LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用成果

成果上报申请书成果名称LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用成果申报单位中国移动通信集团广东有限公司成果承担部门/分公司部门/佛山分公司项目负责人姓名许时彰项目负责人联系电话和Email成果专业类别*无线所属专业部门*网络线条成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果*优秀关键词索引（3～5个）LTE；信令；流程；参数应用投资0万元（指别的省引入应用大致需要的投资金额）产品版权归属单位中国移动通信集团广东有限公司对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明5）本成果的研发基于3GPP协议，完全符合企业现有标准规范。成果来源：如果该成果来源于集团研发计划内项目，请填写研发项目年度、项目名称及类型；否则填写“计划外项目”（按填写说明6）本成果来源于“省公司自立项目”，是2013年广东公司第二批省级重点研发项目。详情请见《2013年第二批省级研发项目复审会纪要》（粤移纪要[2013]413号）专利情况：如果该成果产出相关专利，且专利处于国知局专利申请审查阶段或已授权，请说明专利名称、类型、申请号、状态、是否海外申请等情况。（按填写说明7）两项LTE领域的发明专利申请：发明专利一：1）类型：发明专利2）名称：《一种解决LTE网络与终端CQI反馈机制不一致的算法》3）申请号：GD13070034）状态：已经通过集团公司评审，并推荐至国家知识产权局，申请中。发明专利二：1）类型：发明专利2）名称：《一种LTE异频点组网模式下的随机接入方案》3）申请号：GD13080234）状态：已经通过集团公司评审，并推荐至国家知识产权局，申请中。成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。从过去2/3G的优化经验来看，信令、流程、关键参数的分析起着举足轻重的作用，是沟通理论与实践的桥梁。信令是网络健康度的最直接表现形式，流程是网络从“肌肤”到“内脏”的各种运作机制，参数是构成各种运作机制的发动机和零部件。目前，所有的主设备厂家都没有关于LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用成果。要么只有简单参数的说明、要么只有关于流程的说明，没有将信令中的参数与关键流程有机结合起来、缺乏相应的优化应用建议，无法对实践进行有效指导。对于同样从3GPP协议衍生而来的LTE技术，我们可以举一反三地提出以下思考：LTE有哪些常用信令？它们包含的多个关键参数是哪些？（总结理论）这些关键参数在LTE主要流程中所起的作用是什么？（如何从理论过渡到实践）如何将这些关键参数与LTE的主要流程有机结合起来，并给出最优化设置建议？（如何上升到实践层面）本项目致力解决的，就是以上一系列问题。本项目在详细解读10余份3GPP协议的基础上，提取LTE主要信令中的各项关键参数，将其与LTE应用层、MAC层、物理层中的9大关键流程有机结合，详细阐述了各项参数在以上流程中所起作用，以及流程工作机制，最终给出不同场景下的参数最优化应用建议。本项目创造性地打破了信令、参数与流程之间的界限，成为集团首份LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用指导手册，几乎涵盖了LTE网络所有的流程与参数优化工作，具有极高的创新价值与实用价值。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。本成果试运行效果列举如下：1、本成果是2013年广东公司第二批省级重点研发项目，已经成功佛山移动试用，计划2014年向全省推广。2、本成果已经产生2项LTE领域的发明专利申请，均已通过集团公司评审并推荐至国家知识产权局。3、本成果产生一篇技术论文《TD-LTE下行功率分配最优化策略》，获2013年广东通信青年论坛优秀论文集录用。4、本成果的构思与实施均由我司技术人员自主完成，无需引入任何软件、硬件投资，成本投资均为0，便于其它兄弟公司引入。5、本成果是基于3GPP协议标准研发，适用于所有的主设备厂家，如华为、中兴、爱立信等等。6、本成果涵盖了LTETDD与LTEFDD两种制式，适用于LTETDD/FDD融合组网。7、本成果几乎涵盖了LTE网络所有的关键参数与主要流程优化，为LTE优化工作提供了有力的指导手册，极大提升我司技术人员LTE自主优化能力。基于该成果，我们可以知道：每个参数的调整，会对网络有什么正面影响？又会有什么负面影响？出现故障的时候，是哪个流程中的哪个环节出问题了？怎么样将各种参数组合应用，使得流程和网络性能最优化？因此，该成果所提供的优化应用建议，将为我司LTE网络性能提升带来巨大的潜在收益。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明8”。“LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用”成果详细技术内容请见表格后。LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用中国移动通信集团广东有限公司HYPERLINK1、成果背景与目标 2HYPERLINK1.1背景与现有问题 2HYPERLINK1.2成果简介 3HYPERLINK1.3研究总体框架 3HYPERLINK2、系统参数及物理信道配置 5HYPERLINK2.1系统参数配置 5HYPERLINK2.1.1系统带宽与系统帧号 5HYPERLINK2.1.2时隙配比与工作频段 6HYPERLINK2.1.3小区基本信息 8HYPERLINK2.2下行物理信道配置 10HYPERLINK2.2.1PCFICH信道 10HYPERLINK2.2.2PHICH信道 11HYPERLINK2.3上行物理信道配置 13HYPERLINK2.3.1PRACH信道 13HYPERLINK2.3.2PUCCH信道 14HYPERLINK3、小区选择及小区重选流程 15HYPERLINK3.1小区选择流程 15HYPERLINK3.2小区重选流程 16HYPERLINK3.2.1同频小区重选 16HYPERLINK3.2.2异频小区重选 18HYPERLINK3.2.3异系统小区重选 20HYPERLINK4、寻呼流程 22HYPERLINK5、随机接入流程 23HYPERLINK5.1随机接入主要参数 23HYPERLINK5.2随机接入流程解析 24HYPERLINK5.2.1RandomAccessPreamble的选择与发送 25HYPERLINK5.2.2随机接入反馈 28HYPERLINK5.2.3L2/L3消息发送 28HYPERLINK5.2.4竞争消息解决与L2/L3消息反馈 29HYPERLINK6、下行功率分配流程 30HYPERLINK6.1RS的功率分配 30HYPERLINK6.1.1RS的作用 30HYPERLINK6.1.2关键功率参数 30HYPERLINK6.1.3单天线端口CRS功率最大值计算 31HYPERLINK6.1.4多天线端口CRS功率最大值计算 32HYPERLINK6.2PDSCH的功率分配 33HYPERLINK6.3下行功率最优化配置建议 33HYPERLINK7、上行功控流程 34HYPERLINK7.1PUSCH上行功控 35HYPERLINK7.2PUCCH上行功控 38HYPERLINK7.3SRS上行功控 39HYPERLINK8、切换流程 41HYPERLINK8.1切换流程及事件分类 41HYPERLINK8.2A3事件下切换关键参数解析 42HYPERLINK8.2.1测量控制信息 42HYPERLINK8.2.2测量报告信息 45HYPERLINK8.2.3判决切换信息 46HYPERLINK9、RLC层关键参数与流程解析 46HYPERLINK9.1数据传输流程 47HYPERLINK9.1.1发送端工作机制 47HYPERLINK9.1.2接收端工作机制 48HYPERLINK9.2ARQ流程 51HYPERLINK9.2.1重传机制 51HYPERLINK9.2.2POLL流程 52HYPERLINK9.2.3POLL流程关键参数作用 54HYPERLINK10、MAC层关键参数与流程解析 57HYPERLINK10.1SchedulingReqeust关键参数与流程解析 57HYPERLINK10.1.1SR流程解析 57HYPERLINK10.1.2SR流程关键参数 58HYPERLINK10.2BufferStatusReporting关键参数与流程解析 60HYPERLINK10.3PowerHeadroomReporting关键参数与流程解析 621、成果背景与目标1.1背景与现有问题2013年，是佛山移动的LTE元年。在4G一阶段站点仍未建设之际，无线优化中心需要利用这个时间空档期，做好LTE技术的提前储备，以应对未来几年LTE的高速发展。从过去几年3G的优化经验来看，信令、流程、关键参数的分析起着举足轻重的作用，是沟通理论与实践的桥梁。目前，所有主流设备厂家，都没有关于LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用成果。要么只有简单参数的说明、要么只有关于流程的说明，没有将信令中的参数与关键流程有机结合起来、缺乏相应的优化应用建议，无法对实践进行有效指导。对于同样从3GPP协议衍生而来的LTE技术，我们可以举一反三地提出以下思考：LTE有哪些常用信令？它们包含的多个关键参数是哪些？（总结理论）这些关键参数在LTE主要流程中所起的作用是什么？（如何从理论过渡到实践）如何将这些关键参数与LTE的主要流程有机结合起来，并给出最优化设置建议？（如何上升到实践层面）本成果致力解决的，就是以上一系列问题。1.2成果简介本成果在详细解读10余份3GPP协议的基础上，提取LTE主要信令中的各项关键参数，将其与LTE应用层、MAC层、物理层中的9大关键流程有机结合，详细阐述了各项参数在以上流程中所起作用，以及流程工作机制，最终给出不同场景下的参数最优化应用建议。本成果创造性地打破了信令、参数与流程之间的界限，成为集团首份LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用指导手册，几乎涵盖了LTE网络所有的流程与参数优化工作，具有极高的创新价值与实用价值。1.3研究总体框架本课题的研究总体框架如下图所示：整个方案的实施思路分成三大步骤：1、收集现网主要层三信令，剖析层三信令中所含的关键参数。主要层三信令如下所示：MasterInformationBlockSystemInformationBlockType1SystemInformationBlockType2SystemInformationBlockType3SystemInformationBlockType4SystemInformationBlockType5SystemInformationBlockType6SystemInformationBlockType7RRCConnectionRequestRRCConnectionSetupRRCConnectionReconfigurationMeasurementReport2、对每条层三信令中所含的关键参数进行流程属性归纳，在3GPP相关协议的基础上，详细剖析这些参数在某特定流程中所起作用，该流程的运作机制。给出以上关键参数在某特定流程中的优化应用建议。2、系统参数及物理信道配置2.1系统参数配置系统参数配置主要涉及系统带宽、系统帧号、上下行时隙配置、特殊时隙配置、工作频段等。此类信息主要分布在空闲态下的系统消息MIB与SIB1中。系统带宽和系统帧号在MIB消息中获取。以下是某条MIB的解码：{message{dl-Bandwidthn100,phich-Config{phich-Durationnormal,phich-ResourceoneSixth},systemFrameNumberspare'0000000000'B}}1、系统带宽：dl-Bandwidthn100。100指的是20MHz带宽下的RB数目。一共有5种取值：n6,n15,n25,n50,n75,n100。对应的带宽分别为1.4、3、5、10、20MHz。以每种带宽下所带的RB个数的值来暗示该系统采用的带宽。注意，该RB个数仅仅针对该带宽的TransmissionBandwidth，即用于传输数据、或者理解成是工作的的RB。2、系统帧号信息同样在MIB消息中获取。系统帧号：。SystemFrameNumber一共是有10bits。MIB中只广播前8位，因此在MIB中看到的SFN的比特数只有8位。末2位由UE对P-BCH进行“暗含”解码得来，如在1个40ms的P-BCHTTI中，第一个radioframe就是00，第二个radioframe是01，第三个radioframe是10，第四个radioframe是11。根据协议规范，ThefirsttransmissionoftheMIBisscheduledinsubframe#0ofradioframesforwhichtheSFNmod4=0,andrepetitionsarescheduledinsubframe#0ofallotherradioframes.也就是说，我们在看到的第1条MIB的SFNmod4=0，也就是说，所有的MIB的SFN都是在MIB消息中看到的8位systemFrameNumber后面加上2个0，刚好mod4为0。我理解是，MIB中的systemFrameNumber实际上是一个MIB40ms周期的组号，一共有256组（2个8次方），从0-255，每组4个分别是00、01、10、11。SFN是从0-1023反复循环，大周期是1024*10ms=10.24s。上下行时隙配置、特殊时隙配置、工作频段等分布于SIB1消息中。以下是某条SIB1消息的解码：以下是一条systemInformationBlockType1中关于的详细解析：{messagec1:systemInformationBlockType1:{cellAccessRelatedInfo{plmn-IdentityList{{plmn-Identity{mcc{4,6,0},mnc{0,8}},cellReservedForOperatorUsenotReserved}},cellIdentity'0000000000000000000000100010'B,cellBarrednotBarred,intraFreqReselectionallowed,csg-IndicationFALSE},cellSelectionInfo{q-RxLevMin-60},freqBandIndicator40,schedulingInfoList{{si-Periodicityrf8,sib-MappingInfo{sibType3}},{si-Periodicityrf64,sib-MappingInfo{sibType4,sibType5,sibType6,sibType7}}},tdd-Config{subframeAssignmentsa1,specialSubframePatternsssp7},si-WindowLengthms10,systemInfoValueTag3}}1、subframeAssignment：标示了上下行时隙比例配置，sa0就是Configuration0,sa1就是Configuration1。在协议TS36.211[21,table4.2.2]中可以查找到。如下所示：Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD因此该信令中，上行下时隙比例配置为Configuration1，即一个radioframe配置的“DSUUDDSUUD”上下行时隙比例。2、specialSubframePatterns：特殊子帧的上下行配比。在协议TS36.211[21,table4.2.1]中可以查到，如下所示。ssp0代表Configuration0,ssp1代表Configuration1，等等。NormalcyclicprefixinbothdownlinkanduplinkSpecialsubframeconfigurationDwPTSGPUpPTS031011941210313112141211539269327102281112本信令中，Configuration7即是现网配置的DwPTS:GP:UpPTS=10:2:2的比例。3、freqBandIndicator：标示了工作频段。在协议36.101[42,table5.5-1]中可以获知。查阅36.101可知本信令中的freqBandIndicator40对应的是2300-2400MHz，室内频段。如果是室外站的话，freqBandIndicator应该对应的是38：2570-2620MHz。以下是所有TDD的频段标示。331900MHz–1920MHz1900MHz–1920MHzTDD342010MHz–2025MHz2010MHz–2025MHzTDD351850MHz–1910MHz1850MHz–1910MHzTDD361930MHz–1990MHz1930MHz–1990MHzTDD371910MHz–1930MHz1910MHz–1930MHzTDD382570MHz–2620MHz2570MHz–2620MHzTDD391880MHz–1920MHz1880MHz–1920MHzTDD402300MHz–2400MHz2300MHz–2400MHzTDD2.1.3小区基本信息小区基本信息可以在SIB1中查找到，如下所示：messagec1:systemInformationBlockType1:{cellAccessRelatedInfo{plmn-IdentityList{{plmn-Identity{mcc{4,6,0},mnc{0,8}},cellReservedForOperatorUsenotReserved}},trackingAreaCodecellIdentity'0000000000000000000000100010'B,cellBarrednotBarred,1、plmn-Identity（mcc+mnc）如以上信令所示，mobilecountrycode=460，mobilenetworkcode=082、cellReservedForOperatorUse参考3GPPTS36.304的[4]。如果该值设为reserved，而且cellBarred设成notBarred，AccessClass为11或者15的UE可以在此小区进行正常的小区选择和重选；对于AccessClass为0-9、12-14的UE，该小区对于它们来说，如同设置为barred一样的效果，即该cell不允许小区选择、重选、甚至是紧急呼叫。3、trackingAreaCode。LTE的跟踪区作用类似于2、3G的路由区。TrackingAreaCode一共16位，换算成10进制，就是一共有65536个。4、cellIdentity0000000000000000000000100010。一共28位。这个跟PCI（PhysicalCellIdentity）是完全不同的，这个cellIdentity实际上是CellGlobalIdEUTRA的一部分。TheIECellGlobalIdEUTRAspecifiestheEvolvedCellGlobalIdentifier(ECGI),thegloballyuniqueidentityofacellinE-UTRA，由PLMN-Identity和cellIdentity组成。因此CellGlobalIdEUTRA在全球的E-UTRA是唯一的，而cellIdentity在PLMN中则是唯一的。cellIdentity左20位是MacroeNBid，右8位是是本小区在所属eNB中的序号，是eNB根据本eNB的小区数配置依次分配。5、cellBarrednotBarred。参考3GPPTS36.304，如果cell改成barred，则该cell不允许小区选择、重选、甚至是紧急呼叫。2.2下行物理信道配置LTE主要下行物理信道有PBCH、PSS、SSS、PDCCH、PHICH、PCFICH、PDSCH等。其中，协议规定PBCH、PSS、SSS是固定位置的，方便UE在小区搜索时进行盲检。因此在信令解析是没有这几个信道的位置提示的。PDCCH占据一个子帧的最多前3个Symbol（对于LTETDD来说，subframe1和6最多前2个symbol）。而PCIFCH和PHICH则穿插在PDCCH中。如何从信令中的关键参数解析PCIFCH和PHICH的位置，请见下文。2.2.1PCFICH信道PCFICH的具体位置取决于PCI与Bandwidth两个参数。UE在进行小区搜索时可以获得PCI信息，在MIB中可以获取Bandwidth信息。ThephysicalcontrolformatindicatorchannelcarriesinformationaboutthenumberofOFDMsymbolsusedfortransmissionofPDCCHsinasubframe.或者说，间接告诉UEdataregion从哪里开始。PCFICH携带的信息为CFI（ControlFormatIndicator），取值范围是1~3（即CFI=1,2or3；用2bit表示，CFI=4为预留，不使用）。根据协议36.212中5.3.4，当时，PDCCHSymbol个数=CFI取值；当时（即带宽为1.4MHz），PDCCHSymbol个数=CFI取值+1，此时PDCCH可能占2、3或4条OFDMSymbol。该信道在每个小区有且仅有一条。ThePCFICHshallbetransmittedwhenthenumberofOFDMsymbolsforPDCCHisgreaterthanzero。时域上：在每个下行SubFrame的第1个Symbol上（oneortwoantennaports）频域上：PCFICH由4个REG组成，共16个RE，在频域上均匀分布，由PCI和Bandwidth两个参数决定，具体位置由以下公式可以计算得知：wheretheadditionsaremodulo,andisthephysical-layercellidentityasgivenbySection6.11.举例1：PhysicalCellID=1，则第1个k=(12/2)*(1mod200)=6，则第1个REG则从k=6开始，一连4个RE，组成1个REG（中间可能有CRS），第2个REG开始的位置则是：k=6+50*12/2=306。以此类推，第3个则从606开始，第4个则从906开始。举例2：PhysicalCellID=199，则第1个k=(12/2)*(199mod200)=1194，但实际上，这已经是最后一组的REG了。那么第1组REG，则是从1194+300-1200=294开始，第2组REG则是从294+300=594开始，第3组REG则是从894开始。举例3：PhysicalCellID=50，则第1个k=300，第2个k=600，第3个k=900，第4个k=0。如果相邻小区的PCFICH在同一位置，容易造成相互之间的干扰，使得UE无法正确解码PCFICH。为了规避PCFICH在同一位置，我们需要注意相邻小区的PCI取值。由于第一个REG的起始位置由以下公式决定：，为了让PCFICH更准确地让UE解码，可以采用PCFICHpowerboosting技术，即eNodeB可以让PCFICH向PDCCH“借”功率。2.2.2PHICH信道PHICH信道的具体位置由phich-Duration与phich-Resource（Ng）所共同决定，在MIB中可以获取。ThePHICHcarriesthehybrid-ARQACK/NACKinresponsetoUL-SCHtransimission.Table6.9.3-1:PHICHdurationinMBSFNandnon-MBSFNsubframes.PHICHdurationNon-MBSFNsubframesMBSFNsubframesSubframes1and6incaseofframestructuretype2AllothercasesOnacarriersupportingbothPDSCHandPMCHNormal111Extended232通过上表我们可以知道PHICH在时域上的占用的symbol数量，一般情况下都是占用1个symbol。那么PHICH在频域上的占用情况则可以从下面的公式中计算出来。ThenumberofPHICHgroupsisconstantinallsubframesandgivenbywhereisprovidedbyhigherlayers.Theindexrangesfromto.Forframestructuretype2,thenumberofPHICHgroupsmayvarybetweendownlinksubframesandisgivenbywhereisgivenbyTable6.9-1andbytheexpressionabove.Theindexinadownlinksubframewithnon-zeroPHICHresourcesrangesfromto.Table6.9-1:Thefactorforframestructuretype2.Uplink-downlink

configurationSubframenumber0123456789021---21---101--101--1200-1000-10310---00011400--000011500-0000010611---11--1通过以上公式，我们可以计算出PHICH在哪几个下行symbol上，以及ThenumberofPHICHgroups。一个PHICHgroup占用3个REG，共12个RE。那么PHICH占用的所有RE数就等于12*。举例：如果采用Uplink-downlinkconfiguration=1的配置，则PHICH只在subframe1、4、6、9上，占用1个symbol。如果Ng=1，且带宽是100MHz，则=13。=13，则1个PHICH大组共有13个REG，合计52个RE。那么这个symbol上共有52*3=156个RE用于PHICH。至于PHICH每个大组的起始位置，比较复杂，暂不研究。但是从仿真来看，似乎两个大组之间都是相隔396个RE。如果是FDD-LTE，UE可以从MIB中获得PHICH的所占用的资源，但是TD-LTE，UE只能知道部分的PHICH信息，从而在读取PHICH信息后基于推测信息，盲检PDCCH。2.3上行物理信道配置LTE主要上行物理信道有PRACH、PUCCH、PUSCH。2.3.1PRACH信道在TD-LTE系统中，PRACH的位置由prach-ConfigIndex和prach-FreqOffset以及subframeAssignment所共同决定的。prach-ConfigIndex：在SIB2中，现网设置为3。prach-FreqOffset：在SIB2中，现网设置为2。subframeAssignment：在SIB1中，现网设置为sa1。参考36.211的Table5.7.1-4，可知道，当prach-ConfigIndex设置为3，subframeAssignment设置为sa1（即UL/DLConfiguration为1）的时候，PRACH的时域位置为（0、0、0、1）。第1个0表示afrequencyresourceindexwithintheconsideredtimeinstance，起作用具体请参见36.211的5.7.1的公式（P34，910版本）。第2个0表示，PRACH在每个RadioFrame都出现；第3个0表示PRACH在第1个HalfFrame；（半帧的概念是TDD才有的）第4个1表示，theuplinksubframenumberwherethepreamblestarts,countingfrom0atthefirstuplinksubframebetween2consecutivedownlink-to-uplinkswitchpoints。也就是说，这个数字代表的是上行的subframenumber，从0开始算，在两个上下行转换点之间。在现网“DSUUDDSUUD”的配置下，PRACH位于每个RadioFrame的红色的U上。prach-FreqOffset设置为2，决定了PRACH的频域位置：在从低频率的ResourceBlock开始往上数第2个（前面是0和1）ResourceBlock是PRACH开始的位置，并且占用连续的6个RB。2.3.2PUCCH信道在SIB2中可以查询到PUCCH信息，如下所示：pucch-Config{deltaPUCCH-Shiftds1,nRB-CQI1,nCS-AN0,n1PUCCH-AN0},PUCCHFormat主要有1/1a/1b与2/2a/2b两种，两种格式的PUCCH所在的PRB是不一样的，由以下公式决定：对于PUCCHFormat1/1a/1b，在本信令中，1、对应的是n1PUCCH-AN，为0；取值范围：INTEGER(0..2047)，通过该值，再经过一个很复杂的公式计算，可以得到PUCCHFormat1/1a/1b所在RB的CyclicShift（频域上的）与OrthogonalSequence（时域上的）。注：只有PUCCHFormat1/1a/1b才同时具有CyclicShift与OrthogonalSequence，PUCCHFormat2/2a/2b只有OrthogonalSequence，因此只对PUCCH1/1a/1b起作用。2、对应的是nCS-AN，为0；取值范围：INTEGER(0..7)，表示PUCCHFormat1/1a/1b与PUCCHFormat2/2a/2b混合一起的时候，PUCCHFormat1/1a/1b所占用的CyclicShift的数量。该值取0的时候，表示不存在PUCCHFormat1/1a/1b与PUCCHFormat2/2a/2b的混合组合。而且在一个Slot中，最多也只能有1个RB用于PUCCHFormat1/1a/1b与PUCCHFormat2/2a/2b的混合组合。3、对应的是deltaPUCCH-Shift，为1；取值范围ENUMERATED{ds1,ds2,ds3}4、对应的是nRB-CQI，为1。取值范围：INTEGER(0..98)，表示PUCCHFormat2/2a/2b在一个Slot中占用的RB数。通过上述公式可以计算得m=1。对于奇数号码的Slot，nPRB=0，表示对于奇数号码的Slot，PUCCH1/1a/1b位于n=0的PRB上；对于偶数号码的Slot，nPRB=100–1–0=99，表示对于偶数号码的Slot，PUCCH1/1a/1b位于n=99的PRB上；对于PUCCHFormat2/2a/2b，PUCCHFormat2/2a/2b是用于传送周期性CSI，现网一般都是使用非周期性CSI，因此不需要预留PUCCHFormat2/2a/2b的信道位置。3、小区选择及小区重选流程3.1小区选择流程小区选择流程的算法可以任取以下两种之一：1、初始小区选择。初始小区选择不需要提前知道哪些频点是LTE频段的。UE会扫描它支持的LTE频段中所有的频点。对于一个频点上的所有小区，UE只需要扫描信号强度最强的那个小区。一旦确定合适的小区，UE就会选择到该小区上。2、基于储存信息的小区选择。该流程要求存储的频点信息、和来自之前驻留过或探测到的小区信息。如果UE选择不到合适的小区，则开始初始小区选择流程。小区选择使用S准则，如下所示：下面对上述公式的每个参数进行详细解析。1、QrxlevminOffset，当UE驻留在普通的VPLMN时，周期性搜寻更高优先级的PLMN时，才会使用QrxlevminOffset。因此该值一般情况下默认为0。2、Qrxlevmin是该小区的最小接入电平。该值在SIB1中携带。如下所示：cellSelectionInfo{q-RxLevMin-60},根据TS36.304的描述，Qrxlevmin：ThisspecifiestheminimumrequiredRxlevelinthecellindBm。但是LTE现网的最小接入电平不可能是-60dBm。有可能是其参照了3G的算法，如下所示：ParameterQrxlevmin,seeTS25.304[40].Actualvalue=IEvalue*2+1.SpecifiestheminimumrequiredRxlevelinthecellexpressedindBm。也就是说这个q-RxLevMin的实际值是-60*2+1=-119dBm。3、Pcompensation的定义：max(PEMAX_H–PPowerClass,0)(dB)。PEMAX_H是UE在上行信道发射时用到的最大功率；PPowerClass定义为UE最大的发射功率，协议中规范是23dBm。因此，一般来说，PEMAX_H–PPowerClass都不会大于0。即Pcompensation一般情况下都是0。那么通常情况下，只要Srxlev大于Qrxlevmin，即可通过小区选择流程驻留至该小区。我们可以通过调整Qrxlevmin去控制小区的覆盖范围。3.2小区重选流程小区重选流程按照重选对象的不同，可以分为同频小区重选、异频小区重选、异系统小区重选。其中，异系统小区重选可以分为重选GSM小区、重选3G（WCDMA或TD-SCDMA）小区、重选CDMA小区。对于中国移动，只需要考虑重选GSM和重选TD小区两种情况。3.2.1同频小区重选小区重选流程与本小区相关的参数在SIB3中，与同频小区重选相关的同频邻小区参数在SIB3和SIB4中，如下所示：sib3:{cellReselectionInfoCommon{q-HystdB1},cellReselectionServingFreqInfo{s-NonIntraSearch0,threshServingLow0,cellReselectionPriority0},intraFreqCellReselectionInfo{q-RxLevMin-60,presenceAntennaPort1TRUE,neighCellConfig'00'B,t-ReselectionEUTRA1}sib4:{intraFreqNeighCellList{{physCellId36,q-OffsetCelldB3},{physCellId44,q-OffsetCelldB3}}}启动重选之前，需要有测量的过程。同频的重选测量，按照Sintrasearch分成两种情况：1、当Sintrasearch在SIB3中发送，且当前小区信号强度大于Sintrasearch，UE不会进行同频邻小区的测量。2、如果当前小区信号强度小于等于Sintrasearch、或Sintrasearch不在SIB3中发送时，UE会进行同频邻小区的测量。启动测量后，同频邻小区的重选执行流程按照R准则进行，如下所示：除满足Rn大于Rs外，对于所有的重选流程，还需要满足以下两个条件方能执行重选：1、持续TreselectionRAT时间；2、UE在当前小区驻留超过1秒钟时间。以上的流程解析可以看到，同频小区重选涉及4个参数：Sintrasearch、q-Hyst、q-Offset、TreselectionRAT。Sintrasearch在以上信令中并未出现，按照协议规范，则UE始终进行同频邻小区的测量。q-Hyst：取值范围ENUMERATED{dB0,dB1,dB2,dB3,dB4,dB5,dB6,dB8,dB10,dB12,dB14,dB16,dB18,dB20,dB22,dB24}，共16种取值，占用4个比特。该信令中取值为dB1。该值在R准则中与本小区的电平相加。q-Offset：取值范围ENUMERATED{dB-24,dB-22,dB-20,dB-18,dB-16,dB-14,dB-12,dB-10,dB-8,dB-6,dB-5,dB-4,dB-3,dB-2,dB-1,dB0,dB1,dB2,dB3,dB4,dB5,dB6,dB8,dB10,dB12,dB14,dB16,dB18,dB20,dB22,dB24}，共31种取值，占用5个比特。该信令中取值为dB3。TreselectionRAT取值范围INTEGER(0..7)，共8种取值，占3个比特。该信令中取值为1s。3.2.2异频小区重选小区重选流程与本小区相关的参数在SIB3中，如下所示：sib3:{cellReselectionInfoCommon{q-HystdB1},cellReselectionServingFreqInfo{s-NonIntraSearch0,threshServingLow0,cellReselectionPriority0},intraFreqCellReselectionInfo{q-RxLevMin-60,presenceAntennaPort1TRUE,neighCellConfig'00'B,t-ReselectionEUTRA1}与异频小区重选相关的同频邻小区参数在SIB5中，如下所示：sib5:{interFreqCarrierFreqList{{dl-CarrierFreq39350,q-RxLevMin-60,t-ReselectionEUTRA1,threshX-High0,threshX-Low0,allowedMeasBandwidthmbw100,presenceAntennaPort1TRUE,cellReselectionPriority0,neighCellConfig'01'B,q-OffsetFreqdB3,interFreqNeighCellList{{physCellId101,q-OffsetCelldB3}}}}},启动重选之前，需要有测量的过程。启动异频邻小区重选测量，按照小区的优先级别，分成两种情况：1、高优先级的异频邻小区。当异频邻小区具有较高的优先级时，UE需要执行对异频邻小区的测量。这个可以看SIB5中的cellReselectionPriority。在该信令中，SIB5的cellReselectionPriority与SIB3的cellReselectionPriority取值一样，都是0，因此异频邻小区与本小区的优先级是同等的。2、异频邻小区具有同等或较低的优先级。分成两种情况：1）当s-NonIntraSearch出现在SIB3中，且当前小区的RSRP大于s-NonIntraSearch，UE不会对具有同样等级或更低等级的异频小区进行测量，以减少终端测量任务。2）当前小区信号强度小于等于s-NonIntraSearch，或当s-NonIntraSearch没有出现在SIB3中时，UE会对具有同样等级或更低等级的异频、异系统频点进行测量。注意，并不是当前小区的RSRP绝对值与s-NonIntraSearch进行比较，而是当前小区RSRP的绝对值减去当前小区的最小接入电平（q-RxLevMin相关）后，与s-NonIntraSearch进行比较。在该信令中，当前小区最小接入电平为-60*2+1=-119dBm。也就是说，只要当前小区的电平大于-119dBm，UE不会对具有同样等级或更低等级的异频小区进行测量；当前小区的电平小于等于-119dBm的时候，UE才会对具有同样等级或更低等级的异频、异系统频点进行测量。。重选执行流程，按照小区的优先级别，分成三种情况：1、高优先级的异频邻小区。当拥有更高优先级的异频邻小区的信号强度高于Threshx,high持续TreselectionRAT时间，且UE在当前小区驻留超过1s时间，则重选至更高优先级别的异频邻小区。在此信令中，Threshx,high的值就是threshX-High0。2、同等优先级的异频邻小区。对于同等优先级的异频邻小区，需要遵循以下法则执行小区重选，与Intra-Frequency的重选法则一致。当Rn大于Rs并且持续TreselectionRAT时间，以及UE在当前小区驻留超过1秒钟时间。3、较低优先级的异频邻小区。重选至较低优先级的异频邻小区，需满足以下6个条件：1）如果没有高优先级的异频或异系统邻小区可供重选2）没有同频邻小区可供重选3）没有同等优先级的异频邻小区可供重选4）当前小区的信号强度<Threshserving,low5）较低优先级别的异频邻小区信号强度在TreselectionRAT时间内大于Threshx,low6）UE在当前小区驻留超过1秒钟时间3.2.3异系统小区重选异系统小区重选流程与异频小区重选流程类似。与异系统小区重选相关的同频邻小区参数在SIB6、SIB7中。其中SIB6是3G邻小区信息、SIB7是2G邻小区信息。sib6:{carrierFreqListUTRA-TDD{{carrierFreq10054,cellReselectionPriority0,threshX-High0,threshX-Low0,q-RxLevMin-57,p-MaxUTRA33}},t-ReselectionUTRA1},sib7:{t-ReselectionGERAN1,carrierFreqsInfoList{{carrierFreqs{startingARFCN1,bandIndicatordcs1800,followingARFCNsvariableBitMapOfARFCNs:'FF'H},commonInfo{cellReselectionPriority0,q-RxLevMin10,threshX-High0,threshX-Low0}启动重选之前，需要有测量的过程。启动重选测量流程，按照小区的优先级别，分成两种情况：1、高优先级的异系统邻小区。当异系统邻小区具有较高的优先级时，UE需要执行对异系统邻小区的测量。2、异系统邻小区具有同等或较低的优先级。分成两种情况：1）当s-NonIntraSearch出现在SIB3中，且当前小区的RSRP大于s-NonIntraSearch，UE不会对具有同样等级或更低等级的异系统小区进行测量，以减少终端测量任务。2）当前小区信号强度小于等于s-NonIntraSearch，或当s-NonIntraSearch没有出现在SIB3中时，UE会对具有同样等级或更低等级的异系统频点进行测量。重选执行流程，按照小区的优先级别，分成两种情况：1、高优先级的异系统邻小区。当拥有更高优先级的异系统邻小区的信号强度高于Threshx,high持续TreselectionRAT时间，且UE在当前小区驻留超过1s时间，则重选至更高优先级别的异系统邻小区。在此信令中，SIB6、7中的Threshx,high的值都是threshX-High0。2、较低优先级的异系统邻小区。重选至较低优先级的异系统邻小区，需满足以下6个条件：1）如果没有高优先级的异频或异系统邻小区可供重选2）没有同频邻小区可供重选3）没有同等优先级的异频邻小区可供重选4）当前小区的信号强度<Threshserving,low5）较低优先级别的异系统邻小区信号强度在TreselectionRAT时间内大于Threshx,low6）UE在当前小区驻留超过1秒钟时间4、寻呼流程LTE绝大部分的寻呼都是在RRC_IDLE下发生的。寻呼涉及到网络侧与终端侧的trade-off：如果终端一直监听寻呼消息，这样寻呼成功率当然高，但是终端会非常耗电；如果终端只选择在某一“约定”时刻监听可能属于自己的寻呼消息，这样可以节省UE的耗电量，但是寻呼效率会降低。那么网络侧与终端侧需要以一个大家约定的“规则”进行寻呼与监听。网络侧要通过空闲状态下的系统消息将规则告诉UE，UE根据系统消息的参数计算出监听的时刻，在那个时刻进行寻呼消息监听即可。LTE寻呼流程主要参考空闲状态SIB2中的pcch-Config，如下所示：pcch-Config{defaultPagingCyclerf256,nBoneT}LTE寻呼流程主要涉及两个参数，在SIB2中的pcch-Config。在TS36.331中定义了这两个参数的范围和含义，如下所示：1、Defaultpagingcycle,usedtoderive‘T’inTS36.304[4].Valuerf32correspondsto32radioframes,rf64correspondsto64radioframesandsoon.2、nB:nBisusedasoneofparameterstoderivethePagingFrameandPagingOccasionaccordingtoTS36.304[4].ValueinmultiplesofdefaultPagingCycle('T').AvalueoffourTcorrespondsto4*defaultPagingCycle,avalueoftwoTcorrespondsto2*defaultPagingCycleandsoon.在哪个时刻监听有可能属于自己的寻呼消息，关键在于确定在哪个radioframe、哪个subframe上监听。TS36.304中定义的radioframe叫PagingFrame(PF)，定义的subframe叫做PagingOccasion(PO)。PF的计算：SFNmodT=(TdivN)*(UE_IDmodN)1、T：DRXcycleoftheUE。如果层三信令没有通知一个specificDRX给UE，那么UE就会使用系统消息中的defaultDRXvalue，也就是defaultPagingCycle2、N:min(T,nB).3、UE_ID:IMSImod1024.PO的计算：i_s=floor(UE_ID/N)modNs1、UE_ID:IMSImod1024.2、N:min(T,nB)3、Ns:max(1,nB/T)先计算i_s，UE再根据i_s和Ns的取值，在下表（针对TDD）中检索哪个subframe是PO。NsPOwheni_s=0POwheni_s=1POwheni_s=2POwheni_s=310N/AN/AN/A205N/AN/A401565、随机接入流程5.1随机接入主要参数随机接入主要参考3GPPTS36.321（MACProtocolspecification）、3GPPTS36.213（PhysicalLayerProcedures）、3GPPTS36.211（PhysicalChannelsandModulation）。LTE的随机接入过程主要分为竞争性（如初始接入）的和非竞争性的（如切换）。我们以下主要针对初始接入随机过程进行分析。在发起初始随机过程之前，我们先要确定以下用于随机接入过程的参数，它们在空闲状态下的系统消息SIB2中全部可以找到。1、prach-ConfigIndextheavailablesetofPRACHresourcesforthetransmissionoftheRandomAccessPreamble,现网中设置为3。2、numberOfRA-PreamblesandsizeOfRA-PreamblesGroupA我们在现网的SIB2中并未找到sizeOfRA-PreamblesGroupA。因此默认为numberOfRA-Preambles和sizeOfRA-PreamblesGroupA是相等的。根据协议规范：IfsizeOfRA-PreamblesGroupAisequaltonumberOfRA-PreamblesthenthereisnoRandomAccessPreamblesgroupB.3、ra-ResponseWindowSizethemaximumnumberofpreambletransmission，现网设置为rf10，即为长度为10个SubFrames，即10ms。4、powerRampingStep现网设置是dB2，即为2dB。5、preambleTransMax现网设置是n10，即10次。6、preambleInitialReceivedTargetPower现网设置是dBm-102，即-102dBm。7、DELTA_PREAMBLEDELTA_PREAMBLE与PreambleFormat的对应关系在36.321的Table7.6-1:DELTA_PREAMBLEvalues可以查到。而PreambleFormat与prach-ConfigIndex的对应关系，可以通过36.211的Table5.7.1-3:Framestructuretype2randomaccessconfigurationsforpreambleformats0-4查到。SIB2中可以查到prach-ConfigIndex=3，对应的PreambleFormat为0。因此，DELTA_PREAMBLE的值为0dB。在下面“一”中会详细讲到。8、maxHARQ-Msg3Tx现网设置是4，即4次。9、mac-ContentionResolutionTimer现网取值是sf40，即40个SubFrames，即40ms5.2随机接入流程解析LTE初始随机接入的流程如下图所示，一共分为5步：5.2.1RandomAccessPreamble的选择与发送分成以下4个步骤：1、GroupA和GroupB的选择LTE小区一共有64个用于随机接入的Preamble，分为GroupA和GroupB，这两个Group有什么区别？根据36.321的描述，IfMsg3hasnotyetbeentransmitted,ifRandomAccessPreamblesgroupBexistsandifthepotentialmessagesize(dataavailablefortransmissionplusMACheaderand,whererequired,MACcontrolelements)isgreaterthanmessageSizeGroupAandifthepathlossislessthanPCMAX–preambleInitialReceivedTargetPower–deltaPreambleMsg3–messagePowerOffsetGroupB,then:selecttheRandomAccessPreamblesgroupB。也就是说，在即将要传送的Msg3（如RRCConnectionRequest）的大小比messageSizeGroupA要大，而且路损系小于PCMAX–preambleInitialReceivedTargetPower–deltaPreambleMsg3–messagePowerOffsetGroupB,才选择GroupB里面的Preamble。否则，就选择GroupA中的Preamble。PCMAX：theconfiguredUEtransmittedpower，即UE的最大发射功率；preambleInitialReceivedTargetPower：在SIB2中显示设置为-102dBmdeltaPreambleMsg3：在SIB2中显示设置为2。该参数为powercontrol的参数，因此查36.211可知，Actualvalue=IEvalue*2[dB]，即实际值为4dB。Preambles在GroupA和GroupB的个数是分别由numberOfRA-PreamblesandsizeOfRA-PreamblesGroupA决定的，如果两者相等，则没有GroupB。如果两者不等，GroupA的Preamble则是从0到sizeOfRA-PreamblesGroupA–1，GroupB的则是从sizeOfRA-PreamblesGroupAtonumberOfRA-Preambles–1。从以上36.321规范，我们也可以看到，numberOfRA-Preambles是大于等于sizeOfRA-PreamblesGroupA的。现网numberOfRA-Preambles设置是4。根据36.331规范，Ifthefieldisnotsignalled,thesizeoftherandomaccesspreamblesgroupA[6]isequaltonumberOfRA-Preambles.由于SIB2中没有sizeOfRA-PreamblesGroupA，因此sizeOfRA-PreamblesGroupA=numberOfRA-Preambles=4。于是，现网设置下，是没有GroupB的。2、选择Preamble在确定了选择GroupA还是GroupB后，thenUERandomlyselectaRandomAccessPreamblewithintheselectedgroup.Therandomfunctionshallbesuchthateachoftheallowedselectionscanbechosenwithequalprobability.在确定的Group（AorB）中随机选择一个Preamble，随机方程要求能做到每一个Preamble能够被选中的概率相同。3、选择PRACH选择好Preamble后，UE在给定PRACH信道上发送Preamble。在TDD-LTE系统中，PRACH的位置由prach-ConfigIndex和prach-FreqOffset以及subframeAssignment所共同决定的。prach-ConfigIndex：在SIB2中，现网设置为3。prach-FreqOffset：在SIB2中，现网设置为2。subframeAssignment：在SIB1中，现网设置为sa1。参考36.211的Table5.7.1-4，可知道，当prach-ConfigIndex设置为3，subframeAssignment设置为sa1（即UL/DLConfiguration为1）的时候，PRACH的时域位置为（0、0、0、1）。第1个0表示afrequencyresourceindexwithintheconsideredtimeinstance，起作用具体请参见36.211的5.7.1的公式（P34，910版本）。第2个0表示，PRACH在每个RadioFrame都出现；第3个0表示PRACH在第1个HalfFrame；（半帧的概念是TDD才有的）第4个1表示，theuplinksubframenumberwherethepreamblestarts,countingfrom0atthefirstuplinksubframebetween2consecutivedownlink-to-uplinkswitchpoints。也就是说，这个数字代表的是上行的subframenumber，从0开始算，在两个上下行转换点之间。在现网“DSUUDDSUUD”的配置下，PRACH位于每个RadioFrame的红色的U上。prach-FreqOffset设置为2，决定了PRACH的频域位置：在从低频率的ResourceBlock开始往上数第2个（前面是0和1）ResourceBlock是PRACH开始的位置，并且占用连续的6个RB。4、发送PreambleeNodeB通过系统消息SIB2中的preambleInitialReceivedTargetPower、prach-ConfigIndex这两个参数告诉UE，让UE算出eNodeB期望接收Preamble的功率。PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER=preambleInitialReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE+(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER–1)*powerRampingStep;preambleInitialReceivedTargetPower：在SIB2中显示设置为-102dBmDELTA_PREAMBLE：该值与PreambleFormat密切相关，如下所示。DELTA_PREAMBLE与PreambleFormat的关系在36.321的Table7.6-1:DELTA_PREAMBLEvalues