NB-IoT技术-RAN2-3流程简介

NB-IoT技术交流

--RAN2/3流程简介

RAN2/3相关流程随机接入流程上行功控随机接入功控NPUSCH功控上下行HARQTA更新流程Suspend/Resume流程DRX和eDRX系统消息发送和更新流程PSM随机接入流程(LegacyLTE比照分析)随机接入触发场景NB-IoTLegacyLTE(R8)CPsolutionUPsolution在RRC_IDLE状态下初始接入YYYRRC重建NYY上行数据到达（上行失步或者调度请求）YYY下行数据到达（上行失步）YYY切换NN

Y定位NN

YNB-IoTLegacyLTE(R8)基于竞争（Contentionbased）基于竞争基于非竞争Non-Contentionbased随机接入类型随机接入Preamble资源(LegacyLTE比照分析)LTE/NB-IoT从系统消息SIB2中，确定PRACH信道配置和资源NB-IoTRSRP-ThresholdsPrachInfoList确定CEL等级，选择对应CEL的PRACH资源CE等级从0递增，numRepetitionsPerPreambleAttempt递增maxNumPreambleAttemptCE随机接入Preamble资源(LegacyLTE比照分析)NB-IoT时频域资源LTE时频域和Preamble资源随机接入响应窗口(LegacyLTE比照分析)NB-IoT随机接入响应窗口单位是PDCCH周期窗口起始位置和长度未定，上图只作为例如说明随机接入响应LTE--RA-RNTI=1+t_id+10*f_idNB-IoT的RA-RNTI计算方法待确定MACPDU〔RandomAccessResponse〕MACPDU〔RAR〕--NB-IoT和LTE结构定义一样

NB-IoTBI机制待确定 RAPID局部包含NPRACH频域Tone信息，待确定RandomAccessResponseRAR格式--NB-IoT和LTE一样

ULGrantinRAR字段取值范围ULSubcarrierSpacing0-3.75k，1—15kSubcarrierindication6bits（和DCIN0中的ULGrant一致）MCS/TBS3bits（特殊的MCS和TBS表）Schedulingdelay2bits（和DCIN0中的Delay一致）MSG3RepetitionNumber3bits（和DCIN0中的Repetition一致）Totalnumberofbits15bits（+5bitspadding）发送MSG3消息UE使用MSG2中分配的ULGrant资源UE发送MSG3UE启动冲突检测定时器mac-ContentionResolutionTimerDV和PHRIndexDataVolume(DV)value[bytes]IndexDataVolume(DV)value[bytes]0DV=0867<DV<=9110<DV<=10991<DV<=125210<DV<=1410125<DV<=171314<DV<=1911171<DV<=234419<DV<=2612234<DV<=321526<DV<=3613321<DV<=440636<DV<=4914440<DV<=603749<DV<=6715DV>603MACCE格式DV定义PH定义未最终确定MSG4和MSG5PDCCHOrderDCIformatN1:-FlagforformatN0/formatN1NPDCCHorderindicator–1bitNPDCCHOrder标志置为1时，使用C-RNTI加扰-StartingnumberofNPRACHrepetitions–2bits〔覆盖等级〕-其它所有bit都置为1随机接入功控MSG1preamble发送功率确实定 CEL等级数量>1,最低CEL采用powerramping方案发送 其它CEL用最大功率发送 CEL等级数量=1,powerramping发送。preambleInitialReceivedTargetPower{ -90dBm----120dBm}powerRampingStep{0dB，2dB,4dB,6dB}PathLoss=RS功率–RSRPUE侧计算Preamble发射功率LTE:PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER=preambleInitialReceivedTargetPower+DELTA_PREAMBLE+(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER–1)*powerRampingStep随机接入功控NB-IoT：PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER要考虑重复次数的因素PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWERissetto:

PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER-10*log10(numRepetitionPerPreambleAttempt)物理层发送Preamble功率=min〔Pmax，PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER+Pathloss)例如：RS功率20dBm，RSRP=-70dBm，PL=90dB小区配置三个覆盖等级，normal，extend，extreme在normal等级下，preambleInitialReceivedTargetPower=-110dBmRepetition=2Preamble第一次attemp发射功率=-110-3+90=-23dBmPreamble第二次attemp发射功率=-23+powerRampingStepdBmPreamble重发〔Retransmission〕UE在窗口内没有收到RAR消息，或者RAR消息中的RAPID不对。第一次Attempt失败，准备重发：PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER_CE加1，判断是否超过当前CEL下最大发送次数。没有超过，处理BI，随机延迟重复发送。如果超过当前CEL最大发送次数，切换到下一个CEL等级，使用下一CEL等级的参数发送随机接入Preamble到达最大CEL等级且最大重发次数后，接入失败。Preamble重发Retransmission的与RAR结束窗口之间的时间间隔至少为12msNPUSCH功控效劳小区c，第i个NPUSCH上行时隙上的发射功率 当NPUSCH的RU资源重复〔Repetitions+ReTransmissions〕超过2次的时候，使用最大功率发送 其它情况下，NPUSCH发射功率按照NPUSCH功控{1/4,1,3,6,12}3.75/15k子载波个数路损补偿因子{0,….1}，0表示全功率补偿，1表示全路损补偿路损NPUSCH功控动态调度的NPUSCH，j=1随机接入响应的NPUSCH，j=2随机接入响应，没有UE级偏置

j=2全路损补偿NPUSCH功控和LTE比照

j=1NPUSCHformat2NPUSCHformat1={0,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0}

和LTEPUSCH功控公式比照上下行HARQNB-IoT上下行都只有一个HARQ进程上下行都是异步HARQ上行支持RV版本0和2，下行不支持RV版本对下行NPDSCH数据，在DCIN1中，分配承载ACK/NACK信息的NPUSCHFormat2信道资源对于上行NPUSCH数据，在DCIN0中，通过NDI字段进行ACK/NACK应答NPUSCHFormat2使用的子载波间隔和Format1相同RRC建立后，NPUSCH子载波间隔不能切换ackNack-NumRepetitions-Msg4是小区参数ackNack-NumRepetitions是UE参数{r1,r2,r4,r8,r16,r32,r64,r128}下行HARQDCIN1中:HARQ-AckresourceACK/NACKresourcefieldACK/NACKsubcarrier03813139132401334113442135431364413745138382193921104021114121124221134321144421154521ACK/NACKresourcefieldACK/NACKsubcarrier0013111322133313401551156215731580179117102171131712019131191421915319使用3.75kPUSCHFormat2HARQ-Ack资源指示使用15kPUSCHFormat2HARQ-Ack资源指示下行HARQ上行HARQTA更新流程UE在Idle状态下，无需TA更新过程UE在RRC连接状态下，和eNB进行TA更新的机制。TA更新流程LTE/NB-IoTTA更新总体流程： 1UE发起随机接入，eNB测出UE的时间提前量，下发给UE。 2UE调整TA后，接入网络。 3如果有UE有上行数据/信令/应答等消息发送，eNB会测出UETA的变化，并及时通知UE进行调整； 4如果UE没有上行数据发送〔RRC连接状态下的DRX〕，eNB和UE会根据定时器，timeAlignmentTimerCommon/timeAlignmentTimerDedicated，来判定TA的更新状态。 5要求UE能够根据下行TA的变化，自行调整上行TA。 6在定时器时间内，没有TA更新，那么eNB/UE认定上行TA失步。TA更新流程NB-IoT和LTETA更新流程根本一致随机接入响应命令中，有11bit表示TACommand范围0,1,2,...,1282，单位16Ts其它情况下，6bitsTACommand，范围0,1,2,...,63，NTA,new=NTA,old+(TA31)16收到调整命令后的，从n+13DLsubframe后的第一个上行可用NPUSCH时隙开始调整Suspend/ResumeCP模式下，通过InActivity定时器触发RRC释放流程；UP模式下，NB-IoT引入了Suspend/Resume流程；eNB保存UEAS上下文，UE从RRC连接状态转为Idle状态，终端在Idle态需要传输数据时，可以直接通过Resume流程，建立RRC连接，省掉空口加密、承载建立等流程。Suspend流程Resume流程小区内ResumeResume流程跨小区ResumeDRX RRC_Connected连接态DRX RRC_Idle空闲态DRX连接态DRX下，NBIOT仅支持一个DRXcycle，即longDRXThedrx-InactivityTimershouldbestartedattheendofthetransmission/re-transmissionofeachMACPDUIdleDRX空闲态下，NBIOT支持shortDRX和eDRXshortDRX—使用小区级defaultPagingCycle，不支持UE级DRX参数;UE级pagingeDRX循环周期

最大可到1024hyperframes一个HyperFrame=1024FramePagingFrame(PF)PagingOccasion(PO)PF为一个无线帧，长度10msPF上可以一个或多个PagingOccasion(PO)PO为一个子帧，长度1msPO即为寻呼时刻在PO上，通过NPDCCH信道发送寻呼消息UE在一个DRX周期内只监听一个PODRXTDRXNNsnBUE_IDTDRX为DRX周期，TDRX越大，UE越省电LTE取值范围{rf32,rf64,rf128,rf256}NBIOT取值范围{rf128,rf256,rf512,rf1024}

UE_ID用于计算PF和PO计算公式：UE_ID=IMSImod1024当UE没有携带IMSI，UE_ID=0nB为DRX周期内PO的个数nB根据小区寻呼量需求配置；nB越大，小区寻呼能力越大LTE取值范围{4T，2T，T，T/2，T/4，T/8，…，T/32}NBIOT取值范围{4T，2T，…，T/32，T/256}Ns为PF上PO的个数计算公式：Ns=max〔1，nB/T〕N为DRX周期内PF的个数计算公式：N=min〔T，nB〕DRXPFmodTDRX=(T/N)*(UE_IDmodN)PO通过Ns和i_s的取值，查表i_s=floor(UE_ID/N)modNsNsPOwheni_s=0POwheni_s=1POwheni_s=2POwheni_s=319///249//4045936.3047.2寻呼时刻子帧分布NBIOT沿用LTE设计寻呼帧和寻呼时刻计算DRX举例eDRXeDRX(extendedDiscontinuousReception)-扩展不连续接收在NB-IOT中新增了eDRX，更长的周期，最高可到达1024个超帧，即2.91小时PTW(PagingTimeWindow)PTW为PH中的一段，单位为帧当eDRX使能，TeDRX

>=1PH，UE在PTW中监听POTeDRXTeDRX为eDRX周期取值范围{1，2，4,…,1024}，单位：超帧PTW_startPTW_endLPTW的长度取值范围：{0，5.12，10.24，20.48，40,96}PTW的第1个无线帧计算公式：256*ieDRX，

ieDRX=floor(UE_ID/TeDRX)mod4PTW的最后1个无线帧计算公式：(PTW_start)+L*100-1)mod1024eDRX举例SystemInformation系统信息分为MIB和一系列的SIBLTE〔R8〕和NB-IoT系统信息主要内容比照简介系统信息NB-IoTLegacyLTE(R8)MIB操作模式，SIB1调度，帧/超帧号下行带宽，PHICH配置，帧号SIB1超帧号，LTECFI，下行位图，CRS功率等，SystemInfoValueTagListPLMN，TAC，Pmax，SI窗口，小区选择标准，频段指示，SI调度列表SIB2公共无线资源配置公共无线资源配置SIB3小区intra-Freq重选参数小区intra-Freq重选参数SIB4intra-Freq重选邻区intra-Freq重选邻区SIB5inter-Freq重选参数和频点列表inter-Freq重选参数和频点列表SIB6,7,8,9,10,11,12N略SIB14AB（AccessBarring）参数---SIB16GPS和UTCtime---SystemInformation发送MIB固定方式发送SIB1时域固定方式发送，频域动态调度SI-RNTISIB1中SchedulingInfoListsi-WindowLengthsystemInfoValueTagMIB固定方式发送SIB1半固定，TBS和重复次数在MIB中指示SIB1中SchedulingInfoListsi-WindowLengthsystemInfoValueTagListMIB&SIB1发送RSIB1-NB=16LTEMIB发送LTESIB1发送SystemInformation调度原那么一个SI消息可以包含多个SIB〔2-X〕；SIB2消息位于所有SI消息的入口第一个不同SI消息只在对应的SI窗口中发送，窗口长度对所有SI消息通用，在SIB1中播送，si-WindowLength；不同SI消息窗口不能重叠，如果出现时刻相同的话，必须紧挨。调度相关参数〔LTE〕si-WindowLength {ms1,ms2,ms5,ms10,ms15,ms20,ms40}SchedulingInfoList::=SEQUENCE(SIZE(1..maxSI-Message))OFSchedulingInfo

SchedulingInfo::= SEQUENCE{ si-Periodicity {rf8,rf16,rf32,rf64,rf128,rf256,rf512}, sib-MappingInfo SIB-MappingInfo}

SIB-MappingInfo::=SEQUENCE(SIZE(0..maxSIB-1))OFSIB-Type

SIB-Type::= { sibType3,sibType4,sibType5,sibType6, sibType7,sibType8,sibType9,sibType10, sibType11,spare7,spare6,spare5,...}LTESystemInformation调度例如SI窗口开始SFN和子帧#a满足公式：x=(n–1)*w,n表示SI序号从1开始，w

是SI窗口长度，子帧#a=xmod10SFNmodT=FLOOR(x/10)，T

是SI周期SystemInformation调度参数调度相关参数〔NBIOT〕si-WindowLength {ms160,ms320,ms640,ms960,ms1280,ms1600,spare2,spare1}SchedulingInfoList-NB-r13::=SEQUENCE(SIZE(1..maxSI-Message-NB-r13))OFSchedulingInfo-NB-r13SchedulingInfo-NB-r13::= SEQUENCE{ si-Periodicity-r13 {rf256,rf512,rf1024,rf2048,rf4096,rf8192,rf16384,spare}, sib-MappingInfo-r13 SIB-MappingInfo-NB-r13, schedulingInfoSI-r13 SEQUENCE{ si-TBS-r13 {b208,b-TBD1,b-TBD2,b680}, si-RepetitionPattern-r13 {everyRF,every2ndRF,every4thRF,every8thRF, every16thRF,every32ndRF,every64thRF,spare1}SIB-MappingInfo-NB-r13::= SEQUENCE(SIZE(0..maxSIB-1-NB-r13))OFSIB-Type-NB-r13SIB-Type-NB-r13::= {sibType3-NB-r13,sibType4-NB-r13,sibType5-NB-r13, sibType14-NB-r13,sibType16-NB-r13,spare3,spare2,spare1}NB-IoTSystemInformation调度原那么SI窗口开始SFN公式：x=(n–1)*w,n表示SI序号，从1开始，w

是SI窗口长度SFNmodT=FLOOR(x/10)，T是对应SIn的周期，固定从子帧#0开始UE从SI窗口起始位置开始接收和累积SI消息，直到成功解码/窗口结束；跳过NPSS/NSSS/MIB-NB/SIB1-NB，downlinkBitmap的invalid子帧；仅接收si-RepetitionPattern中的帧。在8个连续下行Valid子帧上发送…8020812562328344045525680…N/ANB-IoTSystemInformation调度例如LTESystemInformation更新SI修改周期--modificationperiodSFNmodm=0,m=modificationPeriodCoeff*defaultPagingCycle〔modificationPeriodCoeff=2,4,8,16〕在修改周期n中，系统消息更新，通过寻呼消息通知UE。Paging::={pagingRecordList PagingRecordList systemInfoModification ENUMERATED{true} etws-Indication ENUMERATED{true} }UE收到寻呼通知后，在下个〔n+1〕修改周期开始时，监听和更新系统消息SystemInfoModification，针对除MIB，SIB1，SIB10，SIB11，SIB12以外在一个修改周期内，如果没寻呼，UE也要监听modificationPeriodCoeff次SystemInfoModification标志LTESystemInformation更新SIB1中携带systemInfoValueTag，用于指示其它SI消息是否发生变化；systemInfoValueTag范围0-31，每次变化+1，针对除MIB,SIB1,SIB10andSIB11以外消息；可用于UE在丧失覆盖再恢复后，校验系统信息；UE保存系统消息的有效期是3小时；UE也可以通过检查SI修改周期边界后的SIB1上的systemInfoValueTag来判断系统消息是否有效。NB-IoTSystemInformation更新SI修改周期--modificationperiod

(H-SFN*1024+SFN)modm=0, m=modificationPeriodCoeff(4,8,16,32)

*defaultPagingCycleSIB1-NB修改周期边界(H-SFN*1024+SFN)mod4096=0.RRC_Connected状态下，不需要获取系统消息。NBIOT保存系统消息有效时间为24小时。MIB-NB中的systemInfoValueTag用来校验系统消息更新;SIB1-NB中通过特定SystemInfoValueTagSI列表来指示特定的SI消息更新当只有systemInfoValueTag变化时，UE认为除SIB14-NB以外的消息都更新。UE检查systemInfoValueTag或者寻呼消息中的SystemInfoModification。NB-IoTSystemInformation更新DRX周期小于等于修改周期情况下，

寻呼消息下发systemInfoModification通知DRX周期大于修改周期情况下，