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1、成果上报申请书成果名称LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用成果申报单位中国移动通信集团广东有限公司成果承担部门/分公司 部门 / 佛山 分公司项目负责人姓名许时彰项目负责人联系电话和Email13923119992xushizhang成果专业类别*无线所属专业部门*网络线条成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果*优秀关键词索引（35个）LTE；信令；流程；参数应用投资0 万元（指别的省引入应用大致需要的投资金额）产品版权归属单位中国移动通信集团广东有限公司对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明5）本成果的研发基于3GPP协议，完全符合企业现有标准规范。成果来源：如果该成果来源
2、于集团研发计划内项目，请填写研发项目年度、项目名称及类型；否则填写“计划外项目”（按填写说明6）本成果来源于“省公司自立项目”，是2013年广东公司第二批省级重点研发项目。详情请见2013年第二批省级研发项目复审会纪要（粤移纪要2013413号）专利情况：如果该成果产出相关专利，且专利处于国知局专利申请审查阶段或已授权，请说明专利名称、类型、申请号、状态、是否海外申请等情况。（按填写说明7）两项LTE领域的发明专利申请：发明专利一：1）类型：发明专利2）名称：一种解决LTE网络与终端CQI反馈机制不一致的算法3）申请号：GD13070034）状态：已经通过集团公司评审，并推荐至国家知识产权局，
3、申请中。发明专利二：1）类型：发明专利2）名称：一种LTE异频点组网模式下的随机接入方案3）申请号：GD13080234）状态：已经通过集团公司评审，并推荐至国家知识产权局，申请中。成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。从过去2/3G的优化经验来看，信令、流程、关键参数的分析起着举足轻重的作用，是沟通理论与实践的桥梁。信令是网络健康度的最直接表现形式，流程是网络从“肌肤”到“内脏”的各种运作机制，参数是构成各种运作机制的发动机和零部件。 目前，所有的主设备厂家都没有关于LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用成果。要么只有简单参数的说明、要么只有关于流程的
4、说明，没有将信令中的参数与关键流程有机结合起来、缺乏相应的优化应用建议，无法对实践进行有效指导。对于同样从3GPP协议衍生而来的LTE技术，我们可以举一反三地提出以下思考： LTE有哪些常用信令？它们包含的多个关键参数是哪些？（总结理论） 这些关键参数在LTE主要流程中所起的作用是什么？（如何从理论过渡到实践） 如何将这些关键参数与LTE的主要流程有机结合起来，并给出最优化设置建议？（如何上升到实践层面）本项目致力解决的，就是以上一系列问题。本项目在详细解读10余份3GPP协议的基础上，提取LTE主要信令中的各项关键参数，将其与LTE应用层、MAC层、物理层中的9大关键流程有机结合，详细阐述了
5、各项参数在以上流程中所起作用，以及流程工作机制，最终给出不同场景下的参数最优化应用建议。本项目创造性地打破了信令、参数与流程之间的界限，成为集团首份LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用指导手册，几乎涵盖了LTE网络所有的流程与参数优化工作，具有极高的创新价值与实用价值。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。本成果试运行效果列举如下：1、本成果是2013年广东公司第二批省级重点研发项目，已经成功佛山移动试用，计划2014年向全省推广。2、本成果已经产生2项LTE领域的发明专利申请，均已通过集团公司评审并推荐至国家知识产权局。3、本成果产生一篇技
6、术论文TD-LTE下行功率分配最优化策略，获2013年广东通信青年论坛优秀论文集录用。4、本成果的构思与实施均由我司技术人员自主完成，无需引入任何软件、硬件投资，成本投资均为0，便于其它兄弟公司引入。5、本成果是基于3GPP协议标准研发，适用于所有的主设备厂家，如华为、中兴、爱立信等等。6、本成果涵盖了LTE TDD与LTE FDD两种制式，适用于LTE TDD/FDD融合组网。7、本成果几乎涵盖了LTE网络所有的关键参数与主要流程优化，为LTE优化工作提供了有力的指导手册，极大提升我司技术人员LTE自主优化能力。 基于该成果，我们可以知道： 每个参数的调整，会对网络有什么正面影响？又会有什么
7、负面影响？ 出现故障的时候，是哪个流程中的哪个环节出问题了？ 怎么样将各种参数组合应用，使得流程和网络性能最优化？ 因此，该成果所提供的优化应用建议，将为我司LTE网络性能提升带来巨大的潜在收益。 文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明8”。“LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用”成果详细技术内容请见表格后。LTE信令所含关键参数在流程中的作用及其优化应用中国移动通信集团广东有限公司2014.02.261、 成果背景与目标21.1背景与现有问题21.2成果简介31.3研究总体框架32、系统参数及物理信道配置52
8、.1系统参数配置52.1.1系统带宽与系统帧号52.1.2时隙配比与工作频段62.1.3小区基本信息82.2下行物理信道配置102.2.1 PCFICH信道102.2.2 PHICH信道112.3上行物理信道配置132.3.1 PRACH信道132.3.2 PUCCH信道143、小区选择及小区重选流程153.1小区选择流程153.2小区重选流程163.2.1同频小区重选163.2.2异频小区重选183.2.3异系统小区重选204、寻呼流程225、随机接入流程235.1随机接入主要参数235.2随机接入流程解析245.2.1 Random Access Preamble的选择与发送255.2.2
9、随机接入反馈285.2.3 L2/L3消息发送285.2.4竞争消息解决与L2/L3消息反馈296、下行功率分配流程306.1 RS的功率分配306.1.1 RS的作用306.1.2 关键功率参数306.1.3 单天线端口CRS功率最大值计算316.1.4 多天线端口CRS功率最大值计算326.2 PDSCH的功率分配336.3下行功率最优化配置建议337、上行功控流程347.1 PUSCH上行功控357.2 PUCCH上行功控387.3 SRS上行功控398、切换流程418.1切换流程及事件分类418.2 A3事件下切换关键参数解析428.2.1测量控制信息428.2.2测量报告信息458.
10、2.3判决切换信息469、RLC层关键参数与流程解析469.1数据传输流程479.1.1发送端工作机制479.1.2接收端工作机制489.2 ARQ流程519.2.1重传机制519.2.2 POLL流程529.2.3 POLL流程关键参数作用5410、MAC层关键参数与流程解析5710.1 Scheduling Reqeust关键参数与流程解析5710.1.1 SR流程解析5710.1.2 SR流程关键参数5810.2 Buffer Status Reporting关键参数与流程解析6010.3 Power Headroom Reporting关键参数与流程解析621、 成果背景与目标1.1背
11、景与现有问题2013年，是佛山移动的LTE元年。在4G一阶段站点仍未建设之际，无线优化中心需要利用这个时间空档期，做好LTE技术的提前储备，以应对未来几年LTE的高速发展。从过去几年3G的优化经验来看，信令、流程、关键参数的分析起着举足轻重的作用，是沟通理论与实践的桥梁。目前，所有主流设备厂家，都没有关于LTE信令所含参数在关键流程中的作用及其优化应用成果。要么只有简单参数的说明、要么只有关于流程的说明，没有将信令中的参数与关键流程有机结合起来、缺乏相应的优化应用建议，无法对实践进行有效指导。对于同样从3GPP协议衍生而来的LTE技术，我们可以举一反三地提出以下思考： LTE有哪些常用信令？它
12、们包含的多个关键参数是哪些？（总结理论） 这些关键参数在LTE主要流程中所起的作用是什么？（如何从理论过渡到实践） 如何将这些关键参数与LTE的主要流程有机结合起来，并给出最优化设置建议？（如何上升到实践层面）本成果致力解决的，就是以上一系列问题。1.2成果简介本成果在详细解读10余份3GPP协议的基础上，提取LTE主要信令中的各项关键参数，将其与LTE应用层、MAC层、物理层中的9大关键流程有机结合，详细阐述了各项参数在以上流程中所起作用，以及流程工作机制，最终给出不同场景下的参数最优化应用建议。本成果创造性地打破了信令、参数与流程之间的界限，成为集团首份LTE信令所含参数在关键流程中的作用
13、及其优化应用指导手册，几乎涵盖了LTE网络所有的流程与参数优化工作，具有极高的创新价值与实用价值。1.3研究总体框架本课题的研究总体框架如下图所示：整个方案的实施思路分成三大步骤：1、收集现网主要层三信令，剖析层三信令中所含的关键参数。主要层三信令如下所示：Master Information BlockSystem Information Block Type 1System Information Block Type 2System Information Block Type 3System Information Block Type 4System Information Bloc
14、k Type 5System Information Block Type 6System Information Block Type 7RRC Connection RequestRRC Connection SetupRRC Connection ReconfigurationMeasurement Report2、对每条层三信令中所含的关键参数进行流程属性归纳，在3GPP相关协议的基础上，详细剖析这些参数在某特定流程中所起作用，该流程的运作机制。3、 给出以上关键参数在某特定流程中的优化应用建议。2、系统参数及物理信道配置2.1系统参数配置 系统参数配置主要涉及系统带宽、系统帧号、上下
15、行时隙配置、特殊时隙配置、工作频段等。此类信息主要分布在空闲态下的系统消息MIB与SIB1中。2.1.1系统带宽与系统帧号系统带宽和系统帧号在MIB消息中获取。以下是某条MIB的解码： message dl-Bandwidth n100, phich-Config phich-Duration normal, phich-Resource oneSixth , systemFrameNumber 10100010B, spare 0000000000B 1、系统带宽：dl-Bandwidth n100。100指的是20MHz带宽下的RB数目。一共有5种取值：n6, n15, n25, n50,
16、 n75, n100。对应的带宽分别为1.4、3、5、10、20MHz。以每种带宽下所带的RB个数的值来暗示该系统采用的带宽。注意，该RB个数仅仅针对该带宽的Transmission Bandwidth，即用于传输数据、或者理解成是工作的的RB。2、系统帧号信息同样在MIB消息中获取。系统帧号：systemFrameNumber 10100010B。System Frame Number一共是有10 bits。MIB中只广播前8位，因此在MIB中看到的SFN的比特数只有8位。末2位由UE对P-BCH进行“暗含”解码得来，如在1个40ms的P-BCH TTI中，第一个radio frame就是0
17、0，第二个radio frame是01，第三个radio frame是10，第四个radio frame是11。根据协议规范，The first transmission of the MIB is scheduled in subframe #0 of radio frames for which the SFN mod 4 = 0, and repetitions are scheduled in subframe #0 of all other radio frames. 也就是说，我们在看到的第1条MIB的SFN mod4 = 0，也就是说，所有的MIB的SFN都是在MIB消息中看到的
18、8位systemFrameNumber后面加上2个0，刚好mod4为0。我理解是，MIB中的systemFrameNumber实际上是一个MIB 40ms周期的组号，一共有256组（2个8次方），从0-255，每组4个分别是00、01、10、11。SFN是从0-1023反复循环，大周期是1024*10ms=10.24s。2.1.2时隙配比与工作频段上下行时隙配置、特殊时隙配置、工作频段等分布于SIB1消息中。以下是某条SIB1消息的解码：以下是一条systemInformationBlockType1中关于的详细解析： message c1 : systemInformationBlockTy
19、pe1 : cellAccessRelatedInfo plmn-IdentityList plmn-Identity mcc 4, 6, 0 , mnc 0, 8 , cellReservedForOperatorUse notReserved , trackingAreaCode 0000001100000000B, cellIdentity 0000000000000000000000100010B, cellBarred notBarred, intraFreqReselection allowed, csg-Indication FALSE , cellSelectionInfo q
20、-RxLevMin -60 , freqBandIndicator 40, schedulingInfoList si-Periodicity rf8, sib-MappingInfo sibType3 , si-Periodicity rf64, sib-MappingInfo sibType4, sibType5, sibType6, sibType7 , tdd-Config subframeAssignment sa1, specialSubframePatterns ssp7 , si-WindowLength ms10, systemInfoValueTag 3 1、subfram
21、eAssignment：标示了上下行时隙比例配置，sa0就是 Configuration 0, sa1就是Configuration 1。在协议TS 36.211 21, table 4.2.2中可以查找到。如下所示： Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD
22、65 msDSUUUDSUUD 因此该信令中，上行下时隙比例配置为Configuration 1，即一个radio frame配置的“DSUUD DSUUD”上下行时隙比例。2、specialSubframePatterns：特殊子帧的上下行配比。在协议TS 36.211 21, table 4.2.1 中可以查到，如下所示。ssp0代表Configuration 0, ssp1代表Configuration 1，等等。Normal cyclic prefix in both downlink and uplinkSpecial subframe configurationDwPTSGPUpP
23、TS031011941210313112141211539269327102281112本信令中，Configuration 7即是现网配置的DwPTS:GP:UpPTS = 10:2:2的比例。3、freqBandIndicator：标示了工作频段。在协议36.101 42, table 5.5-1中可以获知。查阅36.101可知本信令中的freqBandIndicator 40对应的是2300-2400MHz，室内频段。如果是室外站的话，freqBandIndicator 应该对应的是38：2570-2620MHz。以下是所有TDD的频段标示。331900 MHz1920 MHz1900
24、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 MHzTDD2.1.3小区基本信息小区
25、基本信息可以在SIB1中查找到，如下所示：message c1 : systemInformationBlockType1 : cellAccessRelatedInfo plmn-IdentityList plmn-Identity mcc 4, 6, 0 , mnc 0, 8 , cellReservedForOperatorUse notReserved , trackingAreaCode 0000001100000000B, cellIdentity 0000000000000000000000100010B, cellBarred notBarred,1、plmn-Identity
26、（mcc+mnc）如以上信令所示，mobile country code = 460，mobile network code = 082、cellReservedForOperatorUse参考3GPP TS36.304的4。如果该值设为reserved，而且cellBarred设成notBarred，Access Class为11或者15的UE可以在此小区进行正常的小区选择和重选；对于Access Class为0-9、12-14的UE，该小区对于它们来说，如同设置为barred一样的效果，即该cell不允许小区选择、重选、甚至是紧急呼叫。3、trackingAreaCode 00000011
27、00000000。LTE的跟踪区作用类似于2、3G的路由区。Tracking Area Code一共16位，换算成10进制，就是一共有65536个。4、cellIdentity 0000000000000000000000100010。一共28位。这个跟PCI（Physical Cell Identity）是完全不同的，这个cell Identity实际上是CellGlobalIdEUTRA的一部分。The IE CellGlobalIdEUTRA specifies the Evolved Cell Global Identifier (ECGI), the globally unique
28、identity of a cell in E-UTRA，由PLMN-Identity和cell Identity 组成。因此CellGlobalIdEUTRA在全球的E-UTRA是唯一的，而cell Identity在PLMN中则是唯一的。cell Identity左20位是Macro eNB id，右8位是是本小区在所属eNB中的序号，是eNB根据本eNB的小区数配置依次分配。5、cellBarred notBarred。参考3GPP TS36.304，如果cell改成barred，则该cell不允许小区选择、重选、甚至是紧急呼叫。2.2下行物理信道配置 LTE主要下行物理信道有PBCH、
29、PSS、SSS、PDCCH、PHICH、PCFICH、PDSCH等。其中，协议规定PBCH、PSS、SSS是固定位置的，方便UE在小区搜索时进行盲检。因此在信令解析是没有这几个信道的位置提示的。PDCCH占据一个子帧的最多前3个Symbol（对于LTE TDD来说，subframe1和6最多前2个symbol）。而PCIFCH和PHICH则穿插在PDCCH中。如何从信令中的关键参数解析PCIFCH和PHICH的位置，请见下文。2.2.1 PCFICH信道PCFICH的具体位置取决于PCI与Bandwidth两个参数。UE在进行小区搜索时可以获得PCI信息，在MIB中可以获取Bandwidth信
30、息。The physical control format indicator channel carries information about the number of OFDM symbols used for transmission of PDCCHs in a subframe. 或者说，间接告诉UE data region从哪里开始。PCFICH携带的信息为CFI（Control Format Indicator），取值范围是13（即CFI = 1, 2 or 3；用2 bit表示，CFI=4为预留，不使用）。根据协议36.212中5.3.4，当时，PDCCH Symbol个数
31、=CFI取值；当时（即带宽为1.4MHz），PDCCH Symbol个数=CFI取值+1，此时PDCCH可能占2、3或4条OFDM Symbol。该信道在每个小区有且仅有一条。The PCFICH shall be transmitted when the number of OFDM symbols for PDCCH is greater than zero。时域上：在每个下行Sub Frame的第1个Symbol上（one or two antenna ports）频域上：PCFICH由4个REG组成，共16个RE，在频域上均匀分布，由PCI和Bandwidth两个参数决定，具体位置由以
32、下公式可以计算得知：where the additions are modulo ,and is the physical-layer cell identity as given by Section 6.11. 举例1：Physical Cell ID=1，则第1个k=(12/2)*(1mod200)=6，则第1个REG则从k=6开始，一连4个RE，组成1个REG（中间可能有CRS），第2个REG开始的位置则是：k=6+50*12/2=306。以此类推，第3个则从606开始，第4个则从906开始。举例2：Physical Cell ID=199，则第1个k=(12/2)*(199mod20
33、0)=1194，但实际上，这已经是最后一组的REG了。那么第1组REG，则是从1194+300-1200=294开始，第2组REG则是从294+300=594开始，第3组REG则是从894开始。举例3：Physical Cell ID=50，则第1个k=300，第2个k=600，第3个k=900，第4个k=0。如果相邻小区的PCFICH在同一位置，容易造成相互之间的干扰，使得UE无法正确解码PCFICH。为了规避PCFICH在同一位置，我们需要注意相邻小区的PCI取值。由于第一个REG的起始位置由以下公式决定：， 为了让PCFICH更准确地让UE解码，可以采用PCFICH power boos
34、ting技术，即eNode B可以让PCFICH向PDCCH“借”功率。2.2.2 PHICH信道PHICH信道的具体位置由phich-Duration与phich-Resource（Ng）所共同决定，在MIB中可以获取。The PHICH carries the hybrid-ARQ ACK/NACK in response to UL-SCH transimission.Table 6.9.3-1: PHICH duration in MBSFN and non-MBSFN subframes.PHICH durationNon-MBSFN subframesMBSFN subframes
35、Subframes 1 and 6 in case of frame structure type 2All other casesOn a carrier supporting both PDSCH and PMCHNormal111Extended232通过上表我们可以知道PHICH在时域上的占用的symbol数量，一般情况下都是占用1个symbol。那么PHICH在频域上的占用情况则可以从下面的公式中计算出来。The number of PHICH groups is constant in all subframes and given bywhere is provided by h
36、igher layers. The index ranges from to .For frame structure type 2, the number of PHICH groups may vary between downlink subframes and is given by where is given by Table 6.9-1 and by the expression above. The index in a downlink subframe with non-zero PHICH resources ranges from to .Table 6.9-1: Th
37、e factor for frame structure type 2.Uplink-downlinkconfigurationSubframe number 0123456789021-21-101-101-1200-1000-10310-00011400-000011500-0000010611-11-1通过以上公式，我们可以计算出PHICH在哪几个下行symbol上，以及The number of PHICH groups。一个PHICH group占用3个REG，共12个RE。那么PHICH占用的所有RE数就等于12*。举例：如果采用Uplink-downlink configurat
38、ion=1的配置，则PHICH只在subframe1、4、6、9上，占用1个symbol。如果Ng=1，且带宽是100MHz，则=13。=13，则1个PHICH大组共有13个REG，合计52个RE。那么这个symbol上共有52*3=156个RE用于PHICH。至于PHICH每个大组的起始位置，比较复杂，暂不研究。但是从仿真来看，似乎两个大组之间都是相隔396个RE。如果是FDD-LTE，UE可以从MIB中获得PHICH的所占用的资源，但是TD-LTE，UE只能知道部分的PHICH信息，从而在读取PHICH信息后基于推测信息，盲检PDCCH。2.3上行物理信道配置LTE主要上行物理信道有PRA
39、CH、PUCCH、PUSCH。2.3.1 PRACH信道在TD-LTE系统中，PRACH的位置由prach-ConfigIndex和prach-FreqOffset以及subframeAssignment所共同决定的。prach-ConfigIndex：在SIB 2中，现网设置为3。prach-FreqOffset：在SIB 2中，现网设置为2。subframeAssignment：在SIB1中，现网设置为sa1。参考36.211的Table 5.7.1-4，可知道，当prach-ConfigIndex设置为3，subframeAssignment设置为sa1（即UL/DL Configura
40、tion为1）的时候，PRACH的时域位置为（0、0、0、1）。 第1个0表示a frequency resource index within the considered time instance，起作用具体请参见36.211的5.7.1的公式（P34，910版本）。第2个0表示，PRACH在每个Radio Frame都出现；第3个0表示PRACH在第1个Half Frame；（半帧的概念是TDD才有的）第4个1表示，the uplink subframe number where the preamble starts, counting from 0 at the first upl
41、ink subframe between 2 consecutive downlink-to-uplink switch points。也就是说，这个数字代表的是上行的subframe number，从0开始算，在两个上下行转换点之间。在现网“DSUUD DSUUD”的配置下，PRACH位于每个Radio Frame的红色的U上。prach-FreqOffset设置为2，决定了PRACH的频域位置：在从低频率的Resource Block开始往上数第2个（前面是0和1）Resource Block是PRACH开始的位置，并且占用连续的6个RB。2.3.2 PUCCH信道 在SIB 2中可以查询
42、到PUCCH信息，如下所示：pucch-Config deltaPUCCH-Shift ds1, nRB-CQI 1, nCS-AN 0, n1PUCCH-AN 0 ,PUCCH Format主要有1/1a /1b与2/2a/2b两种，两种格式的PUCCH所在的PRB是不一样的，由以下公式决定： 对于PUCCH Format 1/1a /1b，在本信令中，1、对应的是n1PUCCH-AN，为0；取值范围：INTEGER (0.2047)，通过该值，再经过一个很复杂的公式计算，可以得到PUCCH Format 1/1a/1b所在RB的Cyclic Shift（频域上的）与Orthogonal Sequence（时域上的）。注：只有PUCCH Format 1/1a/1b才同时具有Cyclic Shift与Orthogonal Sequence，PUCCH Format 2/2a/2b只有Orthogonal Sequence，因此只对PUCCH 1/1a/1b起作用。2、对应的是nCS-AN，为0；取值范围：INTEGER (0.7)，表示PUCC
