配置异常,RRC连接重配,RRC连接释放过程,触发原因： 网络希望解除与UE的RRC连接时，触发该过程 RRC连接释放过程 RRC连接释放：eNB通过DL_DCCH在SRB1 上发送，可选择携带重定位信息和专用优先级分 配信息（用于控制UE的小区选择和小区重选） 本地释放 某些情况下，UE的RRC层根据NAS层的指示主动释放RRC连接，不通知网络侧而主动进入空闲状态，如NAS层鉴权过程中没有通过鉴权检查,RRC连接释放,RRC连接释放,RRC过程场景总结,RRC过程总结,测量概述,测量（36.331）,RRC_IDLE状态下，UE的测量参数信息通过E-UTRAN的广播获得 RRC_CONNECTED状态下，E-UTRAN通过专属信令向UE下发测量配置（measurement configuration）信息，如RRCConnectionReconfiguration消息中可携带 UE可执行的测量类型 同频测量：测量与当前服务小区下行频点相同的邻小区下行频点 异频测量：测量与当前服务小区下行频点不同的下行频点（同小区或邻小区） 与UTRA的系统间测量 与GERAN的系统间测量 与CDMA2000 HRPD或CDMA2000 1xRTT的系统间测量,测量下达,IDLE态，网络侧通过系统消息告知UE需要进行的测量及其参数 SIB4：下发同频邻区测量信息（邻区列表） SIB5：下发异频邻区测量信息（邻区列表） SIB6：下发UTRAN邻区信息 SIB7：下发GERAN邻区信息 SIB8：下发CDMA2000邻区信息 连接态，网络侧通过RRC重配消息中携带 MeasConfig 信元给UE下发测量配置 该信元中携带测量对象和测量上报标准,测量配置下发,测量报告上报,IDLE态下，UE不上报，仅做小区重选；连接态下UE进行测量上报 事件触发一次上报 触发事件有A1A5，B1，B2 上报次数为一次 UE忽略上报间隔配置 周期性上报 触发类型为周期，包含上报CGI、上报最强小区、SON目的上报最强小区 如果上报目的为“上报CGI”或上报“SON目的上报最强小区”，则上报次数为1 事件触发周期上报（事件触发上报与周期性上报的结合） 触发事件有A1A5，B1，B2 上报次数为多次 上报间隔配置有效,测量上报,内容：,TD-LTE关键技术-物理层 TD-LTE关键技术-高层 无线网基本信令流程 端到端业务建立/释放相关流程 移动性管理 LTE-A技术的引入分析,Attach和Detach过程,作用： Attach过程完成UE在网络的注册，完成核心网（EPC）对该UE默认承载的建立 Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除 Attach说明： LTE中，Attach伴随着核心网处默认承载的建立 Detach说明： UE/MME/SGSN/HSS均可发起detach过程 若网络侧长时间没有获得UE的信息，则会发起隐式的Detach过程，即核心网将该UE的所有承载释放而不通知UE,Attach与Detach过程,UE开机Attach过程,Attach信令流程 E-UTRAN部分,在无线网部分，LTE的attach与3G的类似，完成相同的功能 而在核心网部分，除荐权、身份验证、用户注册以外，LTE还包含默认承载的建立，而3G中没有,Attach过程说明,处在RRC_IDLE态的UE进行Attach过程，首先发起随机接入过程，即MSG1消息； eNB检测到MSG1消息后，向UE发送随机接入响应消息，即MSG2消息； 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； 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； UE完成SRB1承载和无线资源配置，向eNB发送RRCConnectionSetupComplete消息，包含NAS层Attach request信息； eNB选择MME，向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息，包含NAS层Attach request消息； MME向eNB发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，请求建立默认承载，包含NAS层Attach Accept、Activate default EPS bearer context request消息； eNB接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，如果不包含UE能力信息，则eNB向UE发送UECapabilityEnquiry消息，查询UE能力； UE向eNB发送UECapabilityInformation消息，报告UE能力信息； eNB向MME发送UE CAPABILITY INFO INDICATION消息，更新MME的UE能力信息； eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中UE支持的安全信息，向UE发送 SecurityModeCommand消息，进行安全激活； UE向eNB发送SecurityModeComplete消息，表示安全激活完成； eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中的ERAB建立信息，向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息进行UE资源重配，包括重配SRB1和无线资源配置，建立SRB2、DRB（包括默认承载）等； UE向eNB发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息，表示资源配置完成； eNB向MME发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE响应消息，表明UE上下文建立完成； UE向eNB发送ULInformationTransfer消息，包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息； eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息。,Attach流程说明,完整的ATTACH过程,核心网进行用户身份验证、荐权和该用户上次关机遗留承载的删除,完整的ATTACH过程（续）,核心网建立默认承载，打通上行数据通道,打通上行数据通道，修改承载,Connected UE initiated Detach,Detach信令流程连接态UE发起,Connected UE initiated Detach说明,处在RRC_CONNECTED态的UE进行Detach过程，向eNB发送UL NAS Transfer消息，包含NAS层Detach request信息； eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Detach request信息； MME向Serving-GW发送Delete Session Request，以删除EPS承载； Serving-GW向MME发送Delete Session Response，以确认EPS承载删除； MME向基站发送下行直传DOWNLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Detach accept消息； eNB向UE发送DLInformationTransfer消息，包含NAS层Detach accept消息； MME向eNB发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，请求eNB释放UE上下文信息； eNB接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，向UE发送RRCConnectionRelease消息，释放RRC连接； eNB释放UE上下文信息，向MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息进行响应。,连接态UE发起Detach流程说明,MME-initiated Detach,MME发起的Detach过程与UE发起的类似，只是Detach Request由MME发起,Detach信令流程连接态MME发起,HSS-initiated Detach,Service Request 概述,Service Request过程,作用 当UE无RRC连接且有上行数据发起需求时 当UE处于ECM IDLE态且有下行数据达到时 在S1接口上建立S1承载，在Uu接口上建立数据无线承载 说明 当UE发起service request时，需先发起随机接入过程 Service Request由RRC Connection Setup Comlete携带上去 当下行数据达到时，网络侧先对UE进行寻呼，随后UE发起随机接入过程，并发起service request过程 UE发起service request相当于主叫过程 下行数据达到发起的service request相当于被叫接入,UE triggered Service Request,主叫、被叫均 需发起该过程,Network Triggered Service Request,被叫业务，网络通过Paging引发UE发起该过程,内容：,TD-LTE关键技术-物理层 TD-LTE关键技术-高层 无线网基本信令流程 端到端业务建立/释放相关流程 移动性管理 LTE-A技术的引入分析,TAU概述,TA和TAI,TAU的定义,当移动台由一个TA移动到另一个TA时，必须在新的TA上重新进行位置登记以 通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息，这个过程就是跟踪区更新 (Tracking Area Update,TAU),TAU过程,在网络登记新的用户位置信息 进入新的TA，其TAI不在UE存储的TAI LIST内 给用户分配新的GUTI 核心网在同一个MME pool用GUTI唯一标识一个UE。若TAU过程中更换了MME pool，则核心网会在TAU ACCEPT消息中携带新GUTI 分配给UE 使UE和MME的状态由EMM-DEREGISTERED变为EMM-REGISTERED UE短暂进入无服务区后回到覆盖区，信号恢复，且周期性TAU到期 IDLE态用户可通过TAU过程请求建立用户面资源 IDLE下发起TAU过程时，如果有上行数据或者上行信令(与TAU无关的)发送，UE可以在TAU request消息中设置an “active”标识，来请求建立用户面资源，并且在TAU完成后保持NAS信令连接 连接态不可设置该标识,TAU的作用,切换概述,切换的含义及目的 当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷 量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系 统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换 切换分类 同一个eNB内的切换 基于X2口的切换 基于S1口的切换 切换判决准备测控及测报 基站根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，在RRC重配消息中携带 MeasConfig 信元给UE下发测量配置 UE收到配置后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量结果满足上报标准后向基站发送相应的测量报告 基站通过终端上报的测量报告决策是否执行切换 切换步骤及作用 切换准备：目标网络完成资源预留 切换执行：源基站通知UE执行切换；UE在目标基站上连接完成 切换完成：源基站释放资源、链路，删