LTE 空中接口物理层过程浅析

2.1.3　寻呼 – 物理层面

寻呼用于网络发起的呼叫建立过程。有效的寻呼过程可以允许UE在多数时间处于休眠状态，只在预定时间醒来监听网络的寻呼信息。

在WCDMA 中，UE 在预定时刻监听物理层寻呼指示信道（PICH） ，此信道指示UE是否去接收寻呼信息。因为寻呼指示信息时长比寻呼信息时长短得多，这种方法可以延长UE休眠的时间。

在LTE中寻呼依靠PDCCH。UE依照特定的DRX周期在预定时刻监听PDCCH。因为PDCCH传输时间很短，引入PICH节省的能量很有限，所以LTE中没有使用物理层寻呼指示信道。

如果在PDCCH 上检测到自己的寻呼组标识，UE 将解读PDSCH并将解码的数据通过寻呼传输信道（PCH）传到MAC层。PCH 传输块中包含被寻呼的UE的标识。未在PCH上找到自己标识的UE 会丢弃这个信息并依照DRX周期进入休眠。

2.2　上行物理层过程

2.2.1　随机接入过程

层一的随机接入过程包括随机接入preamble 的发送和随机接入响应。其余的消息不属于层一的随机接入过程。

2.2.1.1　物理非同步随机接入过程

层一的随机接入过程包括如下步骤：

1.高层的 preamble 发送请求触发L1随机接入过程；

2.随机接入所需的 preamble index，目标 preamble 接收功率(PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER)，相应的 RA-RNTI 和 PRACH 资源作为请求的一部分由高层指示；

3. preamble 发射功率 PPRACH 由下式计算：

4.UE 使用 preamble index 在 Preamble 序列集中随机选择一个 Preamble 序列；

5.UE 在指定的 PRACH 上以功率 PPRACH 发送选择的 Preamble 序列；

6.UE 尝试在高层定义的接受窗口内使用 RA-RNTI 检测 PDCCH。如果检测到，相应的 PDSCH 传输块被传输到高层。高层解读传输块并使用 20 比特 UL-SCH grant指示物理层。

2.2.1.2　随机接入响应准许

高层使用20 比特 UL-SCH grant指示物理层，这被称为物理层随机接入响应准许。20 比特 UL-SCH grant 的内容包括：
 
-  跳频标识 – 1 bit
-  固定尺寸RB指派 – 10 bits
-  截短的MCS – 4 bits
-  PUSCH 的TPC 命令 – 3 bits
-  UL 迟延  – 1 bit
-  CQI 请求  – 1 bit

2.2.2　CQI/PMI/RI的报告

UE 用来报告CQI（Channel Quality Indication）、PMI （Precoding Matrix Indicator）和 RI（Rank Indication）的时频资源由eNB 控制。报告方式有周期性和非周期性两种。UE可以使用PUCCH进行周期性报告，使用PUSCH进行非周期性报告。

CQI或PMI的最小计算和反馈单位为subband（约为2～8个RB，若系统带宽小于8个RB，不定义Subband），见表2.2.2-1。

表 2.2.2-1: Subband 尺寸 (k)  vs.系统带宽 （on PUSCH）

CQI的计算与报告分为wideband CQI、UE selected（subband CQI）和High layer configured（subband CQI）三种。基站根据终端反馈的CQI 和预测算法，选择数据传输的MCS，见表2.2.2.-2。

对于空间复用，UE 需要确定一个RI 值，对应有效的传输层数。对于发射分集，RI等于一。

表 2.2.2-2: 4-bit CQI Table

2.2.3 上行功率控制

上行功率控制用来控制不同上行物理信道的发射功率。这些物理信道包括物理上行共享信道（PUSCH）、物理上行控制信道（PUCCH）和Sounding参考符号。

2.2.3.1　 物理上行共享信道

物理上行共享信道PUSCH在子帧 i的发送功率由下式确定：

2.2.3.2 物理上行控制信道

物理上行控制信道PUCCH在子帧 i的发射功率由下式确定：

2.2.3.3 Sounding参考符号

Sounding参考符号在子帧 i的发射功率由下式确定：

2.2.4  UE PUSCH跳频

如果PDCCH （DCI 格式 0）中的FH域设置为1，UE 会进行PUSCH跳频。

PUSCH跳频意味着一个子帧中的两个时隙上行传输所用的物理资源不占用相同的频段。

进行PUSCH跳频的UE需要确定它的子帧的第一个时隙的PUSCH资源分配，其中包含PRB索引号。

当上行PUSCH hopping关闭，或者通过UL grant实现hopping时，PUSCH PRB索引号等于UL grant中分配的索引号；

当上行hooping开启时，PUSCH PRB索引号由UL grant中分配的索引号和一个预定义的、与cell ID相关的hopping pattern来共同决定。

2.3　Semi-Persistent调度

LTE中的动态调度提供了很大的灵活性但同时也产生了较高的信令负荷。对于较规则的低速业务，这种信令开销尤为明显。为了降低此类业务的信令负荷，3GPP定义了一个新的概念：semi-persistent 调度。这种调度概念的思想是对于较规则的低速业务（例如VoIP），对较长时间内的资源使用进行分配，而无需每次传输时都进行动态分配，以节省信令开销。所有HARQ 重传使用动态调度。图2.3-1 显示了semi-persistent 调度的概念和HARQ 重传。

 下行方向规范允许基于盲检测的semi-persistent 调度，即事先预配置少数几种格式（编码、调制和物理资源的组合），在配置的子帧中可以使用任何预配置的格式。UE 需要进行盲检测来确定子帧中使用的是哪一个预配置的格式。但上行方向规范只允许一个格式，即不允许盲检测。

3　参考文献

3GPP TR 25.814 Physical layer aspect for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) 3GPP TS 36.300 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRAN); Overall description; Stage 2
3GPP TS 36.201 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Long Term Evolution (LTE) physical layer; General description
3GPP TS 36.211 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation3GPP TS 36.212 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding
3GPP TS 36.213 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures
3GPP TS 36.214 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer – Measurements
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