LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用.docx

1、LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用1、 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

2、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

3、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：Master Information BlockSystem Information Block Type 1System Information Block Type 2System Information Block T

4、ype 3System Information Block Type 4System Information Block Type 5System Information Block Type 6System Information Block Type 7RRC Connection RequestRRC Connection SetupRRC Connection ReconfigurationMeasurement Report2、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。3、给出以上关键参数在某

5、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。2.1.1系统带宽与系统帧号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-Bandwidth n100, phich-Config phich-Duration normal, phich-Resource oneSixth , systemFrameNumber 10100010B, spare 0000000000B 1、系统带宽：dl-Ban

6、dwidth n100。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Transmission Bandwidth，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 10100010B。System Frame Number一共是有10 bits。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

7、位由UE对P-BCH进行“暗含”解码得来，如在1个40ms的P-BCH TTI中，第一个radio frame就是00，第二个radio frame是01，第三个radio frame是10，第四个radio frame是11。根据协议规范，The first transmission of the MIB is scheduled in subframe #0 of radio frames for which the SFN mod 4 = 0, and repetitions are scheduled in subframe #0 of all other radio frames.

8、也就是说，我们在看到的第1条MIB的SFN mod4 = 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MIB 40ms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。2.1.2时隙配比与工作频段上下行时隙配置、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systemInformatio

9、nBlockType1中关于的详细解析： message c1 : systemInformationBlockType1 : cellAccessRelatedInfo plmn-IdentityList plmn-Identity mcc 4, 6, 0 , mnc 0, 8 , cellReservedForOperatorUse notReserved , trackingAreaCode 0000001100000000B, cellIdentity 0000000000000000000000100010B, cellBarred notBarred, intraFreqResel

10、ection allowed, csg-Indication FALSE , cellSelectionInfo q-RxLevMin -60 , freqBandIndicator 40, schedulingInfoList si-Periodicity rf8, sib-MappingInfo sibType3 , si-Periodicity rf64, sib-MappingInfo sibType4, sibType5, sibType6, sibType7 , tdd-Config subframeAssignment sa1, specialSubframePatterns s

11、sp7 , si-WindowLength ms10, systemInfoValueTag 3 1、subframeAssignment：标示了上下行时隙比例配置，sa0就是 Configuration 0, sa1就是Configuration 1。在协议TS 36.211 21, table 4.2.2中可以查找到。如下所示： Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 ms

12、DSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD 因此该信令中，上行下时隙比例配置为Configuration 1，即一个radio frame配置的“DSUUD DSUUD”上下行时隙比例。2、specialSubframePatterns：特殊子帧的上下行配比。在协议TS 36.211 21, table 4.2.1 中可以查到，如下所示。ssp0代表Configuration 0, ssp1代表Configuration 1，等等。Normal cyclic prefix in both d

13、ownlink and uplinkSpecial subframe configurationDwPTSGPUpPTS031011941210313112141211539269327102281112本信令中，Configuration 7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, table 5.5-1中可以获知。查阅36.101可知本信令中的freqBandIndicator 40对应的是2300-2400MHz，室内频段。如果是室外站的话，freqBandIndicator 应

14、该对应的是38：2570-2620MHz。以下是所有TDD的频段标示。331900 MHz1920 MHz1900 MHz1920 MHzTDD342010 MHz2025 MHz 2010 MHz 2025 MHzTDD351850 MHz 1910 MHz1850 MHz 1910 MHzTDD361930 MHz 1990 MHz1930 MHz 1990 MHzTDD371910 MHz 1930 MHz1910 MHz 1930 MHzTDD382570 MHz 2620 MHz2570 MHz 2620 MHzTDD391880 MHz 1920 MHz1880 MHz 1920

15、MHzTDD402300 MHz 2400 MHz2300 MHz 2400 MHzTDD2.1.3小区基本信息小区基本信息可以在SIB1中查找到，如下所示：message c1 : systemInformationBlockType1 : cellAccessRelatedInfo plmn-IdentityList plmn-Identity mcc 4, 6, 0 , mnc 0, 8 , cellReservedForOperatorUse notReserved , trackingAreaCode 0000001100000000B, cellIdentity 000000000

16、0000000000000100010B, cellBarred notBarred,1、plmn-Identity（mcc+mnc）如以上信令所示，mobile country code = 460，mobile network code = 082、cellReservedForOperatorUse参考3GPP TS36.304的4。如果该值设为reserved，而且cellBarred设成notBarred，Access Class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Access Class为0-9、12-14的UE，该小区对于它们来说，如同设置为barred

17、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 0000001100000000。LTE的跟踪区作用类似于2、3G的路由区。Tracking Area Code一共16位，换算成10进制，就是一共有65536个。4、cellIdentity 0000000000000000000000100010。一共28位。这个跟PCI（Physical Cell Identity）是完全不同的，这个cell Identity实际上是CellGlobalIdEUTRA的一部分。The IE CellGlobalIdEUTRA specifies the E

18、volved Cell Global Identifier (ECGI), the globally unique identity of a cell in E-UTRA，由PLMN-Identity和cell Identity 组成。因此CellGlobalIdEUTRA在全球的E-UTRA是唯一的，而cell Identity在PLMN中则是唯一的。cell Identity左20位是Macro eNB id，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、cellBarred notBarred。参考3GPP TS36.304，如果cell改成bar

19、red，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LTE TDD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。2.2.1 PCFICH信道PCFICH的具体位置取决

20、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。The physical control format indicator channel carries information about the number of OFDM symbols used for transmission of PDCCHs in a subframe. 或者说，间接告诉UE data region从哪里开始。PCFICH携带的信息为CFI（Control Format Indicator），取值范围是13（即CFI = 1, 2 or 3

21、；用2 bit表示，CFI=4为预留，不使用）。根据协议36.212中5.3.4，当时，PDCCH Symbol个数=CFI取值；当时（即带宽为1.4MHz），PDCCH Symbol个数=CFI取值+1，此时PDCCH可能占2、3或4条OFDM Symbol。该信道在每个小区有且仅有一条。The PCFICH shall be transmitted when the number of OFDM symbols for PDCCH is greater than zero。时域上：在每个下行Sub Frame的第1个Symbol上（one or two antenna ports）频域上：

22、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：where the additions are modulo ,and is the physical-layer cell identity as given by Section 6.11. 举例1：Physical Cell ID=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，

23、第4个则从906开始。举例2：Physical Cell ID=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：Physical Cell ID=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

24、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PCFICH power boosting技术，即eNode B可以让PCFICH向PDCCH“借”功率。2.2.2 PHICH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。The PHICH carries the hybrid-ARQ ACK/NACK in response to UL-SCH transimission.Table 6.9.3-1: PHICH duration in MBSFN and non-MBSFN

25、subframes.PHICH durationNon-MBSFN subframesMBSFN subframesSubframes 1 and 6 in case of frame structure type 2All other casesOn a carrier supporting both PDSCH and PMCHNormal111Extended232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。The number of PHICH groups is co

26、nstant in all subframes and given bywhere is provided by higher layers. The index ranges from to .For frame structure type 2, the number of PHICH groups may vary between downlink subframes and is given by where is given by Table 6.9-1 and by the expression above. The index in a downlink subframe wit

27、h non-zero PHICH resources ranges from to .Table 6.9-1: The factor for frame structure type 2.Uplink-downlinkconfigurationSubframe number 0123456789021-21-101-101-1200-1000-10310-00011400-000011500-0000010611-11-1通过以上公式，我们可以计算出PHICH在哪几个下行symbol上，以及The number of PHICH groups。一个PHICH group占用3个REG，共12个

28、RE。那么PHICH占用的所有RE数就等于12*。举例：如果采用Uplink-downlink configuration=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PHIC

29、H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。2.3.1 PRACH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SIB 2中，现网设置为3。prach-FreqOffset：在SIB 2中，现网设置为2。subframeAssignment：在SIB1中，现网设置为sa1。参考36.211的Table 5.7.1-4，可知道，当prach-ConfigIndex设置为3，subframeAssignment设置