《深入理解LTE-A》学习笔记（一）
《深入理解LTE-A》学习笔记（一）
名词解释
| 名称 | 解释 |
|---|---|
| eNode(Evolved Node B) | 一个基站，负责无线信号的传输和接收，用于连接移动设备和核心网络。 |
| UE | 移动终端，由移动设备（ME）和通用用户识别模块（USIM）组成。 |
| PCI | 物理小区标识 |
| PSS/SSS | 小区同步信号 |
| MIB/SIB | 小区相关的系统信息 |
| RA Preamble | 随机前导码，UE发给eNode，告诉eNode有个接入请求。 |
| PDSCH | 物理下行共享信道 |
| PDCCH | 物理下行控制信道，传输上下行的资源调度信息 |
| PUSCH | 物理上行共享信道 |
| PUCCH | 物理上行控制信道，传输ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。 |
| CSI | 信道状态信息，UE上传给基站的。 |
| Paging | 呼叫请求，由eNode发起。 |
| msg3 | 包含UE的随机接入标识符（RAI）和初始接入参数，用于告知基站UE的身份和请求建立连接。 |
| SRS | 在无线通信中，用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度；用于估计下行信道，做下行波束赋形。 |
| SR | 上行调度请求 |
| BSR | 缓冲状态报告，基站接收BSR并为UE分配资源 |
| PHICH | 物理混合自动重传指示信道。 |
| RLC PDU | RLC层协议数据单元 |
| RLC SDU | 将接收到的RLC PDU重组并排序 |
| MAC SDU | 服务数据单元，RLC PDU在MAC层被称作MAC SDU |
| MAC PDU | 若干个MAC SDU串联在一起，加上MAC子头封装成MAC PDU |
| HARQ | 混合式自动重传请求 |
| SRB | 信令无线承载，在控制平面，RLC 承载上层的业务称之为信令无线承载，为RRC 层传递信令 |
| CCCH | 公共控制信道，是一种“一点对多点”的双向控制信道，在呼叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令与信息。 |
| PCCH | 物理控制信道，用于发送寻呼消息，网络到用户的下行信道 |
| BCCH | 广播控制信道，在实际工作之前，协调、控制、管理用户行为。 |
| DCCH | 专用控制信道，点对点的双向控制信道，在呼叫接续阶段和在通信进行当中，在基站和移动台之间传输必要的控制信息。 |
| DTCH | 专用业务信道，UE和网络之间点对点和上下行双向业务数据传送渠道。 |
| MCCH | 多播控制信道，点对多点的从网络侧到UE的MBMS控制信息的传送通道，包括正在进行通信或即将要进行通信的MBMS会话信息。 |
| MTCH | 多播业务信道，用于承载MBMS业务数据。 |
| MBMS | 多媒体广播组播业务 |
| EPC | 4G核心网络 |
| S-GW | 服务网关，终止于E-UTRAN接口的网关。 |
| P-GW | 分组数据网关，面向PDN终结于SGi接口的网关。 |
| S5/S8 bearer | S-GW和P-GW间的传输承载。 |
| RDB | Radio Bearer，是指UE与基站(eNB)间的传输承载。 |
| S1 Bearer | 指eNB与服务网关(Serving Gateway，S-GW)间对于特定UE的承载。 |
| 。。。 |
第一章 概述
一、空口传输
1、下行传输
由nNode发送，UE负责接收的传输。
下行相关流程：
1、UE在进入基站前，会选择一个运营商，即PLMN。
2、eNode每隔5ms会发送一次同步信号PSS/SSS。UE通过PSS/SSS，来选择eNode并获得时间与频率上的同步（并没有上行时间的同步），以及eNode的PCI（物理标识）。
3、小区会不停发送与小区相关的系统信息（MIB/SIB），UE在需要的时候获取这些信息。
4、UE获得信息后，会发起随机接入过程与小区建立连接（RA Preamble），同时产生反馈信息（RAR）。
5、建立连接完成，可以进行数据传输。eNode通过PDSCH信道来给UE传输数据，同时通过PDCCH告诉UE对应的PDSCH在哪些无限资源上传输以及如何传输。UE使用ACK/NACK信号告诉基站是否接收成功（通过PUCCH和PUSCH信道发送），基站没有接收则会重传。
6、信道条件动态变化，UE将下行无线信道条件通过CSI反馈给基站，使基站在下行调度时将信道质量考虑在内。
7、当双方没有数据传输时，UE不需要一直保持连接状态（RRC_CONNECTED）。UE可以处于RRC_IDLE状态，定期唤醒去接收paging信息，确定是否有呼叫请求。
2、上行传输
由UE发送，nNode负责接收的传输。
上行相关流程：
1、随机接入过程中，UE会发送Preamble和Msg3以便和基站建立连接。
2、基站在上行调度时，需要进行上行信道估计，通过UE发送的SRS进行测量得到。
3、eNode通过PDCCH给UE发送UL grant（物理控制信息）时，UE才能够使用对应的资源进行上行传输。当UE没有被分配上行PUSCH资源但有上行数据需要发送时，UE会发送SR告诉eNode，并请求eNode分配上行PUSCH资源。
4、发送了调度请求后，UE发送了BSR告诉基站有多少数据要发送。
5、UE通过PUSCH给eNode发送数据，同时eNode发送确认信号ACK/NACK（通过PHICH信道发送）给UE。UE没有接收到确认信号则会重传。
6、信道条件动态变化，UE将下行无线信道条件通过CSI反馈给基站（通过PUCCH或PUSCH传输）。
二、LTE协议栈结构
主要说明基站和UE如何进行用户面和控制面的数据传输。
下行无线协议框架：
上行无线协议框架：
1、用户面协议
1、PDCP层（分组数据汇聚协议层）：针对来自控制面的RRC和来自数据面的IP包进行处理，主要实现加密和完整性保护。
- 头部压缩和解压缩：使用ROHC，应用于用户面数据
- 加解密：用于用户面和控制面数据
- 完整性保护：用于控制面数据
- 传输用户数据和控制面数据
- 切换时重排序和重传处理
- 由于超时而丢弃用户面数据
2、RLC层（无线链路控制层）：主要实现无线链路控制功能ARQ纠错。以无线承载的方式为PDCP层提供服务
三种模式：
- TM透明模式
- UM重发非确认模式
- AM重发确认模式
- 分段串联和重组RLC SDU：适用于UM和AM。由于RLC PDU的大小由MAC决定，大小并不等于RLC SDU的大小，因此在发送端需要分段/串联RLC SDU以便适合MAC层指定的大小，接收端需要将分组的RLC SDU重组，以便恢复出原来的RLC SDU并发往上层。
- ARQ纠错（适用于AM）：重传机制。MAC层的HARQ机制实现快速重传，反馈出错率约1%，不适用于要求过高的业务。RLC重传处理能够降低反馈出错率。
- 对RLC PDU重排序：MAC层的HARQ可能导致到达RLC层的报文路乱序，需要RLC层进行重排序。
- 重复包检测：适用于 UM 和 AM 模式。出现重复包的最大可能性为发送端反馈了HARQ ACK，但接收端错误地将其解释NACK，从而导致了不必要的MAC PDU 重传。
- 对RLC PDU进行重分段：适用于AM模式。当RLC PDU数据需要重传时，也可能需要重分段（要求大小不一致时）。
3、MAC层（媒体接入层）：以逻辑信道的方式为RLC层提供服务，为RLC层业务与物理层之间提供一个有效的连接。
- 匹配逻辑信道和传输信道。
- 复用/解复用：将属于一个或不同的逻辑信道的多个MAC SDU复用到同一个MAC PDU上，发给物理层。
- 通过HARQ来纠错：重传机制。
- 调度处理
- 逻辑信道优先级处理：从不同的等待队列选出一个分组，将其传递到物理层，并通过无线接口发送的过程。
- 调度信息上报
- 随机接入过程处理
UE与核心网进行用户面的数据通信过程
核心网（EPC）通过外部承载与因特网建立连接，并通过EPS bearer 与UE建立连接。即核心网和UE之间的数据通信是承载在EPS bearer上的。
一个EPS bearer跨越多个接口：
- P-GW和S-GW之间的S5/S8接口。
- S-GW 和 eNodeB 之间的 S1 接口。
- eNodeB 和 UE 之间的无线接口。
一个 EPS bearer 由一个 S5/S8 bearer 和一个 E-RAB 组成。一个 E-RAB 由一个 S1 bearer 和一个DRB 组成。
- 一个 E-RAB 在 UE 和 EPC 之间传输一个 EPS bearer 的数据。如果存在一个 E-RAB，则该 E-RAB 与一个 EPS bearer 存在一一映射关系。
- 个 DRB 在 UE 和 eNodeB 之间（Uu 接口）传输一个 EPS bearer 的数据。如果存在一个 DRB，则该 DRB 与一个 EPS bearer/E-RAB 存在一一映射关系。
- 一个 S1 bearer 在 eNodeB 和 S-GW 之间（S1 接口）传输一个 EPS bearer 的数据。
- 一个 S5/S8 bearer 在 S-GW 和 P-GW 之间（S5/S8 接口）传输一个 EPS bearer 的数据。
S-GW：
- 进行eNodeB间切换时，可以作为本地锚定点，并协助完成eNodeB的重排序功能；
- 在3GPP不同接入系统间切换时，作为移动性锚点（终结在S4接口，在2G/3G系统和P-GW间实现业务路由），同样具有重排序功能；
- 执行合法侦听功能；
- 进行数据包的路由和前转；
- 在上行和下行传输层进行分组标记；
- 空闲状态下，下行分组缓冲和发起网络触发的服务请求功能；
- 用于运营商间的计费
2、控制面协议
1、RRC层（无线资源控制层）：完成广播、寻呼、RRC连接管理、资源控制、移动性管理、UE测量报告与控制。
- 广播系统消息
- RRC连接控制
- Inter-RAT 移动性管理
- 测量配置和上报
- 发动专用的NAS消息
- 传输UE接入能力信息
RRC和NAS消息使用SRB来传输，LTE中定义了三种SRB：SRB0、SRB1、SRB2。
SRB（信令无线承载）：
SRB0是默认的无线承载，使用SRB0的RRC消息都使用CCCH来传输，SRB0并没有一个对应的PDCP实体，在PDCP层是透明传输，既没有完整性保护，也没有加解密处理。
SRB1用于发送RRC消息，并在SRB2发送之前，用于发送NAS消息，都使用DCCH发送。
SRB2用于发送包含记录的测量信息在内的RRC消息，并发送SRB消息，都使用DCCH发送。
除SRB0，每个RB都有一个PDCP实体（完整性保护和加解密），每个PDCP实体都有1个或2个RLC实体，取决于RB的属性和RLC模式。
下行峰值速率计算
满足以下条件的最大吞吐量：
- 整个带宽均分配给一个UE。
- 使用最高阶的MCS。
- 使用可支持的最大天线数。
参考文章：