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LTE相关概念
LTE相关概念
Contents
一.LTE基本概念
1.LTE架构
2.LTE中的QoS
EPS系统中，QoS控制的基本粒度是EPS承载（Bearer），即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障（如调度策略，缓冲队列管理，链路层配置等），不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供。
在EPS系统中，PDN指的是外部的数据网络（相对于LTE运营商而言），例如Internet，企业专用数据网等。
APN（接入点名称）的值作为PDN网络的标识，PDNGW位于EPC和PDN的边界。
EPSBearer存在于UE和PDNGW之间。
通常情况下（GTPBasedS5/S8），EPS承载可以看作是UE与分组数据网网关（PDN-GW）之间的逻辑电路，（对于基于PMIP的S5/S8接口，一般认为EPSBearer存在与UE与SGW之间）。
EPS承载取代了UMTS网络中的分组数据协议上下文（PDPContext）。
根据QoS的不同，EPSBear可以划分为两大类：
GBR（GuranteedBitRate）和Non－GBR。
所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。
MBR（MaximumBitRate）参数定义了GBRBear在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。
MBR的值有可能大于或等于GBR的值。
相反的，Non－GBR指的是在网络拥挤的情况下，业务（或者承载）需要承受降低速率的要求，由于Non－GBR承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。
而GBR承载一般只是在需要时才建立。
EPS系统中，为了提高用户体验，减小业务建立的时延，真正实现用户的“永远在线”，引入了默认承载（DefaultBearer）的概念，即在用户开机，进行网络附着的同时，为该用户建立一个固定数据速率的默认承载，保证其基本的业务需求，默认承载是一种Non－GBR承载。
一般来说，每个PDN连接都对应着一个DefaultBearer和一个IPAddress，只有在UE和PDN都支持IPV4，IPV6双协议栈，一个PDN连接才有可能对应两个DefaultBearer和IPAddress，UE在此PDN连接的有效期内将会一直保持此DefaultBearer（IP地址有可能变化吗？
）。
如果UE存在与多个PDN的连接，那么UE可以有多个DefaultEPSBear和IP地址。
默认承载的QoS参数可以来自于从归属用户服务器（HSS）中获取的签约数据，也可以通过PCRF交互或者基于本地配置来改变这些值。
为了给相同IP地址的UE提供具有不同QoS保障的业务，如视频通话，移动电视等，需要在UE和PDN之间建立一个或多个DedicatedEPSBear。
连接到相同PDN的其他EPS承载称为专有承载，运营商可以根据PCRF（PolicyAndChargingResourceFunction）定义的策略，将不同的数据流映射到相应的DedicatedEPSBear上，并且对不同的EPSBear采用不同的QoS机制。
专有承载可以是GBR承载，也可以是Non－GBR承载。
专有承载的创建或修改只能由网络侧来发起，并且承载QoS参数值总是由分组核心网来分配。
一个EPSBearer要经过不同的网元和接口，如下图所示。
包括：
PGW到SGW之间的S5/S8接口，SGW到eNodeB之间的S1接口和eNodeB到UE之间的Uu接口。
EPSBearer在每个接口上会映射到不同的底层承载，每个网络节点负责维护底层承载的标识以及相互之间的绑定关系。
From3GPP23.4014.7.2.2TheEPSbearerwithGTP-basedS5/S8
Figure1TwoUnicastEPSbearers（GTP-basedS5/S8）
如上图所示，eNodeB通过创建无线承载与S1承载之间的绑定，实现无线承载与S1承载之间的一一映射；S-GW通过创建S1承载与S5/S8承载之间的绑定，实现S1承载与S5/S8承载之间的一一映射。
最终，EPS承载数据通过无线承载、S1承载以及S5/S8承载的级联，实现了UE与PDN之间连接业务的支持。
把IP包过滤到不同的承载是基于业务流模板（TFT）。
TFT使用IP包头信息（如源和目的IP地址以及TCP端口号）来过滤包，如从网页浏览业务过滤VoIP数据包等，从而使每个业务都可以在具有适合QoS的承载中发送。
UE中与每个承载相关的上行业务流模板（TFT）在上行方向把IP包过滤到EPS承载。
P-GW中的下行TFT也具有一套类似的下行包过滤器。
用户的IP数据包需要映射到不同的EPSBearer，以获得相应的QoS保障。
这样的映射关系是通过TFT（TrafficFlowTemplate）和其中的PacketFilters来实现的。
TFT是映射到相应EPSBearer的所有PacketFilter的集合，PacketFilter表示将用户的一种业务数据流（SDF，ServiceDataFlow）映射到相应的EPSBearer上，PacketFilter通常包括源/目的IP地址，源/目的IP端口号，协议号等内容。
专有的EPSBearer必须有与之相应的TFT。
相反的，缺省的EPSBear通常并不配置特定的TFT，或者说，配置的是通配TFT，这样所有不能映射到专有EPSBearer的IP数据包会被映射到缺省的EPSBearer上。
在专有的EPSBearer被释放的情况下，原来映射到专有EPSBearer上的数据包也会被重新路由到相应的缺省EPSBearer上。
TFT分为上行和下行两个方向，其中，上行的TFT在UE侧对上行的数据包进行过滤和映射。
下行的TFT在PDN侧对下行的数据包进行过滤和映射。
在接入网中，空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的，每个承载都有相应的QoS参数QCI（QoSClassIdentifier）和ARP（AllocationAndRetentionPriority）。
QCI同时应用于GBR和Non-GBR承载。
一个QCI是一个值，包含优先级，包延迟，以及可接受的误包率等指标，每个QCI都与一个优先级相关联，优先级1是最高的优先级别。
承载QCI的值决定了其在eNodeB的处理策略。
例如，对于误包率要求比较严格的Bearer，ENodeB一般通过配置RLC成AM模式来提高空口传输的准确率。
标准中（23。
203）定义了九种不同的QCI的值，在接口上传输的是QCI的值而不是其对应的QoS属性。
通过对QCI的标准化，可以规范不同的厂家对于相应的QoS业务的理解和处理，方便在多厂商互连环境和漫游环境中不同设备／系统间的互连互通。
Figure1StandardizedQCIcharacteristics
ARP是分配和保留优先级（AllocationandRetentionPriority）。
ARP同时应用于GBR和Non-GBR承载，主要应用于接入控制，在资源受限的条件下，决定是否接受相应的Bearer建立请求。
另外，eNodeB可以使用ARP决定在新的承载建立时，已经已经存在承载的抢占优先级。
一个承载的ARP仅在承载建立之前对承载的建立产生影响。
承载建立之后QoS特性，应由QCI、GBR、MBR等参数来决定。
为了尽可能提高系统的带宽利用率，EPS系统引入了汇聚的概念，并定义了AMBR（AggregatedMaximumBitRate）参数。
AMBR可以被运营商用来限制签约用户的总速率，它不是针对某一个Bearer，而是针对一组Non－GBR的Bearer。
当其他EPS承载不传送任何业务时，这些Non-GBR承载中的每一个承载都能够潜在地利用整个AMBR。
AMBR参数限制了共享这一AMBR的所有承载能所能提供的总速率。
3GPP定义了两种不同的AMBR参数：
UE-AMBR和（APN）-AMBR。
UE－AMBR定义了每个签约用户的AMBR。
APN-AMBR是针对APN的参数，它定义了同一个APN中的所有EPSBearer提供的累计比特速率上限。
AMBR对于上行和下行承载可以定义不同的数值。
作为UE连接到网络流程的一部分，需给UE分配IP地址并且至少建立一个承载。
这就是所谓的默认承载，为保证UE始终以IP方式连接到PDN，它在整个PDN连接过程中都保持建立状态。
默认承载的承载级QoS参数值的初始化由MME根据HSS发来的开户信息设定。
在与PCRF交互中或根据本地配置PCEF可能改变这些值。
另外，所谓的专用承载在连接过程中或连接完成后的任何时候都可以建立。
专用承载可以是GBR承载也可以是non-GBR承载（默认承载总是non-GBR承载，因为它一直要保持建立状态）。
默认承载和专用承载的区别对于接入网络来说应该是透明的。
那么每一个承载都与特定的QoS相关联，如果给一个特定UE建立一个以上的承载，那么每个承载必须有适合的TFT相对应。
这些专用承载来自IMS域定的触发或UE的请求连接建立。
UE的专用承载可由一个或多个P-GW提供。
一个EPS承载是分组数据网网关和UE间满足一定服务质量（QoS）的IP流。
一个EPS承载通常具有一定的QoS。
一个用户可建立多个EPS承载，从而具有不同的QoS等级或连接到不同的PDN。
例如，一个用户可以同时进行话音通信、浏览网页或FTP下载等。
语音承载为语音业务提供必要的QoS保证，而“尽力而为”承载可以满足浏览网页或FTP下载的要求。
专用RRC消息通过SRB传输，SRB通过PDCP和RLC层映射到逻辑信道—既可以是连接建立时的公共控制信道（CCCH），也可以是RRC_CONNECTED状态下的专用控制信道（DCCH）。
系统信息和寻呼消息各自直接映射到逻辑信道，即广播控制信道（BCCH）和寻呼控制信道（PCCH）。
SRB0用于采用CCCH时的RRC消息，SRB1用于采用DCCH时的RRC消息，SRB2用于采用只包含NAS专用信息的DCCH的RRC消息（优先级低）。
所有使用DCCH的RRC消息都被PDCP层进行完整性保护和加密（在安全功能激活之后），并且使用自动请求重传协议（ARQ）在RLC层可靠地发送。
使用CCCH的RRC消息没有进行完整性保护，在RLC层也不使用ARQ协议。
二、LTE 中的CQI，PMI，RI上报机制
LTE中支持两种形式的CQI，PMI和RI上报：
周期性的和非周期性的上报。
周期性的CQI上报通常是通过PUCCH来进行的。
如果UE在发送周期性CQI的子帧上，同时被调度有数据需要发送，那么，周期性的CQI上报将通过PUSCH来进行。
此时，UE将在PUSCH中采用和PUCCH中同样的CQI/PMI/RI格式，而相应的PUCCH上的CQI上报资源将会闲置不用【1】。
eNodeB还可以触发UE进行非周期性的上报。
非周期性的上报是通过PUSCH来进行的。
这些上报可以在PUSCH上单独地或者和其他数据一起进行发送。
在周期性CQI上报和非周期性CQI上报子帧同时存在的子帧，UE将会只上报非周期性的CQI上报而丢弃周期性的上报。
CQI上报的粒度有三个等级：
宽带，UE选择的子带和上层配置的子带。
宽带CQI上报是指UE针对整个系统带宽上报一个CQI。
CQI的取值如下图所示：
Table7.2.3-1:
4-bitCQITable
CQIindex
modulation
coderatex1024
efficiency
0
outofrange
1
QPSK
78
0.1523
2
QPSK
120
0.2344
3
QPSK
193
0.3770
4
QPSK
308
0.6016
5
QPSK
449
0.8770
6
QPSK
602
1.1758
7
16QAM
378
1.4766
8
16QAM
490
1.9141
9
16QAM
616
2.4063
10
64QAM
466
2.7305
11
64QAM
567
3.3223
12
64QAM
666
3.9023
13
64QAM
772
4.5234
14
64QAM
873
5.1152
15
64QAM
948
5.5547
值得注意的是，类似于HSDPA，CQI的选取准则是UE接收到的传输块的误码率不超过10％。
因此，UE上报的CQI不仅与下行参考信号的SINR有关，还与UE接收机的灵敏度有关【2】。
上层配置的子带上报是指针对整个系统带宽，UE上报一个宽带CQI。
除此之外，UE还对每个子带上报一个CQI。
在上层配置的子带上报中，每个子带的带宽为K个连续的物理资源块，K的取值大小与系统的带宽有关。
子带的数目为 ，覆盖了整个系统的带宽。
其中 为下行的物理资源块的数目。
最后一个子带的资源块数目可能小于K。
Table7.2.1-3:
SubbandSize（k）vs.SystemBandwidth
SystemBandwidth
SubbandSize
（k）
6-7
NA
8-10
4
11-26
4
27-63
6
64-110
8
对于每个子带，上报2个Bit的CQI编号，子带的CQI编号与子带CQI相对于宽带CQI的偏移值有关，如下所示：
SubbanddifferentialCQIoffsetlevel=subbandCQIindex–widebandCQIindex
Table7.2.1-2:
MappingsubbanddifferentialCQIvaluetooffsetlevel
SubbanddifferentialCQIvalue
Offsetlevel
0
0
1
1
2
≥2
3
≤-1
对于UE选择的子带上报，在周期性上报和非周期性上报中具有不同的形式，下面将会详细叙述。
LTE中的CQI上报，还与UE的传输模式有关。
LTE中，定义了八种不同的传输模式，对应相应的多天线技术。
不同的传输模式下，上报的CQI中包含不同的内容。
Table7.2.3-0:
PDSCHtransmissionschemeassumedforCQIreferenceresource
Transmissionmode
TransmissionschemeofPDSCH
1
Single-antennaport,port0
2
Transmitdiversity
3
Transmitdiversityiftheassociatedrankindicatoris1,otherwiselargedelayCDD
4
Closed-loopspatialmultiplexing
5
Multi-userMIMO
6
Closed-loopspatialmultiplexingwithasingletransmissionlayer
7
IfthenumberofPBCHantennaportsisone, Single-antennaport,port0; otherwise Transmitdiversity
8
IftheUEisconfiguredwithoutPMI/RIreporting:
ifthenumberofPBCHantennaportsisone,single-antennaport,port0;otherwisetransmitdiversity
IftheUEisconfiguredwithPMI/RIreporting:
closed-loopspatialmultiplexing
下面对周期性CQI上报和非周期性CQI上报分开进行讨论。
首先，对于非周期的上报。
UE如果在子帧N中，接收到DCI格式0，或者是RAR反馈，其中CQIRequest的位设置为1并且未被预留，那么UE会在相应的上行子帧，反馈相应的CQI。
LTE中规定，UE需要支持如下几种不同模式的CQI非周期上报机制。
Table7.2.1-1:
CQIandPMIFeedbackTypesforPUSCHreportingModes
PMIFeedbackType
NoPMI
SinglePMI
MultiplePMI
PUSCHCQI FeedbackType
Wideband
Mode1-2
（widebandCQI）
UESelected
Mode2-0
Mode2-2
（subbandCQI）
HigherLayer-configured
Mode3-0
Mode3-1
（subbandCQI）
在不同的传输模式下，UE支持的上报模式如下所示：
Transmissionmode1 :
Modes2-0,3-0
Transmissionmode2 :
Modes2-0,3-0
Transmissionmode3 :
Modes2-0,3-0
Transmissionmode4 :
Modes1-2,2-2,3-1
Transmissionmode5 :
Mode3-1
Transmissionmode6 :
Modes1-2,2-2,3-1
Transmissionmode7 :
Modes2-0,3-0
Transmissionmode8 :
Modes1-2,2-2,3-1iftheUEisconfiguredwithPMI/RIreporting;modes2-0,3-0iftheUEisconfiguredwithoutPMI/RIreporting
RRC信令中的参数cqi-ReportModeAperiodic定义了配置给UE所使用的上报模式。
在UE选择的子带上报的模式中，UE在大小为K的子带中，选择M个适合（应该是最好）的子带，计算其CQI的平均值，将其上报给eNodeB。
其中K和M的大小与系统的带宽有关，如下表所示：
Table7.2.1-5:
SubbandSize（k）andNumberofSubbands（M）inSvs.DownlinkSystemBandwidth
SystemBandwidth
SubbandSize k （RBs）
M
6–7
NA
NA
8–10
2
1
11–26
2
3
27–63
3
5
64–110
4
6
UE需要上报一个宽带的CQI，而将M个子带的CQI以相对于宽带CQI偏移值的形式由2个Bit来表示。
CQI值与偏移值的对应关系如下表所示：
Table7.2.1-4:
MappingdifferentialCQIvaluetooffsetlevel
DifferentialCQIvalue
Offsetlevel
0
≤1
1
2
2
3
3
≥4
由于UE选择的M个子带的CQI要高于整个系统带宽的CQI值，因此上表中的偏移值（一般）不存在负数。
除此之外，UE还需要通知eNodeB其所选择的M个子带在系统带宽中所处的位置【1】。
除了非周期性的上报，eNodeB还可以通过RRC信令中的参数cqi-FormatIndicatorPeriodic，配置UE进行周期性的上报（包括CQI的上报模式，所使用的PUCCH资源以及上报周期等）。
周期性的上报中，支持的上报模式如下表所示：
Table7.2.2-1:
CQIandPMIFeedbackTypesforPUCCHreportingModes
PMIFeedbackType
NoPMI
SinglePMI
PUCCHCQI FeedbackType
Wideband
Mode1-0
Mode1-1
（widebandCQI）
UESelected
Mode2-0
Mode2-1
（subbandCQI）
在不同的传输模式下，所能够支持的CQI上报模式如下：
【1】
Transmissionmode1 :
Modes1-0,2-0
Transmissionmode2 :
Modes1-0,2-0
Transmissionmode3 :
Modes1-0,2-0
Transmissionmode4 :
Modes1-1,2-1
Transmissionmode5 :
Modes1-1,2-1
Transmissionmode6 :
Modes1-1,2-1
Transmissionmode7 :
Modes1-0,2-0
Transmissionmode8 :
Modes1-1,2-1iftheUEisconfiguredwithPMI/RIreporting;modes1-0,2-0iftheUEisconfiguredwithoutPMI/RIreporting
在周期性上报的情况下，不支持上层配置的子带CQI上报。
对于UE选择的子带上报，与非周期性上报的情况也有所不同。
在周期性的上报中，全部N个子带被分成J个子带组，其中子带的大小K（单位是RB）和子带组的数目J与系统的带宽有关，如下表所示。
Table7.2.2-2:
SubbandSize（k）andBandwidthParts （J） vs.DownlinkSystemBandwidth
SystemBandwidth
SubbandSize k（RBs）
BandwidthParts（J）
6–7
NA
NA
8–10
4
1
11–26
4
2
27–63
6
3
64–110
8
4
对于每个大小为 的子带组，UE选择其中的一个子带进行CQI上报，同时UE将上报相应子带在子带组中的位置标号，大小为 个比特。
CQI/PMI周期性上报的周期 （单位是子帧）以及偏移 （单位是子帧）取决于RRC中的信令参数cqi-pmi-ConfigIndex，RI周期性上报的周期 和偏移 取决于RRC中的信令参数ri-ConfigIndex。
在只有宽带CQI/PMI上报
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