1、LTE重要知识点总结LTE 总结1. 系统帧号( system frame number)SFN位长为lObit,也就是取值从0-1023循环。在PBCH勺MIB广播中只广播前8 位,剩下的两位根据该帧在 P BCH 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勺40ms窗口手机可以通过盲检确定。portcodeword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c
2、odewords;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
3、 )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。SFBC、 和 spatial 包含 precoding,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
4、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( 空时码之类的)。单就协议而言, precoding 包含 transmit diversity multiplexing in an LTE sense ,然后 spatial multiplexing in LTE CDD(cyclic delay diversity) 和 precoding( 这个 precoding 是狭义的 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
5、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
6、p=0,1,2,3 表示的是小区专用导频( cellspecific ),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MBSF参考信号,与 MBSFF传输相关联,具体 MBSF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
7、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2X 2的分集中,一个TB流下发,该TB流被映射到两层,在2X 2 的复用中,两个TB流,那么每个TB流的层数为1,对于3X2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。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
8、在初始接入和切换中都会用到。63 个子载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 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言号、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言号有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言号后 UE可以
9、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.PDU(DL-SCH和UL-SCH除了透明MAC和随机接入响应)MAC PD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MACSD都是可变长度的。一个MAC PDl头部,MAC PDl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 PDUF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
10、定长度的MAC空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 R/R/E/LCID/F/L MAC 子头部图 R/R/E/LCID MAC 子头部MAC PD子头部的顺序跟 MAC SDU MAC空制信息单元以及填充部分出现的顺序是相应的。 MAC空制信息单元处于任何 MAC SD的前面。填充部分一般放在MAC PDU勺最后面,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勺最前面。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
11、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
12、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”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!的时候,它的LCID该怎么给那答:BCCH勺数据走的是Transparent MAC,没有普通的 MAC PDI格式,所以也没有LCID随机接入为什么分成reamblesGroupA 和reamblesGroupB请问将随机接入Preamble分成
13、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 里面关于随机接入资源选择部分有这么一段描述:“ If the up li nk message containing the C -RNTI MAC con trol eleme nt or theup li nk message in cludi ng the CCCH SDU has not yet bee n tran smitted, theUE shall:-if Ran dom Access P reambles group B exists and if the poten tial message size
14、 (data available for tran smissi on p lus MAC header and, where required, MAC con trol eleme nts) is greater tha nMESSAGE_SIZE_GROU P_A and if the pathloss is less than Pmax - P REAMBLE_ INITIAL_RECEIVED_TARGET_ PO WEDELTA_ PREAMBLE_MSG3message Po werOffsetGro upB, the n:-select the Ran dom Access P
15、 reambles 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_GROUF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 Msgd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莫式协议中共定义了 7种:1.单天线端口,端口 0;2.发射分集;3.开环空间复用
16、;4.闭环空间复用;5.多用户 MIMO(MU-MIM)O;6.闭环RANK=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,
17、 4主要是针对小区中央的用户,提高峰值速率。MU-MIM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; 空间复用分为两种,目的都是用于提高峰值速率。只用于 PDSCH 莫式3的主要莫式是开环空间复用,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P Ml),更
18、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。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。模式 8 什么情况我也不太清楚,好像
19、是双流波束赋形吧9.TS 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CR 其中一个OFDM符号采样点为2048 (20M带宽)那么:Ts=(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-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
20、时获得cell PHY ID。然后读PBCH得到系 统帧号和带宽信息,以及P HICH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勺时频位置,使用滑窗方法盲检测,一旦发现 crc校验结果正确,则说明
21、当前滑动窗就是 10ms的帧边界,并且可以根据 PBCH勺内容得到系统帧号和带宽信息,以及 P HICH的配置;d)至此,UE实现了和eNB的定时同步。当获取了 PBCH言息后,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PDSCHt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;接收PHICH根据PBCH中指示的配置信息接收PHICH在控制区域内,除去PCFICH和PHICH的其他CCE上,搜索 PDCC并做译b)b)检测PDCC的 CRC中的RNTI,如果为SI-RNTI,则说明后面的PDSC是一
22、于是接收 PDSC,H 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。 码;c) 个 SIB, p23 基于竞争的随机接入 section 6 p15p491.Send preamble sequencephysical non-synchronization random access procedure physical channel: PRACHmessage: preamble sequenceUE在PRAC上给ENB发送preamble序列2.ENB给UE回复响应消息Address
23、 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, TimingAlignment 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
24、preamble的手机用于监听RAF消消息用的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,MC蒔信息,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 MSG上发生竞争消除ID,
25、基站接收到MSG后,把竞争消除ID缓存 起来,然后携带在MSG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 configurationapply the default semi-persistent scheduling configurationapply the default MAC main configuratio
26、napply the CCCH configurationapply the timeAlignmentTimerCommon included inSystemInformationBlockType2;start timer T300;initiate transmission of the RRCConnectionRequest message in accordance withRRC layer 产生 RRC conn ection request 并通过 CCC传输CCCH - UL-SCH - PDSCH注册了上层就可以提供 S-TMSI 设置的与上层一致获取 UE-ident
27、ity ,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)把 estabilshmentclause4.RRC connection setupRRC连接应答(ENUEUE接收ENE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-R
28、NTI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 conn ection set up 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 PDC的SN,这个SN的作用是什么 从UE的角度来看,
29、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 SDJJ切 换后开始从目的eNobeB接收PDCP SDJ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 SD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,PDC啲接收实体会利用PDCP SNS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 ARC操作
30、),包的顺 序由RLC根据RLC Header中的SN进行排序,RLC!交给PDCP寸,PDCP PDI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 P DCP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 mapping ),传输层(transmission layer )( Precod
31、ing ),天线端口( antenna port ) 清楚这几个概念的定义和相互关系才能透彻理解),码字( codeword ),层映射( layer, 阶( rank ), 和预编码 是LTE物理层的几个基本概念,搞 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勺一个数据块,输,也是HARC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。这个数据块会在一个 TTI 上传码字( 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 matchi ng )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CX R, 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