LTE下的詳細(xì)開機(jī)流程介紹-很好-很重要

1、UE的開機(jī)流程PLMN由很多個(gè)小區(qū)組成。小區(qū)由其使用的主擾碼（Primary Scrambling Code）標(biāo)識(shí)，主擾碼在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)分配。小區(qū)所屬的PLMN的信息包含在系統(tǒng)消息中。終端在開機(jī)或脫網(wǎng)時(shí)，首先選擇一個(gè)PLMN，然后搜索該P(yáng)LMN的小區(qū)，如果在該P(yáng)LMN下無法捕捉到合適的小區(qū)，則上報(bào)PLMN列表啟動(dòng)新一輪小區(qū)獲取過程。 終端要維護(hù)幾種不同類型的PLMN列表，每個(gè)列表中會(huì)有多個(gè)PLMN。l PLMN-已登記PLMN（PLMN）是終端在上次關(guān)機(jī)或脫網(wǎng)前登記上的PLMN。l PLMN-等效PLMN（PLMN）為與終端當(dāng)前所選擇的PLMN處于同等地位的PLMN，其優(yōu)先級(jí)相同。l PLMN-

2、歸屬PLMN（PLMN） 為終端用戶歸屬的PLMN。l PLMN-用戶控制PLMN（PLMN）是儲(chǔ)存在卡上的一個(gè)與PLMN選擇有關(guān)的參數(shù)。l PLMN-運(yùn)營(yíng)商控制PLMN（PLMN）是儲(chǔ)存在卡上的一個(gè)與PLMN選擇有關(guān)的參數(shù)。l PLMN-禁用PLMN（PLMN）為被禁止訪問的PLMN， l PLMN-可獲取PLMN（PLMN）為終端能在其上找到至少一個(gè)小區(qū)，并能讀出其PLMN標(biāo)識(shí)信息的PLMN。PLMN的選擇有自動(dòng)和手動(dòng)兩種：（1）自動(dòng)選擇，終端開機(jī)或脫網(wǎng)時(shí)，其非接入層功能模塊會(huì)利用終端中存儲(chǔ)的PLMN信息首先選擇一個(gè) PLMN，然后命令接入層功能模塊去搜索該P(yáng)LMN。相應(yīng)地，接入層利用終端

3、中存儲(chǔ)的小區(qū)列表信息來選擇、捕獲小區(qū)，或啟動(dòng)小區(qū)搜索程序來搜索屬于該P(yáng)LMN的小區(qū)。如果捕獲成功，則將搜索結(jié)果報(bào)告非接入層；否則，將由非接入層再次選擇一個(gè)PLMN，重新搜索。不同類型的PLMN其優(yōu)先級(jí)別不同，終端在進(jìn)行PLMN選擇時(shí)將按照以下順序依次進(jìn)行：PLMN和PLMNPLMNPLMNPLMN其他的PLMN（2）手動(dòng)選擇，終端開機(jī)或脫網(wǎng)時(shí)，其非接入層功能模塊會(huì)命令接入層去搜索所有的PLMN，然后接入層將搜索到的所有PLMN信息報(bào)告給非接入層，由用戶手動(dòng)操作來選定一個(gè)PLMN。其后的搜索過程與自動(dòng)選擇過程相同小區(qū)的選擇與重選。1.2小區(qū)搜索小區(qū)搜索（Cell Search），用于UE獲得一個(gè)

4、Cell的時(shí)間，頻率同步，并獲取Cell的物理層小區(qū)Id。當(dāng)UE獲得物理層小區(qū)id和幀同步后，UE就可以在BCH上讀取系統(tǒng)消息小區(qū)搜索過程：1. 主同步信號(hào)，UE可以獲得5ms的基準(zhǔn)時(shí)間2. 輔同步信號(hào)，UE可以獲得幀同步和物理層的小區(qū)組3. 下行參考信號(hào)（Reference Signal），UE可以獲得物理層的小區(qū)id4. UE獲得物理層小區(qū)id和幀同步后，UE就可以在BCH上讀取系統(tǒng)消息，用于獲取其它小區(qū)信息。終端在事先不知道小區(qū)信息的情況下搜索小區(qū)，需要經(jīng)過時(shí)隙同步、幀同步、捕獲主擾碼三個(gè)步驟。這三個(gè)步驟涉及到四個(gè)下行物理信道：主同步信道（P-SCH）、從同步信道（S-SCH）、主公共導(dǎo)

5、頻信道（P-CPICH）、主公共控制物理信道（P-CCPCH）。這里是在每個(gè)時(shí)隙10ms幀內(nèi)發(fā)送兩次PSCH和SSCH，先通過檢測(cè)PSCH獲得5ms時(shí)鐘，然后檢測(cè)SSCH，獲得無線幀時(shí)鐘，小區(qū)ID組和BCH天線配置信息。具體小區(qū)ID是通過檢測(cè)下行參考信號(hào)得到的。這一步是在獲得了幀同步之后進(jìn)行。如果終端上已經(jīng)存有某個(gè)小區(qū)的信息，如頻率、主擾碼等，那么終端可以利用這些信息來簡(jiǎn)化小區(qū)搜索過程，其搜索過程仍大致需要遵循這三個(gè)步驟。 1）時(shí)隙同步：主同步信道（P-SCH）、從同步信道（S-SCH）、主公共導(dǎo)頻信道（P-CPICH）、主公共控制物理信道（P-CCPCH）之間是同步的。先要獲取各時(shí)隙的邊界，

6、從而與各物理信道實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步。這一步是通過捕獲主同步信道來實(shí)現(xiàn)的。主同步信道不屬于碼信道，沒有經(jīng)過擴(kuò)頻和加擾處理。主同步信道在每個(gè)時(shí)隙的起始處重復(fù)發(fā)送主同步碼，所有小區(qū)的主同步碼相同，且終端預(yù)先知道其碼片序列。捕獲到該主同步碼（PSC）確定各物理信道的時(shí)隙邊界。主同步碼的傳送周期是5ms,2）幀同步：通過捕獲從同步信道來實(shí)現(xiàn)的。下行擾碼又分為主擾碼和從擾碼，其中主擾碼有 512個(gè)，分為64組，每組8個(gè)。因此，在第二步實(shí)現(xiàn)物理信道的幀同步的同時(shí)，終端可以獲悉該小區(qū)的無線幀中使用的從同步碼字組合，從而可以確定該小區(qū)使用的主擾碼所屬的組別。）捕獲主擾碼 ：通過前兩步，終端能夠同步到主公共導(dǎo)頻信道的無

7、線幀。第二步已經(jīng)確定該主擾碼所屬的組號(hào)，因此，只需要定位到該主擾碼組，然后從個(gè)主擾碼中找到與本小區(qū)匹配的主擾碼，捕獲主擾碼的工作即告結(jié)束。然后，就可以用主擾碼解碼主公共控制物理信道，從而解調(diào)出系統(tǒng)下發(fā)的廣播消息，通過讀取BCH獲得小區(qū)的其他系統(tǒng)信息。在小區(qū)搜索的時(shí)候，搜索的次序是同頻小區(qū)、異頻小區(qū)、然后找不同系統(tǒng)之間的小區(qū)。在經(jīng)過前面的小區(qū)搜索過程后，終端仍需判定該小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量是否達(dá)到一定的要求，才能進(jìn)一步確定是否可以駐留在該小區(qū)。1.3小區(qū)選擇小區(qū)選擇分為兩種，初始小區(qū)選擇（Initial Cell Selection ）和存儲(chǔ)信息小區(qū)選擇（Stored Information Cell

8、Selection ）：l 初始小區(qū)選擇（Initial Cell Selection ），UE會(huì)掃描在E-UTRAN的頻帶內(nèi)所有信道，在每個(gè)載頻上UE需要搜索一個(gè)最好小區(qū)。l 存儲(chǔ)信息小區(qū)選擇（Stored Information Cell Selection ）需要根據(jù)UE通過以前的測(cè)量控制信元或者檢測(cè)到小區(qū)儲(chǔ)存起來的載頻信息進(jìn)行選擇，首選檢測(cè)UE存儲(chǔ)起來的載頻信息。如果找到合適小區(qū)，就直接選擇該小區(qū)。如果沒有找到合適的小區(qū)，還是要發(fā)起初始小區(qū)選擇的步驟。小區(qū)選擇的流程：1. 當(dāng)UE開機(jī)以后，由UE的上層MCP模塊配置DLPHY的測(cè)量 。2. MCP模塊通知DLPHY進(jìn)行搜索，DLPHY在

9、頻帶內(nèi)掃描所有的射頻信道，在每個(gè)載頻上搜索最強(qiáng)信號(hào)小區(qū)。3. DLPHY根據(jù)MCP模塊的測(cè)量指示，把測(cè)量結(jié)果返回到MCP模塊，由MCP模塊選擇一個(gè)最強(qiáng)的小區(qū)，通知DLPHY駐留。4. MCP模塊通知BCP模塊接收新的系統(tǒng)消息，BCP模塊通知RRU調(diào)整頻率，由DLPHY接收系統(tǒng)消息。BCP模塊通知MCP模塊新的系統(tǒng)消息。MCP利用SIB1里面的消息來判斷小區(qū)是否屬于suitable小區(qū)或者是可接受小區(qū)。判斷小區(qū)的順序是：判斷是否屬于預(yù)先設(shè)定的PLMN，然后判斷是否是禁止小區(qū)，然后利用S準(zhǔn)則進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行是否是禁止漫游的TA列表。如果中間的判斷過程通不過，則在測(cè)量小區(qū)的列表中查看是否有其他小

10、區(qū)，然后同樣執(zhí)行相同的步驟來判斷。如果沒有合適的小區(qū)，則進(jìn)行Acceptable的判斷，在這個(gè)過程中，同樣需要進(jìn)行小區(qū)選擇標(biāo)準(zhǔn)的判斷。如果找到Acceptable小區(qū)，則通知EMM即可。如果沒有找到以上兩種小區(qū)，則通知EMM，同時(shí)重新進(jìn)行小區(qū)的初選。MCP模塊保存先驗(yàn)信息，同時(shí)啟動(dòng)對(duì)服務(wù)小區(qū)的周期性測(cè)量。測(cè)量列表是包含了一組測(cè)量結(jié)果，測(cè)量結(jié)果中包含的有RSRP值和RSRQ值以及小區(qū)的物理ID。5. MCP模塊通知EMM和RRC小區(qū)選擇的結(jié)果。此時(shí)小區(qū)選擇基本完成 6. EMM收到小區(qū)的選擇結(jié)果以后，判斷選擇的小區(qū)是限制服務(wù)，還是正常服務(wù)，還是沒有小區(qū)可用。7. 如果不是，則進(jìn)入任意小區(qū)選擇狀態(tài)

11、。8. 進(jìn)入小區(qū)任意選擇狀態(tài)后，進(jìn)行測(cè)量的順序：同頻，異頻，RAT系統(tǒng)上選擇合適小區(qū)。1.4隨機(jī)接入隨機(jī)接入可分為：基于競(jìng)爭(zhēng)的初始接入和基于非競(jìng)爭(zhēng)的初始接入兩種。隨機(jī)接入的觸發(fā)條件：1. RRC_IDLE初始接入；2. 無線鏈路斷開時(shí)初始接入；3. 切換時(shí)需要隨機(jī)接入；4. RRC_CONNECTED狀態(tài)下收到上行數(shù)據(jù)，需要隨機(jī)接入，如上行同步狀態(tài)為“非同步”，即UE主叫時(shí)失步；5. RRC_CONNECTED狀態(tài)下收到下行數(shù)據(jù)，需要隨機(jī)接入，即UE被叫時(shí)失步。6. 一般UE從RRC_IDLE初始接入需要競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入。l 基于競(jìng)爭(zhēng)的初始接入（Contention based random a

12、ccess ）的四個(gè)步驟，如下圖1.4-1所示 ：圖1.4-1基于競(jìng)爭(zhēng)的初始接入1. UE在RACH上發(fā)送隨機(jī)接入前綴（RA Preamble）2. E-NB的MAC層產(chǎn)生隨機(jī)接入響應(yīng)（RA Response），并在DL-SCH上發(fā)送3. UE的RRC層產(chǎn)生RRC Connection Request（Scheduled Transmision） 并在映射到UL SCH上的CCC邏輯信道上發(fā)送4. E-NB的RRC層產(chǎn)生RRC Connection Setup(Contention Resolution)并在映射到DL SCH上的CCCH or DCCH(FFS)邏輯信道上發(fā)送使用所有UE都可

13、在任何時(shí)間可以使用的隨機(jī)接入序列接入，適用于每種觸發(fā)條件。前導(dǎo)范圍以廣播形式告訴UE，當(dāng)不同UE選擇了同一個(gè)前導(dǎo)時(shí)，則發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。隨機(jī)接入的流程大致為以下幾步：1) UE先發(fā)起Random Access Preamble消息帶有PreambleID，在MAC層 e-NB Random Access Reponse消息。UE發(fā)起Scheduled Transmission消息后，e-NB回Contention Resolution.2) RRC根據(jù)廣播中的TTI窗口參數(shù)和RA參數(shù)，把RA指令發(fā)送到PDCP和RLC層，最終發(fā)送隨機(jī)接入（RA）指令到MAC層的共享信道模塊，RA指令里包含前導(dǎo)序號(hào)，前導(dǎo)

14、傳輸功率，RA-RNTI等。然后又MAC的共享信道模塊后，指示ULPHY使用PRACH和RA-RNTI，前導(dǎo)序列等發(fā)送隨機(jī)接入前導(dǎo)到e-NB。這次的隨機(jī)接入前導(dǎo)信息即msg1。3) e-NB收到msg1以后，通過e-NB的mac層調(diào)度，分配Temp-C-RNTI、UL Grant等，組成隨機(jī)接入響應(yīng)的數(shù)據(jù)包，并分配相關(guān)的RB資源。同時(shí)發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)的數(shù)據(jù)包，即msg2到UE端。4) UE收到msg2以后，由MAC層檢驗(yàn)隨機(jī)前導(dǎo)是否一致，如果一致則把隨機(jī)接入成功的消息發(fā)到RRC層。UE把e-NB分配的相關(guān)資源告知下層，RLC此時(shí)發(fā)送連接請(qǐng)求RRC CONNECTION REQUEST（即msg

15、3），經(jīng)過上行mac和上行phy，發(fā)送到e-NB側(cè)。l 基于非競(jìng)爭(zhēng)的初始接入（Non-contention based random access ）的三個(gè)步驟，如下圖1.4-2所示：圖1.4-2基于非競(jìng)爭(zhēng)的初始接入1. E-NB的MAC層通過下行專用信令（DL-SCH）給UE指派非競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入前綴（non-contention Random Access Preamble ），這個(gè)前綴不在BCH上廣播的集合中。2. UE在RACH上發(fā)送指派的隨機(jī)接入前綴。3. E-NB的MAC層產(chǎn)生隨機(jī)接入響應(yīng)，并在DL-SCH上發(fā)送。非競(jìng)爭(zhēng)模式隨機(jī)接入是使用在一段時(shí)間內(nèi)僅有一個(gè)UE使用的序列接入。由E-

16、NB 通過下行專用信令給UE指派非競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入前綴（non-contention Random Access Preamble ），這個(gè)前綴不在BCH上廣播的集合中。 在切換過程中，切換時(shí)一般采用非競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入。Preamble碼由目標(biāo)e-NB產(chǎn)生切換命令通過源e-NB發(fā)送給UE RRC Connection Reconfig消息中當(dāng)rach_ConfigDedicatedPresent=1 里有ra_PreambleIndex=n；ra_Prach_MaskIndex=n這兩個(gè)參數(shù)用來指示切換后的隨機(jī)接入的PreambileID。也就是說e-NB給UE指示好了要從哪個(gè)前導(dǎo)接入，所以就不會(huì)是

17、競(jìng)爭(zhēng)接入了。對(duì)于下行數(shù)據(jù)到達(dá)的情況，可以通過MAC信令發(fā)送，也可能通過L1/L2控制信道或通過MAC控制PDU。1.5附著流程開機(jī)附著流程： UE剛開機(jī)時(shí)，先進(jìn)行物理下行同步，搜索測(cè)量進(jìn)行小區(qū)選擇，選擇到一個(gè)suitable或者acceptable小區(qū)后，駐留并進(jìn)行附著過程。附著完成后，默認(rèn)承載建立成功，UE可獲得PDN address信息。附著流程圖1.5-1如下所示：圖1.5-1附著流程流程說明如下：1）步驟15會(huì)建立RRC連接，步驟6、9會(huì)建立S1連接，完成這些過程即標(biāo)志著NAS signalling connection建立完成。2）消息7的說明：UE剛開機(jī)第一次attach，使用的I

18、MSI，無Identity過程；后續(xù)，如果有有效的GUTI，使用GUTI attach，核心網(wǎng)才會(huì)發(fā)起Identity過程（為上下行直傳消息）。3）消息1012的說明：如果消息9帶了UE Radio Capability IE，則e-NB不會(huì)發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE，即沒有1012過程；否則會(huì)發(fā)送，UE上報(bào)無線能力信息后，e-NB再發(fā)UE Capability Info Indication，給核心網(wǎng)上報(bào)UE的無線能力信息。4）發(fā)起UE上下文釋放（即2125）的條件：² eNodeB-initiated with cause e.g. O&M Intervention, Unspecified Failure, Us