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Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 1 LTE 通信系统技术知识要点 基础知识基础知识 1. LTE 的扁平结构 (Flat architecture) 是什么含义？ 相对与 2G/3G 技术而言，LTE 取消了 BSC/RNC 这个设备，而采用 2 节点结构，ENodeB 直接 和核心网连接，减少了网络中的层次。 2. 为什么说 LTE 是 PS domain only? LTE 系统中不再有 CS 域存在，语音业务通过 VoIP 传输，和数据业务同样由 IP 包承载。 3. EPS 由什么组成？分别包含哪些设备。 EPS 由 EPC+EUTRAN 组成，EUTRAN 即 ENodeB ，EPC 包含了核心交换和传输单元 (包括 MME， PGW, SGW) ，以及服务控制和数据库单元 (包括 IMS，PCRF, HSS/AAA) 。 4. 下列关于 LTE 的说法哪些是正确的： a) 在 LTE 技术中首次引入了 HARQ。 b) MIMO 是 LTE 的可选功能 c) LTE 支持 64QAM 调制 d) LTE 可用的载波带宽有 1，3，5，10，15，20 b, c 5. 规范 Radio Resource Control (RRC) protocol specification 的规范编号是什么？ Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 2 TS 36.331 6. LTE 支持以下哪几种调制方式： a) BPSK b) QPSK c) 8PSK d) 16QAM e) 64QAM All except c 7. LTE 中的基本时间单位 Ts 是如何计算出来的？ LTE 中，ODFM 的子载波间隔为f=15kHz，假设采用基于快速傅立叶运算（FFT）的发射/ 接收机实现，而 FFT 尺度为 NFFT，则采样速率为 fs=15000NFFT，而 Ts=1/fs。取 FFT 尺度为 2048，则 Ts=1/(150002048)=1/3072000，约为 0.0326s。 注意，此处的 FFT 尺度为 2048，并不意味着所有带宽的 LTE 系统选取的 FFT 运算尺度均为 2048。 8. 已知一个普通 CP 的帧，包含 7 个 CP 和 7 个有效符号，每个有效符号的时间长度为 2048Ts，第 1 个符号中的 CP 时间长度为 160Ts，其他 CP 的时间长度为 144Ts，那么 每个 slot 的时间长度为多少毫秒？ 不需要计算，每帧 10ms，每子帧 1ms，包含 2 个 slot，每个 slot 0.5ms。 9. UE 的终端类型有几类？上行支持 64QAM 的 UE 是第几类？下行只支持 2x2 MIMO 的哪几 类？ 5 类 Class1 Class5，第 5 类。 第 2，3，4 类。 NSN 解决方案解决方案 10. NSN ENodeB 采用什么平台？ Flexi Multi-radio BTS Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 3 11. NSN 的 MME 采用什么平台？ 采用 2 种之一：MME 采用 Combi SGSN (DX200 平台) 或 Flexi Network Server (NS) ACTA 平台 12. NSN 的 SGW 和 PGW 采用什么平台？ 集成到同一个节点，该节点叫做 Flexi Network Gateway (NG)，采用 ACTA 平台. 空中接口空中接口 13. 3GPP 中定义的非对称频段 (TDD) 频段号有哪几个，每个频段占多少带宽，频带的起 始和终止频点是多少？ Band Total (Mhz) 起止频点 (Mhz) EARFCN 范围 3GPP name 33 1x20 1900-1920 36000 36199 UMTS TDD1 34 1x15 2010-2025 36200 36349 UMTS TDD2 35 1x60 1850-1910 36350 36949 US 1900 UL 36 1x60 1930-1960 36950 37549 US 1900 DL 37 1x20 1910-1930 37550 37749 US 1900 38 1x50 2570-2620 37750 38249 2600 39 1x40 1880-1920 38250 38649 UMTS TDD 40 1x100 2300-2400 38650 39649 2300 注：LTE 的 channel spacing 是 100 khz。 14. LTE 的逻辑信道(Logical Channel)有哪些 (不考虑 MBMS) ？ 分为控制信道和业务信道，可以是单向或者双向。 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 4 控制信道包括：BCCH（Broadcast Control Channel）， PCCH（Paging Control Channel）， CCCH（Comman Control Channel）， DCCH（Dedicated Control Channel）。 业务信道包括 DTCH（Dedicated Traffic Channel）。 15. LTE 的传输信道(Transport Channel)有哪些 (不考虑 MBMS) ? 分别用于承载什么逻 辑信道，分别支持哪种调制方式？是否支持 HARQ？是否支持波束整形（Beam Forming）？ 传输信道总是单向的，可以是下行和上行。 下行 BCH PCH DL-SCH Broadcast Channel Paging Channel Downlink Shared Channel 承载什么逻辑信道 BCCH PCCH DCCH/DTCH/CCH and BCCH 支持哪种调制方式 QPSK QPSK/16QAM QPSK/16QAM/64QAM 支持 HARQ No No Yes 支持 Beam Forming No Yes Yes 上行 RACH UL-SCH Random Access Channel Uplink Shared Channel 承载什么逻辑信道 未定案 DCCH/DTCH/CCCH 支持哪种调制方式 QPSK QPSK/16QAM（at least） 支持 HARQ N/A Yes 支持 Beam Forming N/A N/A 16. LTE 的物理信道（Physical Channel）有哪些？作用分别是什么（如：承载什么传输 信道）？ LTE 的物理信道是单向的，有上行和下行。 上行的物理信道有： PUSCH（Physical Uplink Shared Channel）承载 UL-SCH。 PUCCH（Physical Uplink Control Channel）纯粹的物理层控制信道，用于 UE 请求 HARQ/ACK/NACK 及上报 CQI。 PRACH（Physical Random Access Channel）承载 RACH，目前 PRACH 只传输 preamble sequences。 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 5 DMS（Demodulation Reference Signal）作用 1）上行信道估计，用于 eNode B 端的相干 检测和解调；2）上行信道质量测量。 SRS（Sounding Reference Signal）作用是 MIMO 打开时的信道估计，用于 CDS（channel dependent scheduling）。 下行的物理信道有： PBCH（Physical Broadcast Channel）承载 BCH。 PDSCH（Physical Downlink Shared Channel）承载 DL-SCH 和 PCH。 PDCCH（Physical Downlink Control Channel）纯粹的物理层控制信道，承载 DCI （Downlink Control Information），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（MCS, Resource allocation 等等的信息）都是由 PDCCH 来承载的。一般来说，在一个子帧内，可以有多个 PDCCH。 PCFICH（Physical Control Format Indicator Channel）纯粹的物理层控制信道，用于 通知 UE 一个子帧内 PDCCH 占用了几个符号(symbol)。 DRS（Downlink Reference Signal）作用主要是探测信道质量，区分天线端口和做信道估 计。 DSS（Downlink Synchronization Channel）包含 2 种：主同步信道 PSS（Primary Synchronization Channel）和次同步信道 SSS（Secondary Synchronization Channel）。 用于初始时间/相位同步，及确定服务小区（确定 PCI）。 17. 子载波在整个载波上的分配方式有哪 2 种？ Localized 和 Interleaved (distributed) 18. LTE-TDD 系统中，每帧中最少有几个特殊子帧，最多有几个？分别在第几个子帧 (0 base)? 最少 1 个，最多 2 个，在第 1 和第 6 子帧。 19. LTE-TDD 系统中，上/下行子帧配置方式有几种，分别是怎样的配置方式？ 上下行配置上下行转子帧号 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 6 模式 换周期 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5ms D S U U U D S U U U 1 5ms D S U U D D S U U D 2 5ms D S U D D D S U D D 3 10ms D S U U U D D D D D 4 10ms D S U U D D D D D D 5 10ms D S U D D D D D D D 6 5ms D S U U U D S U U D D downlink S special U uplink Configuration1 DL:UL=2:2 Configuration2 DL:UL=3:1 MIMO 20. 试从数据传输层面，天线数量层面，支持用户数层面分类 MIMO。 MIMO 从数据传输层面看分为： 预编码 Pre-Coding(Beam Forming)：单流在多路天线上传输。 空分合路 Spatial Multiplexing：多流（目前支持双流）在多天线上传输。 发射分级 Diversity Coding：单流在多天线上传输，但每路 coding 方式不同。 MIMO 从天线数量层面看分为： SISO，MISO，SIMO，MIMO。 MIMO 从支持用户数层面看分为单用户和多用户 MIMO， Single-User/Multi-User。 通常 LTE 中所说的 MIMO 指按照数据传输层面看。 21. 天线端口分为哪几类，分别代表什么意思？ 天线端口指用于传输的逻辑端口，与物理天线不存在定义上的一一对应关系。天线端口由 用于该天线的参考信号来定义。等于说，使用的参考信号是某一类逻辑端口的名字。具体 的说：p=0，p=0,1，p=0, 1, 2, 3指基于 cell-specific 参考信号的端口；p=4 指基 于 MBSFN 参考信号的端口；p=5 为基于 UE-specific 参考信号(波束整形)的端口。 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 7 22. 下行参考信号的位置如何分布? 参考信号 0 和 1 分别在每个 RB 的第 1 个和倒数第 3 个符号，参考信号 2 和 3 在每个 RB 的 第 2 个符号上。频域上对每个天线端口而言，每 6 个子载波插入一个参考信号。参考信号 0/1 在频域上互相交错，2/3 在频域上互相交错。 23. 为什么参考信号 2 和 3 的密度可以是参考信号 0 和 1 的一半？ 在频域上，参考信号的密度是在信道估计性能和参考信号开销之间求取平衡的结果，参考 过疏则信道估计性能（频域的插值）无法接受；参考信号过密则会造成 RS 开销过大。参 考信号的时域密度也是根据相同的原理确定的，既需要在典型的运动速度下获得满意的信 道估计性能，RS 的开销又不是很大。 较密的参考信号有利于高速移动用户的信道估计，如果小区中的存在较多的高速移动用户， 则不太可能使用 4 个天线端口进行传输。因此 4 个天线端口的传输主要用于低速移动场合， 则较少的参考信号密度就可以实现相当程度的信道估计。 24. LTE 的传输模式（Transmission Mode）有哪 7 类？ TM1 Single-antenna Port；port0 TM2 Transmit diversity TM3 Open-loop spatial multiplexing TM4 Closed-loop spatial multiplexing TM5 Multi-user MIMO TM6 Closed-loop Rank=1 precoding TM7 Single-antenna port; port 5 25. TM3 和 TM4 上报信息的区别是什么？ TM3 只上报 CQI、RI，不上报 PMI，TM4 都上报。 信令流程信令流程 26. UE 的 RSRP，RSRQ，RSSI 分别代表什么意思，如何取值？有何意义？ RSRP（Reference Signal Received Power）顾名思义是参考信号接收功率。指定测量时 间内、测量带宽内，所有带有参考信号的 RE（resource elements）的接收功率的线性平 均。仅包含有效信息部分，不包含 CP 部分，一般来说，第一个天线端口上的小区参考信 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 8 号用来做 RSRP 测量。但如果 UE 有能力，第二个天线端口上的小区参考信号也可以用来定 RSRP。 RSSI（Received Signal Strength Indicator）则是对整个频带上接受功率进行积分，包 含了所有接收到的信号功率，即包含了底噪和干扰。 RSRQ（Reference Signal Received Quality）则是 RSRP 和 RSSI 的比值，当然因为两者 测量所基于的带宽可能不同，会用一个系数来调整，也就是 RSRQ = N*RSRP/RSSI。N 是测 量带宽内 RB 的数量。 RSSP 和 RSSI 的单位是 dbm，dbm 一般用于表示功率的绝对值，所以一般用来描述收到的信 号强度；RSRQ 的单位是 db，相对与 dbm 而言，dB 是功率增益的单位，表示一个相对值。 所以 RSRQ 由于引入了干扰，一般用于表示接收信号的质量。 在小区选择或重选时，通常使用 RSRP 就可以了，在切换时通常需要综合比较 RSRP 与 RSRQ， 如果仅比较 RSRP 可能导致频繁切换，如果仅比较 RSRQ 虽然减少切换频率但可能导致掉话， 当然在切换时具体如何使用这两个参数是 eNB 实现问题。 27. DCI 在哪个物理信道承载，DCI 包括哪些功能？ DCI 在 PDCCH（包含 PCFICH, PHICH）承载，DCI 的功能有： 1. 下行链路调度分配。包含 PDSCH 资源分配，传输格式，HARQ 信息以及空分复用相关的 控制信息。还包含 PUCCH 上行链路物理信道的功控指令。 2. 上行链路调度请求。包含 PUSCH 资源分配，传输格式和 HARQ 的相关信息。还包含 PUCCH 上行链路物理信道的功控指令。 3. 针对多个终端的功控指令，作为 1/2 中包含的功控指令的补充。 28. HARQ 的同步/异步协议，自适应/非自适应协议分别是什么意思？ 按照时域的灵活性，HARQ 可分为同步和异步。同步 HARQ 意味着重传只在前次传输之后的 特定时刻出现，而异步 HARQ 则意味着重传可能在任意时刻出现。 按照频域的灵活性，HARQ 可分为自适应和非自适应。自适应 HARQ 意味着在重传之间可以 改变频率的位置以及更为细节的传输模式，非自适应则意味这重传只能出现在与初始传输 相同的频率资源上，切只能采用与初始相同的传输格式。 29. LTE 中的上下行分别用什么 HARQ 协议？ Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 9 下行通常用异步自适应 HARQ。 上行用同步 HARQ，重传通常是非自适应的，也可以采用自适应重传作为补充，但不强制要 求。 30. 为什么对特定终端来说，不能同时使用 PDCCH 和 PUSCH 传输信息？ 因为 PDCCH 分布于上行系统带宽的两端的子载波上，而 PUSCH 则根据 eNodeB 分配位于系 统带宽内（且 12 子载波的倍数），如果同时传输，就破坏了上行链路的单载波特性。因 此在有 PUSCH 传输时，控制信号就复用在 PUSCH 内，而不再通过 PDCCH 传输。 31. PUSCH 内除了 UE 的业务数据和参考信号外，还包含哪些控制信息？ CQI，PMI，RI，HARQ 确认。 32. MIB（Master Information Block）通过哪个物理信道发送，它包含哪些内容？传输 周期是多少？ MIB 由 PBCH 发送，它包含下行带宽，PHICH 配置和系统帧号。传输周期是 40ms。 33. LTE 中 SIB 分为几类？传输周期是多少？ LTE 至少定义了 8 种 SIB。 SIB1 主要包含关于终端是否被允许驻留在小区内。包含了 PLMN 信息，以及是否存在关于 哪些用户可以接入小区的限制等。还包含 TDD 模式下上下行链路子帧分配，以及特殊子帧 配置方面的信息。还包含其他 SIB 时域调度方面的信息。 SIB2 包含了终端接入小区所需的信息。这里包含上行链路小区带宽。随机接入参数以及上 行链路功率控制相关参数方面的信息。 SIB3 主要包含关于小区重传方面的信息。 SIB4-SIB8 包含了邻区的相关信息，包含了同载波上相邻小区，不同载波上相邻小区，相 邻非 LTE 小区的信息。 SIB1 每 80ms 传输一次，高序号 SIB 的发送周期是灵活的。 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 10 34. 简述开机后 Cell search 的流程？ 1. 通过主同步信道 PSS 做时间，相位和半帧同步，以及盲检测得知 Cell Identity。 2. 通过次同步信道 SSS 做帧同步，Cell 组号，知道 PCI，此外盲检测知道是 TDD/FDD。 3. 利用下行参考信号用于信道估计和测量。 4. 通过 PBCH 得知 MIB 信息。 5. 通过读 PDSCH，从而从 PCFICH 中知道 PDCCH 的符号位置。 6. 通过读 PDCCH，知道系统给 UE 分配了哪些资源，这些资源在哪个 RB pair。 7. 最后通过读 PDSCH，得知 MIB/SIB，然后进行 cell selection/re-selection。 35. 随机接入通常发生在哪 5 种事件中？ 1 从 RRC_IDLE 状态下初始接入。 2 RRC 连接重建的过程。 3 切换。 4 RRC_CONNECTED 状态下有下行数据自 EPC 来需要随机接入时。 5 RRC_CONNECTED 状态下有上行数据至 EPC 而需要随机接入时。 36. 随机接入的方式有几种形式？各适用于以上哪几种事件？ 2 种，竞争性接入和非竞争性接入。竞争性接入适用于所有 5 种事件，非竞争性接入只适 用于切换和下行数据到达。 37. 为什么切换时要采用非竞争接入方式？ 因为切换时对信令交互产生的时间延迟的要求很高，所以不易采用竞争接入方式。 38. RACH 过程中的 TA（Time Advance）的有何意义？ 不同 UE 位于小区中的不同位置，传播延迟不同，因此对 UE 之间的同步会有影响。而 UE 不同步，会影响正交。所以需要给不同的 UE 分配不同的 TA，以实现同步。 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 11 39. eNodeB 根据 UE 上报的信令计算出 TA，只有在需要调整 TA 时下指令给 UE 调整，已知 需要调整的时间粒度为 16Ts，计算这个时间对应的空间距离变化是多少？（注意此时 间包含了 UE 上报/ENodeB 指配双程的时间）。 Ts=1/(150002048)=1/3072000，约为 0.0326s。则 16Ts约为 0.52s。单程的时间为 0.26s。此时间端内对应无线电波的速率，UE 的空间距离变化约为 78 米。 40. 依照上题，如果 UE 距离 ENodeB 一公里远，那么其 TA 应为多少倍的 16Ts？如果 UE 以 72 公里/小时的速度移动，那么其调整频率应为多少？ 已知每 16Ts对应的距离为 78 米，1 公里对应 1000/78=12.8，所以 1 公里对应 12.8 个 16Ts。 已知空间上每变化 78 米需要更新 TA，那么每小时移动 72 公里合每秒 20 米，则相当于 78/20，即约每 3.9 秒更新一次 TA。 Handover 和和资源分配资源分配 41. Intra-RAT Handover 的 5 种 events 是什么？ Event A1: Serving becomes better than threshold Event A2: Serving becomes worse than threshold Event A3: Neighbor becomes offset better than serving Event A4: Neighbor becomes better than threshold Event A5: Serving becomes worse than threshold1 and neighbor becomes better than threshold2 42. LTE 系统的 ENodeB 间切换分为哪 2 种？ 有 X2 链路和无 X2 链路种, with/without CN relocation。 43. RB，RB pair，分别是什么意思？ 一个 RB 是 12 个连续的子载波在一个 slot 上包含的 RE 数，在 Normal CP 下包含 84 个 RE， Extend CP 下包含 72 个 RE。由于在分配资源时总是一个子帧(2 个连续的 slot) 内 2 个连 续的 RB 分配给同一个用户，因此，这 2 个连续的 RB 称为一个 RB pair。 Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 12 44. IMSI，S-TMSI，C-RNTI 的区别是什么，分别由谁分配？ IMSI：International Mobile Subscriber Identity，由国家码 (MCC) ，网络码 (MNC) ， 终端码 (MSIN) 组成- MCC+MNC+MSIN，是惟一用于区别手机用户的号码，在 LTE 系统中 IMSI 可以在 HSS 查询。 S-TMSI：SAE Temporary Mobile Subscriber Identity。 MME 临时分配给终端的标识，主 要目的是避免在空中传输 IMSI，MME 可以 mapping S-TMSI 和 IMSI。 C-RNTI：Cell Radio Network Temporary Identity。 当终端处于 active mode 时 (RRC_CONNECTED)，由当前 ENodeB 分配给终端，主要用于无线管理流程中，只在当前的服 务小区中有效。 45. EPS 承载 (bearer) 分为哪两种？分别在什么情况下建立？ 分为 Default Bearer 和 Dedicate Bearer 两种，Default Bearer 在 UE 附着(attach)到系 统后分配建立，Dedicate Bearer 则是系统外的 PDN 网络有需求时才分配建立。 46. 资源分配（Resource Allocation）的类型有几种，是否都支持频域的非连续分配？ 有 3 种： Type 0 DCI formats 1，2，2A 支持非连续分配 仅下行 Type 1 DCI formats 1，2，2A 支持非连续分配 仅下行 Type 2 DCI formats 1A，1B，1C，1D 只支持连续分配 上下行 47. LTE 中使用到的 Qos 参数有哪些？哪些参数是 LTE 独有的？ Qos 参数有 QoS 等级标志(QCI)、分配与保留优先级(ARP) 、保证比特率(GBR)、最大比特 率(MBR)以及聚合最大比特率(AMBR)。根据两种不同的场景，AMBR 又可分为用户聚合最大 比特率(UE-AMBR)和接入点聚合最大比特率(APN-AMBR)。 其中，QCI 与 AMBR 两个参数是演进型分组系统(EPS)新增加的，其余参数都沿用现有的通 用 移动通信系统(UMTS)系统。 48. LTE 中的 QCI 有多少类？有何特性？ Internal use only LTE 通信系统技术知识要点 P a g e | 13 参照规范 TS 23.203，page29 Table 6.1.7: Standardized QCI characteristics Table 6.1.7: Standardized QCI characteristics QCI Resource Type Priority Packet Delay Budget (NOTE 1) Packet Error Loss Rate (NOTE 2) Example Services 1 (NOTE 3) 2 100 ms 10-2 Conversational Voice 2 (NOTE 3) GBR 4 150 ms 10-3 Conversational Video (Live Streaming) 3 (NOTE 3) 3 50 ms 10-3 Real Time Gaming 4 (NOTE 3) 5 300 ms 10-6 Non-Conversational Video (Buffered Streaming) 5 (NOTE 3) 1 100 ms 10-6 IMS Signalling 6 (NOTE 4) 6 300 ms 10-6 Video (Buffered Streaming) TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video, etc.) 7 (NOTE 3) Non-GBR 7 100 ms 10-3 Voice, Video (Live Streaming) Interactive Gaming 8 (NOTE 5) 8 300 ms 10-6 Video (Buffered Streaming) TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file 9 (NOTE 6) 9 sharing, progressive video, etc.) NOTE 1: A delay of 20 ms for the delay between a PCEF and a radio base station should be subtracted from a given PDB to derive the packet delay budget that applies to the radio interface. This delay is the average between the case where the PCEF is located “close“ to the radio base station (roughly 10 ms) and the case where the PCEF is located “far“ from the radio base station, e.g. in case of roaming with home routed traffic (the one-way packet delay between Europe and the US west coast is roughly 50 ms). The average takes into account that roaming is a less typical scenario. It is expected that subtracting this average delay of 20 ms from a given PDB will lead to desired end-to-end performance in most typical cases. Also, note that the PDB defines an upper bound. Actual packet delays - in particular for GBR traffic - should typically be lower than the PDB specified for a QCI as long as the UE has sufficient rad