LTE帧结构和协议.doc

LTE网络中SIB2（系统消息2）信息详解SIB2中包含公共的无线资源配置信息，如上行RACH、PUCCH、PUSCH、SRS的资源分配与调度，上行信道功率控制信息；下行BCCH、PDSCH、PCCH信道资源配置等，这些信息对理解当前系统上下行的资源使用及分析网络资源问题有很大帮助。系统消息2主要有三大部分，包括radioResourceConfigCommon（公共无线资源配置信息）、ue-TimersAndConstants（定时器与常量）、freqInfo（频率信息）。除此之外还包含小区接入禁止相关信息。下面结合现网参数设置介绍下相关参数含义。第一部分：radioResourceConfigCommon（公共无线资源配置信息）radioResourceConfigCommon：rach-ConfigCommon.preambleInfo.numberOfRA-Preambles:n52 (12)保留给竞争模式使用的随机接入探针个数,PRACH探针共有64。当前参数设置52，表示52个探针用于竞争模式随机接入.preamblesGroupAConfig.sizeOfRA-PreamblesGroupA:n28 (6)组A随机接入探针个数。基于竞争模式的随机接入探针共分2组，A组和B组。当前参数设置28，A组中有28个探针，B组中52-28=24个探针。.messageSizeGroupA:b56 (0)表示随机接入过程中UE选择A组前导时判断msg3大小的门限值/bit。当前参数设置56，即msg3的消息小于56bit时，选择A组。.messagePowerOffsetGroupB:dB10 (4)用于UE随机接入Preamble B组的选择。默认为10dB。.powerRampingParameters.powerRampingStep:dB2 (1)随机接入过程探针功率攀升步长。当前参数设置dB2，即2dB.preambleInitialReceivedTargetPower:dBm-104 (8)探针初始接收功率目标.当PRACH前导格式为0时，在满足前导检测性能时，eNodeB所期望的目标功率水平。当前参数设置-104 dBm，即期望的功率值，用于计算探针的初始发射功率。.ra-SupervisionInfo.preambleTransMax:n10 (6)随机接入探针最大重发次数。当前参数设置10，即最大重发10次.ra-ResponseWindowSize:sf10 (7)随机响应接收窗口。若在窗口期未收到RAR，则上行同步失败，当前参数设置sf10，即10个子帧长度。.mac-ContentionResolutionTimer:sf64 (7)RA过程中UE等待接收Msg4的有效时长。当UE初传或重传Msg3时启动。在超时前UE收到Msg4或Msg3的NACK反馈，则定时器停止。定时器超时，则随机接入失败，UE重新进行RA。当前参数设置sf64，即64个子帧长度。.maxHARQ-Msg3Tx:0x5 (5)Msg3的HARQ最大传输次数.当前参数设置5，即5次。radioResourceConfigCommon：bcch-Config.modificationPeriodCoeff:n2 (0)BCCH信道修改周期系数，该值乘以defaultPagingCycle为UE侦听SI是否修改的周期。但系统消息是否修改还与MIB中tag相关。当前参数设置n2，即系数为2。radioResourceConfigCommon：pcch-Config.defaultPagingCycle:rf128 (2)Idle模式下DRX周期，用于计算寻呼时刻，可实现节电的目的。当前参数设置rf128，即128个无线帧长度。.nB:oneT (2)表示在一个寻呼周期内包含的寻呼时刻（子帧）的数量，也即寻呼组的数量。可获取N值，用于计算寻呼时刻。当前参数设置oneT，即1倍的寻呼周期。radioResourceConfigCommon：prach-Config.rootSequenceIndex:0x7 (7)用于生成Signature的逻辑Za-doff序列索引，每一个逻辑索引对应一个物理Zadoff-chu序列。该值一般是按网络规划配置设置的。当前参数设置为7，对应物理Zadoff-chu序列为629.见36.211 Table 5.7.2-4.prach-ConfigInfo.prach-ConfigIndex:0x6 (6)该值与探针格式一同确定探针频域/时域资源。当前参数设置为6，对应探针格式0，可占用任意系统帧的第1或6子帧资源。见36.211 Table 5.7.1-2.highSpeedFlag:FALSE高速移动小区指示。即是否是覆盖高速移动场景，当前参数设置为False，表示非覆盖高速移动场景。.zeroCorrelationZoneConfig:0x2 (2)零自相关区配置索引。随机接入探针是由具有CAZAC(恒幅零自相关)的Zadoff-chu序列生成的，通过逻辑根序列获取物理根序列，然后对物理根序列进行循环移位获得。零自相关区配置索引与Ncs的选择直接相关。取值范围015，当前参数设置为2，即对应Ncs=15（无限集）或Ncs=22（有限集），见36.211 Table 5.7.2-2.prach-FreqOffset:0x6 (6)FDD小区的每个PRACH所占用的频域资源起始位置的偏置值。取值范围0= 1 sub-frame = 2 slots (0.5 ms *2) # for one user, min 2 RB allocation.1 RB = 12 sub-carriers during 1 slot (0.5 ms) =12 * 15kHz = 180kHz (Bandwidth); = 12 * 7 symbols= 84 REs 1 RE = 1 sub-carrier x 1 symbol period (Each symbol is QPSK, 16QAM or 64QAM modulated.)LTE支持可变带宽：1.4MHz, 3, 5, 10, 15 和 20MHz一个小区最少使用6个RB, 即最少包含72个sub-carriers: 6 RB * 12 sub-carriers = 72 sub-carriers一个小区最多支持110个RB，相当于1320个sub-carriers: 110 *12 =1320 sub-carriersChannel bandwidth BWChannel MHz1.435101520Transmission bandwidth configuration NRB615255075100Special subframe configurationNormal cyclic prefix in downlinkExtended cyclic prefix in downlinkDwPTSUpPTSDwPTSUpPTSNormal cyclic prefix in uplinkExtended cyclic prefix in uplinkNormal cyclic prefix in uplinkExtended cyclic prefix in uplink01234567-8-特殊帧格式5：DwPTS:GP:UpPTS = (6592Ts-16Ts) : (19744Ts-16Ts) : 4384Ts= 3:9:2特殊帧格式7：DwPTS:GP:UpPTS = (21952Ts-32Ts) : 4384Ts : 4384Ts= 10:2:2最小分配单位为: Configure TDD: 上下行配置（下图） + 特殊帧格式（上图） (e.g.: 2:7 1:7)Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU1 2:25 msDSUUDDSUUD2 3:15 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUDTDD支持5ms和10ms的周期转换：= 5ms转换周期：一个帧的上下半帧的特殊帧格式配置相同，= 10ms转换周期：一个帧分成上下半帧，下半帧的特殊帧为DwPTS=1ms，用于DL传输(如上图3，4，5所示)RE：Resource Element，称为资源粒子，是上下行传输使用的最小资源单位。1 RE = 1 subcarrier x 1 symbol periodRB：Resource Block，称为资源块，用于描述物理信道到资源粒子的映射。一个RB包含若干个RE。一个RB由12个在频域上的子载波和时域上一个slot周期构成（1 RB = 12 subcarriers x 1 slot）。1个RB在频域上对应180kHz：1 RB = 12 subcarriers x 15kHz = 180kHz1个RB在时域上对应1个时隙，1 slot =0.5ms CCE：Control Channel Element，称为控制信道粒子，PDCCH在一个或多个CCE上传输，CCE对应于9个REG，每个REG包含4个RE，CCE从0开始编号。（1 CCE = 9 REGs = 9 x 4 REs = 36 REs）PDCCH format与CCE之间的关系如下图所示：PDCCH formatNumber of CCEsNumber of REGsNumber of PDCCH bits(QPSK)01972121814424362883872576REG：Resource Element Group，用来定义控制信道到RE的映射.（1 REG = 4 REs）RBG：Resource Block Group，RBG是连续的PRB的集合，其大小根据系统带宽配置的不同而定，如下图所示：System Bandwidth(Number of DL RBs)RBG Size (P)10111 26227 6463 (e.g.: 10MHz - 50 RBs)364 110 (e.g.: 20MHz - 100 RBs)42. 下行物理信道及物理信号的功能和占用时频码域位置（DL：PDSCH/PDCCH/PHICH/PCFICH/PBCH/ PSS/SSS/RS）2.1 PBCH：Physical Broadcast Channel （物理广播信道）- 主要用来传输MIB信息，MIB消息包含：DL带宽信息；PHICH组号；系统帧号SFN- MIB: DL-Bandwidth, PHICH-Config, SFN, # of antennas.- 占用中间的6个RB（72sc），在第2个slot的前4个symbol上传递（slot 1, symbol 03）- MIB消息的重复周期为40ms，起始位置为subfram#0 of SFN mod 4 = 0。每10ms传递一次MIB，传递内容一致，40ms组成一个MIB消息。可实现时间分集，提高UE接收MIB消息时的增益，改善接收质量2.2 PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel （物理控制格式指示信道）- 用来指示在一个sub-frame中PDCCH传输的OFDM symbol数量（1, 2 or 3）- 在每个subframe(TTI)的第1个symbol上进行传递(symbol 0 within each TTI)- 承载CFI信息，每TTI占用16个RE资源，即4个REG2.3 PDCCH：Physical Downlink Control Channel （物理下行控制信道）- 用于承载DCI信息，包括资源调度分配和其他控制信息，如与DL-SCH和PCH相关的HARQ信息等- PDCCH在每个subframe的前3个symbol（symbol 02）中进行传递，占用个数由PCFICH承载的CFI消息来确定。- PDCCH的大小对应于一个或者多个CCE，如下图所示：PDCCH formatNumber of CCEsNumber of REGsNumber of PDCCH bits01972121814424362883872576- DSS = Dedicated Search Space (for only one UE) & CSS = Common Search Space (for several UEs)2.4 PDSCH：Physical Downlink Shared Channel （物理下行共享信道）- 用于承载DL-SCH信息，传递SIB信息（SIB消息传递方向：BCCH - DL-SCH - PDSCH）- SIB1消息的重复周期为80ms，初始位置为subframe#5 of SFN mod 8 = 0，在SFN mod 2 = 0的帧上重复.SIB System Information Blocks- SIB1: Cell Access Info (PLMN, TAC, CID); 小区选择相关信息; TDD相关配置信息; 余下SIB的时域调度信息- SIB2: 公共信道的无线资源配置（PCCH, RACH); freqInfo (ul-carrierFreq, ul-bandwidth); defaultPagingCycle- SIB3: Cell re-selection information. (Intra/Inter frequency or/and Inter-RAT cell re-selection)- SIB4: Neighbor cell related info only for Intra-frequency cell re-selection information.- SIB5: E-UTRAN Inter-frequency cell re-selection information.- SIB6: UTRAN frequencies and neighboring cell re-selection.- SIB7: GERAN frequencies cell re-selection.- SIB8: CDMA2000 frequencies and neighbouring cell re-selection.- SIB9: Home eNB.- SIB10: ETWS primary notification. - SIB11: ETWS secondary notification.- 如果UE专用参考信号不被传输，使用天线端口集合P = , , or - 如果UE专用参考信号被传输，则使用天线端口 P = 52.5 PHICH：Physical HARQ Indicator Channel （物理HARQ指示信道）- 用于承载HARQ的ACK/NACK- 在每个subframe的第1个symbol上进行传递（symbol 0 of each subframe）- 一个PHICH组对应于3个REG，12个RE资源2.6 PMCH：Physical Multicast Channel （物理多播信道）- 目前不支持，无需掌握 没有对传输分集方案进行标准化 单天线端口传输，使用端口4 在支持PDSCH和PMCH混合传输的载波上，PMCH不能再子帧0和5中传输下行物理层信号：对应于一系列物理层使用的RE，这些RE不传递任何来自高层信息注：物理信号都由ZC序列生成，每一个子载波占用一个ZC序列的符号。SSS和PSS同步信号内容固定，重复发送，不承载任何上层信息，是UE在进行小区搜索时第一个要找的信息。UE进行盲检搜索同步信号，目前只支持Normal CP的格式。2.7 PSS：Primary Synchronization Signal （主同步信号）- 频域上占系统带宽中间的6个RB，即72sc- 在第2个subframe的第3个symbol中进行传递（subframe 1 or 6, symbol 2）- 指示一个物理小区组内的id：Physical-layer id：0, 1, 2 (3个)2.8 SSS：Secondary Synchronization Signal（辅同步信号）- 频域上占系统带宽中间的6个RB，即72sc- 在第1个subframe的最后1个symbol中进行传递（subframe 0 or 5, symbol 6）在subframe 0和5中的SSS结构相同，但是在频域上错开，以区别前5ms或后5ms的半帧。- 指示物理小区组号：Physical-layer cell-id group：0167（168个）- Total cell IDs: 168 x 3 = 504 cell IDs. (0503)2.9 RS：Reference Signal （参考信号）（every slot, symbol 0&4）- 用于下行信道估计，信道质量测量以及相关解调，对UE来说是已知信号（RS信号与小区physical id有关，这个在小区搜索过程中的同步信号中获得）- 频域上：每6个子载波分配一个RS- 时域上：每个slot的symbol 0&4 用来传递RS，symbol 0和4之间有3个SC的间差，用于时频域分集。多天线传输情况下，天线端口集合与参考信号配置之间的关系：- Cell-specific RS, non-MBSFN transmission = P = , , or - MBSFN RS, associated with MBSFN transmission = P = 4- UE-specific RS. = P = 5 (用于BF技术)3. 上行物理信道及物理信号的功能和占用时频码域位置（UL：PUSCH/PUCCH/PRACH/SRS/DMRS）3.1 PUSCH：Physical Uplink Shared Channel （物理上行共享信道）- Carries the user data from UL-SCH.- Carries L1/L2 control information：ACK/NACK, CQI, PMI, RI (Rank Indicator)-3.2 PUCCH：Physical Uplink Control Channel （物理上行控制信道）- PUCCH承载上行控制信息（UCI），不与PUSCH同时传输，处于上行带宽的边缘，在TDD中不在UpPTS域上传输- UCI信息包括以下4部分：o Scheduling Request (SR). CQI and Scheduling Requests are provided to Layer 2.o HARQ ACK/NACK for DL transmission;o CQI reports.o PMI reports. - PUCCH具有6种格式，1系列承载SR和ACK/NACK信息，2系列承载CQI/PMI信息，如下图所示：PUCCH formatModulation schemeNumber of bits per subframe, Type of information1N/AN/AScheduling Request (SR)1aBPSK1ACK/ NACK1bQPSK2ACK/ NACK2QPSK20CQI/PMI/RI2aQPSK+BPSK21CQI/PMI + 1 bit ACK/ NACK2bQPSK+QPSK22CQI/PMI + 2 bits ACK/ NACK3.3 PRACH：Physical Random Access Channel （物理随机接入信道）- Carries the random access preamble.PRACH Preamble：- 频域：6 RB x 180kHz = 1.08 MHz- 时域：1ms / 2ms / 2 symbols（UpPTS）- 随机接入前导由具有零相关区的ZC（Zadoff-Chu）序列产生，有一个或多个根ZC序列产生。每个小区中包含64个可用的前导。- PRACH共有5种结构（04），目前支持Format 0, 1 & 4：RACH：- FDD需要额外配置一个GP（Guard Period）以适应RTD（Round Trip Delay），在TDD的特殊帧中已包含这个GP- FDD在一个子帧中只能分配一个RACH资源，而TDD可以分配多于一个的随机接入资源- TDD模式下，在UpPTS中，可以调度Short RACH（S-RACH），与GP结合使用，最多可配置6个RACH。 随机接入过程：- 基于竞争的随机接入过程：如UE初始接入- 基于非竞争的随机接入过程：如小区切换上行物理层信号：指物理层使用的但是不承载任何来自高层信息的信号，如参考信号。3.4 DRS/DMRS：Demodulation Reference Signal （解调用参考信号）- 与上行数据传输有关，both PUSCH and PUCCH。- 用于信道评估，对PUSCH和PUCCH信道的连续检测和解调，上行功率控制，时间评估等？- DRS在时域上的分配：o PUSCH: 每个slot的第4th个symbol（symbol 3 in every slot）o PUCCH: DRS由PUCCH的格式来决定（1/1a/1b 或者 2/2a/2b）- DRS在频域上的分配：o PUSCH: DRS与终端的上行传输具有同样的带宽。o PUCCH: 如下图所示3.5 SRS：Sounding Reference Signal （探测用参考信号）= 与PUSCH和PUCCH无关- 与上行数据传输无关，可用于评估上行信道质量，实现以下功能：- 初始化MCS（Modulation and Coding Scheme）选择- 数据传输的功率控制- TA（Timing Advance）- UL频率的独立调度（Frequency dependent scheduling for the UL）- SRS transmitted in the last SC-FDMA symbol in the configured subframes.- 在TDD模式中，UpPTS也可用作传递SRS。4. 逻辑信道、传输信道与物理信道的映射关系：4.1 逻辑信道（7）- BCCH：Broadcast Control Channel（广播控制信道：传输广播系统控制信息的下行信道）- PCCH：Paging Control Channel（寻呼控制信道：传输寻呼信息的下行信道）- CCCH：Common Control Channel（公共控制信道：UE与网络间传输控制信息的双向信道，无RRC连接时使用）-