LTE系统结构ppt课件

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LTE,系统结构,3GPP,长期演进,背景介绍,1,网络架构与协议,2,控制面协议,3,用户面协议,4,移动通信系统发展历程,IMT-Advanced,LTE,3G,2G,1G,使用蜂窝组网，广泛应用的标准有,AMPS,、,TACS,等，采用模拟技术和频分多址,(FDMA),等技术,目前应用最广泛的通信系统，主要包括,GSM,、,IS-95,等,完全采用数字技术，使用,FDM,、,TDM,、,CDMA,等技术。提供数字化的语音业务及低速数据业务,国际标准有,WCDMA,、,CDMA2000,、,TD-SCDMA,、,WiMax,。技术指标：室内速率,2Mbps,，室外速率,384kbps,，行车速率,144kbps,。能够实现语音业务、高速率传输及宽带多媒体、无线接入,Internet,等服务。,采用,OFMA,及,MIMO,技术，在,200MHz,系统带宽下，下行峰值速率,100Mbps,，上行峰值速率,50MHz,，提供,VoIP,及,IMS,等高速率数据传输服务。,？,LTE,演进路线,3GPP,（,3rd Generation Partnership Project,）于,1998,年,12,月成立，是一个由无线工业及商贸联合会,ARIB,、,CCSA,、欧洲电信标准研究所,ETSI,、电信行业解决方案联盟,ATIS,、电信技术协会,TTA,和电信技术委员会,TTC,合作成立的通信标准化组织。,3GPP,是一个致力于制定,3G,、,LTE,、,IMT-Advanced,标准的全球标准化组织。,3GPP2(,第三代合作伙伴计划,2):,该组织是于,1999,年,1,月成立，由北美,TIA,、日本的,ARIB,、日本的,TTC,、韩国的,TTA,四个标准化组织发起，主要是制订以,ANSI-41,核心网为基础，,CDMA2000,为无线接口的第三代技术规范。,3GPP,组织制定的,4G,标准,第二条演进路线是,IEEE802.16,系列的宽带无线接入标准，被称作,WiMax,。,LTE,的主要技术特征,3GPP,从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对,LTE,进行了详细的描述。与,3G,相比，,LTE,具有如下技术特征：,(1),通信速率有了提高，下行峰值速率为,100Mbps,、上行为,50Mbps,。,(2),提高了频谱效率，下行链路,5(bit/s)/Hz,，,(3-4,倍于,R6,版本的,HSDPA);,上行链路,2.5(bit/s)/Hz,，是,R6,版本,HSU-PA,的,2-3,倍。,(3),以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。,(4)QoS,保证，通过系统设计和严格的,QoS,机制，保证实时业务,(,如,VoIP),的服务质量。,(5),系统部署灵活，能够支持,1.25MHz-20MHz,间的多种系统带宽。保证了将来在系统部署上的灵活性。,(6),降低无线网络时延：子帧长度,0.5ms,和,0.675ms,，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达,U-plan5ms,，,C-plan100ms,。,(7),增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如,MBMS(,多媒体广播和组播业务,),在小区边界可提供,1bit/s/Hz,的数据速率。,(8),强调向下兼容，支持已有的,3G,系统和非,3GPP,规范系统的协同运作。,与,3G,相比，,LTE,更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。,LTE,的关键技术,多载波技术,多天线技术,分组交换,多载波技术,传统的频分复用,/,频分多址（,FDM/FDMA,）技术将较宽的频带分成若干较窄的子载波进行并行发送。为了避免各子载波之间的干扰，不得不在相邻的子载波之间保留较大的间隔。,正交频分复用（,OFDM,）各个子载波重叠排列，同时保持子载波之间的正交性，以避免子载波之间的干扰。部分重叠的子载波排列可以大大提高频谱效率。,传统,FDM,频谱,OFDM,频谱,多载波技术,LTE,下行链路采用正交频分多址,(OFDMA),技术。,LTE,上行链路采用单载波频分多址,(SC-FDMA),技术，避免,OFDM,调制中因高,PARA(,峰均比,),带来的对功放的线性化要求。,OFDM,与,SC-FDMA,的频谱结构,OFDM,系统框图,串并转换,IFFT,并串转换,加入循环前缀,数模变换,多径传播,模数变换,去除循环前缀,串并转换,FFT,并串转换,S,n,R,n,n(t),OFDM,调制,OFDM,解调,SC-FDMA,系统框图,LTE,下行链路,SC-FDMA,采用,DFT-S-OFDM,方式实现,DFT-S-OFDM,系统框图,M,点,FFT,N,点,IFFT,串并转换,循环前缀,串并转换,调制,调制,用户数据,调制,调制,LTE,的关键技术,多载波技术,多天线技术,分组交换,MIMO,系统,空间,-,时间,编码器,空间,-,时间,解码器,MIMO,系统示意图,s,1,s,2,s,Mr,r,1,r,2,r,MR,s,H,r,使用多天线的,MIMO,技术能够充分利用空间资源，在不增加系统带宽和天线发射总功率的情况下，可有效对抗无线信道衰落的影响，大大提高系统的频谱利用率和信道容量。,多天线技术,分集增益：利用多个天线提供的空间分集，可以改进多径衰落信道中传输的可靠性。,阵列增益：通过预编码或波束成形，集中一个或多个指定方向上的能量。这也允许不同方向上的多个用户同时获得服务。,空分复用增益：利用空间信道的强弱相关性，在多个相互独立的空间信道上，传递不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。,空分复用增益,阵列增益,分集增益,LTE,的关键技术,多载波技术,多天线技术,分组交换,分组交换,LTE,是完全面向分组的多服务系统。,使用分组交换，可以令分组的长度与相关时间可比，使得分组都落在信道质量较好的时间段。,时间,无线衰落信道,快速自适应的分组调度,电路交换的资源分配,背景介绍,1,网络架构与协议,2,控制面协议,3,用户面协议,4,LTE,网络结构,LTE,采用 “扁平”的无线访问网络结构，取消,RNC,节点，简化网络设计。实现了全,IP,路由，各个网络节点之间与,Internet,没有什么太大的区别，网络结构趋近于,IP,宽带网络结构。,EPS,概述,LTE,致力于无线接入网的演进（,E-UTRAN,）。,系统架构演进（,SAE,）则致力于分组网络的演进（演进型分组核心网,EPC,）。,LTE,和,SAE,共同组成演进型分组系统（,EPS,）。,EPS,网络结构,EPC,E-UTRAN,用户设备,EPS,的功能划分,S1,eNodeB,小区间无线资源管理,无线承载控制,连接移动性控制,无线许可控制,eNodeB,测量配置与提交,动态资源分配,（调度）,RRC,(,无线资源控制,),PDCP,(,分组数据汇聚协议,),RLC,(,无线链路控制,),MAC,(,媒体接入控制,),物理层,E-UTRAN,MME,NAS(,非接入层,),安全性,空闲状态移动性管理,EPS,承载控制,S-GW,移动性,安全闸,P-GW,UE IP,地址分配,分组过滤,Internet,EPC,E-UTRAN,组成结构,EPS,网络节点示意图,网络结构包括,CN(EPC),、,E-UTRAN,、,UE,，,eNodeB,通过,X2,接口连接，构成,E-UTRAN(,接入网,),，,eNodeB,通过,S1,接口与,EPC(CN),连接，,UE,通过,LTE-Uu,接口与,eNodeB,连接。,eNodeB,实现的功能,无线资源管理, 无线承载控制, 无线准入控制, 连接移动性控制,UE,上下行动态资源分配,IP,数据包头压缩和用户数据流加密,UE,连接期间选择,MME,寻呼消息的调度和传输,广播信息的调度和传输,移动和调度的测量，并进行测量和测量报告的配置,E-UTRAN,总体架构,核心网,(EPC),HSS,P-GW,S-GW,MME,PCRF,E-UTRAN,SGi,S5/S8,S1-U,S6a,S1-MME,Gx,Rx,Operators IP services(e.g.,IMS, PSS),LTE/SAE,核心网负责,UE,的控制和承载建立，,EPC,包含的逻辑节点有：,PDN Gateway(P-GW),、,Serving Gateway(S-GW),、,Mobility Management Entity(MME),、,Home Subscribier Server(HSS),、,Policy Control and Charging Rules Function(PCRF),。,EPC,组成结构,核心网节点功能,P-GW,主要实现功能,S-GW,主要实现功能,MME,主要实现功能,处理,UE,和,CN,之间的控制信令，通过,NAS,协议实现。,寻呼和控制信息分发,承载控制,保证,NAS,信令安全,移动性管理,UE,的,IP,地址分配,QoS,保证,计费,IP,数据包过滤,所有,IP,数据包均通过,S-GW,UE,在小区间切换时，作为移动性控制锚点,下行数据缓存,LTE,与其他,3GPP,技术互联时作为移动性锚点,无线接口协议,E-UTRAN,Radio Access,PDCP,RLC,MAC,NAS,RRC,L2,无线接口协议根据用途分为用户面,(User plane),协议栈和控制面,(Control plane),协议栈。,用户面,控制面,用户面主要执行头压缩、调度、加密等功能,控制面主要执行系统 信息广播、,RRC,连接 管理、,RB,控制、寻呼、移动性管理、测量配置及报告等,E-UTRAN,用户面,Application,IP,RLC,MAC,PDCP,L1,RLC,MAC,PDCP,L1,GTP-U,UDP/IP,L1,Relay,UDP/IP,GTP-U,L1,GTP-U,UDP/IP,L1,Relay,L2,L2,IP,UDP/IP,L2,GTP-U,L1,L2,UE,eNodeB,Serving GW,PDN GW,LTE-Uu,S1-U,S5/S8,用户面协议栈,E-UTRAN,控制面,NAS,RRC,RLC,MAC,PDCP,L1,RLC,MAC,PDCP,L1,SCTP,L1,Relay,S1-AP,IP,L2,SCTP,L1,L2,UE,eNodeB,MME,LTE-Uu,S1-MME,RRC,S1-AP,IP,NAS,NAS,控制面协议栈,S1,接口,S1,接口连接,E-UTRAN,与,CN,，,S1,控制平面接口,(S1 -MME),位于,eNB,和,MME,之间，,S1,用户平面接口,(S1-U),位于,eNB,和,S-GW,之间。,S1-MME,控制面协议栈,S1-U,用户面协议栈,传输网络层建立在,IP,传输之上，,GTP-U,用来携带用户平面,PDU,传输网络层利用,IP,传输，为可靠传输信令，在,IP,之上，添加,SCTP,，应用层信令协议为,S1-AP,X2,接口,X2,接口实现,eNodeB,之间的互联，,X2,接口控制平面和用户平面接口定义域,S1,接口一致。,X2,接口控制面协议栈,X2,接口用户面协议栈,EPS,承载与,QoS,承载,(Bearer),是,UE,和网关之间有相应,QoS(Quality of Service),保障的,IP,数据包。,为了应对同时发生的多种形式的服务，,EPS,根据不同的服务对,QoS,的不同要求，将,Bearer,分为两类：,GBR bearer,Minimum Guaranteed Bit Rate bearer(,保证比特率承载,),可应用于,VoIP,等面向连接的服务,bearer,可分配到持久的无线资源。,Bearer,NON-GBR bearer,不保证比特率，可用于浏览网页或,ftp,等服务，不分配持久的无线资源。,EPS,承载与,QoS,每一个,bearer,都有一个,QoS,等级标记,(QCI),及分配与保留优先级,(ARP),。,brearer,与其对应服务如下图所示。,LTE QCI,标记,EPS,承载与,QoS,在,LTE/SAE,系统中，,EPS,承载,(brearer),需要经过多层接口，逐渐映射为较低层次的承载。,EPS,承载经过多层接口示意图,背景介绍,1,网络架构与协议,2,控制面协议,3,用户面协议,4,基本概念,层次结构：,分层将一个复杂的通信问题划分为多个不同层次的工作，每一层实现一种相对独立的功能，通过层间的接口使用下层提供的服务，并向上层提供服务。,协议：,控制两个或多个对等实体、对等层次进行通信的规则的集合。,服务访问点：,在同一系统中，相邻两层的实体进行交互的逻辑接口称为服务访问点,(Service Access Point),。,平面：,同一个系统中，实现某一方面功能的协议栈，称作平面。,LTE,将系统分为控制面,(Control Plane),和用户面,(User Plane),。,用户设备的状态,用户设备,(User Equipment, UE),的无线资源控制,(Radio Resource Control, RRC),状态决定了接入层所执行的操作和过程。,RRC,状态有两种：,空闲状态,(RRC_IDLE),或,连接状态,(RRC_CONNECTED),。,1.UE,有特定的非连续接收,(DRX),。,2.,监听广播信道，获取系统信息。,3.,监听寻呼信道，检测来电。,4.UE,执行小区选择和重选。,空闲,连接,1.,获得,E-UTRAN,分配的无线资源。,2.,可以与网络交互数据。,3.,向网络报告缓存状态和信道质量。,4.,由,eNB,控制小区切换。,无线资源控制,(RRC),RRC,协议主要完成以下功能：,系统信息,处理系统信息的广播。,系统信息也包括非接入层,(NAS),的一般信息。,一些系统信息仅对空闲状态的,UE,有效。,连接控制,完成,RRC,连接的建立、修改和释放，包括寻呼、安全性控制、建立信令无线承载,(SRB),和数据无线承载,(DRB),、切换、配置低层等操作。,移动性管理,完成各种无线接入技术,(RAT),间的切换。,测量配置与报告,完成频率内、频率间以及,RAT,间的测量。,无线资源控制,(RRC),无线协议架构如图所示。垂直方向上的直线表明了信道之间的映射关系。,传输信道,通过,物理层,提供的功能，映射到,物理信道,上,逻辑信道,通过,MAC,层,提供的功能，映射到,传输信道,上,MAC,层和,RLC,层之间的服务接入点称为,逻辑信道,寻呼控制信道,广播控制信道,一般控制信道,专用控制信道,专用业务信道,物理层和,MAC,层之间的服务接入点称为,传输信道,寻呼信道,广播信道,随机接入信道,下行共享信道,上行共享信道,最底层为,物理信道,物理广播信道,物理随机接入信道,物理下行共享信道,物理上行共享信道,系统信息,系统信息被封装成多个系统信息块,(System Information Blocks, SIBs),，每个系统信息块包含一系列功能相关的参数。,MIB,主信息块包含最常用的参数，是,UE,初始接入的重要信息。,SIB1,系统信息块,1,包含小区选择的参数，以及其它系统信息块的时隙安排。,SIB2,系统信息块,2,包含一般和共享信道的信息。,其它,SIB3-SIB8,包含频率内、频率间、,RAT,间小区重选的参数。,LTE,的连接控制,连接控制包括以下内容：,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,安全性密钥管理,保证安全性的两种手段：,加密,和,完整性保护,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,安全性密钥的产生过程图,连接的建立和释放,UE,还有两类非接入层的状态：,EPS,移动性管理,(EMM),状态,EMM-DEREGISTERED,和,EMM-REGISTERED,EPS,连接管理,(ECM),状态,ECM-IDLE,和,ECM-CONNECTED,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,状态组合图,连接建立的消息流程,DRB,的建立,为了建立、修改或释放,DRB,，,E-UTRAN,应用了,RRC,连接配置，主要的配置参数如下：,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,1.,对于使用小分组的服务,(,如,VoIP),，需要配置分组数据汇聚协议,(PDCP),，使其进行首部压缩，从而减少系统开销。,2.,实时性强、准确性要求较低的服务不应使用,RLC,确认模式,(Acknowledged Mode),，一般情况下都可以选用,RLC AM,。,3. UE,需要将上行资源划分给不同的无线承载，,E-UTRAN,使用优先级和优先化比特率来控制资源的划分方式。,4. UE,可以配置一个非连续接收,(DRX),周期，除非当前服务对延时的要求非常严格。,5.,对于分组速率半静态的服务,(,如,VoIP),，可以通过配置半坚持的调度方式，减少控制信令的开销。,6.,对传输延时不敏感的服务，可以配置混合,ARQ (HARQ),，以提高信息可靠性。,移动性控制,在,RRC_IDLE,状态下的移动性控制是指,UE,执行的小区重选择,(,cell-reselection,),。,-,在频率间的小区重选是基于优先级的，每个频率都有相应的优先级。小区特定的优先级通过系统信息给出。,-,在优先级相等的情况下，将对小区的无线链路质量进行排名。,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,移动性控制,在,RRC_CONNECTED,状态下的移动性控制是指,E-UTRAN,执行的小区切换,(,handover,),。,- E-UTRAN,决定,UE,切换到哪个小区，以保持链路连接。通常,E-UTRAN,会要求,UE,报告候选小区的测量结果。,- LTE,体系中，,UE,总是连接到单个小区上，因此从源小区到目的小区的连接交换是一种硬切换,(hard handover),。,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,移动性控制,切换的消息流程：,1,安全性管理,2,连接的建立、修改及释放,3,数据无线承载,(DRB),的建立、修改及释放,4,LTE,系统的移动性,在切换前，,UE,一般会向源基站发送测量报告。,源基站请求一个或多个目的基站准备切换，并提供,UE,的上下文信息。,目的基站发出切换命令，由源基站负责转发给,UE,。,源基站向,UE,发送连接重配置消息，命令,UE,进行切换。,UE,向目的小区进行随机接入。,随机接入完成后，,UE,的接入层会将未完成的上行传输通知给上层，以便进行合适的处理。,测量配置与报告,报告配置,测量对象,测量标识,数量配置,测量间隙,测量配置,待测量的小区、频率,周期或事件触发的准则，以及需要报告的信息,标识一次测量，定义可用的测量对象及报告配置,定义了每次测量结果的过滤方式,在测量间隙之内，,UE,进行测量操作，不能安排任何上下行传输,小区选择和重选,小区选择，是,UE,在所有支持的载频、所有支持的,RAT,之中搜索出信号最强的小区的过程。,小区选择所采用的准则称为,S,准则,(S-criterion),。当接收功率的等级,S,rxlev,大于,0dB,时，就满足了,S,准则。,当,UE,驻留在一个合适的小区后，就开始进行小区重选。,首先，小区重选是基于绝对优先级的。其次，,UE,采用一种排名准则来比较各小区的链路质量。最后，,UE,验证目的小区的可接入性。,当多个小区都满足,S,准则时，,UE,采用,R,准则对小区排序。服务小区的排名为,Rs,，相邻小区的排名为,Rn,。当一个相邻小区的排名比服务小区高，并维持一段时间,T,reselection,，,UE,就重选至该小区。,小区选择,小区重选,背景介绍,1,网络架构与协议,2,控制面协议,3,用户面协议,4,无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈。,PDCP,RLC,MAC,PHY,UE,PDCP,RLC,MAC,PHY,eNodeB,用户面协议栈,PDCP,RLC,MAC,PHY,UE,PDCP,RLC,MAC,PHY,eNodeB,控制面协议栈,RRC,RRC,NAS,NAS,MME,PDCP,、,RLC,和,MAC,协议合称,L2,协议。,用户面和控制面,MAC,RLC,PDCP,L2,的下行结构,L2,的下行结构图,MAC,RLC,PDCP,L2,的上行结构,L2,的上行结构图,MAC,RLC,PDCP,包数据汇聚层,(PDCP),PDCP,层架构图,MAC,RLC,PDCP,PDCP,层功能,头压缩与解压缩，只支持一种压缩算法，即,ROHC,算法；,用户名或控制面的数据传输，此功能用于,PDCP,用户间的数据传递；,提供,PDCP,序列号，供无线承载使用；,切换时对上层,PDU,的顺序递交；,下层,SDU,的复制与检测；,用户面数据和控制面数据加密。,控制面数据的完整性保护和验证；,基于定时器的丢包；,MAC,RLC,PDCP,PDCP,层功能,(,控制面,),PDCP,层控制面结构图,MAC,RLC,PDCP,PDCP,层功能,(,用户面,),PDCP,层用户面结构图,MAC,RLC,PDCP,加密与完整性保护,加密用户面数据和控制面数据：,控制面：,PDCP PDU,的数据部分和,MAC-I,部分,(message authentication code ),被加密；如果控制面数据没有完整性保护，则,MAC-I,部分仍然存在，不过值设置为,0,；,用户面：,PDCP PDU,的数据部分被加密；,加密的算法和密钥都是高层设置的，加密的激活也是由高层来做的。,完整性保护应用于控制面数据,(SRB),包括完整性保护和完整性验证；,完整性保护的算法和密钥都是高层设置的，它的激活也是由高层来做的。,MAC,RLC,PDCP,PDCP,的丢包处理,PDCP,实体收到上层递交的一个,PDCP SDU,，就会为这个,SDU,启动一个,Discard_Timer,；,当一个,PDCP SDU,的,Discard_Timer,超期时，,UE,就会丢弃这个,PDCP SDU,以及由它生成的,PDCP PDU,。如果这个,PDCP PDU,已经传递到底层的话，就向底层发一个丢弃指示命令。,PDCP Reordering window,MAC,RLC,PDCP,无线链路层（,RLC,）,RLC,的结构,MAC,RLC,PDCP,TM,实体,TM,实体结构图,MAC,RLC,PDCP,UM,实体,UM,实体结构图,MAC,RLC,PDCP,AM,实体,AM,实体结构图,MAC,RLC,PDCP,RLC,层功能,传送,RLC PDU,；,通过,ARQ,，进行错误校验,(,仅在,AM,数据传输时,),；,分段、组合和重组,RLC SDU(,仅在,UM,和,AM,数据传输时,),；,重新分段和重新组合,RLC PDU(,仅在,AM,数据传输时,),；,上层,PDU,的顺序发送,(,仅在,UM,和,AM,数据传输时,),；,复制检测，检测收到的,RLC PDU,复制,(,仅在,UM,和,AM,数据传输时,),；,RLC SDU,丢弃,(,仅在,UM,和,AM,数据传输时,),；,RLC,连接重建；,协议的错误发现和恢复机制；,eNB,和,UE,之间的流控制。,MAC,RLC,PDCP,RLC AM,的,ARQ,功能,RLC AM,实体的发送侧发送,RLC,数据,PDUs,到对端,RLC AM,实体，对端接收侧接收到,RLC,数据,PDUs,，并在以下两种情况下发送状态报告给发送侧,收到发送侧发来的,Polling,检测到,RLC,数据,PDU,接收失败,发送侧会进行重传在以下两种情况,收到接收侧发来的状态报告指示有数据包未接收成功,本发送侧底层发来的,HARQ,发送失败指示,MAC,RLC,PDCP,当收到高层丢弃指示命令丢弃特定的,RLC SDU,时，,UM,或,AM RLC,实体的发送端应该丢弃指示的,RLC SDU(,只有在该,SDU,还没有被映射到,RLC,数据,PDU,中,),RLC AM,的状态报告,发送方触发,(,通过在,RLC PDU,中置,Polling,位为,1,来触发,),最后一个包，发方,buffer,中没有数据,T_Poll_Retransmit,定时器超时,(Polling,触发后没有收到回应,),每发送完,Poll_PDU,个,PDU,后将,P,为置为,1(PDU,个数触发,),每发送完,Poll_Byte,个字节后将,P,为置为,1 (Byte,位触发,),接收方触发,检测到接收的,RLC,数据,PDU,错误时，触发状态报告,RLC,的丢包功能,MAC,RLC,PDCP,媒体接入层,(MAC),MAC,层的功能,MAC,RLC,PDCP,CCCH,DCCH,DTCH,RACH,UL-SCH,PCCH,BCCH,CCCH,DCCH,DTCH,MCCH,MTCH,PCH,BCH,DL-SCH,MCH,(a),上行逻辑信道与传输信道映射关系图,下行逻辑信道,下行传输信道,(b),下行逻辑信道与传输信道映射关系图,上行逻辑信道,上行传输信道,通道和映射,MAC,RLC,PDCP,MAC,层的主要过程和操作,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,随机接入的场景,从,RRC_IDLE,状态下发起初始接入时；,无线链路失败后发起初始接入；,在,RRC_CONNECTED,期间，上行数据到达需要进行随机接入时,(,例如当上行同步状态是“异步”或者没有专用的调度请求信道可用时,),；,切换需要进行随机接入过程时；,在,RRC_CONNECTED,期间，下行数据到达需要进行随机接入时,(,例如当上行同步状态是“异步”的情况,),；,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,随机接入过程,基于竞争的随机接入过程流程图,基于非竞争的随机接入过程流程图,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,DRX,DRX:,在一定时间段内停止监听,PDCCH,DRX,的目的,:,令,RRC-CONNECTED,状态下的,UE,节省电量和提高资源利用率，而不必转换到,RRC-IDLE,状态,与,DRX,相关的参数：,On duration Timer: UE,每次从,DRX,醒来后维持醒着的时间,UE,在该段时间内搜索,PDCCH,Inactivity Timer: UE,在醒着时每次成功解码,HARQ,初始发送的,PDCCH,后保持,active,的时间,Active Time: UE,从,DRX,醒来后保持醒着的总时间,HARQ RTT Timer: UE,预期,DL Retransmission,到达的最少间隔时间,DRX Retransmission Timer: UE,预期接收,DL Retransmission,的时间,DRX cycle length: DRX cycle length,一旦配置,/,重配置就固定，即不会因为,active time,大于,on duration,而变化。,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,DRX,DRX,操作时序图,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,调度,目的,调度的好坏对于系统的性能影响很大，对于,LTE,十分重要,最好的利用时,/,频,/,空,/,功率资源用于不同的,UEs,和不同的业务，保证各种业务的,QoS,，提高系统的容量,基本调度原则,eNB,负责上下性的调度，上下行是不同的调度器负责,调度器需要考虑的因素包括业务的,QoS,，业务量以及相关的无线承载，无线条件以及,UE,能力等,给于,UE,的,UL-SCH,的资源是对应一个,UE,的，而不是对应一个,RB,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,调度方式,动态调度,对于,UL-SCH,和,DL-SCH,是最基本的调度方式,半静态调度,是一种优化的方式（例如对于,UL & DL VoIP),RRC,信令负责静态调度参数,(,周期,),的配置,PDCCH,信令复杂激活,/,去激活半静态调度资源,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,动态调度过程,动态调度过程图例,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,HARQ(,混合冗余重传,),FEC,编码,FEC,纠错或检错,如果收到,ACK,，,则发送下一组码；,如果收到,NAK,，,则重传当前码组。,接收无错码组，,则反馈,ACK,；,针对不可纠错码组，反馈,NAK,前向信道,反馈信道,HARQ,通信系统如下图所示，是在一个,ARQ(,自动请求重传,),系统中包含一个,FEC(,前向纠错,),子系统。,FEC,部分用来纠正信道中经常出现的错误，以减少重传次数，而提高系统通过效率。,ARQ,部分的作用是纠正那些不常出现的、,FEC,不能纠正的错误，以提高系统的可靠性。这样，,HARQ,方式可以实现比,FEC,高得多的可靠性和比,ARQ,更高的传输效率。,HARQ,通信系统,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,HARQ(,混合冗余重传,),快速重传,/,组合增益,多进程的停止等待,对于下行传输,:,自适应的异步,HARQ,UE,通过,PUCCH/PUSCH,向,eNB,反馈,ACK/NAK,信息,PDCCH,控制,HARQ,的进程数,重传由,PDCCH,调度,对于上行传输,:,非自适应的同步,HARQ,对每个,UE,配置最大发送数,eNB,通过,PHICH,向,UE,反馈,ACK/NAK,信息,MAC,RLC,PDCP,1,随机接入过程,Random access procedure,2,不连续接收,DRX,3,调度,Scheduling,4,混合冗余重传,HARQ,物理层,对于,LTE,的物理层的多址方案，在下行方向上采用基于循环前缀的正交频分复用,(OFDM),，在上行方向上采用基于循环前缀的单载波频分多址,(SC-FDMA),。为了支持成对的和不成对的频谱，支持频分双工,(FDD),模式和时分双工,(TDD),模式。,物理层是基于资源块,(PRB),以带宽不可知的方式进行定义的，从而允许,LTE,的物理层适用于不同的频谱分配。一个资源块在频域上或者占用,12,个宽度为,15kHz,的子载波，或者占用,24,个宽度为,7.5kHz,的子载波。,LTE,支持两种类型的无线帧结构：类型,1,，适用于,FDD,模式；类型,2,，适用于,TDD,模式。每一个无线帧的长度为,10ms,，由,20,个时隙构成，每个时隙长度为,0.5ms,。,物理层,物理层为,MAC,层和高层提供信息传输服务，物理层传输服务是通过如何以及用什么样的特征数据在无线接口上传输来实现的，此称为“传输信道”。,下行传输信道类型,广播信道,(BCH),下行共享信道,(DL-SCH),寻呼信道,(PCH),多播信道,(MCH),上行传输信道类型,上行共享信道,(UL-SCH),随机接入信道,(RACH),下行物理信道类型,物理下行共享信道,(PDSCH),物理广播信道,(PBCH),物理多播信道,(PMCH),物理控制格式指示信道,(PCFICH),物理下行控制信道,(PDCCH),物理,HARQ,指示信道,(PHICH),上行物理信道类型,物理上行共享信道,(PUSCH),物理上行控制信道,(PUCCH),物理随机接入信道,(PRACH),RACH,UL-SCH,PRACH,PUCCH,PUSCH,上行传输信道,上行物理信道,上行传输信道与物理信道的映射关系图,物理层信道映射,下行传输信道,下行物理信道,下行传输信道与物理信道的映射关系图,BCH,PCH,DL-SCH,MCH,PBCH,PDSCH,PMCH,PDCCH,PHICH,PCFICH,Thank you!,