LTE系统信息(SI)的调度

系统信息（SI）的调度小区搜索过程之后，UE已经与小区取得下行同步，得到小区的PCI（PhysicalCellID）以及检测到帧的timing（即10mstiming）。接着，UE需要获取到小区的系统信息（SystemInformation），以便接入该小区并在该小区内正确地工作。系统信息是小区级别的信息，即对接入该小区的所有UE生效。系统信息是以系统信息块（SystemInformationBlock，SIB）的方式组织的，每个SIB包含了与某个功能相关的一系列参数集合。SIB的类型包括：图1：系统信息类型并不是所有的SIB都必须存在。例如对于运营商的基站而言，就不需要SIB9，如果某小区不提供MBMS，就不需要SIB13。有3种类型的RRC消息用于传输系统信息：MIB消息、SIB1消息、一个或多个SI消息。图2：3类用于发送系统信息的RRC消息注意：物理层限制了某个SIB（个人觉得更好的描述是SI和SIB1）的最大size。如果使用DCIformat1C，则最大size为1736bit（217byte）；如果使用DCIformat1A，则最大size为2216bit（277byte）。MIB在PBCH上传输。BCH时域上位于子帧0的第2个slot的前4个OFDMsymbol，频域上占据72个中心子载波（不含DC）。对应RE不能用于发送DL-SCH数据。图3：BCH传输信道的资源映射图4：MIB在时域上的调度SIB1的周期为80ms，且在该周期内SFN%2=0的系统帧的子帧5上重复发送同一SIB1。但与MIB所在的时频位置固定不同，SIB1和SI消息都在PDSCH上传输，且SIB1和SI消息所占的RB（频域上的位置）及其传输格式是动态调度的，并由SI-RNTI加扰的PDCCH来指示。图5：SIB1在时域上的调度每个SI消息包含了一个或多个除SIB1外的拥有相同调度需求的SIB（这些SIB有相同的传输周期）。一个SI消息包含哪些SIB是通过schedulingInfoList指定的。每个SIB只能包含在一个SI消息中，且SIB2总是放在schedulingInfoList指定的SI列表的第一个SI消息项中，所以schedulingInfoList中并不指定SIB2所在的SI。图：SIB1信息（包含了SI的调度信息）每个SI消息只在一个SI窗口（SI-windows）中传输：1）一个SI消息跟一个SI窗口相关联，该SI窗口内只能发这个SI消息且可以重复发送多次（发多少次，在哪些子帧上发送等，取决于eNodeB的实现），但不能发送其它SI消息；2）SI窗口之间是紧挨着的，既不重叠，也不会有空隙；3）所有SI消息的SI窗口长度都相同；4）不同SI消息的周期是相互独立的。前面我们已经介绍过MIB和SIB1的时域调度，接下来我们会详细介绍SI消息的时域调度。首先需要确认每个SI消息对应的SI窗口的起始位置以及SI窗口的长度。SI窗口的长度由SystemInformationBlockType1的si-WindowLength字段指定，其以ms为单位。SystemInformationBlockType1的schedulingInfoList指定了SI消息的列表，每个SI消息在该列表中的顺序以n表示（从1开始）。假如schedulingInfoList中指定了4个SI消息，则会有4个连续的SI窗口用于发送这4个SI消息，而n表明了SI消息在第几个SI窗口。此时每个SI消息有一个x=(n-1)*w，其中w为si-WindowLength。可以看出，x是以ms为单位的。则SI窗口的起始帧满足SFN%T=FLOOR(x/10)，其中T为对应SI消息的周期，由si-Periodicity指定。SFN%T保证了SI的周期，FLOOR(x/10)确定SI窗口在周期内的起始系统帧（一个系统帧为10ms，所以有x/10）。SI窗口的起始子帧为#a，其中a=x%10。从公式可以看出，x决定了SI窗口在该SI周期内的起始帧和起始子帧；SFN%T保证了SI窗口在SI周期内只出现一次；而x=(n-1)*w保证了SI窗口之间紧挨，不重叠，没有空隙。(SI窗口起始帧和起始子帧的的计算，详见36.331的5.2.3节)SI窗口确定了以后，eNodeB会决定在该窗口内调度多少次同一SI，不同厂商的实现可能不同。但某些子帧不能用于调度SI消息：SFN%2=0的系统帧内的子帧5任一MBSFN子帧TDD中的上行子帧下图是一个关于SI调度的例子。图：SI调度的一个例子可以看出，SI不需要再时间窗内的连续子帧上传输。并且，在某个子帧上是否存在SI消息，是通过SI-RNTI加扰的PDCCH来指示的。在SI较小而系统带宽较大的情况下，一个子帧可能足以发送该SI，但在其它情况下，可能需要使用多个子帧来发送一个SI消息。在后一种情况，会将整个SI消息进行信道编码后分成多份，然后放在多个子帧（不要求是连续子帧）上传输。而不是先分割成多份，然后独立地信道编码后传输。简单小结：MIB和SIB1在时域上的位置和周期是固定的，而SI消息在时域上的位置和周期是由SIB1指定的。eNodeB只会通过SystemInformationBlockType1告诉UE有哪些SI，每个SI包含了哪些SIB，这些SI会在哪个SI窗口发送以及SI窗口的时域位置和长度，但不会告诉UE在SI窗口的哪些子帧调度了该SI。当UE需要某个SIB时，它就会在该SIB对应的SI消息对应的SI窗口的每个子帧（从SI窗口的起始子帧开始，共持续si-WindowLength个子帧，但不包含那些不能调度SI的子帧），使用SI-RNTI去尝试解码，直到成功接收到SI消息为止。载波聚合对系统信息的影响UE只会在PCell上从广播消息中获取系统信息。对于SCell而言，其系统信息是在添加SCell时，通过RRCConnectionReconfiguration的SCellToAddMod-r10下发给UE的。如果某个SCell的系统信息发生改变，eNodeB会让UE先释放该SCell，然后重新添加该SCell以通知UE系统信息的变化。这从36.331中的5.3.10.3b中可以看出，在添加SCell（SCelladdition）时，是应用radioResourceConfigCommonSCell的配置的，但在修改SCell（SCellmodification）的信息时，是不应用radioResourceConfigCommonSCell的配置的，所以需要先删除再添加SCell以通知UE该SCell系统信息的变化。注意：eNodeB在RRCConnectionReconfiguration配置的系统信息可以与该SCell广播的系统信息不同。【参考资料】[1]TS36.331–5.2SystemInformation[2]《4GLTE/LTE-AdvancedforMobileBroadband》的14.2节[3]《LTE-TheUMTSLongTermEvolution,2ndEdition》的3.2.2节[4]SI的调度[5]LTE系统中UE接收系统消息解析