LTE-RRM介绍(UE-RRM功能和基站RRM功能).docx

目录
1 概述 2
2 从UE的角度看RRM 2
2.1 UE移动性流程概述 2
2.2 小区搜索 5
2.3 测量 5
2.4 RRC_IDLE状态下的小区重选 8
2.5 RRC_CONNECTED状态下的小区切换 8
2.6 小结 10
3 从E-UTRAN的角度看RRM 10
3.1 无线承载控制Radio Bearer Control (RBC) 12
3.2 无线准入控制Radio Admission Control (RAC) 12
3.3 连接移动性控制Connection Mobility Control (CMC) 13
3.4 动态资源分配Dynamic Resource Allocation (DRA) 13
3.5 跨基站干扰协调Inter-cell Interference Coordination (ICIC) 15
3.6 负载平衡Loading Balancing (LB) 15
3.7 异网无线资源管理Inter-RAT Radio Resource Management 15
4 参考文档 16

1 概述
接口协议是看得见的，而RRM是看不见摸不着的，因为RRM是E-UTRAN和UE内部的功能模块，其实现取决于设备商的内部设计。
不要把RRM和RRC相混淆。RRC是AS中的一个协议层，而RRM的范围要广泛得多，包括无线承载控制、无线准入控制、无线移动性控制、调度和动态资源分配，等等

2 从UE的角度看RRM
2.1 UE移动性流程概述
蜂窝无线系统中，RRM（Radio Resource Management）的目的是满足用户的移动体验——UE和网络彼此配合，无缝实现移动性管理，不需要用户的干预。要实现无线资源管理完全对用户透明，必然给系统设计带来额外的复杂性，包括UE的设计、接入网络的设计和LTE网络整体的设计，在UE复杂性（影响成本、功耗）、网络复杂性（影响无线接口资源消耗、网络拓扑）和系统性能之间必然有一个平衡。
从UE的角度来看，支撑无缝移动所需要的RRM工作包括：
Ø 小区搜索
Ø 测量
Ø 切换
Ø 小区重选择

为了保证UE移动时的业务连续性，UE不仅要和服务小区保持稳定的通信联系，还需要时时监控相邻小区的状态。无线传播环境的变化是非常快的，这一刻和下一刻的信噪比指标往往相差非常大，因此对相关小区的监控是实时持续的。一旦服务小区的信号质量衰退到某个阀值以下，UE的RRM模块就必须迅速做出决定：切换或者小区重选。可以切换或者重选到现有LTE频段、其它LTE频段或者3G/3.5G网络。如果切换/重选到其它RAT网络，可能这个UE只能使用基本的通信服务。
决定切换/重选的性能的是一些具体的参数和步骤，比如如何搜索合适的小区、测量精度、测量周期、切换时延等等。UE功耗和UE成本也是影响切换/重选性能的重要因素。具体包括：
Ø 服务小区的移动制式RAT
Ø UE在服务LTE小区中的状态：RRC_CONNECTED 还是 RRC_IDLE
Ø 目标小区的移动制式RAT

对于3GPP RAT来说，有些是UE在切换/重选过程中必须考虑的共同因素，包括：
Ø 服务小区质量检测和评估。对服务小区质量检测和评估是周期性进行的。如果服务小区的信号质量令人满意（比如高于网络设定的一个门限），就不需要采取任何行动。但是如果服务小区的信号质量降至一个门限的下方，就必须开始下一个步骤。
Ø 周期性地发起相邻小区搜索过程。 小区搜索过程必须周期性地重复，因为新的小区可能在任何时刻出现或者消失。因此，即便一个UE已经成功锁定了目标邻小区，它仍然需要继续小区搜索过程，除非服务小区的信号质量恢复到令人满意的水平，或者UE转移到另一个服务小区。如果目标邻小区被锁定，则要开始下一个步骤。
Ø 邻小区测量。在这个步骤中，被锁定的邻小区的信号将被周期性地测量（因为信号的强度和质量可能会变化），直到服务小区的信号质量恢复到令人满意的水平，或者UE转移到另一个服务小区。为了避免短期波动的影响（比如信号快衰落），信号测量结果是测量周期内一系列均匀分布的测量取样的平均值。测量周期由相关无线场景的性能需求决定，比如同频LTE RSRP测量的周期要求是200ms。一旦测量正常启动，就开始下一个步骤。
Ø 移动性评估。在这个步骤，必须决定UE是否移动到另一个服务小区。在LTE，eNodeB决定激活态时的小区切换，而UE决定空闲态时的小区重选。一旦小区移动流程被启动，则UE就迁移到一个更好的小区。目标小区可以是相同RAT小区，也可以是不同RAT小区。

2.2 小区搜索
小区搜索指的是UE发现相邻小区的过程，这些相邻小区可能属于LTE网络（同频或者异频），也可能属于其它RAT。
LTE小区搜索过程包括：
Ø PSS信号侦测：通过解码PSS信号，UE获得小区组内ID（0,1,2）和时隙同步；
Ø SSS信号侦测：通过解码SSS信号，UE获得CP长度、小区组号和帧同步；
Ø PBCH信道侦测：通过解码PBCH信道，UE获得了重要的系统信息。如果是新小区识别过程，PBCH解码是不需要的，但是可能会做参考信号RS的解码，目的是获得新小区的RSRP和RSRQ，以便能上报网络。

2.3 测量
大部分的UE测量的需要一定程度的相干解调和信号处理， 因此，只有UE和目标小区实现同步，并且了解了物理层相关参数（用于执行相干处理，比如时隙时间、帧时间和扰码）之后，这些测量才可以执行。
另一方面，一些和载频有关的信号强度测量不需要与信号相干同步，比如LTE RSSI测量。
UE采集到的测量采样值在时域（测量周期）和频域（测量带宽）中是均匀分布（uniformly distributed）的，UE将计算得到这些测量采样值的平均值，并通过RRC消息上报给eNodeB。
LTE的测量模式类似UMTS，有4个参考点：参考点A、参考点B、参考点C、参考点D。

Ø 参考点A：参考点A的测量位于物理层，它是上层应用的基础。参考点A测量的一个例子是在一个很短的时间内（比如1ms）完成LTE RSRP的测量。
Ø 参考点B：参考点B的测量是可以通过层3信令RRC处理和上报的测量，之前这些测量已经通过了层1协议的过滤处理。
Ø 参考点C：参考点C的测量是经过RRC的过滤处理。RRC的过滤参数的配置由RRC负责。
Ø 参考点D：在参考点D，可以看到UE通过RRC信令发送给eNodeB的测量报告。

LTE RSRP提供了一个度量特定小区的信号强度的标准。RSRP测量可以用来给候选小区做排名，这些小区的信号强度将成为切换或小区重选决定的输入参数。RSRP被定义为测量带宽内，所有携带小区特定RS信号的资源粒RE的功率（单位是W）的线性平均值。计算RSRP时，通常只考虑第一个天线端口的RS信号，但是如果UE能够识别第二个天线端口的RS信号，那么在计算RSRP时也可以考虑进来。如果UE使用了接收分集，那么RSRP应该是所有分集分支的线性平均值。

LTE载频RSSI（Received Signal Strength Indicator）是UE能观察到的所有不同来源的功率的总和，包括测量带宽内同信道的服务小区和非服务小区的信号、相邻信道的干扰信号、热噪声，等等。LTE不会单独报告Carrier RSSI值，RSSI值是计算RSRQ时用到的输入参数。

LTE RSRQ（Reference Signal Received Quality）的目的是获得一个小区特定的信号质量标准。和RSRP类似，这个度量标准通过比较候选小区的信号质量来给它们排名。RSRQ是决定小区切换和小区重选的主要依据，特别是在依据RSRP参数无法做出准确判断的情况下。RSRQ=(N*RSRP)/(carrier RSSI)，其中N是carrier RSSI测量所占用的LTE带宽所对应资源块（RB）数量，因此分子和分母对应的资源块RB数量是一样的。RSRP代表了所需要的信号的强度，而RSRQ则兼顾了干扰水平，因为RSRQ公式中有RSSI参数。因此RSRQ既考虑到有用信号，又考虑到干扰信号，能更好地为小区切换/重选提供决策依据。

2.4 RRC_IDLE状态下的小区重选
在RRC_IDLE状态下，所有和移动性有关的流程都是UE自动完成的，这有两个好处：1，能够尽量减少空闲态UE对无线传输资源的占用，事实上在空闲态，UE只有在位置区发生变化时才会占用空中接口；2，减少功耗。LTE标准没有过多涉及在RRC_IDLE状态下UE如何完成小区重选和信号测量，这都由设备商自行开发，只要达到标准规定的UE性能指标即可。
RRC_IDLE状态下UE的主要目标是能够在归属的服务小区稳定地收到寻呼消息，从而确保不会错过语音呼入。根据要求，UE被严格要求定期解码寻呼信道，确保不会错过来电寻呼消息和系统消息寻呼消息。这也是RRC_IDLE状态下UE的主要工作。为了降低功耗，不要求UE过多地检测相邻小区的信号质量，除非服务小区的信号质量恶化到一定程度。

2.5 RRC_CONNECTED状态下的小区切换
而在RRC_CONNECTED状态，对相邻小区的信号质量的检测频率则要高得多，这是因为，在RRC_CONNECTED状态，UE和网络建立了活跃的信道来交换数据，因此必须确保这条信道保持稳定，而对功耗的顾虑则变得次要了。在RRC_CONNECTED状态，小区搜索和信号测量工作都是由eNodeB主导。
一旦发现比服务小区更好的小区出现，eNodeB就会指引UE切换到这个小区。这种切换可以是同频率LTE小区之间的切换、不同频率LTE小区之间的切换，以及LTE小区和其它RAT小区之间的切换。
根据网络配置，eNodeB会给UE下发小区搜索和信号测量配置数据，包括测量间隔、报告方式等等，帮助UE完成小区搜索和信号检测。如果是同频LTE邻区测量，则UE接收天线可以同时完成用户数据传输和邻小区检测，不需要特殊的配置；如果是异频LTE邻区测量或者异RAT邻区测量，则需要设定测量空隙(gap)，先暂停用户数据传输，等在测量间隙完成邻区测量后，再恢复用户数据传输。
测量报告的上报方式分为两种：周期性上报和事件触发报告。
一旦根据测量报告eNodeB决定发起切换，eNodeB就像UE发送RRC消息Mobililty From E-UTRA ，这条消息中含有目标小区的相关信息。根据这些信息，UE负责与目标小区建立无线连接。一个LTE同频小区切换的流程如下图所示：

2.6 小结
能够实现无缝移动是LTE等移动通信系统区别其它通信系统的主要特征。这不仅包括相同频率LTE小区之间的无缝移动，还包括不同频率LTE小区之间的无缝移动，以及LTE小区和其它RAT小区之间的无缝移动。为了支持这个功能，LTE系统定义了很多信令流程和测试方法。当然，对无缝移动的支持必须平衡对其它用户体验的影响，比如UE的功耗和制造成本。

3 从E-UTRAN的角度看RRM
E-UTRAN中的RRM的目的是提高无线资源的利用效率，满足移动业务对无线资源的需求。E-UTRAN中的RRM不仅要考虑本小区的无线资源管理（包括资源分配、重分配和释放），还要统筹兼顾其它小区的无线资源管理。
RRM功能包括：
Ø 无线承载控制Radio Bearer Control (RBC)
Ø 无线准入控制Radio Admission Control (RAC)
Ø 连接移动性控制Connection Mobility Control (CMC)
Ø 动态资源分配Dynamic Resource Allocation (DRA)
Ø 跨基站干扰协调Inter-cell Interference Coordination (ICIC)
Ø 负载平衡Loading Balancing (LB)
Ø 异网无线资源管理Inter-RAT Radio Resource Management
覆盖、容量、质量（QoS）是无线网络性能的三个支柱，既相互影响，又相互作用。无线资源管理的目的就是在保证服务质量的同时，最大限度地增强覆盖和提高频谱利用效率，寻求覆盖、容量、质量三者之间的最佳工作平衡点。
无线资源管理RRM管理的是什么资源呢？当然是物理层负责接入用户、保障业务正常进行的无线资源，如时间、频率、码道、空间、功率，如下表所示。

RRM调度
WCDMA HSDPA
LTE FDD
时间资源
每个帧10ms，分成2ms的5个短帧；用码片的数量度量时间
每个帧10ms，分成10个子帧；用OFDM符号长度度量时间
频率资源
载波带宽固定为上下行各5MHz
子载波可以灵活调整，每个子载波15KHz，支持的带宽为1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz
码道资源
正交码分多址，码道是一种资源
无
空间资源

MIMO系统，7种天线模式
功率资源
主要是为了克服远近效应
主要是为了抑制干扰
调度周期
2ms
1ms

在LTE系统中，主要采用的是分布式RRM，将大多数RRM功能终结在eNodeB中，无须高层设备的指示。资源调度算法终结在协议栈的MAC层，接纳控制、切换算法、干扰协调等则安排在协议栈的RRC层。这样可以避免复杂的设备间的信令流程，eUTRAN可以获得较低的时延和更高的QoS。
但由于MBMS本身的业务特点，也有可能采用集中式RRM处理。
3.1 无线承载控制Radio Bearer Control (RBC)
建立、维护和释放无线承载（Radio Bearer）包括为无线承载配置无线资源的过程。当为一项业务建立无线承载时，RBC要全盘考虑E-UTRAN的资源整体状况、正在进行中的会话的QoS需求，以及新业务的QoS需求。RBC也要关注当无线资源状况因移动性或其它原因而发生变化时，要维护好属于当前会话的无线承载。 当会话中止、切换或其它场景中，RBC参与了与无线承载有关的无线资源的释放。
RBC功能模块和底层协议（RLC/MAC/PHY）位于同一个eNodeB内，RBC的配置和重配置命令可以直接从eNodeB发给。与之相比，UMTS中，RBC模块位于RNC中，信令处理的时延明显比LTE大。
建立无线承载（Radio Bearer）之前，RRC连接必须建立完成，终端和核心网的一些NAS协商也必须完成。无线承载RB的配置和重配置消息包括新的MAC层的复用参数、RB使用的传输信道配置参数。
3.2 无线准入控制Radio Admission Control (RAC)
RAC的任务是准许或者拒绝一个新无线承载的建立要求。为了完成这个任务，RAC必须全盘考虑E-UTRAN内的资源整体状况、优先级别、当前会话的QoS需求，以及新业务的QoS 需求。RAC的目标是达成无线资源的较高使用率（只要有空余的无线资源，就尽可能地允许无线承载的建立），同时确保正确满足当前会话的QoS要求（通过拒绝E-UTRAN无法容纳的无线承载请求）。
RAC只是作出是否允许的判断，而被允许后，真正建立RB的仍是RBC的工作。

3.3 连接移动性控制Connection Mobility Control (CMC)
连接移动性控制Connection Mobility Control (CMC)负责管理和IDLE态和CONNECTED态的移动性有关的无线资源。在IDLE态，CMC决定UE小区重选的算法，包括怎样定义好小区，怎样重选择一个新的小区；同时CMC还负责将测量配置和测量报告上报形式广播给UE。在CONNECTED态，CMC根据UE和E-UTRAN的测量报告做出切换决定。决定切换时，还需要考虑其它因素，比如邻小区负荷、流量分配、传输资源、基站硬件资源，以及运营商的其它策略。
CMC功能模块在E-UTRAN内。
3.4 动态资源分配Dynamic Resource Allocation (DRA)
动态资源分配Dynamic Resource Allocation (DRA)的任务是为用户数据包和控制平面数据包分配资源，并在任务完成后释放资源。资源包括缓冲区、处理器资源和资源块（Resource Block）。DRA有几个子任务，比如决定为哪个数据包调度无线承载资源、功率资源管理、时间资源管理、频率资源管理、特定资源块的分配，等等。DRA需要考虑对某些资源块的优先使用或者限制使用，以及与ICIC管理有关的资源块的特殊处理。
LTE资源调度的最小时间单元是1个TTI，即1ms，当然调度周期也可以是几个TTI；LTE资源调度的最小频率资源是一个物理资源块PRB的带宽，即180KHz，当然也可以一次性分配几个PRB。
在LTE中，DRA模块位于eNodeB的MAC层。由于MAC层对下行共享信道的使用状况非常清楚，因此下行资源调度是以无线承载radio bearer为单位的。另一方面，由于UE可能同时使用多个业务，即同时建立几条无线承载radio bearer，而eNodeB不可能准确知道一个UE的所有Radio Bearer的信息，因此上行资源调度则是以用户为单位，即调度器给用户发一个调度命令，并不做业务的区分。
下行资源调度器的指挥所在eNodeB MAC，而上行资源调度器的指挥所也在eNodeB MAC，就是说UE没有资源调度的权力，一切都要遵守eNodeB的指示行动。UE想要发送数据时，先把数据放进上行缓冲区，然后提交缓冲区状态报告，并且发送上行调度请求。eNodeB根据UE的上行调度请求和缓冲区状态报告，结合上行信道状况，决定给UE调度什么样的无线承载，并通过PDCCH的UL GRANT消息将调度结果告诉UE，UE则据此在PUCCH信道发送上行数据。
3.5 跨基站干扰协调Inter-cell Interference Coordination (ICIC)
跨基站干扰协调Inter-cell Interference Coordination (ICIC)的任务是协调管理跨小区的无线资源管理，目的是将小区间的干扰控制在目标范围之内。ICIC根据资源使用情况和小区负荷状况对无线资源进行调整，实际上是多小区之间的综合RRM管理。ICIC策略包括频域方法和时域方法，一般来说，LTE上行链路和下行链路的ICIC方法是不一样的。
频域ICIC方法负责多小区之间的无线资源（RB）使用的协调。时域ICIC用Almost Blank Subframe（ABS）模式在时域协调不同小区的子帧使用。

3.6 负载平衡Loading Balancing (LB)
负载平衡Loading Balancing (LB)的任务是将不均匀的流量合理地分配给其它小区。LB模块能让无线资源得以充分使用，业务QoS得到保障，掉话率和业务中断率保持在较低水平。LB算法将影响UE小区重选和UE小区切换，从而将流量从高负荷小区疏导到低负荷小区。
3.7 异网无线资源管理Inter-RAT Radio Resource Management
异网无线资源管理Inter-RAT Radio Resource Management负责跨RAT的移动性的无线资源管理，特别是跨RAT切换时的资源管理。跨RAT切换时，不仅需要考虑不同RAT小区的资源和负荷情况，还要考虑UE的能力和运营商的策略许可。跨RAT RRM还可能包括不同RAT之间负荷协调功能。

4 参考文档
3GPP TS 36.300 E-UTRA and E-UTRAN Overall description