《lte无线接口体系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《lte无线接口体系（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第15章 LTE无线接口体系与WCDMA/HSPA以及大多数其他现代通信系统类似，LTE的体系也是划分为不同的协议层来处理的。尽管LTE的分层结构有一部分与WCDMA/HSPA相同，但是由于LTE和WCDMA/HSPA的体系架构上的不同等原因，两者的分层还是有许多区别的。这一章涵盖了对LTE物理层的上层的描述，这些上层之间的交互，以及与物理层的接口等。对LTE体系更详细的介绍是在第18章，在18章中还将会讲述不同网络节点中的不同协议实体的位置。在本章中，我们只需了解LTE无线接入体系中只有一种节点，即eNodeB即可。 图15.1从整体框架上描述了LTE协议体系中的下行部分。不过在后续的讨论中
2、，我们将知道这个框图的某些实体也有一些场合中不能应用。比如，在广播系统信息的时候，框图中的MAC调度和软结合的混合ARQ都没有使用。LTE体系中的上行部分，与图15.1的下行框图相类似，只是传输格式选择和多天线传输方面有所不同，后面将会讲到。下行传输的数据先封装成一个SAE承载上的IP包形式。数据是通过无线接口传输的在这之前，往下传输的IP包还要通过一系列的协议实体来处理，这里做了一个概述，后面将详细展开：分组数据融合层（PDCP）是对IP数据包的头部进行压缩，以使得节省必要的比特更易于通过无线接口的传输。头部压缩的机制基于ROHC，一种使用在WCDMA和其他一些移动通信系统中的标准化的头部压
3、缩算法。PDCP还可以用来对传输数据进行加密和集成保护。在接收端，PDCP协议做相反的处理，即解密和解压缩操作。对于一个移动终端的配置，每一个无线承载对应一个PDCP实体。无线链路控制层（RLC）负责分割/串接，重传处理，以及按顺序传送到上层协议。与WCDMA不同，RLC协议位于eNodeB，这主要是由于在LTE的无线链路网络体系中只有这一种类型的节点。RLC以无线承载的形式为PDCP提供服务。一个终端的每一个无线载体只有一个RLC实体。媒体访问控制层（MAC）完成混合ARQ的重传以及上行和下行传输的调度。调度的作用是体现在eNodeB中的，它对每一个上行和下行传输的小区有一个MAC实体。混合
4、ARQ协议处在MAC协议的发送端和接收端。MAC在逻辑链路层为RLC提供服务。物理层（PHY）完成编码和解码，调制和解调，多天线映射，以及其他类型的物理层作用，物理层以传输信道的形式为MAC层提供服务。下面的部分更加详细的介绍LTE的RLC和MAC协议。也给出了从MAC层看物理层的框图，关于物理层更加详细的介绍在第16章，其他的细节可以在LTE规范110和参考引文中查找到。15.1 RLC：无线链路控制LTE RLC和WCDMA/HSPA类似，主要完成从PDCP来的头压缩后的IP包（RLC SDUs）的分割，分成更小的单元RLC PDUs。它也同时负责被错误接收的PDUs的重发和接收到的PDU
5、s的串接以及重复码的删除。最后RLC保证按序排好的RLC SDUs传送到上层。RLC的重发机制是为上层提供无错误传送的数据，为了实现这一机制，重发协议作用在RLC的发送端与接收端。通过检测到达数据的序号，接收端的RLC能确认丢失的PDUs。状态报告被反馈到传送端的RLC，请求重传丢失的PDUs。关于何时去反馈状态报告是可以配置的，但是一个报告可以包括多个PDUs的信息并且相对不频繁地传送。根据接收到的状态报告，发送端的RLC实体能够采取适当的操作并且根据请求信息来重传丢失的PDUs。当RLC被配置为请求重发丢失的PDUs，指的是RLC操作在确认模式（AM），这与WCDMA/HSPA中的相应机制
6、类似，AM主要用在基于TCP的服务，例如当误码率作为首要考虑因素时的文件传输。同WCDMA/HSPA类似，RLC也可以被配置为无响应模式（UM）和透明模式（TM），在UM中，提供了顺序传送信息到高层的服务，但是不能有重传丢失的PDUs的请求。UM典型的用在像VoIP这种相对于时间要求来说，错误传输率要求不高的服务上。TM主要用在一些特殊的方面如随机接入。尽管RLC有能力处理因为噪声与不可预测的信道变化等造成的传输错误，但绝大多数情况下，错误是被MAC层的混合ARQ协议处理的。这样，RLC中的重传机制，起初看起来似乎有点多余，但这并不是问题所在，RLC和基于MAC的重传机制事实上是由不同的反馈信
7、号所引起的，这些将在第15.2.4节中加以讨论。除了重传机制和顺序传输，RLC还负责像图15.2中所描述的分割和串接。根据时序的安排，一些数据会被选择从RLC SDU缓冲区中传输，同时那些SDUs会被分割或者串接以制造RLC PDU。因此，LTE中的RLC PDU的大小是动态变化的，反而版本7之前的WCDMA/HSPA用的是一个半固定的大小。在高数据率下，一个大的PDU可以导致相对较小的开销，而当数据率比较低的时候，需要较小的PDU否则有效载荷可能会很大。因此，由于LTE的数据率的范围从很低到差不多100MBit/s，这就需要不同大小的PDU。由于在RLC中时序和数据率匹配机制都在eNodeB
8、中，动态大小的PDU很容易被LTE支持。15.2 媒体访问控制层（MAC）媒体访问控制层主要完成逻辑信道的复用，混合ARQ重传，以及上行和下行链路的调度。与使用上行链路宏分集而定义服务与非服务小区（见第10章）的HSPA不同，LTE因为没有使用上行链路宏分集而仅仅定义了服务小区。所谓服务小区就是移动终端所接入的小区，负责调度和混合ARQ操作。15.2.1 逻辑信道和传输信道MAC以逻辑信道的形式为RLC提供服务。逻辑信道由它所携带的信息所定义并且一般被分入控制信道的类别。控制信道用于操作LTE系统所必须的控制和配置信息的传输。而传输信道用于用户数据的传输。LTE中逻辑信道的类型包括有：广播控制
9、信道（BCCH），用于系统控制信息在一个小区中从网络到移动终端的传输。在接入系统之前，一个移动终端需要读取BCCH上传输的信息来找出系统是怎么配置的，例如系统的带宽。寻呼控制信道（PCCH），用于寻呼不被网络所识别的小区上的移动终端，寻呼信息需要被传送到多个小区。专用控制信道（DCCH），用于进出移动终端的控制信息的传输。这个信道用于移动终端的个人配置例如不同的切换信息。多播控制信道（MCCH），用于被请求接收MTCH（下面介绍）的控制信息的传输。专用流量信道（DTCH），用于进出移动终端的用户数据的传输，这是用于所有上行信道和非MBMS的下行信道用户数据的传输的逻辑信道类型。多播流量（MTC
10、H），用于MBMS服务的下行信道的传输。WCDMA/HSPA使用类似的逻辑信道的结构。但是与WCDMA/HSPA相比，LTE逻辑信道结构更加简化，即逻辑信道类别更少。MAC层以传输信道的形式从物理层获得服务。传输信道定义的是怎样并且以何种类型在无线接口上传输信息。在传输信道，作为HSPA的符号术语，被LTE继承，数据被组织为传输块。在每一个传输时间间隔（TTI）中，当没有空分复用技术的时候，至多只有一个特定大小的传输块通过无线接口传输。当有空分复用技术的时候（MIMO），一个TTI可能会有两个传输块。与每一个传输块相关的是传输格式（TF），它指定每一个传输块是如何通过无线通信接口传输的。传输格
11、式包括传输块大小的信息，调制方法和天线映射。再加上资源分配，由此可以通过传输格式实现码率大小。通过改变不同的传输格式，MAC层可以实现不同的数据传输率。速率控制，因此也被称为传输格式选择。被指定为LTE的传输信道的类型包括：广播信道（BCH）有一个根据规范提供的固定的传输形式，它可用于在BCCH逻辑信道上传送信息。寻呼信道（PCH）用于在PCCH逻辑信道上的寻呼信息的传输，PCH支持间断接收（DRX），使移动终端在预先确定的时间段唤醒，而其他时间睡眠状态以节约能耗。寻呼机制在第十七章中会详细描述。下行共享信道（DL-SCH）是用于LTE的下行数据传输的一种传输信道，它支持LTE的功能如在时间和
12、频率域的动态速率匹配和信道依赖性调度，混合ARQ ，以及空分复用。同时它也支持DRX以降低移动终端电源消耗，同时支持永远在线，这同HSPA中的CPC机制一样。DL-SCH的TTI为1ms。多播信道（MCH）用来支持MBMS。多播传输信道（MCH）用于支持MBMS。它表现为半静态的传输格式和半静态的调度。假设多小区传输用MBSFN，调度和传输格式配置根据小区中的MBSFN传输来调节。上行共享信道（UL-SCH）是与UL-SCH配对的上行信道。MAC的部分功能是不同逻辑信道的复用和逻辑信道到相应的传输信道的映射。和HSDPA中的MAC-hs不同，LTE中的MAC支持从不同无线承载的RLC PDUs
13、到到相同传输块的复用技术。因为信息类型和它将传输的方式的某些关系，逻辑信道到传输信道的映射会有一些限制。逻辑信道到传送信道的映射的一个例子在图15.3中给出，其他类型的映射与之类似。15.2.2 下行信道调度LTE无线接入的一个最基本的原则是DL-SCH和UL-SCH上的共享信道传输，即时间频率资源被上行信道和下行信道动态地共享。调度是MAC层的一部分，它控制上行信道和下行信道资源的分配。上行信道和下行信道的调度也在LTE中分开，上行信道和下行信道调度的决定可以独立的进行（在TDD操作中是多了UL/DL分开的限制），上行信道的调度在15.2.3中加以讨论，本节主要讨论下行信道的调度。下行信道调
14、度的重要原则就是在每个1ms的间隙中，动态决定哪些终端在什么频率资源上接收DL-SCH传输的信息。多终端可以并行安排，这时每一个终端只有一个DL-SCH，每一个都动态映射到一组相应的频率资源上，在调度中的一个基本的时间频率单元也叫做一个资源块。资源块以及将数据映射到物理资源在第16章中将会详细描述，但是原则上一个资源块就是频率域上的带宽180kHz的单元。在每一个1ms的调度间隔中，会给终端分配相应数量的资源块，以接收DL-SCH传送的数据，这是一个用于物理层处理的分配，在第16章中会详尽描述。调度也同时负责选择合适的传输块的大小，调制方法和天线映射（多天线传输的情况）。由于调度器可以控制数据
15、率，RLC分割和MAC复用技术也要受到调度决定的影响，下行线路调度的输出结果可以从图15.1中看出。尽管调度策略是实现上区分的而且3GPP并没有对它做特别的规范，但是大多数不同调度程序的总体目标，都是利用移动终端之间的信道变化，在有利的信道条件下，分配相应资源来传输数据到终端。在这方面， LTE调度的操作与HSDPA下行链路的调度是相似的。然而，由于LTE下行信道传输中使用OFDM方案，LTE可以同时在时域和频域上来使用信道变化，而HSDPA只能在时域中利用信道变化信息，这已经在第14章中介绍过并且在图14.1中加以描述过。LTE所支持的带宽更大，受到频率选择性衰落相应更多，因此相比于时域信道
16、变化的调度，频域信道变化的信息也相当重要。特别是在低速环境下，时域的信道变化相对于许多服务的延时要求来说较缓慢，这时，利用频域的信道变化就会非常有利。信道依赖性调度所需要的下行信道条件信息，是通过信道质量报告的形式，从移动终端反馈到eNodeB。信道质量报告，也叫做信道质量指数（CQI），包括频域上的瞬时信道质量，在使用空分复用技术下，还包括必要的信息以决定合适的天线处理。CQI是基于对下行信道的参考信号的测量而获得的。但是，其他获得信道信息的来源，如通过TDD操作中的互易性，也可以作为CQI报告的补充，以被特定实现的调度所使用。除了信道质量，一个高性能的调度程序也要把缓冲状态和优先级考虑到调度决定中。服务类型以及订购类型的不同，都会影响调度的优先级。例如昂贵的订购服务的IP语音用户，即使在系统高负荷时，也应该保证它的服务质量，而下载文件和低资费订购服务的用户，要保证使用资源时不
