LTE重要知识点总结1208.doc

LTE总结1.系统帧号（systemframenumber）SFN位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。在PBCH的MIB广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。2.codeword-layer-rank-antennaportcodeword 是经过信道编码和速率适配以后的数据码流。在MIMO系统中，可以同时发送多个码流，所以可以有1，2甚至更多的codewords。但是在现在LTE系统中，一个TTI最多只能同时接收与发送2个TB，所以最多2个codewords；layer和信道矩阵的“秩”（rank）是一一对应的，信道矩阵的秩是由收发天线数量的最小值决定的。例如4发2收天线，那么layer/rank = 2；4发4收天线，layer/rank=4；codeword的数量和layer的数量可能不相等，所以需要一个layer mapper把codeword流转换到layer上（串并转换）；一根天线对应一个layer，经过layer mapper的数据再经过precoding矩阵对应到不同的antenna port发送。3.层映射（layer mapping）和预编码（precoding）层映射（layer mapping）和预编码（precoding）共同组成了LTE的MIMO部分。其中层映射是把码字（codeword）映射到层（layer），预编码是把数据由层映射到天线端口，所以预编码又可以看做是天线端口映射。码字可以有1路也可以有两路，层可以有1，2，3，4层，天线端口可以有1个，2个和4个。当层数是3的时候，映射到4个天线端口，不存在3个天线端口的情况。LTE中的预编码指代的是一个广义的precoding，泛指所有在OFDM之前层映射之后所进行的将层映射到天线端口的操作，既包含传统的precoding（也就是空分复用，层数）1，可以是基于码本和非码本）也包含传统意义上的发送分集（SFBC、空时码之类的）。单就协议而言，precoding包含transmit diversity和spatial multiplexing in an LTE sense，然后spatial multiplexing in LTE 包含CDD(cyclic delay diversity)和precoding(这个precoding是狭义的precoding,就是给发送向量乘一个预编码矩阵的操作)。从原理上来讲，CDD是属于分集的（因为最后一个词是diversity），但是在LTE里边没有单纯的CDD，而是将大时延CDD与狭义precoding相结合使用，所以也把CDD包含在spatial multiplexing的范畴里，这一点就和广义precoding一样容易引起歧义。另一个概念是天线端口的概念，他与传统意义上的天线是不一样的。个人对天线端口的理解就是一种导频（图谱）。引用一篇参考文献里的表述如下“antenna port defined by the presence of an antenna port specific reference signal”。而天线就是实际的天线。LTE最大支持基站4根天线，6个天线端口(p=0,1,2,3,4,5)，其中p=0,1,2,3表示的是小区专用导频（cell-specific），分别对应4根发送天线，一般情况下，每个天线使用其中的一个导频图谱，也就是一个天线端口（我理解这也是为什么把导频叫做天线端口的原因）。p=4时表示的是MBSFN参考信号，与MBSFN传输相关联，具体MBSFN是什么我也不知道.p=5表示的是用户终端专用导频，（UE-specific），是用来做beamforming专用的。码字个数最多为2（由接收器的天线数决定），对应的是一个TTI中产生的传输块的个数。由于码字数量和发送天线数量不一致，需要将码字流映射到不同的发送天线上，因此需要使用层与预编码。层映射与预编码实际上是“映射码字到发送天线”过程的两个的子过程。对于LTE而言，已定义的配置包括1x1，2 x 2，3 x 2 和 4 x 2几种收发形式，层是针对码字而言的，它可以准确的说明TB流所占的的天线资源，如在22的分集中，一个TB流下发，该TB流被映射到两层，在22的复用中，两个TB流，那么每个TB流的层数为1，对于32的系统中，两个TB流下发，如果TB1的层数目为1，TB2的层数目为2，则说明了各个TB流的情况。层是针对TB流而言的，预编码是针对天线口而言的。4.LTE小区搜索过程UE使用小区搜索过程识别并获得小区下行同步，从而可以读取小区广播信息。此过程在初始接入和切换中都会用到。为了简化小区搜索过程，同步信道总是占用可用频谱的中间63个子载波。不论小区分配了多少带宽，UE只需处理这63个子载波。UE通过获取三个物理信号完成小区搜索。这三个信号是P-SCH信号、S-SCH信号和下行参考信号（导频）。一个同步信道由一个P-SCH信号和一个S-SCH信号组成。同步信道每个帧发送两次。规范定义了3个P-SCH信号，使用长度为62的频域Zadoff-Chu序列。每个P-SCH信号与物理层小区标识组内的一个物理层小区标识对应。S-SCH信号有168种组合，与168个物理层小区标识组对应。故在获得了P-SCH和S-SCH信号后UE可以确定当前小区标识（小区ID）。下行参考信号用于更精确的时间同步和频率同步。完成小区搜索后UE可获得时间/频率同步，小区ID识别，CP长度检测.5.MAC PDU（DL-SCH和UL-SCH，除了透明MAC和随机接入响应）MAC PDU具有一个头部，零个或多个SDU，零个或多个控制单元，可能还有填充位。MAC头部与MACSDU都是可变长度的。一个MAC PDU头部，MAC PDU头部可能有一个或多个子头部（subheader），每一个对应一个SDU、控制信息单元(control element)或者填充位。一个普通MAC PDU子头部由六个域（R/R/E/LCID/F/L）组成，但是对于最后一个子头部、固定长度的MAC控制信息单元以及填充位对应的子头部，它们只包含四个域（R/R/E/LCID）图3.3.2-1: R/R/E/LCID/F/L MAC 子头部图3.3.2-2: R/R/E/LCID MAC 子头部MAC PDU子头部的顺序跟MAC SDU，MAC控制信息单元以及填充部分出现的顺序是相应的。MAC控制信息单元处于任何MAC SDU的前面。填充部分一般放在MAC PDU的最后面，不过如果只有一个字节或者两个字节的填充部分时，它就放在MAC PDU的最前面。填充部分的内容可以是任何值，因为接收方会直接忽略掉这里面的内容。对于一个UE，每次一个传输块只能携带一个MAC PDU，当然它也告诉我们，如果有两个传输块时，可以携带两个PDU（这就是当使用空间复用的传输方式时）。图3.3.2-3: 具有头部、控制信息单元、SDUs以及填充部分的MAC PDU例子MAC头部是可变长的，它包含以下参数： LCID：用于指示逻辑信道、控制消息类型或者填充域； L：指示SDU或者控制消息的长度，除了最后一个子头以及固定长度的控制消息对应的字头，每一个子头都有一个L域，它的长度由F域指示； F：如果SDU或者控制消息的长度大于128byte，那么设置F=1，否则设为0，通过F的值，我们就可以知道对应的L值的大小了，也就是知道这个内容（MAC SDU或者控制消息单元的长度了）； E:指示MAC 头部是否有多个域，当E=1时，意味着接下来存在另外一组R/R/E/LCID 域，如果是0，那么接下来就是payload了； R: 预留比特位，设为“0”6.SIB在mac层用的是什么LCID传输？我们知道SIB的逻辑信道是BCCH, 传输信道是通过DL-SCH传的，SIB的message依靠SI-RNTI(即FFFF)加以区分, 但是在传sib的时候SRB都还没有建立,这时候当映射到MAC层的时候, 它的LCID该怎么给那?答：BCCH的数据走的是Transparent MAC，没有普通的MAC PDU格式，所以也没有LCID7.LTE随机接入为什么分成reamblesGroupA和reamblesGroupB请问将随机接入Preamble分成A组和B组的目的是什么？根据什么原则将64个Preaml分成两个组呢？36.321里面关于随机接入资源选择部分有这么一段描述：“If the uplink message containing the C-RNTI MAC control element or the uplink message including theCCCH SDU has not yet been transmitted, the UE shall:- if Random Access Preambles group B exists and if the potential message size (data available for transmission plus MAC header and, where required, MAC control elements) is greater thanMESSAGE_SIZE_GROUP_A and if the pathloss is less than Pmax PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER DELTA_PREAMBLE_MSG3 messagePowerOffsetGroupB, then:- select the Random Access Preambles group B;- else:- select the Random Access Preambles group A.”那么我就知道了，当UE的所在路损比较小，而发送的Msg3消息比较大，大于MESSAGE_SIZE_GROUP_A，那么就会选择groupB，当然前提是有groupB存在。因此groupB与A的存在就是用来传送不同大小的Msg3。这个用在基于竞争的随机接入过程。8.空间复用和传输分集有什么区别？空间复用是为了提高传输数据数量；传输分级是为了提高传输数据质量；LTE的MIMO模式协议中共定义了7种:1.单天线端口，端口0；2.发射分集；3.开环空间复用；4.闭环空间复用；5.多用户MIMO（MU-MIMO）；6.闭环RANK=1预编码；7.单天线端口，端口=5.共7种。分类的话可分为三大类:发射分集(1,2)，空间复用(3,4,5)和波束赋形(BF)(6,7)。空间复用基于多码字的同时传输，即多个相互独立的数据流通过映射到不同的层，再由不同的天线发送出去。码字数量与天线数量未必一致。（当然天线数量码字数量）。传输分集主要用于提高信号传输的可靠性，例如采用空时编码（STC）、循环延时分集（CDD)及天线切换分集等，LTE中用的比较多的是SFBC编码。也就是传输分集（2）用来提高信号传输的可靠性，主要是针对小区边缘用户，3，4主要是针对小区中央的用户，提高峰值速率。MU-MIMO是为了提高吞吐量，用于小区中的业务密集区。6，7是用于增强小区覆盖，也是用于边缘用户。不过6是针对FDD,7是针对TDD而已。实际上6也可以归于4的一种特殊情况。模式1是单发单收：为的是支持传统的小区模式。5kV!B5!/V6k模式2是发射分集：目的是提高传输的有效性，所以当你的信道不好，或者是传输重要的控制信息的时候，一般都采用发射分集；,9y K-_%I*Z0u3S/xmscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。空间复用分为两种，目的都是用于提高峰值速率。只用于PDSCH模式3的主要模式是开环空间复用，原理基于大循环延迟分集，只上报RI、CQI（码本是轮询的，不上报PMI），更加稳健，用于高速场景（备用模式：RI=1时，发射分集）模式4的主要模式是闭环环空间复用，用于低速场景，需要上报RI，CQI，PMI，原理是基于SVD分解（备用模式：RI=1波束赋形）7Z;模式5是MU-MIMO，大体思想是当两个用户的信道“正交”时，让它们使用共同的信道资源，提高小区的吞吐量模式6与模式7都是波束赋形用途是提高接收信干噪比，增强小区的覆盖范围。0x0h*L1*A o4N5eW%DMSCBSC 移动通信论坛模式6是RI=1的预编码，就是模式4的备用模式，它与模式7不同之处在于它是基于码本的波束赋形。 模式7是通用波束赋形，基于上下行信道互异性之类的得出的基于非码本的的波束赋形。!K.z%b1g%n*(H1DMSCBSC 移动通信论坛模式8什么情况我也不太清楚，好像是双流波束赋形吧9. TS36.211中的时间单元Ts与符号长度Ts表示采样周期，即采样一次所用时间或采样时间间隔，1个subframe为1ms,1个slot包含7个OFDM符号，一个采样点为160的CP，6个采样点为144的CP。其中一个OFDM符号采样点为2048（20M带宽）那么：Ts=0.5ms/(2048*7+160+144*6)=1/30720(ms)10. LTE中基本通信过程的理解随机接入从通俗的通信角度理解LTE中UE和eNB之间的通信流程：Cell searchENB一直处于开机状态，UE无论开机还是mobility（移动），都通过小区搜索（cell search）实现时、频同步，同时获得cell PHY ID。然后读PBCH，得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置等系统消息，具体步骤如下：a) 一般来说应该UE先对可能存在小区的频率范围内测量小区信号强度RSSI，据此找到一个可能存在小区的中心频点；b) 然后在这个中心频点周围收PSS（1,6）和SSS（0,5），这两个信号和系统带宽没有限制，配置是固定的，而且信号本身以5ms为周期重复，并且是ZC序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到小区Id，同时得到小区定时的5ms边界；c)5ms边界得到后，根据PBCH的时频位置，使用滑窗方法盲检测，一旦发现crc校验结果正确，则说明当前滑动窗就是10ms的帧边界，并且可以根据PBCH的内容得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置；d)至此，UE实现了和eNB的定时同步。当获取了PBCH信息后，要获得更多的无线信道参数等还要接受其余的SIB信息，这些信息在PDSCH上发送：a) 接收PCFICH，此时该信道的时频资源就是固定已知的了，可以接收并解析得到PDCCH的symbol数目；b) 接收PHICH，根据PBCH中指示的配置信息接收PHICH；c) 在控制区域内，除去PCFICH和PHICH的其他CCE上，搜索PDCCH并做译码；d) 检测PDCCH的CRC中的RNTI，如果为SI-RNTI，则说明后面的PDSCH是一个SIB，于是接收PDSCH，译码后将SIB上报给高层协议栈；e)不断接收SIB，HLS会判断接收的系统消息是否足够，如果足够则停止接收SIB至此，小区搜索过程才差不多结束。TS36.300-860 p23基于竞争的随机接入TS36.213 section 6 p15TS36.300 10.1.5 p491. Send preamble sequencephysical non-synchronization random access procedurephysical channel: PRACHmessage: preamble sequenceUE在PRACH上给ENB发送preamble序列2. ENB给UE回复响应消息Address to RA-RNTI on PDCCHRandom access response grantPhysical channel: PDSCHENB向UE传输的信息至少包括以下内容：RA-preamble identifier, Timing Alignment information, initial UL grant and assignment of Temporary C-RNTI 。理解：RA-preamble identifier指UE 发送的preamble的标志符，通过这个标识符，手机知道有发给这个preamble的信息，而RA-RNTI用于给在某一时频位置发送preamble的手机用于监听RAR消息用的Timing Alignment information是时间提前量信息，因为空间的无线传输存在延迟，ENB计算出这个延迟量并告诉UE，以确定下一次发送数据的实际时间。UL-grant: 授权UE在上行链路上传输信息，有这个信息UE才能进行下一步的RRC连接请求。其中会给出UL-SCH可以传输的transport block的大小，最小为56bits，MCS等信息，具体的UL grant在物理层协议213里给出。期间可能存在冲突，同一PRACH资源上多个UE发生同一个preamble，这是需要竞争消除，UE在MSG3上发生竞争消除ID，基站接收到MSG3后，把竞争消除ID缓存起来，然后携带在MSG4里，发送到temparary C-RNTI，这样当对应的UE收到后，检查到对应的ID属于自己的，那么竞争就消除了。3. RRC连接请求（UE ENB）RRC connection request在进行RRC连接请求以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 timeAlignmentTimerCommonincluded in SystemInformationBlockType2; start timer T300; initiate transmission of the RRCConnectionRequest message in accordance withRRC layer产生RRC connection request并通过CCCH传输CCCH - UL-SCH - PDSCH获取UE-identity，要么由上层提供(S-TMSI), 要么是random value。如果UE向当前小区的TA（跟踪区）注册了上层就可以提供S-TMSI把estabilshmentclause设置的与上层一致4. RRC连接应答（ENBUE）RRC connection setupUE接收ENB发送的radioResourceConfiguration等信息，建立相关的连接，进入RRC connetction状态。Action about physical layer:Addressed to the Temporary C-RNTI on PDCCH如果UE检测到RA success,但是还没有C-RNTI，就把temporary C-RNTI升为C-RNTI，否则丢弃。如果UE检测到RA success,而且已经有C-RNTI，继续使用原来的C-RNTI。5. RRC connection setup complete（UE ENB）RRC连接建立完成，UE向ENB表示接收到了连接的应答信息，应该是为了保证连接的可靠性的。如果UE未成功接收到RRC connection setup消息，ENB应该会重发。不然RRC connection setup complete就没有存在必要。11. PDCP序号的作用协议介绍上说：PDCP在头压缩和加密后再加一个PDCP的SN,这个SN的作用是什么？从UE的角度来看，如果一个下行无线承载的RLC实体是AM模式，那么当UE发生切换前，UE中与该承载相关联的PDCP实体先从源eNobeB收到一些PDCP SDU，切换后开始从目的eNobeB接收PDCP SDU（其中前面的一些是源eNobeB转给目的eNodeB的，并且有一些是源eNodeB已发给UE但尚未得到确认的），因此，UE的PDCP实体前后收到的PDCP SDU可能是乱序的，并且有重复的，而如何判断乱序和重复呢，就是通过PDCP SN。总结一下：对于AM模式，在切换时，PDCP的接收实体会利用PDCP SN进行重排序和重复检测。对于一般工作模式下（即未切换时），产生乱序时（由于进行ARQ操作），包的顺序由RLC根据RLC Header中的SN进行排序，RLC递交给PDCP时，PDCP PDU的顺序已经是顺序的了。其实SN的作用就跟它的字面意思说那样，序号，就是能够保证顺序提交以及检测重复的包。这个时候它实现了类似于RLC里面的排序行为。因此如果在平时也使用这个模式的有点浪费，因此最好能够在做切换或者连接重建立的时候启用这个功能，那么这是做好的，有没有必要为了这个功能大大提高PDCP的复杂度呢？12. LTE物理层几个基本概念的定义和相互关系传输块（transport block），码字（codeword），层映射（layer mapping），传输层（transmission layer）, 阶（rank）, 和预编码（Precoding），天线端口（antenna port）是LTE物理层的几个基本概念，搞清楚这几个概念的定义和相互关系才能透彻理解LTE多天线技术和调度算法。传输块（Transport block）一个传输块就是包含MAC PDU的一个数据块，这个数据块会在一个TTI上传输，也是HARQ重传的单位。LTE规定：对于每个终端一个TTI最多可以发送两个传输块。码字（codeword）一个码字就是在一个TTI上发送的包含了CRC位并经过了编码（Encoding）和速率匹配（Rate matching）之后的独立传输块（transport block）。LTE规定：对于每个终端一个TTI最多可以发送两个码字。层映射（Layer mapping）将对一个或两个码字分别进行扰码（Scrambling）和调制（Modulation）之后得到的复数符号根据层映射矩阵映射到一个或多个传输层。层映射矩阵的维数为CR，C为码字的个数，R为阶，也就是使用的传输层的个数。传输层（Transmission layer）和阶（Rank）一个传输层对应于一个无线发射模式。使用的传输层的个数就叫阶（Rank）。预编码（Precoding）根据预编码矩阵将传输层映射到天线端口。预编码矩阵的维数为RP，R为阶，也就是使用的传输层的个数；P为天线端口的个数。天线端口（Antenna Port）一个天线端口（antenna port）可以是一个物理发射天线，也可以是多个物理发射天线的合并。在这两种情况下，终端（UE）的接收机（Receiver）都不会去分解来自一个天线端口的信号，因为从终端的角度来看，不管信道是由单个物理发射天线形成的，还是由多个物理发射天线合并而成的，这个天线端口对应的参考信号（Reference Signal）就定义了这个天线端口，终端都可以根据这个参考信号得到这个天线端口的信道估计。LTE定义了最多4个小区级天线端口，因此UE能得到四个独立的信道估计，每个天线端口分别对应特定的参考信号模式。为了尽量减小小区内不同的天线端口之间的相互干扰，如果一个资源元素（Resource element）用来传输一个天线端口的参考信号，那么其它天线端口上相应的资源元素空闲不用。LTE还定义了终端专用参考信号，对应的是独立的第5个天线端口。终端专用参考信号只在分配给传输模式7（transmission mode）的终端的资源块（Resource Block）上传输，在这些资源块上，小区级参考信号也在传输，这种传输模式下，终端根据终端专用参考信号进行信道估计和数据解调。终端专用参考信号一般用于波束赋形（beamforming），此时，基站（eNodeB）一般使用一个物理天线阵列来产生定向到一个终端的波束，这个波束代表一个不同的信道，因此需要根据终端专用参考信号进行信道估计和数据解调。总之，一个天线端口就是一个信道，终端需要根据这个天线端口对应的参考信号进行信道估计和数据解调。码字个数、阶和天线端口数之间的关系传输块个数 = 码字个数（C ）= 阶（R）信道编码乘以信道矩阵-层映射-预编码-到天线）；如果是秩为3的的44系统，那么两个码字在向层的映射中将被串并转换成3个数据流，然后再乘以34的预编码矩阵，得到天线上的数据（不考虑CDD）；如果是满秩的42系统，那么两个码字在向层的映射中直通，然后再乘以24的预编码矩阵，得到天线上的数据（不考虑CDD）。 结论：codeword是一个TB编码并做速率匹配后的结果，和后面的秩、层、天线口都没有关系。codeword之所以最大值为2，是因为一个TTI最多有2个TB块。而layermapping之后，codeword数据映射到多个层，实现MIMO功能。举例：下行，4发2收，V-blast的配置：1个codeword经过layermapping（就是个串并转换）变成2个layer，再经过precoding（或者是beamforming）从4个天线上发射出去；H-blast的配置：2个codeword经过layer mapping（其实什么都没做）变成2个layer，再经过precoding（或者是beamforming）从4个天线上发射出去其他意见： 传输信道就是码字，一个码字是独立的编码数据流。码字的数目取决于UE能力以及信道质量，由秩的自适应过程来控制。 4.对于LTE码字、层、天线端口的理解？（参考内容：沈嘉等著3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计P67-72 ）LTE的下行发送过程：1）对于来自上层的数据，进行信道编码，形成码字；（TB是编码前的比特数）2）对不同的码字进行调制，产生调制符号；3）对于不同码字的调制信号组合一起进行层映射；4）对于层映射之后的数据进行预编码，映射到天线端口上发送。5.码字、层和天线端口的区分？1、码字：码字是指来自上层的业务流进行信道编码之后的数据。不同的码字q区分不同的数据流，其目的是通过MIMO发送多路数据，实现空间复用。由于LTE系统接收端最多支持2天线，所以发送的数据流数量最多为2。这决定了不管发送端天线数为1、2或者4，码字q的数量最多只为2。当发送端天线只有一根时，实际能够支持的码流数量也只能为1，所以码字数量最多也只能为1。如果接收端有两根接收天线，但是两根天线高度相关。如果发送端仍然发送两组数据流（两个码字），则接收端无法解码。因此，在收端信道高度相关的情况下，