== 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(Physical Cell ID)以及检测到帧的timing(即10ms timing). 接着, UE需要获取到小区的系统信息(System Information), 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(System Information Block, 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DCI format 1C, 则最大size为1736 bit(217 byte); 如果使用DCI format 1A, 则最大size为2216 bit(277 byte). 

  MIB在PBCH上传输. BCH时域上位于子帧0的第2个slot的前4个OFDM symbol, 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(SCell addition)时, 是应用radioResourceConfigCommonSCell的配置的, 但在修改SCell(SCell modification)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] TS 36.331 – 5.2 System Information [2] 《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》的14.2节 [3] 《LTE - The UMTS Long Term Evolution, 2nd Edition》的3.2.2节 [4] SI的调度 [5] LTE系统中UE接收系统消息解析

  注: 更多内容, 请参见我的博客: http://blog.sina.com.cn/ilte. 如需转载, 请标明出处.

作者: 温金辉

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MIB & SIBs Schedling

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