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““LTE-ALTE-A 数字中继数字中继”工作报告”工作报告

天津大学电子信息工程学院—张延红

天津大学——奥维公司天津大学——奥维公司联合实验室联合实验室

LTE-A数字中继工作报告

注1：HARQ信息和冗余版本，NDI等

逻辑信道复用

MAC PDU组包

HARQ及多进程

时间对齐

调度

ACK/NACK处理

PMI处理

Rank处理

CQI处理

功率控制与功率分配

DRX功能

CCE分配

MAC PDU

UE ID至RLC层

ACK/NACK/DTX

CQI Rank PMI

BCCH/PCCH/CCCH

SAP

接收实体

TM发送

TM接收

存储缓冲

SAP

发送机会

发送实体

BCCH/PCCH/CCCH

UM接收

发送机会

SDU管理 分段、级联

添加头部

SAP

发送实体

DTCH

接收管理

解析PDU排序

SAP

接收实体

DTCH

UM发送SDU管理

封装重传PDU封装PDU

重传控制及窗口管理

PDU管理解析状态PDU

发送侧发送侧 接收侧接收侧

发送机会 DCCH/DTCH

SAP

路由

接收管理

排序解析PDU

SAP

状态PDU

定时管理

接收侧接收侧

发送机会DCCH/DTCH

路由

接收管理

排序解析PDU

状态PDU

定时管理SDU管理

封装重传PDU封装PDU

重传控制及窗口管理

PDU管理解析状态PDU

发送侧发送侧

SAP

重传缓冲器

编号

ROHC压缩

加密

增加PDCP分组头

ROHC解压缩

解密

确定计数

处理PDCP分组头

重排序缓冲器

DataPDCP SDU

ROHC协议

ROHC反馈

ROHC反馈

PDCP状态报告

发送端

接收端

DataPDCP SDUControl

PDCP SDU

DataPDCP PDU

ControlPDCP PDU

DataPDCP PDU

ControlPDCP PDU

ControlPDCP SDU

数据传输

信令传输

控制信息传输(用户面)

重传缓冲器

编号

ROHC压缩

加密

增加PDCP分组头

ROHC解压缩

解密

确定计数

处理PDCP分组头

重排序缓冲器

DataPDCP SDU

ROHC协议

ROHC反馈

ROHC反馈

完整性验证完整性保护

PDCP状态报告

发送端

接收端

DataPDCP SDU Control

PDCP SDU

DataPDCP PDU

ControlPDCP PDU

DataPDCP PDU

ControlPDCP PDU

ControlPDCP SDU

数据传输

信令传输

控制信息传输(用户面)

…………

PDCP实体 PDCP实体PDCP实体

PDCP实体PDCP实体 PDCP实体

……

……

PDCP实体 PDCP实体

TM发送

存储缓冲

SAP

发送机会

发送实体

BCCH/PCCH/CCCH 发送机会

SDU管理 分段、级联

添加头部

SAP

发送实体

DTCH

UM发送

BCCH/PCCH/CCCH

SAP

接收实体

TM接收 UM接收

接收管理

解析PDU排序

SAP

接收实体

DTCH

解复用

HARQ

随机接入

TB &CRC结果UL

GrantACK/NACK 随机接入Msg2

逻辑信道

上行发送Msg1、3

DRX

BCHPCH

MIB

RLC TM实体RLC TM实体

SIB

寻呼信息

DL-SCH

注1功率控制

P0、α 、MCS和TPC

指向复用模块

RRC配置

BCH模块PCH模块

RLC TM实体处理后信令

RLC TM实体处理后信令

RLC TM、AM、UM实体处理后数据、信令

(信令注1)RRC 中Paging message信令 RRC中MIB :Master Information Block RLC TM、AM、UM实体处理后数据、信令

(信令注2)

RN_eNB 层2设计 RN_Ue 层2设计

RRC 配置RN_UE发送和接收的参数（注3）

RRC 配置RN_eNB发送和接收的参数(注3)

逻辑信道优先级及复用

MAC PDU 级联

HARQ进程处理

PHR处理

调度优先级处理

缓存状态报告BSR控制单元

RLC缓存队列

UL-SCH

功率控制

MAC层数据流

信令参数

信令流

UE ID

dl-PathlossChange信号

PCCHBCCH

RRC 配置RN_eNB发送和接收的参数(注3)

RRC 配置RN_eNB发送和接收的参数(注3)

RRC 配置RN_eNB发送和接收的参数(注3)

RRC 配置RN_eNB发送和接收的参数(注3)

UL-grant 调度请求 P0、α 、MCS、TPC命令 物理信道发送功率值

信道/业务优先级

UE ID

CSI信息（CQI、PMI、RI）

来自物理层的传输块

多个逻辑信道的MAC SDU

信道状况

SR

注1：SR、ACK/NACK、CSI都是来自物理层解析注2：逻辑信道复用与调度间有PHR、BSR缓冲状态报告、业务优先级

虚拟MIMO的UE配对

功率控制

数据流

信令参数

信令流

ACK/NACK

ACK/NACK

逻辑信道解复用 调度及优先级处理

HARQ实体

LTE-A数字中继随机接入

随机接入

LTE-A数字中继随机接入随机接入介绍 -目

的1. 用来发送初始接入请求；

2. 切换 (inter-cell 切换 ) 时，在新小区接入请求；

3. 从空闲状态转移到连接状态；

4. 重新建立上行链路的时钟同步。

LTE-A数字中继随机接入随机接入介绍 -初始接

入

RN 启动过程

LTE-A数字中继随机接入随机接入介绍 -分

类随机接入可以分为：

基于竞争的随机接入适用于所有的随机接入应用场景，并由RN发起接入过程非竞争的随机接入只适用于切换和下行数据抵达，并由基站发起接入过程

LTE-A数字中继随机接入MAC层随机接入

初始化参数、进程

前导码、资源选择

随机接入前导码传输

高层配置信息

PRACH、RA-RNTI、前导码索引、功率等给物理层

生成Msg3

HARQMAC层竞争解决计时器

前导码传输计数器

向高层指示随机接入问题

维护上行时间对准

Msg3

解析相应消息

Msg2

临时C-RNTI、Msg3上行资源等

触发消息发送

RACH

Msg4

1

2

3

4

步骤 2 ：响应接收

步骤 1 ：发送前导码

步骤 3 ：L2/L3消息

步骤 4 ：竞争解决

LTE-A数字中继随机接入随机接入过程 -初始化过程

随机接入的初始化过程包括两步：接收并配置网络侧发送的参数：接收 SIB2，解析其中的参数，并配置到MAC层和 PHY层，包括： numberOfRA-Preambles、 sizeOfRA-PreamblesGroupA、

ra-ResponseWindowSize、 preambleTransMax等等。

过程的初始化：1.清空Msg3缓存； 2.将前导码传输计数器置1；3.将 backoff参数值置 0ms； 4.挂起所有 RN子帧配置；

开始小区信息配置

清空Msg3缓存

前导传输计数器置1选择随机接入资源

backoff参数置0ms

挂起所有RN配置

开始

ra-PI和ra-PMI显示指示

设置ra-PI和ra-PMI为显示指示的值

Y

RN 选择随机接入前导

Msg3没有被传输

组B存在

Msg3大于组A消息大小

路损小于路损门限

选择前导码组B

Y

Y

Y

Y

N

N

N

N

N

选择上次的前导码组

等概率在组内选择一个前导

设置PRACH掩码索引为0

确定下一个随机接入子帧

ra前导显示

该子帧中随机选择一个PRACH

Y

该子帧和接下来两个子帧中随机选择一个PRACH

N

根据资源位置计算RA-RNTI

Msg3没有被传输

设置为前导码初始发射功率

初始发射功率+功率抬升

YN

指示物理层发送前导码

结束

选择前导码组A

LTE-A数字中继随机接入随机接入过程

Msg1:发送Preamble码

Msg2:随机接入响应

Msg3:第一次调度传输

Msg4:竞争解决

RN DeNB

步骤 1 ：前导码的发送

Preamble码 ( 每个小区 64个 ) ：前导码组 A+前导码组 B+预留的前导码发送前导码的资源：从第一个可用的有 PRACH的子帧开始，在连续 3 个子帧内随机选择一个 PRACH。

Msg3较小或路径损耗较大的场

景

前导码的选择

PRACH资源选择

LTE-A数字中继随机接入随机接入过程

Msg1:发送Preamble码

Msg2:随机接入响应

Msg3:第一次调度传输

Msg4:竞争解决

RN DeNB步骤 2 ：随机接入响应 传输：PDCCH调度DL-SCH承载RA-RNTI寻址

内容包括：回退（ backoff）参数多个与Msg1对应的 Preamble码标识上行传输定时提前量为Msg3分配的上行资源临时 C-RNTI等

物理层接收解码前导码

测量终端的定时提前量

计算RA-RNTI

将Msg3信息发送给调度模块，进行资源分配

生成带BI的Msg2 MAC PDU

小区过载

生成不带BI的Msg2 MAC PDU

为每个前导码分配一个临时C-RNTI

RA-RNTI加扰PDCCH

YN

在DL-SCH上发送MAC PDU

LTE-A数字中继随机接入随机接入过程

Msg1:发送Preamble码

Msg2:随机接入响应

Msg3:第一次调度传输

Msg4:竞争解决

RN DeNB步骤 3 ：第一次调度传输Msg3中包含的内容：初始接入：携带 RRC层生成的 RRC

连接请求消息；连接重建：携带 RRC层生成的 RRC

连接重建请求消息；切换：传输 RRC层生成的 RRC连接重配置完成消息以及 RN的 C-RNTI，在资源允许的情况下可同时传输缓存状态报告（ BSR）；上 /下行数据到达：至少传输 RN的C-RNTI.

Msg1已经发送

RN监控PDCCH

在ra-Response

WindowSize内

认为RAR接收不成功

N

PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER+1

PTC= Preamble

TransMax + 1向高层指示随机接入问题

RAP由MAC层选择

在0~backoff随机选择backoff

延迟backoff下一次RA传输

随机接入资源选择过程

N

Y

Y N

检测对应的RA-RNTI成功解码TB

RAR包含BI指示子头

设置RN_UE侧Backoff 参数值

设置RN_UE侧Backoff =0ms

N

Y

RAR包含已传输的RAPI

RAR接收成功Y

N

处理TA命令

向低层指示RAP发送功率、这次发送功率抬升总量

处理UL授权指示低层

ra-PI显示指示

RAR中C-RNTI设为临时值

随机过程完成

随机接入失败

Y

N

首次成功收到RAR

本次传输不用于CCCH

指示MaaMsg3包含一个C-RNTI MAC CE

从Maa实体获得MAC PDU 存储在Msg3缓存中

该过程完成

Y

N

YN

启动HARQ，等待发送

LTE-A数字中继随机接入随机接入过程

Msg1:发送Preamble码

Msg2:随机接入响应

Msg3:第一次调度传输

Msg4:竞争解决

RN DeNB 步骤 4 ：竞争解决

Msg4的内容：对于初始接入场景：Msg4包含RRCConnectionSetup消息；对于 RRC连接重建的场景：Msg4中包含 RRCConnectionReestablishment消息；对于上下行数据到达的情况：至少包含竞争解决标识，也可能包含一个新传输的上行授权和调度命令。

接收Msg3

解码成功

将消息递交给高层

Msg3中包含C-RNTI

使用该C-RNTI加扰PDCCH调度Msg4

高层根据Msg3的内容生成反馈消息

Msg3中包含CCCH SDU

利用基站发送的临时C-RNTI加扰PDCCH调度Msg4

MAC层生成Msg4 MAC PDU

建立HARQ实体等待发送

Y冲突停止

给用户反馈NACK

Y

N

N

LTE-A数字中继随机接入Msg3被传输

开始MAC-CRT

MAC-CRT到期或者停止

监视PDCCH

底层收到PDCCH传输

C-RNTI MAC CE包含在Msg3

RA由MAC触发PDCCH由C-RNTI寻

址UL授权

竞争解决成功

停止MAC-CRT

丢弃临时C-RNTI

随机接入过程完成

Y

N

Y

RA由PDCCH触发PDCCH由C-RNTI

寻址N N

Y

MAC PDU 译码成功

停止MAC-CRT

MAC PDU 包含UE CR ID MAC

CE

UE CR ID 与Msg3中CCCH SDU匹配

竞争解决成功完成MAC PDU 分解

临时C-RNTI升级为C-RNTI，丢弃临时C-RNTI

丢弃临时C-RNTI

丢弃成功解码的MAC PDUY

Y

N

N

竞争解决未成功

CCCH SDU包含在Msg3，PDCCH由自身C-RNTI寻址

Y

丢弃临时C-RNTI

N

清空Msg3 HARQ缓存区P_T_C+1

反馈ACK

P_T_C到达临界值向高层指明RA问题

选择backoff参数RA资源选择

Msg4的接收

LTE-A数字中继随机接入进度：1.中继的回程链路和接入链路的MAC层随机接入功能框架设计完成；2.随机接入的MAC层处理流程基本完成；3.MAC层随机接入与 RRC层和 PHY层的交互设计完成；4.正在进行随机接入的 SDL/TTCN测试平台上的运行；

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