LTE系统信息-SIB的周期调度

Posted 2020-08-15 阿米尔C

MIB中承载的信息只是系统信息中非常有限的一部分，大多数的系统信息仍然需要通过SIB块发送。eNB在发出MIB（关于MIB的内容请参考《LTE系统信息（1）-MIB》）之后，会继续发送若干条不同类型的SIB（System Information Block），这些SIB为UE提供了小区驻留、重传、链路建立等等所需的若干参数，本篇博文就来介绍SIB的一些内容。

1.SIB的分类传输

LTE的SIB类型有很多种，对于R9版本的协议来说，SIB具体包括SIB1、SIB2、SIB3、SIB4、SIB5、SIB6、SIB7、SIB8、SIB9、SIB10、SIB11、SIB12、SIB13这13类。早期的SIB1也被称作SU-1，全称是Scheduling Unit-1，其他的SIB块被称为SU-n，MIB也被叫做SI-M，现在已经不这么叫了，如果有在其他资料中看到这种提法，也不要惊讶。不同的SIB携带不同的参数，具备不同的目的，具体如下：

SIB1：主要携带小区接入和小区选择相关信息，以及LTE-TDD子帧配置、其他SIB块的调度和窗口信息等。

SIB2：主要携带公共的无线资源配置相关信息，包括接入BAR信息、PRACH配置信息、上行频点信息、MBSFN配置等。

SIB3：携带同频、异频、跨制式小区重选相关的公共信息。

SIB4：携带用于同频小区重选的邻区信息。

SIB5：携带用于异频小区重选的邻区信息。

SIB6：携带用于跨制式（UTRA）小区重选的邻区信息。

SIB7：携带用于跨制式（GERAN）小区重选的邻区信息。

SIB8：携带用于跨制式（CDMA2000）小区重选的邻区信息。

SIB9：携带HOME eNB（HNB）的相关信息。

SIB10/11：携带ETWS（Earthquake and Tsunami Warning System）的相关信息。当UE从寻呼消息中解码发现有ETWS消息存在时，就需要从SIB10/11中获取具体的ETWS内容。寻呼内容请参考《DRX不连续接收（2）-寻呼Paging》。

SIB12：携带CMAS（Commercial Mobile Alerting System）的相关信息。当UE从寻呼消息中解码发现有CMAS消息存在时，就需要从SIB12中获取具体的CMAS内容。

SIB13：携带MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）的相关信息。

所有SIB中最重要的当属SIB1，因为SIB1除携带了UE接入小区等所需的参数之外，还携带了其他SIB类型的调度信息。如果UE解码不到SIB1，也就无法解码其他类型的SIB。基于此，协议规定eNB通过两种不同的方式广播SIB：第一种是通过SystemInformationBlockType1消息周期广播SIB1，第二种是通过多个SI（SystemInformation）消息周期广播除SIB1之外的其它SIB，如图1所示。

（图1）

需要说明的是，除了SIB1之外的其他SIB块，如SIB2、SIB3等等，同一个SIB块只能放在同一条SI消息中传输，不能分割映射到两条不同的SI消息中。多个SIB块也可以封装到同一条SI消息中一起发送，但前提是这几个SIB块的周期必须相同。

不同于MIB在PBCH中的发送，所有SIB均需要使用SI-RNTI加扰，在CCE公共空间中通过PDSCH信道传输。

2.SIB的周期发送

SystemInformationBlockType1消息（下文简称SIB1消息）的周期固定等于80ms，且只在5号子帧中传输。之所以选择5号子帧，是因为无论哪种LTE-TDD配置，5号子帧都是下行子帧，不需要区分上下行子帧配置。

类似于MIB的发送机制，SIB1消息在80ms内也是重复发送4次。若系统帧号SFN满足条件（SFN mod 8 = 0），则认为该系统帧的5号子帧是第一次发送本周期的SIB1块，然后在同个周期内其它系统帧号满足条件（SFN mod 2 = 0）的5号子帧上重复发送SIB1块，如图2所示。

（图2 SIB周期）

不同SI消息的周期既可以相同也可以不同，图3所示的就是一种可能的情况。在这个图中，SIB2在SI-2消息中发送，周期是160ms；SIB3和SIB4的周期都是320ms，被封装在SI-3消息中一起下发。

（图3 不同SI的周期示例）

每个SI消息的发送时机都被限制在一个独立的窗口之内，这个窗口也被叫做SI窗口，如图4所示。每个SI消息对应着一个SI窗口，这些不同的SI窗口并不会重叠，在某个SI窗口内，只有这个SI窗口对应的SI消息才会被传输，其他的SI消息不会发送。所有SI消息的窗口长度都是相等的，值可以在SIB1中配置。在一个SI窗口内，该窗口对应的SI消息可以发送多次，且可以在任意子帧中发送，当然这些子帧不包括MBSFN子帧、TDD上行子帧和被SIB1占用的发送子帧。

从图4中可以看到，相邻SI窗口之间的距离就是SI的周期长度，每个SI的周期长度也是在SIB1中配置的。在一个SI窗口内，SI消息可以在多个子帧中连续发送，也可以跳过某个子帧不发送。

（图4 SI窗口示意）

3.SIB1中的SI调度和窗口参数

SIB1携带了所有SI消息的调度和窗口参数，通过这些参数可以计算出每条SI消息的周期和发送时刻，如图5中的黄色区域所示。

（图5 SIB1中关于SI周期和窗口的参数）

图5中的相关参数说明如下：

SchedulingInfoList：指示结构体SchedulingInfo数组的长度。SI消息序列中必须至少包含SIB2，且SIB2需要放在数组SchedulingInfo中的第一个位置，所以SchedulingInfoList参数的取值范围是1到maxSI-message。虽然目前SI消息的总个数只有13个，考虑到后续的扩展，maxSI-message仍然被固定设置为32。

SchedulingInfo：指示每个SI消息的调度信息，包括周期si-Periodicity和承载的SIB类型SIB-Type。si-Periodicity的单位是无线帧号，比如rf8表示该SI的周期是8个系统帧即80ms。SIB-Type并不需要显式的包含SIB2类型，因为SIB2默认放在SchedulingInfo数组的第一个位置。如下面的图6所示，数组SchedulingInfo的第一个元素只填写了周期rf16，而没有填写sibType，因为此时默认是传输SIB2块。

si-WindowLength：所有SI消息的窗口长度，单位是ms，ms2表示SI的窗口长度是2ms。

图6是一种可能的SIB1配置。在这个配置中，eNB将会发送两个SI，分别是：第一个SI只携带SIB2，周期是160ms，窗口长度是20ms；第二个SI只携带SIB3，周期是320ms，窗口长度同样是20ms。

（图6）

4.怎么接收SI消息

由于MIB和SIB1都有固定的周期和发送时刻，UE只需要在指定的时刻去解码即可，而对于SI消息来说，它并没有固定的周期和发送时刻，所以接收的过程相对MIB和SIB而言，要复杂一些。

UE从SIB1中解码得到的是后续每个SI的周期长度、SI类型和窗口长度，并没有每个SI窗口的开始位置，如上文的图4所示，所以我们首先需要明确每个SI窗口的起始位置。计算每个SI窗口的起始位置的过程如下：

（1）确定n值。n是该SI消息在SIB1->SchedulingInfoList中出现的序号，从1开始记数，SIB2固定等于n=1。 （2）确定x值。x = (n – 1) * w，w是SI的窗口长度si-WindowLength。 （3）确定窗口起始位置。起始子帧a = x mod 10，所在的系统帧号SFN需满足 SFN mod T = FLOOR ( x / 10)，其中T是该SI消息的周期si-Periodicity。 比如图6所示的例子，对于携带SIB2的第一个SI消息SI1，n=1，x=0，a=0，T=rf16，x/10=0，所以SI1的窗口起始位置在（0，0）、（16，0）、（32，0）等。 而携带SIB3的第二个SI消息SI2，n=2，x=20，a=0，T=rf32，x/10=2，所以SI2的窗口起始位置在（2，0）、（34，0）、（66，0）等。

当得到了SI窗口的起始帧号和子帧号之后，UE从窗口起始位置开始使用SI-RNTI盲检测，直到收到SI消息，否则直到窗口结束。正如前文图4所描述的，UE不会在窗口内的所有子帧都去尝试解码SI消息，对于TDD上行子帧、SIB1发送时刻的子帧、MBSFN子帧都不会去尝试解码SI消息。如果UE在该窗口中没有解码到SI消息，那么在下个周期的SI窗口中会继续去解码该SI消息。

至此，在时域上，UE就可以明确无误的知道所有SIB块的解码时刻了。至于频域，因为SIB都是走的PDSCH信道，只要解码到DCI信息，就可以去指定的RB位置获取相应的数据。

参考资料：
（1）3GPP TS 36.331 V9.18.0 (2014-06) Radio Resource Control (RRC)
（2）《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》
（3）http://www.sharetechnote.com