5G NR 定时提前：从协议信令到算法实现 （3）

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本文作者: wingsofsilence 

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分成四个部分记录：

第一部分：定时提前的定义

第二部分：定时提前的必要性

第三部分：TA值测量的方式

1）TA估计算法

2）TA最大值的计算方式与颗粒度

第四部分：TA通过TAC同步的过程

1）初始上行同步过程

2）上行同步更新过程

第四部分：TA通过TAC 同步的过程

TRP通过两种方式给UE发送Timing Advance Command (TAC) ：

1）   初始上行同步过程 

        在随机接入过程，通过message 2 RAR的Timing Advance Command字段（共12 bits）发送给UE。LTE时，TAC为11 bits，RAR结构由些微不同。 

参考：

3GPP TS38.321, Chapter 6.2.2, MAC subheader for Random Access Response

3GPP TS38.321, Chapter 6.2.3, MAC payload for Random Access Response

2）上行同步更新过程

        在RRC_CONNECTED态，TRP需要维护timing advance信息。

        虽然在随机接入过程中，UE与TRP取得了上行同步，但上行信号到达TRP的timing可能会随着时间发生变化：

1. 高速移动中的UE，例如运行中的高铁上的UE，其与TRP的传输延迟会不断变化；
2. 当前传输路径消失，切换到新的的传输路径。例如在建筑物密集的城市，走到建筑的转角时，这种情况就很可能发生；
3. UE的晶振偏移，长时间的偏移累积可能导致上行定时出错；
4. 由于UE移动而导致的多普勒频移等。

        因此，UE需要不断地更新其上行定时提前量，以保持上行同步。

        5G同LTE相同，TRP使用一种闭环机制来调整上行定时提前量。
        如果某个特定UE需要校正，则TRP会发送一个TAC给该UE，要求其调整上行传输timing。该TAC是通过TAC MAC control element (TAC MAC CE) 发送给UE的。TAC MAC CE由LCID值为111101（见38.321的Table 6.2.1-1）的MAC PDU subhead指示。 LCID (Logical Channel ID) 由LTE的5 bits 变为 6 bits。 

        TAC MAC CE 有固定的8 bits，其结构如下：

1. TAG Identity (TAG ID): This field indicates the TAG Identity of the addressed TAG. The TAG containing the SpCell has the TAG Identity 0. The length of the field is 2 bits;
2. Timing Advance Command: This field indicates the index value TA (0, 1, 2… 63) used to control the amount of timing adjustment that MAC entity has to apply (as specified in TS 38.213 [6]). The length of the field is 6 bits.

参考： 3GPP TS38.321, Chapter 6.1.3.4,Timing Advance Command MAC CE

        UE侧会保存最近一次timing advance调整值N_TA,old，当UE收到新的Timing Advance Command而得到TA后，会计算出最新的timing advance调整值。 如果UE在子帧n收到TAC，则UE会从子帧n + 6开始应用该timing调整值 。如果UE在子帧n和子帧n + 1发送的PUCCH/PUSCH/SRS由于timing调整的原因出现重叠，则UE将完全发送子帧n的内容，而不发送子帧n + 1中重叠的部分。

参考：3GPP TS38.213, chapter 4.2 Transmission timing adjustments

        最后有一部分内容，是UE在MAC层如何判断上行同步/失步。TRP会通过RRC信令给UE配置一个timer（在MAC层，称为timeAlignmentTimer），UE使用该timier在MAC层确定上行是否同步。非熟悉领域，不班门弄斧了。

参考：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_927cff010101cwju.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_927cff010101cwk7.html

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