[4G&5G专题-12]:功能-LTE载波聚合CA对空口协议栈的影响概述

目录

1. LTE空口协议栈

2. 载波聚合对空口协议栈影响

2.1 载波聚合对空口协议栈影响的总体架构

2.2 L3 RRC层影响

2.3 L2 PDCP层影响

2.4 L2 RLC层影响

2.5 L2 MAC层影响

2.6 L1 PHY层影响

2.7 L0 Radio层影响



1. LTE空口协议栈

  • L0 RF

负责模数转换、射频调制、无线电磁波的收与发。

  • L1 PHY:

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。

最为复杂的一层,也是最考验产品的一层协议。

实际设计中,涉及诸多算法也最能体现实际芯片的性能。和硬件紧密相关,需要协同工作。

  • L2 MAC:

负责处理HARQ重传与上下行调度。应该说,L2的精华就在这边,重传和调度能做好,对于整个产品来说,速率就能体现出来。

混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat reQuest,HARQ),是一种将前向纠错编码(FEC)和自动重传请求(ARQ)相结合而形成的技术。

传统的ARQ技术简单地抛弃错误的数据,不做存储,也就不存在合并的过程,自然没有分集增益,往往需要过多地重传、过长时间地等待。

HARQ的关键词是存储、请求重传、合并解调。接收方在解码失败的情况下,保存接收到的数据,并要求发送方重传数据,接收方将重传的数据和先前接收到的数据进行合并后再解码。这里面就有一定的分集增益,减少了重传次数,进而减少了时延。

  • L2 RLC(Radio Link Control,无线链路层控制协议):

负责分段与连接、重传处理,以及对高层数据的顺序控制。

RLC提出了三种模式:透明模式(Transparent Mode,TM)、非确认模式(Unacknowledged Mode,UM)和确认模式(Acknowledged Mode,AM)。

一般来讲,

AM模式典型用于TCP的业务,如文件传输,这类业务主要关心数据的无措传输;

UM模式用于高层提供数据的顺序传送,但是不重传丢失的PDU,典型用于如Voip业务,这类业务最主要关心传送时延;

TM模式则仅仅用于特殊的目的,如随机接入。

  • L2 PDCP(Packet Data Convergence Protocol分组数据汇聚协议):

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,PDHP层在控制面对RRC和NAS层消息进行完整性校验,在用户面不进行完整性校验。以及对数据和信令的加密。

  • L3 RRC(Radio Resource Control无线资源控制):

支持终端eNodeB间多种功能的最为关键的信令协议。

广播NAS层和AS层的系统消息,寻呼功能,小区RRC连接建立、保持和释放,端到端无线承载的建立、修改和释放,移动性管理包括UE测量报告、小区切换、UE小区选择和重选等。

RRC层协议终止于eNode B。

  • L3 NAS(Non-Access Stratum非接入):

处理UEMME之间信息的传输,传输的内容可以是用户信息控制信息。如业务的建立、释放或者移动性管理信息。

NAS层以下,我们称为AS层(无线接入层),而NAS对于eNode B是透明的。

从上图可以看到,eNode B是没有这层协议的,所有NAS消息,对于他来说,就是过路。

NAS建立在AS层之上,它与接入信息无关,只是通过接入层的信令交互,在UE和MME之间建立起了信令通路,从而便能进行非接入层信令流程了。NAS子层则终止于MME

2. 载波聚合对空口协议栈影响

2.1 载波聚合对空口协议栈影响的总体架构

2.2 L3 RRC层影响

(1)负责在基站一侧建立和删除所有的小区,包括primary Cell和Secondary Cells

(2)负责管理终端与基站之间的每个小区内L3 RRC信令面连接: L3 RRC连接的增加、删除、重配.,

(3)在载波聚合CA的情况下,UE只与primary Cell建立L3 RRC信令面连接,与其他小区没有L3 信令面RRC连接,只有L2用户面 RLC层连接

  • UE至于primary Cell建立L3的RRC信令面连接,与Secondary Cells不建立L3的RRC信令面连接.
  • primary Cell负责UE attach
  • primary Cell负责UE的移动性管理
  • primary Cell负责UE的测量
  • primary Cell负责通过RRC,动态的通知UE, 在MAC层加入或退出Secondary Cells的用户面调度.

(4)Secondary Cell支持通过RRC消息管理以MAC层调度为基础的SCell的激活与去激活,以便UE节省电量

(5)对于核心网,UE所在的primary Cell是统一的对外接口。

2.3 L2 PDCP层影响

无影响。

2.4 L2 RLC层影响

(1)RRL层看不到载波聚合中的不同的小区

(2)UE只与主小区建立RLC连接,与从小区不建立RLC连接。

(3)主小区RLC连接,承载了载波聚合中所有无线小区中用户面的数据,因此增加了主小区RLC链路层中数据量。

2.5 L2 MAC层影响

(1)负责为UE在“主Cell”和所有从Cell”用户面数据的调度。

(2)从Cell”中UE用户名数据的调度,受控与主cell MAC层的调度。

(3)每个Cell负责各自的混合自动重传请求HARQ.

(4)负责载波聚合时,UE在不同小区内数据的聚合与分离, 称为UE Mux

(5)LAA辅助小区或从小区没有SIBMIB调度

2.6 L1 PHY层影响

(1)每个小区是独立的,不区分主小区和从小区,因此L1看到的是小区载波。

(2)每个小区有自己独立的TB和RB无线资源。

(3)UE需要与主小区(PCell)建立独立的物理层下行控制信道PDCCH(Physical Downlink Control Channel)和独立的物理层上行控制信道PUCCH,用于小区在物理层直接控制UE数据面的行为。

RRC Reconfiguration,从小区的帧结构,帧的长度等信息,基站就是通过PDCCH下发给UE的。

(4)UE与每个从小区(SCell)可选的建立独立的物理层下行控制信道PDCCH信道

(3)UE与每个从小区(SCell)不建立独立物理层上行控制信道PUCCH。

2.7 L0 Radio层影响

Radio层实际上看不到载波的聚合,只看到一个个独立的小区天线载波,每个小区载波其实是对等的,并不区分是“主小区”还是“从小区”。

3. UE跨小区信令的RRC层控制(SCell的动态添加和删除)

UE1:  驻留在Pcell载波1

UE2:  驻留在Pcell载波1,并使用SCell载波2,进行载波聚合

UE3:  驻留在Pcell载波2,并使用SCell载波1和SCell载波3,进行载波聚合.

4 UE载波聚合实现方案1:在MAC层聚合( UE跨小区载波调度)

跨小区调度是R10为UE引入的可选功能,它可以通过UE能力传输过程中,通过RRC激活或去激活。

优先选择UE在MAC层进行载波聚合。

5 UE载波聚合实现方案2:在PHY层聚合

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