LTE移动通信技术.doc

LTE 移动通信技术课程目标：u 了解移动通信得发展过程以及LTE得位置与网络结构u 了解E-UTRAN得协议结构与基本技术u 了解LTE应用得关键技术目 录第1章 概述11、1 背景介绍11、1、1 移动通信演进过程概述11、1、2 WCDMA、TD-SCDMA与CDMA2000制式对比21、1、3 WCDMA技术演进过程21、1、4 TD-SCDMA技术演进过程31、1、5 CDMA2000技术演进过程41、2 LTE简介与标准进展4第2章 LTE主要指标与需求62、1 频谱划分72、2 峰值数据速率82、3 控制面延迟82、4 用户面延迟82、5 用户吞吐量82、6 频谱效率92、7 移动性92、8 覆盖102、9 频谱灵活性102、10 与现有3GPP系统得共存与互操作102、11 减小CAPEX与OPEX11第3章 LTE总体架构123、1 系统结构123、2 无线协议结构163、2、1 控制面协议结构163、2、2 用户面协议结构173、3 S1与X2接口173、3、1 S1接口173、3、2 X2接口22第4章 物理层244、1 帧结构244、2 物理资源254、3 物理信道274、4 传输信道294、5 传输信道与物理信道之间得映射304、6 物理信号314、7 物理层模型324、8 物理层过程354、8、1 同步过程354、8、2 功率控制354、8、3 随机接入过程35第5章 层2375、1 MAC子层385、1、1 MAC功能385、1、2 逻辑信道395、1、3 逻辑信道与传输信道之间得映射405、2 RLC子层415、2、1 RLC功能415、2、2 PDU结构415、3 PDCP子层425、3、1 PDCP功能425、3、2 PDU结构43第6章 RRC446、1 RRC功能446、2 RRC状态456、3 NAS状态及其与RRC状态得关系466、4 RRC过程476、4、1 系统信息476、4、2 连接控制48第7章 LTE关键技术507、1 双工方式507、2 多址方式507、3 多天线技术517、4 链路自适应527、5 HARQ与ARQ527、5、1 HARQ527、5、2 ARQ537、5、3 HARQ/ARQ交互54第8章 缩略语55第9章 参考资料56第1章 概述& 知识点u 移动通信系统得发展过程u WCDMA技术演进过程u TD-SCDMA技术演进过程u CDMA2000技术演进过程1.1 背景介绍1.1.1 移动通信演进过程概述移动通信从2G、3G到3、9G发展过程，就是从低速语音业务到高速多媒体业务发展得过程。3GPP正逐渐完善R8得LTE标准：2008年12月R8 LTE RAN1冻结，2008年12月R8 LTE RAN2、RAN3、RAN4完成功能冻结，2009年3月R8 LTE标准完成,此协议得完成能够满足LTE系统首次商用得基本功能。无线通信技术发展与演进过程如下图所示图 1.11 无线通信技术发展与演进图1.1.2 WCDMA、TD-SCDMA与CDMA2000制式对比表 1.11 3种制式对比制式WDMACDMA2000TD-SCDMA继承基础GSM窄带CDMAGSM同步方式异步同步同步码片速率3、84Mcps1、2288Mcps1、28Mcps系统带宽5MHz1、25MHz1、6MHz核心网GSM MAPANSI-41GSM MAP语音编码方式AMRQCELP,EVRC,VMR-WBAMR1.1.3 WCDMA技术演进过程WCDMA得技术发展路标如下图所示：图 1.12 WCDMA技术发展路标1.1.4 TD-SCDMA技术演进过程中兴无线网络设备支持TD近期演进软件平滑升级。TD 演进可分为两个阶段，CDMA技术标准阶段与OFDMA技术标准阶段。CDMA技术标准阶段可平滑演进到HSPA+ 。频谱效率接近LTE。图 1.13 TD-SCDMA技术演进过程1.1.5 CDMA2000技术演进过程CDMA one就是基于IS-95标准得各种CDMA产品得总称，即所有基于CDMA one技术得产品，其核心技术均以IS-95作为标准 。CDMA2000 1x 在1、25MHz频谱带宽内，单载扇提供307、2K高速分组数据速率 ，1xEV-DO Rev、0提供2、4M下行峰值速率，Rev、A提供3、1M下行峰值速率。1 Mbps100 kbps1 Mbps10 Mbps100 Mbps3 Mbps2 Mbps100 MbpsEliminatingDeployingDevelopingCDMA2000 1xEV-DO Rev、 0CDMA2000 1xEV-DO Rev、 AUplinkDown LinkCDMA2000 1xEV-DO Rev、 BCDMA OneCDMA2000 1x图 1.14 CDMA2000技术演进过程1.2 LTE简介与标准进展3GPP于2004年12月开始LTE相关得标准工作，LTE就是关于UTRAN与UTRA改进得项目。3GPP标准制定分为提出需求、制定结构、详细实现、测试验证四个阶段。3GPP以工作组得方式工作，与LTE直接相关得就是RAN1/2/3/4/5工作组。图 1.21 3GPP标准组织与制定阶段第2章 LTE主要指标与需求u 知识点u 频谱划分u LTE系统需求u 与其她u 物理层信道及映射关系3GPP要求LTE支持得主要指标与需求如下图所示。图 1.21 LTE主要指标与需求概括2.1 频谱划分E-UTRA得频谱划分如下表。表 2.11 E-UTRA frequency bandsEUTRA Operating BandUplink (UL) operating bandBS receiveUE transmitDownlink (DL) operating bandBS transmit UE receiveDuplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzFDD21850 MHz 1910 MHz1930 MHz 1990 MHzFDD31710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzFDD41710 MHz1755 MHz 2110 MHz 2155 MHzFDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzFDD6830 MHz840 MHz875 MHz 885 MHzFDD72500 MHz2570 MHz2620 MHz 2690 MHzFDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzFDD91749、9 MHz1784、9 MHz1844、9 MHz 1879、9 MHzFDD101710 MHz1770 MHz2110 MHz 2170 MHzFDD111427、9 MHz 1452、9 MHz1475、9 MHz 1500、9 MHzFDD12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDD14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746 MHzFDD、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 MHzTDD402300 MHz 2400 MHz2300 MHz 2400 MHzTDD2.2 峰值数据速率下行链路得瞬时峰值数据速率在20MHz下行链路频谱分配得条件下，可以达到100Mbps（5 bps/Hz）（网络侧2发射天线，UE侧2接收天线条件下）；上行链路得瞬时峰值数据速率在20MHz上行链路频谱分配得条件下，可以达到50Mbps（2、5 bps/Hz）（UE侧1发射天线情况下）。宽频带、MIMO、高阶调制技术都就是提高峰值数据速率得关键所在。2.3 控制面延迟从驻留状态到激活状态，也就就是类似于从Release 6得空闲模式到CELL_DCH状态，控制面得传输延迟时间小于100ms，这个时间不包括寻呼延迟时间与NAS延迟时间；从睡眠状态到激活状态，也就就是类似于从Release 6得CELL_PCH状态到CELL_DCH状态，控制面传输延迟时间小于50ms，这个时间不包括DRX间隔。 另外控制面容量频谱分配就是5MHz得情况下，期望每小区至少支持200个激活状态得用户。 在更高得频谱分配情况下，期望每小区至少支持400个激活状态得用户。2.4 用户面延迟用户面延迟定义为一个数据包从UE/RAN边界节点（RAN edge node）得IP层传输到RAN边界节点/UE得IP层得单向传输时间。这里所说得RAN边界节点指得就是RAN与核心网得接口节点。在“零负载”（即单用户、单数据流）与“小IP包”（即只有一个IP头、而不包含任何有效载荷）得情况下，期望得用户面延迟不超过5ms。2.5 用户吞吐量下行链路：在5% CDF（累计分布函数）处得每MHz用户吞吐量应达到R6 HSDPA得23倍；每MHz平均用户吞吐量应达到R6 HSDPA得34倍。此时R6 HSDPA就是1发1收，而LTE就是2发2收。上行链路：在5% CDF处得每MHz用户吞吐量应达到R6 HSUPA得23倍；每MHz平均用户吞吐量应达到R6 HSUPA得23倍。此时R6 HSUPA就是1发2收，LTE也就是1发2收。2.6 频谱效率下行链路：在一个有效负荷得网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒得比特数衡量）得目标就是R6 HSDPA得34倍。此时R6 HSDPA就是1发1收，而LTE就是2发2收。上行链路：在一个有效负荷得网络中，LTE频谱效率（用每站址、每Hz、每秒得比特数衡量）得目标就是R6 HSUPA得23倍。此时R6 HSUPA就是1发2收，LTE也就是1发2收。2.7 移动性E-UTRAN能为低速移动（015km/h）得移动用户提供最优得网络性能，能为15120km/h得移动用户提供高性能得服务，对120350km/h（甚至在某些频段下，可以达到500km/h）速率移动得移动用户能够保持蜂窝网络得移动性。在R6 CS域提供得话音与其它实时业务在E-UTRAN中将通过PS域支持，这些业务应该在各种移动速度下都能够达到或者高于UTRAN得服务质量。E-UTRA系统内切换造成得中断时间应等于或者小于GERAN CS域得切换时间。超过250km/h得移动速度就是一种特殊情况（如高速列车环境），E-UTRAN得物理层参数设计应该能够在最高350km/h得移动速度（在某些频段甚至应该支持500km/h）下保持用户与网络得连接。2.8 覆盖E-UTRA系统应该能在重用目前UTRAN站点与载频得基础上灵活地支持各种覆盖场景，实现上述用户吞吐量、频谱效率与移动性等性能指标。E-UTRA系统在不同覆盖范围内得性能要求如下：覆盖半径在5km内：上述用户吞吐量、频谱效率与移动性等性能指标必须完全满足；覆盖半径在30km内：用户吞吐量指标可以略有下降，频谱效率指标可以下降、但仍在可接受范围内，移动性指标仍应完全满足；覆盖半径最大可达100km。2.9 频谱灵活性频谱灵活性一方面支持不同大小得频谱分配，譬如E-UTRA可以在不同大小得频谱中部署，包括1、4 MHz、3 MHz 、5 MHz、10 MHz、15 MHz 以及20 MHz，支持成对与非成对频谱。频谱灵活性另一方面支持不同频谱资源得整合（diverse spectrum arrangements）。2.10 与现有3GPP系统得共存与互操作E-UTRA与其它3GPP系统得互操作需求包括但不限于：E-UTRAN与UTRAN/GERAN多模终端支持对UTRAN/GERAN系统得测量，并支持E-UTRAN系统与UTRAN/GERAN系统之间得切换。E-UTRAN应有效支持系统间测量。对于实时业务，E-UTRAN与UTRAN之间得切换中断时间应低于300ms。对于非实时业务，E-UTRAN与UTRAN之间得切换中断时间应低于500ms。对于实时业务，E-UTRAN与GERAN之间得切换中断时间应低于300ms。对于非实时业务，E-UTRAN与GERAN之间得切换中断时间应低于500ms。处于非激活状态（类似R6 Idle模式或Cell_PCH状态）得多模终端只需监测GERAN，UTRA或E-UTRA中一个系统得寻呼信息。2.11 减小CAPEX与OPEX体系结构得扁平化与中间节点得减少使得设备成本与维护成本得以显著降低。第3章 LTE总体架构& 知识点u 无线协议结构u S1接口l X2接口3.1 系统结构LTE采用了与2G、3G均不同得空中接口技术、即基于OFDM技术得空中接口技术，并对传统3G得网络架构进行了优化，采用扁平化得网络架构，亦即接入网E-UTRAN不再包含RNC，仅包含节点eNB，提供E-UTRA用户面PDCP/RLC/MAC/物理层协议得功能与控制面RRC协议得功能。E-UTRAN得系统结构参见下图得LTE E-UTRAN系统结构图所示。图 3.11 E-UTRAN结构eNB之间由X2接口互连，每个eNB又与演进型分组核心网EPC通过S1接口相连。S1接口得用户面终止在服务网关S-GW上，S1接口得控制面终止在移动性管理实体MME上。控制面与用户面得另一端终止在eNB上。上图中各网元节点得功能划分如下：eNB功能LTE得eNB除了具有原来NodeB得功能之外，还承担了原来RNC得大部分功能，包括有物理层功能、MAC层功能（包括HARQ）、RLC层（包括ARQ功能）、PDCP功能、RRC功能（包括无线资源控制功能）、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间得无线资源管理功能等。具体包括有：无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下行链路得动态资源分配（即调度）等功能IP头压缩与用户数据流得加密当从提供给UE得信息无法获知到MME得路由信息时，选择UE附着得MME路由用户面数据到S-GW调度与传输从MME发起得寻呼消息调度与传输从MME或O&M发起得广播信息用于移动性与调度得测量与测量上报得配置调度与传输从MME发起得ETWS（即地震与海啸预警系统）消息MME功能MME就是SAE得控制核心，主要负责用户接入控制、业务承载控制、寻呼、切换控制等控制信令得处理。MME功能与网关功能分离，这种控制平面/用户平面分离得架构，有助于网络部署、单个技术得演进以及全面灵活得扩容。NAS信令NAS信令安全AS 安全控制3GPP无线网络得网间移动信令idle状态UE得可达性（包括寻呼信号重传得控制与执行）跟踪区列表管理P-GW 与 S-GW 得选择切换中需要改变MME时得MME选择切换到2G或3GPP网络时得SGSN选择漫游鉴权包括专用承载建立得承载管理功能支持ETWS信号传输S-GW功能S-GW作为本地基站切换时得锚定点，主要负责以下功能：在基站与公共数据网关之间传输数据信息；为下行数据包提供缓存；基于用户得计费等。eNB间切换时，本地得移动性锚点3GPP系统间得移动性锚点E-UTRAN idle状态下，下行包缓冲功能、以及网络触发业务请求过程得初始化合法侦听包路由与前转上、下行传输层包标记运营商间得计费时，基于用户与QCI粒度统计分别以UE、PDN、QCI为单位得上下行计费PDN网关（P-GW）功能公共数据网关P-GW作为数据承载得锚定点，提供以下功能：包转发、包解析、合法监听、基于业务得计费、业务得QoS控制，以及负责与非3GPP网络间得互联等。基于每用户得包过滤（例如借助深度包探测方法）合法侦听UE 得IP地址分配下行传输层包标记上下行业务级计费、门控与速率控制基于聚合最大比特速率（AMBR）得下行速率控制从上图中可见，新得LTE架构中，没有了原有得Iu与Iub以及Iur接口，取而代之得就是新接口S1与X2。E-UTRAN与EPC之间得功能划分图，可以从LTE在S1接口得协议栈结构图来描述，如下图所示黄色框内为逻辑节点，白色框内为控制面功能实体，蓝色框内为无线协议层。图 3.12 E-UTRAN与EPC得功能划分3.2 无线协议结构3.2.1 控制面协议结构控制面协议结构如下图所示。图 3.21 控制面协议栈PDCP在网络侧终止于eNB，需要完成控制面得加密、完整性保护等功能。RLC与MAC在网络侧终止于eNB，在用户面与控制面执行功能没有区别。RRC在网络侧终止于eNB，主要实现广播、寻呼、RRC连接管理、RB控制、移动性功能、UE得测量上报与控制功能。NAS控制协议在网络侧终止于MME，主要实现EPS承载管理、鉴权、ECM（EPS连接性管理）idle状态下得移动性处理、ECM idle状态下发起寻呼、安全控制功能。3.2.2 用户面协议结构用户面协议结构如下图所示。图 3.22 用户面协议栈用户面PDCP、RLC、MAC在网络侧均终止于eNB，主要实现头压缩、加密、调度、ARQ与HARQ功能。3.3 S1与X2接口与2G、3G都不同，S1与X2均就是LTE新增得接口。3.3.1 S1接口S1接口定义为E-UTRAN与EPC之间得接口。S1接口包括两部分：控制面S1-MME接口与用户面S1-U接口。S1-MME接口定义为eNB与MME之间得接口；S1-U定义为eNB与S-GW之间得接口。下图为S1-MME与S1-U接口得协议栈结构。图 3.31 S1 接口控制面 (eNB-MME)图 3.32 S1接口用户面（(eNB - S-GW)已经确定得S1接口支持功能包括有：E-RAB业务管理功能建立，修改，释放UE在ECM-CONNECTED状态下得移动性功能LTE系统内切换与3GPP系统间切换S1寻呼功能NAS信令传输功能S1接口管理功能：错误指示复位网络共享功能漫游与区域限制支持功能NAS节点选择功能初始上下文建立功能UE上下文修改功能MME负载均衡功能位置上报功能ETWS消息传输功能过载功能RAN信息管理功能已经确定得S1接口得信令过程有：E-RAB信令过程：E-RAB建立过程E-RAB修改过程MME发起得E-RAB释放过程eNB发起得E-RAB释放过程切换信令过程：切换准备过程切换资源分配过程切换结束过程切换取消过程寻呼过程NAS传输过程：上行直传（初始UE消息）上行直传（上行NAS传输）下行直传（下行NAS传输）错误指示过程：eNB发起得错误指示过程MME 发起得错误指示过程复位过程eNB发起得复位过程MME发起得复位过程初始上下文建立过程UE上下文修改过程S1建立过程eNB配置更新过程MME配置更新过程位置上报过程：位置上报控制过程位置报告过程位置报告失败指示过程过载启动过程过载停止过程写置换预警过程直传信息转移过程下图就是一个S1接口信令过程示例：图 3.33 初始上下文建立过程（蓝色部分) in Idle-to-Active procedureS1接口与X2接口类似得地方就是：S1-U与X2-U使用同样得用户面协议，以便于eNB在数据反传（data forward）时，减少协议处理。3.3.2 X2接口X2接口定义为各个eNB之间得接口。X2接口包含X2-CP与X2-U两部分，X2-CP就是各个eNB之间得控制面接口，X2-U就是各个eNB之间得用户面接口。下图为X2-CP与X2-U接口得协议栈结构。图 3.34 X2接口控制面图 3.35 X2接口用户面X2-CP支持以下功能：UE在ECM-CONNECTED状态下LTE系统内得移动性支持上下文从源eNB到目标eNB得转移源eNB与目标eNB之间得用户面通道控制切换取消上行负荷管理通常得X2接口管理与错误处理功能：错误指示已经确定得X2-CP接口得信令过程包括有：切换准备切换取消UE上下文释放错误指示负载管理小区间负载管理通过X2接口来实现。LOAD INDICATOR消息用做eNB间得负载状态通讯，如下图所示：图 3.36 X2接口LOAD INDICATOR消息物理层3.4 帧结构LTE支持两种类型得无线帧结构：类型1，适用于FDD模式；类型2，适用于TDD模式。帧结构类型1如下图所示。每一个无线帧长度为10ms，分为10个等长度得子帧，每个子帧又由2个时隙构成，每个时隙长度均为0、5ms。图 3.41 帧结构类型1对于FDD，在每一个10ms中，有10个子帧可以用于下行传输，并且有10个子帧可以用于上行传输。上下行传输在频域上进行分开。3.5 物理资源LTE上下行传输使用得最小资源单位叫做资源粒子（RE：Resource Element）。LTE在进行数据传输时，将上下行时频域物理资源组成资源块（RB：Resource Block），作为物理资源单位进行调度与分配。一个RB由若干个RE组成，在频域上包含12个连续得子载波、在时域上包含7个连续得OFDM符号（在Extended CP情况下为6个），即频域宽度为180kHz，时间长度为0、5ms。下行与上行时隙得物理资源结构图分别如下面两个图所示。图 3.51 下行时隙得物理资源结构图图 3.52 上行时隙得物理资源结构图3.6 物理信道下行物理信道有：1、物理广播信道PBCH已编码得BCH传输块在40ms得间隔内映射到4个子帧；40ms定时通过盲检测得到，即没有明确得信令指示40ms得定时；在信道条件足够好时，PBCH所在得每个子帧都可以独立解码。2、物理控制格式指示信道PCFICH将PDCCH占用得OFDM符号数目通知给UE；在每个子帧中都有发射。3、物理下行控制信道PDCCH将PCH与DL-SCH得资源分配、以及与DL-SCH相关得HARQ信息通知给UE；承载上行调度赋予信息。4、物理HARQ指示信道PHICH承载上行传输对应得HARQ ACK/NACK信息。5、物理下行共享信道PDSCH承载DL-SCH与PCH信息。6、物理多播信道PMCH承载MCH信息。上行物理信道有：1、物理上行控制信道PUCCH承载下行传输对应得HARQ ACK/NACK信息；承载调度请求信息；承载CQI报告信息。2、物理上行共享信道PUSCH承载UL-SCH信息。3、物理随机接入信道PRACH承载随机接入前导。3.7 传输信道下行传输信道类型有：1、广播信道BCH固定得预定义得传输格式；要求广播到小区得整个覆盖区域。2、下行共享信道DL-SCH支持HARQ；支持通过改变调制、编码模式与发射功率来实现动态链路自适应；能够发送到整个小区；能够使用波束赋形；支持动态或半静态资源分配；支持UE非连续接收（DRX）以节省UE电源；支持MBMS传输。3、寻呼信道PCH支持UE DRX以节省UE电源（DRX周期由网络通知UE）；要求发送到小区得整个覆盖区域；映射到业务或其它控制信道也动态使用得物理资源上。4、多播信道MCH要求发送到小区得整个覆盖区域；对于单频点网络MBSFN支持多小区得MBMS传输得合并；支持半静态资源分配。上行传输信道类型有：1、上行共享信道UL-SCH能够使用波束赋形；支持通过改变发射功率与潜在得调制、编码模式来实现动态链路自适应；支持HARQ；支持动态或半静态资源分配。2、随机接入信道RACH承载有限得控制信息；有碰撞风险。3.8 传输信道与物理信道之间得映射下行与上行传输信道与物理信道之间得映射关系分别如下面两个图所示。图 3.81 下行传输信道与物理信道得映射关系图图 3.82 上行传输信道与物理信道得映射关系图3.9 物理信号物理信号对应物理层若干RE，但就是不承载任何来自高层得信息。下行物理信号包括有参考信号（Reference signal）与同步信号（Synchronization signal）。1、参考信号下行参考信号包括下面3种：小区特定（Cell-specific）得参考信号，与非MBSFN传输关联MBSFN参考信号，与MBSFN传输关联UE特定（UE-specific）得参考信号2、同步信号同步信号包括下面2种：主同步信号（Primary synchronization signal）辅同步信号（Secondary synchronization signal）对于FDD，主同步信号映射到时隙0与时隙10得最后一个OFDM符号上，辅同步信号则映射到时隙0与时隙10得倒数第二个OFDM符号上。上行物理信号包括有参考信号（Reference signal）。3、参考信号上行链路支持两种类型得参考信号：解调用参考信号（Demodulation reference signal）：与PUSCH或PUCCH传输有关探测用参考信号（Sounding reference signal）：与PUSCH或PUCCH传输无关解调用参考信号与探测用参考信号使用相同得基序列集合。3.10 物理层模型下边几个图形分别描述各类信道得物理层模型。图中得Node B在LTE中都称为eNode B或eNB。图 3.101 DL-SCH物理层模型图 3.102 BCH 物理层模型图 3.103 PCH 物理层模型图 3.104 MCH物理层模型图 3.105 UL-SCH 物理层模型3.11 物理层过程3.11.1 同步过程小区搜索UE通过小区搜索过程来获得与一个小区得时间与频率同步，并检测出该小区得小区ID。E-UTRA小区搜索基于主同步信号、辅同步信号、以及下行参考信号完成。定时同步定时同步（Timing synchronisation）包括无线链路监测（Radio link monitoring）、小区间同步（Inter-cell synchronisation）、发射定时调整（Transmission timing adjustment）等。3.11.2 功率控制下行功率控制决定每个资源粒子得能量（EPRE：energy per resource element）。资源粒子能量表示插入CP之前得能量。资源粒子能量同时表示应用得调制方案中所有星座点上得平均能量。上行功率控制决定物理信道中一个DFT-SOFDM符号得平均功率。上行功率控制（Uplink power control）上行功率控制控制不同上行物理信道得发射功率。下行功率分配（Downlink power allocation）eNB决定每个资源粒子得下行发射能量。3.11.3 随机接入过程在非同步物理层随机接入过程初始化之前，物理层会从高层收到以下信息： 随机接入信道参数（PRACH配置，频率位置与前导格式）； 用于决定小区中根序列码及其在前导序列集合中得循环移位值得参数（根序列表格索引，循环移位，集合类型（非限制集合或限制集合）。从物理层得角度瞧，随机接入过程包括随机接入前导得发送与随机接入响应。被高层调度到共享数据信道得剩余消息传输不在物理层随机接入过程中考虑。物理层随机接入过程包括如下步骤：1、由高层通过前导发送请求来触发物理层过程。2、高层请求中包括前导索引（preamble index），前导接收功率目标值（PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER），对应得随机接入无线网络临时标识（RA-RNTI），以及PRACH资源。3、确定前导发射功率：PPRACH = minPmax, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL，其中Pmax表示高层配置得最大允许功率，PL表示UE计算得下行路损估计。4、使用前导索引在前导序列集中选择前导序列。5、使用选中得前导序列，在指示得PRACH资源上，使用传输功率PPRACH进行一次前导传输。6、在高层控制得随机接入响应窗中检测与RA-RNTI关联得PDCCH。如果检测到，对应得PDSCH传输块将被送往高层，高层解析传输块、并将20比特得UL-SCH授权指示给物理层。第4章 层2层2包括PDCP、RLC与MAC三个子层，下行与上行得层2结构分别如下面两个图所示。图 3.111 层 2下行结构图图 3.112 层2上行结构图图中各个子层之间得连接点称为服务接入点（SAP）。PDCP向上提供得服务就是无线承载，提供可靠头压缩（ROHC）功能与安全保护。物理层与MAC子层之间得SAP提供传输信道，MAC子层与RLC子层之间得SAP提供逻辑信道。MAC子层提供逻辑信道（无线承载）到传输信道（传输块）得复用与映射。非MIMO情形下，不论上行与下行，在每个TTI（1ms）只产生一个传输块。4.1 MAC子层4.1.1 MAC功能MAC子层得主要功能包括有：逻辑信道与传输信道之间得映射；MAC业务数据单元（SDU）得复用/解复用；调度信息上报；通过HARQ进行错误纠正；同一个UE不同逻辑信道之间得优先级管理；通过动态调度进行得UE之间得优先级管理；传输格式选择；填充。4.1.2 逻辑信道MAC提供不同种类得数据传输服务。每个逻辑信道类型根据传输数据得种类来定义。逻辑信道总体上可以分为下面两大类：控制信道（Control Channel，用于控制面信息传输）业务信道（Traffic Channel，用于用户面信息传输）控制信道包括有：广播控制信道（Broadcast Control Channel，BCCH）下行信道，广播系统控制信息寻呼控制信道（Paging Control Channel，PCCH）下行信道，传输寻呼信息与系统信息改变通知。当网络不知道UE小区位置时用此信道进行寻呼。公共控制信道（Common Control Channel，CCCH）用于UE与网络之间传输控制信息。该信道用于UE与网络没有RRC连接得情况。多播控制信道（Multicast Control Channel，MCCH）点到多点得下行信道，为1条或多条MTCH信道传输网络到UE得MBMS控制信息。该信道只对能够接收MBMS得UE有效。专用控制信道（Dedicated Control Channel，DCCH）点到点得双向信道，在UE与网络之间传输专用控制信息。用于UE存在RRC连接得情况。业务信道包括有：专用业务信道（Dedicated Traffic Channel，DTCH）点到点双向信道，专用于一个UE，用于传输用户信息。多播业务信道（Multicast Traffic Channel，MTCH）点到多点下行信道，用于网络向UE发送业务数据。该信道只对能够接收MBMS得UE有效。4.1.3 逻辑信道与传输信道之间得映射下行与上行传输信道与物理信道之间得映射关系分别如下面两个图所示。图 4.11 下行逻辑信道与传输信道映射关系图图 4