LTE网络无线侧接口

来源：小侦探旅游网

LTE⽹络⽆线侧接⼝

2.3 LTE⽹络⽆线侧接⼝协议

2016-4-30

⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司

S1-MME : Reference point for the control plane protocol between E-UTRAN and MME.

S1-U : Reference point between E-UTRAN and Serving GW for the per bearer user plane tunnelling and inter eNodeB pathswitching during handover.

S3: It enables user and bearer information exchange for inter 3GPP access network mobility in idle and/or active state.S4: It provides related control and mobility support between GPRS Core and the 3GPP Anchor function

of Serving GW. In addition, if Direct Tunnel is not established, it provides the user plane tunnelling.

S5: It provides user plane tunnelling and tunnel management between Serving GW and PDN GW. It is used for Serving GWrelocation due to UE mobility and if the Serving GW needs to connect to a non-collocated PDN GW for the required PDNconnectivity.

S6a : It enables transfer of subscription and authentication data for authenticating/authorizing user access to the evolvedsystem (AAA interface) between MME and HSS.

Gx : It provides transfer of (QoS) policy and charging rules from PCRF to Policy and Charging Enforcement Function (PCEF)in the PDN GW.

S8: Inter-PLMN reference point providing user and control plane between the Serving GW in the VPLMN and the PDN GW in

the HPLMN. S8 is the inter PLMN variant of S5.

S9: It provides transfer of (QoS) policy and charging control information between the Home PCRF and the Visited PCRF inorder to support local breakout function.

S10: Reference point between MMEs for MME relocation and MME to MME information transfer.S11: Reference point between MME and Serving GW.

S12: Reference point between UTRAN and Serving GW for user plane tunnelling when Direct Tunnel is established. It isbased on the Iu-u/Gn-u reference point using the GTP-U protocol as defined between SGSN and UTRAN or respectivelybetween SGSN and GGSN. Usage of S12 is an operator configuration option.S13: It enables UE identity check procedure between MME and EIR.

SGi: It is the reference point between the PDN GW and the packet data network. Packet data network may be an operatorexternal public or private packet data network or an intra operator packet data network, e.g. for provision of IMS services. Thisreference point corresponds to Gi for 3GPP accesses.

Rx: The Rx reference point resides between the AF and the PCRF in the TS 23.203 [6].

SBc: Reference point between CBC and MME for warning message delivery and control functions

与UMTS系统相⽐，LTE/SAE⽹络中⽆线传输技术、空中接⼝协议和系统结构等⽅⾯都发⽣了⾰命性的变化。对应的⽆线⽹络和核⼼⽹被称为E-UTRAN和EPC（Evolved Packet Core），并将整个⽹络系统命名为EPS（Evolved Packet System，演进的分组系统）。

在E-UTRAN中，eNodeB之间底层采⽤IP传输，在逻辑上通过X2接⼝相互连接，也就是常说的Mesh型⽹络。这样的⽹络结构设计，可以有效地⽀持UE 在整个⽹络内的移动性，保证⽤户的⽆缝切换。每个eNodeB通过S1接⼝，与MME/S-GW相连接，⽽S1接⼝，也是采⽤了全部或部分Mesh型的连接形式，即⼀个eNodeB可⽤于多个MME/S-GW互连，反之亦然。可以看出，与UTRAN系统相⽐，E-UTRAN系统将NodeB和RNC融合为⼀个⽹元eNodeB，因此，系统中将不再存在Iub接⼝，⽽X2接⼝类似于原系统中的Iur 接⼝，S1接⼝类似于Iu接⼝。

具体来讲，eNodeB是指在UMTS系统NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC层、以及调度、接⼊控制、承载控制、移动性管理和⼩区间⽆线资源管理等功能，即eNodeB实现了接⼊⽹的全部功能。MME/S-GW则可以看成⼀个边界节点，作为核⼼⽹的⼀部分，类似于UMTS系统中的SGSN。综上，新的⽹络结构可以带来以下好处：

●⽹络扁平化使得系统延时减少，从⽽改善了⽤户体验，可开展更多业务；●⽹元数⽬减少，使得⽹络部署更为简单，⽹络的维护更加容易；●取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提⾼⽹络稳定性。2.The E-UTRAN architecture E-UTRAN⽹络接⼝

以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第2页以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第 3页

E-UTRAN 系统的空中接⼝协议栈根据⽤途可以分为⽤户平⾯协议栈和控制平⾯协议栈。⽤户平⾯协议栈与UMTS

系统相似，主要包括物理（PHY ）层、媒体访问控制（MAC ）层、⽆线链路控制（RLC ）层以及分组数据汇聚（

PDCP ）层四个层次，这些⼦层在⽹络侧均终⽌于eNodeB 实体。如下图所⽰。图空中接⼝⽤户平⾯协议栈控制平⾯协议栈如下图所⽰。

图空中接⼝控制平⾯协议栈

控制平⾯协议栈主要包括⾮接⼊层（NAS ）、

RRC 、PDCP 、RLC 、MAC 、PHY 层。其中，PDCP 层提供加密和完整性保护功能，RLC 及MAC 层中控制平⾯执⾏的功能与⽤户平⾯⼀致。RRC 层协议终⽌于eNodeB ，主要提供⼴播、寻呼、RRC 连接管理、⽆线承载（RB ）控制、移动性管理、UE 测量上报和控制等功能。NAS ⼦层则终⽌于MME ，主要实现EPS 承载管理、鉴权、空闲状态下的移动性处理、寻呼消息以及安全控制等功能。

3. Functional Split between E-UTRAN and EPCeNB 实现的功能

●⽆线资源管理：⽆线承载控制、⽆线准⼊控制、连接移动性控制、UE上下⾏的动态资源分配

●IP头压缩和⽤户数据流加密

●UE连接期间，选择MME，当⽆路由信息可⽤时，可以根据UE提供的信息来间接确定到达MME的路径

●路由⽤户平⾯数据到S-GW●调度和传输寻呼消息●调度和传输⼴播消息

●就移动性和调度，进⾏测量和测量报告的配置。◆MME（移动性管理实体）实现的功能●将寻呼消息发送到eNodeB

●跟踪区域的列表管理（UE的IDLE模式和ACTIVE模式）●在3GPP访问⽹络之间移动时，CN节点之间的信令传输●P-GW（PDN分组数据⽹关）和S-GW（服务⽹关）的选择●MME选择，MME改变带来的切换

●SGSN（服务GPRS⽀持节点）选择，为了切换到2G或3G⽹络●IDLE空闲状态下的移动性管理、漫游、确认等●SAE承载控制（承载建⽴和管理等）

●NAS(⾮接⼊层)信令、信令的加密和完整性保护◆S-GW实现的功能

●为eNB间的切换，进⾏本地的移动定位●3GPP间的移动性管理，建⽴移动安全机制

●在E-UTRAN的IDLE模式下，下⾏包缓冲和⽹络初始化●授权侦听

●包路由和前向转移

●在上下⾏进⾏传输级的包标记

●在运营商之间交换⽤户和QoS类别标识的有关计费信息●P-GW实现的动能●⽤户的包过滤●授权侦听●UE的IP地址分配

●传输级的下⾏包标记

●上下⾏的服务级计费、速率控制●基于最⼤⽐特速率的下⾏速率控制●DHCP v4和DHCP v6功能4.⽤户⾯协议栈结构

以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第5页以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第 6页5. 控制⾯协议栈结构6. LTE 的信令流程

Serving GW PDN GWa eNodeB

UE eNodeB MME UE LTE-Uu

与UMTS 系统及⼤多数移动通信系统类似，LTE 系统的数据处理过程被分解成不同的协议层。上图阐述了LTE 系统下⾏传输的总体协议架构，下⾏数据以IP 包的形式进⾏传送，在空中接⼝传送之前，IP 包将通过多个协议层实体进⾏处理，具体描述如下：

● PDCP 层：负责执⾏头压缩以减少⽆线接⼝必须传送的⽐特流量。头压缩机制基于ROHC ，ROHC 是⼀个标准的头压缩算法，已被应⽤于UMTS 及多个移动通信规范中。PDCP 层同时负责传输数据的加密和完整性保护功能；在接收端，PDCP 协议将负责执⾏解密及解压缩功能。对于⼀个终端每个⽆线承载有⼀个PDCP 实体。

● RLC 层：负责分段与连接、重传处理，以及对⾼层数据的顺序传送。与UMTS 系统不同，LTE 系统的RLC 协议位于

eNodeB ，这是因为在LTE 系统对⽆线接⼊⽹的架构进⾏了扁平化，仅仅只有⼀层节点eNodeB 。RLC 层以⽆线承载的⽅式为PDCP 层提供服务，其中，每个终端的每个⽆线承载配置⼀个RLC

实体。

● MAC 层：负责处理HARQ 重传与上下⾏调度。MAC 层将以逻辑信道的⽅式为RLC 层提供服务。

● PHY 层：负责处理编译码、调制解调、多天线映射以及其它电信物理层功能。物理层以传输信道的⽅式为MAC 层提供服务。

⼆、⽆线空中接⼝部分1. 空中接⼝结构概述

空中接⼝是指终端与接⼊⽹之间的接⼝，简称 Uu ⼝，通常也成为⽆线接⼝。在LTE 中，空中接⼝是终端和 eNodeB 之间的接⼝。空中接⼝协议主要是⽤来建⽴、重配置和释放各种⽆线承载业务的。空中接⼝是⼀个完全开放的接⼝，只要遵守接⼝规范，不同制造商⽣产的设备就能够互相通信。

空中接⼝协议栈主要分为三层两⾯，三层是指物理层、数据链路层、⽹络层，两⾯是指控制平⾯和⽤户平⾯。从⽤户平⾯看，主要包括物理层、MAC 层、RLC 层、PDCP层，从控制平⾯看，除了以上⼏层外，还包括 RRC 层，NAS 层。RRC 协议实体位于UE 和 ENB ⽹络实体内，主要负责对接⼊层的控制和管理。NAS 控制协议位于 UE 和移动管理实体 MME 内，主要负责对⾮接⼊层的控制和管理。2.物理层功能

LTE系统中空中接⼝的物理层主要负责向上层提供底层的数据传输服务。为了提供数据传输服务，物理层将包含如下功能。●传输信道的错误检测并向⾼层提供指⽰。●传输信道的前向纠错编码（FEC）与译码。●混合⾃动重传请求（HARQ）软合并。●传输信道与物理信道之间的速率匹配及映射。●物理信道的功率加权。●物理信道的调制与解调。●时间及频率同步。

●射频特性测量并向⾼层提供指⽰。●MIMO天线处理。●传输分集。●波束赋形。

●射频处理。

下⾯简要介绍⼀下LTE系统的物理层关键技术⽅案。

●系统带宽：LTE系统载波间隔采⽤15kHz，上下⾏的最⼩资源块均为180kHz，也就是12个⼦载波宽度，数据到资源块的映射可采⽤集中式或分布式两种⽅式。通过合理配置⼦载波数量，系统可以实现1.4~20MHz的灵活带宽配置。

●OFDMA与SC-FDMA：LTE系统的下⾏基本传输⽅式采⽤正交频分多址OFDMA⽅式，OFDM传输⽅式中的CP（循环前缀）主要⽤于有效的消除符号间⼲扰，其长度决定了OFDM系统的抗多径能⼒和覆盖能⼒。为了达到⼩区半径100km的覆盖要求，LTE系统采⽤长短两套循环前缀⽅案，根据具体场景进⾏选择：短CP⽅案为基本选项，长CP⽅案⽤于⽀持⼤范围⼩区覆盖和多⼩区⼴播业务。上⾏⽅向，LTE系统采⽤基于带有循环前缀的单载波频分多址（SC-FDMA）技术。选择以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第8页

SC-FDMA作为LTE系统上⾏信号接⼊⽅式的⼀个主要原因是为了降低发射终端的峰值平均功率⽐，进⽽减⼩终端的体积和成本。

●双⼯⽅式：LTE系统⽀持两种基本的⼯作模式，即频分双⼯（FDD）和时分双⼯（TDD）；⽀持两种不同的⽆线帧结构，帧长度均为10ms。

●调制⽅式：LTE系统上下⾏均⽀持如下调制⽅式：QPSK、16QAM及QAM。

●信道编码：LTE系统中对传输块使⽤的信道编码⽅案为Turbo编码，编码速率为R=1/3，它由两个8状态⼦编码器和⼀个Turbo码内部交织器构成。其中，在Turbo编码中使⽤栅格终⽌⽅案。

●多天线技术：LTE系统引⼊了MIMO技术，通过在发射端和接收端同时配置多个天线，⼤幅度地提⾼了系统的整体容量。LTE系统的基本MIMO配置是下⾏2×2、上⾏1×2个天线，但同时也可考虑更多的天线配置（最多4×4）。LTE系统对下⾏链路采⽤的MIMO技术包括发射分集、空间复⽤、空分多址、预编码等，对于上⾏链路，LTE系统采⽤了虚拟MIMO技术以增⼤容量。●物理层过程：LTE系统中涉及多个物理层过程，包括⼩区搜索、功率控制、上⾏同步、下⾏定时控制、随机接⼊相关过程、HARQ等。通过在时域、频域和功率域进⾏物理资源控制，LTE系统还隐含⽀持⼲扰协调功能。

●物理层测量：LTE系统⽀持UE与eNodeB之间的物理层测量，并将相应的测量结果向⾼层报告。具体测量指标包括：同频和异频切换的测量、不同⽆线接⼊技术之间的切换测量、定时测量以及⽆线资源管理的相关测量。3.信道的定义和映射关系

TD-LTE 沿⽤了 UMTS ⾥⾯的三种信道，逻辑信道，传输信道与物理信道。从协议栈的⾓度来看，物理信道是物理层的，传输信道是物理层和 MAC 层之间的，逻辑信道是 MAC 层和 RLC 层之间的，它们的含义是：（1）逻辑信道，传输什么内容，⽐如⼴播信道（BCCH），也就是说⽤来传⼴播消息的；

（2）传输信道，怎样传，⽐如说下⾏共享信道 DL-SCH，也就是业务甚⾄⼀些控制消息都是通过共享空中资源来传输的，它会指定 MCS，空间复⽤等等⽅式，也就说是告诉物理层如何去传这些信息；

（3）物理信道，信号在空中传输的承载，⽐如 PBCH，也就是在实际的物理位置上采⽤特定的调制编码⽅式来传输⼴播消息了。3.1 物理信道

（1）物理下⾏共享信道（PDSCH）：⽤于承载下⾏⽤户信息和⾼层信令。（2）物理⼴播信道（PBCH）：⽤于承载主系统信息块信息，传输⽤于初始接⼊的参数。

（3）物理多播信道（PMCH）：⽤于承载多媒体/多播信息。

（4）物理控制格式指⽰信道（PCFICH）：⽤于承载该⼦帧上控制区域⼤⼩的信息。

（5）物理下⾏控制信道（PDCCH）：⽤于承载下⾏控制的信息，如上⾏调度指令、下⾏数据传输是指、公共控制信息等。（6）物理 HARO 指⽰信道（（ PHICH ）：⽤于承载对于终端上⾏数据的ACK/NACK 反馈信息，和 HARO 机制有关。TD-LTE 定义的上⾏物理信道主要有如下 3 种类型：

（1）物理上⾏共享信道（PUSCH）：⽤于承载上⾏⽤户信息和⾼层信令。（2）物理上⾏控制信道（PUCCH）：⽤于承载上⾏控制信息。

（3）物理随机接⼊信道（PRACH）：⽤于承载随机接⼊前道序列的发送，基站通过对序列的检测以及后续的信令交流，建⽴起上⾏同步。4.2.2 传输信道

物理层通过传输信道向 MAC ⼦层或更⾼层提供数据传输服务，传输信道特性由传输格式定义。传输信道描述了数据在⽆线接⼝上是如何进⾏传输的，以及所传输的数据特征。如数据如何被保护以防⽌传输错误，信道编码类型，CRC 保护或者交织，数据包的⼤⼩等。所有的这些信息集就是我们所熟知的“传输格式”。传输信道也有上⾏和下⾏之分。TD-LTE 定义的下⾏传输信道主要有如下 4 种类型：

（1）⼴播信道（BCH）：⽤于⼴播系统信息和⼩区的特定信息。使⽤固定的预定义格式，能够在整个⼩区覆盖区域内⼴播。（2）下⾏共享信道（DL-SCH）：⽤于传输下⾏⽤户控制信息或业务数据。能够使⽤ HARQ；能够通过各种调制模式，编码，发送功率来实现链路适应；

能够在整个⼩区内发送；能够使⽤波束赋形；⽀持动态或半持续资源分配；⽀持终端⾮连续接收以达到节电⽬的；⽀持 MBMS业务传输。

（3）寻呼信道（PCH）：当⽹络不知道 UE 所处⼩区位置时，⽤于发送给 UE 的控制信息。能够⽀持终端⾮连续接收以达到节电⽬的；能在整个⼩区覆盖区域发送；映射到⽤于业务或其他动态控制信道使⽤的物理资源上。

（4）多播信道（MCH）：⽤于 MBMS ⽤户控制信息的传输。能够在整个⼩区覆盖区域发送；对于单频点⽹络⽀持多⼩区的MBMS 传输的合并；使⽤半持续资源分配。TD-LTE 定义的上⾏传输信道主要有如下 2 种类型：

（1）上⾏共享信道（UL-SCH）：⽤于传输下⾏⽤户控制信息或业务数据。能够使⽤波束赋形；有通过调整发射功率、编码和潜在的调制模式适应链路条

（2）随机接⼊信道（RACH）：能够承载有限的控制信息，例如在早期连接建⽴的时候或者 RRC状态改变的时候。3.2逻辑信道

逻辑信道定义了传输的内容。MAC ⼦层使⽤逻辑信道与⾼层进⾏通信。逻辑信道通常分为两类：即⽤来传输控制平⾯信息的控制信道和⽤来传输⽤户平⾯信息的业务信道。⽽根据传输信息的类型⼜可划分为多种逻辑信道类型，并根据不同的数据类型，

提供不同的传输服务。

TD-LTE 定义的控制信道主要有如下 5 种类型：

（1）⼴播控制信道（BCCH）：该信道属于下⾏信道，⽤于传输⼴播系统控制信息。

（2）寻呼控制信道（PCCH）：该信道属于下⾏信道，⽤于传输寻呼信息和改变通知消息的系统信息。当⽹络侧没有⽤户终端所在⼩区信息的时候，使⽤该信道寻呼终端。

（3）公共控制信道（CCCH）：该信道包括上⾏和下⾏，当终端和⽹络间没有RRC 连接时，终端级别控制信息的传输使⽤该

信道。

（4）多播控制信道（MCCH）：该信道为点到多点的下⾏信道，⽤于 UE 接收MBMS 业务。

（5）专⽤控制信道（DCCH）：该信道为点到点的双向信道，⽤于传输终端侧和⽹络侧存在 RRC 连接时的专⽤控制信息。TD-LTE 定义的业务信道主要有如下 2 种类型：

（1）专⽤业务信道（DTCH）：该信道可以为单向的也可以是双向的，针对单个⽤户提供点到点的业务传输。（2）多播业务信道（MTCH）：该信道为点到多点的下⾏信道。⽤户只会使⽤该信道来接收 MBMS 业务。3.4 相互映射关系

MAC ⼦层使⽤逻辑信道与 RLC ⼦层进⾏通信，使⽤传输信道与物理层进⾏通信。因此 MAC ⼦层负责逻辑信道和传输信道之间的映射。

（1）逻辑信道⾄传输信道的映射

TD-LTE 的映射关系较 UTMS 简单很多，上⾏的逻辑信道全部映射在上⾏共享传输信道上传输；下⾏逻辑信道的传输中，除PCCH 和 MBMS 逻辑信道有专⽤的PCH和 MCH 传输信道外，其他逻辑信道全部映射到下⾏共享信道上（BCCH ⼀部分在BCH上传输）。

（2）传输信道⾄物理信道的映射

以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第11页以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第 12页

上⾏信道中，UL-SCH 映射到 PUSCH 上，RACH 映射到 PRACH 上。下⾏信道中，BCH 和 MCH 分别映射到 PBCH 和PMCH ，PCH 和 DL-SCH 都映射到 PDSCH 上。4. 媒体接⼊控制层

4.1 MAC 层功能概述不同于 UMTS ，MAC ⼦层只有⼀个 MAC 实体，包括传输调度功能、MBMS 功能、MAC 控制功能、UE级别功能以及传输块⽣成等功能块。MAC 层结构如图MAC

层的各个⼦功能块提供以下的功能：（1）实现逻辑信道到传输信道的映射；（2）来⾃多个逻辑信道的 MAC 服务数据单元（SDU ）的复⽤和解复⽤；（3）上⾏调度信息上报，包括终端待发送数据量信息和上⾏功率余量信息。基于 HARQ 机制的错误纠正功能；（4）通过 HARO 机制进⾏纠错；（5）同⼀个 UE 不同逻辑信道之间的优先级管理；以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第 13页

（6）通过动态调度进⾏ UE 之间的优先级管理；（7）传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，⽤户能⼒等，选择相应的传输格式（包括调制⽅式和编码速率等），从⽽达到最有效的资源利⽤；（8） MBMS 业务识别；（9）填充功能，即当实际传输数据量不能填满整个授权的数据块⼤⼩时使⽤。各功能与位置和链路⽅向的对应关系如表4.2 MAC 层关键过程1. 调度与 UMTS

不同，

TD-LTE 完全取消了专⽤信道，并引⼊了共享信道的概念。在不同 UE 不同逻辑信道之间划分共享信道资源的功能成为调度。早期的很多接⼊系统每个⽤户的业务都有专门的信道，虽然到了 HSPA 时已经有共享信道的概念，但是主要还是针对数据业务。LTE 的⼏乎所有的应⽤与业务都是使⽤共享信道，由于各个业务与应⽤的对服务质量（QoS ）的要求是不同的，如何为具有不同带宽要求、不同时延保障、不同 QOS 等级的各种业务合理地分配资源，在满⾜业务需求的基础上，提⾼⽹络的总体吞吐量和频谱效率，是分组调度的核⼼任务。 TD-LTE 中引⼊了动态调度和半持续调度两种调度模式，其中半持续调度是在动态调度基础上为⽀持 VoIP 等业务引⼊的。（1）动态调度

这种⽅法由 MAC 层（调度器）实时动态地分配时频资源和允许传输的速率，灵活性很⾼，但控制信令开销也⼤，适合突发特征明显的业务。动态调度的基本过程是：

a) eNodeB 在控制信道上发送资源调度信令；

b)UE 检测控制信道，如果发现针对⾃⼰的资源调度信令，则按照信令中的信息进⾏数据传输。

上⾏调度具体过程如下：

（1） eNodeB 通过 PDCCH 发送调度信令，其中包括了资源分配信息、传输块格式信息和相关的 HARQ 信息。（2） UE 解析相应的调度信令，并⽣成相应的上⾏传输块，通过 UL-SCH 发送到 eNodeB。

在下⾏调度的过程中，eNodeB 在同⼀个⼦帧发送 PDCCH 调度信令和相应的下⾏业务数据，UE 通过解析 PDCCH 获得资源分配信息、传输块格式信息和相关的HARQ信息，在 DL-SCH 上解析相应的业务数据传输块。（2）半持续调度（Semi-Persistent Scheduling，SPS）

SPS 是在动态调度的基础上引⼊的，它是⼀种优化的⽅式（例如对于 UL & DL VoIP)，⽤于⽀持分组⼤⼩相对固定、到达具有周期性特点的业务。RRC 信令负责静态调度参数(周期)的配置，PDCCH 信令负责激活/去激活半持续调度资源。既然是周期性需要的，不采⽤事先配置的原因是因为在 TD-LTE 中，PDCCH 的资源是⾮常宝贵，上下⾏共⽤，这样做可以减少 PDCCH 资源的占⽤。

半持续调度⽅式是指在 TD-LTE 的调度传输过程中，eNodeB 在初始调度通过PDCCH 指⽰ UE 当前的调度信息，UE 识别是半持续调度，则保存当前的调度信息，每隔固定周期在相同的时频资源位置上进⾏该业务数据的发送或接收。容易理解，使⽤半持续调度传输，可以充分利⽤话⾳数据包周期到达的特点，⼀次授权，周期使⽤，可以有效的节省 LTE 系统⽤于调度指⽰的 PDCCH 资源。以典型的 VoIP 业务为例，VoIP 业务激活期间其数据包到达周期为 20ms，如果采⽤动态调度⽅式，调度每⼀个话⾳分组都需要单独发送 PDCCH，将进⼊很⼤的控制开销。但如果采⽤半持续调度⽅式，则 eNodeB 只要通过 PDCCH给 UE 半持续调以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第14页以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第 15页

度指⽰，UE 即按照 PDCCH 的指⽰进⾏本次调度数据的传输或者接收，并且在每隔 20ms 之后，在相同的 SPS 资源上进⾏新到达的 VoIP 数据包的传输或者接收，直到 SPS 资源被释放。SPS 资源的释放有隐式释放和显式释放两种⽅式。

隐式释放仅应⽤于上⾏，当 eNodeB 检测到连续多个 MAC PDU 中不包含 MAC SDU 时，就会释放 SPS 资源。显式释放应⽤于上⾏和下⾏，由 eNodeB 发送特殊格式的 PDCCH ，通知 UE 释放当前的 SPS 资源。

由 SPS 调度原理可知，为了⽀持 VoIP 业务激活期间的数据传输，需要配置周期为20ms 的 SPS 资源，但在 TDD ⼏种典型的上/下⾏⼦帧配置中，上⾏ HARQ RTT （Round Trip Time ）为 10ms ，并且由于采⽤同步 HARQ 过程，当前⼀个 SPS 资源上的传输块进⾏第⼆次重传时，将会和下⼀个 SPS 资源上的传输发⽣在同⼀个⼦帧，导致冲突。

如图 4-10 所⽰，其中 SPS 资源 1 上传输块的第⼆次 HARQ 重传时发⽣在第⼆个 SPS 资源相同的⼦帧，这种情况在 TD-LTE中是不允许的。

为了避免上述冲突的发⽣，在 TD-LTE 中引⼊了双间隔的 SPS 机制，如图 4-11 所⽰，图中第⼀个 SPS 资源和第⼆个 SPS 资源之间的为 T1，第⼆个 SPS 资源和第三个SPS 资源之间的间隔为 T2，第三个 SPS 资源和第四个 SPS 资源之间的间隔为T1。依次类推，SPS 资源之间真的间隔的 T1、T2、T1、T2…，其中 T1 和 T2 之和等于 40ms ，但 T1 不等于 T2。在激活SPS

资源时，只要设置 T1和 T2 不是 10ms 的整数倍，就可以避免第⼆次 HARQ 重传和 SPS 资源之间的冲突。2. HARQ

MAC 层协议实现对物理层 HARQ 功能的控制。每个 UE 中存在⼀个 UL HARQ 实体和⼀个 DL HARQ 实体，每个实体包含多个并⾏操作的 HARQ 进程。HARQ 实体响应调度信令，并操作 HARQ 进程，HARQ 进程针对传输块进⾏ HARQ 操作。在动态调度和 SPS 下的 HARQ 过程是不同的

表中，NDI 表⽰新数据标识符，NDI 翻转则表⽰这次要是⼀次新的传输，⽽与 NDI 每次具体的值⽆关，只看其值翻转与否；若NDI 没有翻转，则不是新传输。上表中的对⽐基于 HARQ （⽤于 TD-LTE 下⾏传输），上⾏ HARQ 机制既可以采⽤⾃适应HARQ ，也可以采⽤⾮⾃适应 HARQ 。当采⽤⾮⾃适应 HARQ 时，HARQ 重传不需要 PDCCH ，此时重传所使⽤的资源和传输属性与初始 HARQ 传输相同。3. 随机接⼊过程

随机接⼊过程⽤于 UE 没有分配上⾏⽆线资源但有数据要发送的情况下、或者当UE 在上⾏⽅向还未时间同步的情况下。随机接⼊信道控制是 MAC 层功能的⼀个重要部分，在后⾯章节会有详细讨论。4. 调度请求

调度请求（SR ）⽤于向 eNodeB 请求 UL-SCH 资源发送上⾏数据所⽤，当触发了SR 时，它就会⼀直处于挂起的状态直到它被取消为⽌，也就是要么当这次请求得到满⾜或者这个 SR 没有必要等了。

调度请求 SR 由常规缓存状态报告（Regular BSR ）触发，BSR 将 UE 当前缓冲区中待发送数据情况告诉 eNodeB ，为

eNodeB 提供上⾏调度的信息。⽽ BSR 信息也是需要上⾏共享资源来发送的，那么如何获得⽤于发送 BSR 的上⾏资源呢？这就要先在PUCCH 上发送调度请求 SR 或者通过 PRACH 发送调度请求 SR 。由于分配给 UE 的PUCCH 是周期性的独占式的资源，UE 应该总是有资源的；但是如果在 PUCCH 上发送的 SR 总是失败，那么也就需要通过 PRACH 的竞争⽅式来获得调度机会。如果触发了⼀个 SR ，则 SR 处于挂起状态，那么在每⼀个⼦帧内，UE 都要按照下⾯流程处理：

（1）如果 UE 有可⽤的上⾏资源 PUCCH

发送

SR ，那么就取消所有挂起的 SR ，因为此时请求已经得到 eNodeB 的确认，并且被 eNodeB 调度了。

（2）如果 UE 没有合法的 PUCCH 资源⽤于发送 SR ，那么就要通过随机接⼊来PRACH 发送 SR ，并取消所有的挂起。（3）如果⽤户使⽤ PUCCH 发送 SR 到达最⼤传输次数，将释放 eNodeB 配置的PUCCH 和 SRS 资源。5. 缓冲区状态报告（BSR）

缓冲区状态报告过程告知 eNodeB UE 共有多少数据存在上⾏的缓冲区⾥需要发送，为 eNodeB 提供上⾏调度的信息。过于精细的 BSR 会导致较⼤的信令开销，因此TD-LTE 上⾏的调度是针对⼀个逻辑信道组⽽不是⼀个逻辑信道的。UE 内部共设置了4 个逻辑信道，每个逻辑信道组中可以包括⼀个或多个逻辑信道，每次上报的信息是同⼀组中的逻辑信道缓冲区中的数据量之和。BSR 上报的数据包括RLC 和 PDCP 缓冲区中的所有 PDU 和 SDU。BSR 过程需要 RRC 配置periodicBSR-Timer 和retxBSR-Timer两个定时器。BSR 触发条件有如下⼏种情况：

（1）常规 BSR（Regular BSR）：存在⼀个属于某⼀个逻辑信道组的逻辑信道，它对应的 RLC 或者 PDCP 实体⾥存在要发送的上⾏数据（例如 RLC/PDCP 的控制信息以及业务数据等）；或者有⼀个逻辑信道，它的优先级⾼于任何属于某⼀逻辑信道组的信道，有数据需要发送。这些情况触发的 BSR，称为“常规 BSR”。（ 2 ）周期性 BSR （ Periodic BSR ）：如果配置了

periodicBSR-Timer ，当periodicBSR-Timer 超时，就会触发周期性 BSR。（3）填充 BSR（Padding BSR）：如果 eNodeB分配的资源容纳传输数据之外仍有剩余，并且剩余的资源⾜够容纳对应 BSR 的 MAC CE 和相应的 MAC 头，将触发填充

BSR。即填充 BSR 机制允许将剩余的上⾏资源⽤于 BSR。BSR 从格式上可分为长 BSR 和短 BSR，长 BSR 包括所有 4 个逻辑信道组的缓冲区信息，⽽短 BSR 仅包括⼀个逻辑信道组的缓冲区信息。对于常规 BSR 和周期 BSR，如果在发送 BSR 的当前⼦帧有多于⼀个逻辑信道组（LCG）有数据要发送，则采⽤长BSR 格式进⾏上报，否则采⽤短 BSR 格式进⾏上报。对于填充 BSR，如果剩余资源仅够传输短 BSR，则采⽤短 BSR 格式进⾏上报，否则采⽤长 BSR 进⾏上报。BSR 过程如下：

（1）如果 BSR 被触发，且此时有上⾏资源分配，则 MAC 层的复⽤和组装实体将会在 MAC PDU 的产⽣过程中⽣成相应的BSR 并组装进 MAC PDU，同是启动periodicBSR-Timer 和 retxBSR-Timer。

（2）如果没有上⾏资源分配，并且触发的是常规 BSR，那么将触发调度请求。（3）如果 UE 收到针对新数据的资源分配，重新启动 retxBSR-Timer。

（4）当 eNodeB 分配的资源⾜够容纳所有逻辑信道中的数据时，优先传输数据并取消已经触发的 BSR。

6. 功率余量上报（Power Headroom Report ，PHR）功率余量上报（PHR）⽤于将估计得上⾏传输功率和 UE 的最⼤发射功率之差上报给 eNodeB，PHR 为eNodeB 提供进⾏功率控制和调度的信息。RRC 配置了定时器periodicPHR-Timer 和prohibitPHR-Timer 以及参dl-PathlossChange 来控制 PHR 过程。功率余量上报（PHR）触发条件有如下⼏种情况：

（1） prohibitPHR-Timer 超时，且从上⼀次功率余量 PHR 上报后路损变化超过了 dl-PathlossChange dB，如果 UE 获得上⾏资源⽤于新数据传输；（2） periodicPHR-Timer 超时；

（1）如果 eNodeB 为 UE 分配了上⾏资源⽤于新数据传输，且此时 PHR 被触发，并且所分配的资源⾜够携带 PHR 相应的MAC CE。

（2）MAC 层从物理层获得功率余量信息，并⽤复⽤和组装实体⽣成 PHR MAC CE 并组装在 MAC PDU 中。（3）将 PHR 上报给 eNodeB，并重新启动 periodicPHR-Timer 和prohibitPHR-Timer。7. ⾮连续接收(DRX)

DRX 分两种，IDLE DRX 和 ACTIVE DRX。IDLE DRX，顾名思义，也就是当 UE处于 IDLE 状态下的⾮连续性接收，由于处于 IDLE 状态时，已经没有 RRC 连接以及⽤户的专有资源，因此这个主要是监听呼叫信道与⼴播信道，只要定义好固定的周期，就可以达到⾮连续接收的⽬的。

⽽另⼀种就是 ACTIVE DRX，也就是 UE 处在 RRC-CONNECTED 状态下的 DRX，它可以优化系统资源配置，更重要的是可以节约⼿机功率，增加 UE 电池使⽤时间。有⼀些⾮实时应⽤，像 web 浏览，即时通信等，总是存在⼀段时间，⼿机不需要不停的监听下⾏数据以及相关处理，那么 DRX 就可以应⽤到这样的情况。要理解 DRX，我们就必须理解下⾯要描述的⼏个定时器与概念。所有的时间都是基于⼦帧的，也就是 ms 为单位）。

（1）激活定时器（on Duration Timer）：激活定时器的长度决定 UE 周期性监听控制信道的时间。

（2）⾮激活定时器（Inactivity Timer）：当 UE 在监听控制信道期间收到 HARQ 初始重传的控制信令时打开或重启该定时器，在该定时器超时之前，UE 连续监听控制信道。如果在⾮激活定时器超时前，UE 收到 HARQ 初始传输的控制信令，将终⽌并重新启动⾮激活定时器。

（3）HARQ 回程时间定时器（HARQ RTT Timer）：如果 UE 收到了 HARQ 初始传输/重传的控制信令时打开该定时器。如果对应 HARQ 进程中的数据在前⼀次HARQ传输后仍然解码不成功，在回程时间定时器超时后，UE 打开重传定时器。如果对应HARQ 进程中的数据在前⼀次 HARQ 传输后解码成功，在回程时间定时器超时后，UE不启动重传定时器。该定时器仅适⽤于 DL 传输。

（4）重传定时器（Retransmission Timer）：在重传定时器期间，UE 监听控制信道，等待对应 HARQ 进程的重传。在重传定时器运⾏期间，如果收到对应 HARQ 进程的初始传输/重传的控制信令，将停⽌该定时器。以上所有信息均为⼴东省电信⼯程有限公司⽹优维护分公司所有，不得外传All Rights reserved, No Spreading abroad without Permission of GDTEC 第18页

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文