UE在idle態(tài)有新的數(shù)據(jù)要發(fā)送（上行）

↔　↔
UE　eNB
　UE is OFF　
　Power On UE< Frequency Search >< Cell Search > : Normally a UE would find multiple cells in this process< Cell Selection >　
　MIB decoding　
　SIB deconding　
　Now UE is in IDLE Mode　
　<User make a call>←　
　1、Msg1（發(fā)送preamble碼）→　
　2、RAR←　
　3、Msg3（Rrc Connection Request）（攜帶了BSR）→　
　4、Msg4（Rrc Connection Setup）←　
　5、Rrc Connection Complete（包含service request）→　
　6、DownLinkTransportMsg(Authentication Request)←　
　7、UpLinkTransportMsg(Authentication Response)→　
　8、DownLinkTransportMsg(Nas_SecurityCommand)←　
　9、UpLinkTranportMsg(Nas_SecurityComplete)→　
　10、UECapabilityEnquiry←　
　11、UECapabilityInformation→　
　12、RRC_SecurityModeCommand←　
　13、RRC_SecurityModeComplete→　
　14、RrcConnectionReconfiguration←　
　15、RrcConnectionReconfigurationComplete→　
　16、PDCCH DCI0←　
　17、UE DATA transition→　
　18、Ack/Nack(PHICH)←　
　 User stop call and UE gets into IDLE mode　

1、開(kāi)機(jī)后找網(wǎng)絡(luò)，UE處于idle態(tài)，如有業(yè)務(wù)需要傳輸，需要先經(jīng)過(guò)隨機(jī)接入接入到網(wǎng)絡(luò)。
1-5、完成隨機(jī)接入[2]。
基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入方式，1）UE等待發(fā)送前導(dǎo)序列的時(shí)間（跟RA的配置有關(guān)，假設(shè)10ms內(nèi)配置兩個(gè)接入時(shí)隙，則需要的平均時(shí)長(zhǎng)為2.5ms），一般檢測(cè)到PDCCH；2）發(fā)送preamble需要約1ms（通常為一個(gè)子幀，有些配置下需要多個(gè)子幀），并在N+3個(gè)子幀監(jiān)聽(tīng)RAR；3）eNB等待接收前導(dǎo)序列，并對(duì)RA進(jìn)行處理，檢測(cè)等，并反饋給UE定時(shí)提前，backoff等消息5ms[3]，啟動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)解決定時(shí)器；4）UE接收到消息解碼并發(fā)送RRC connection request2.5ms；5）eNB等待接收（會(huì)有重傳，重傳次數(shù)、信號(hào)的處理能力決定了時(shí)延的大�。�2ms；6）UE發(fā)送競(jìng)爭(zhēng)解決。
時(shí)延大于2.5+1+5+2.5+2=12ms
按照文獻(xiàn)[1]中的仿真結(jié)果，可以知道，LTE FDD系統(tǒng)在基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入中，PRACH configuration index 為0,3,6,9時(shí)，Number of available preamble 為60，RAR Window Size=5fubframes ，Contention Resolution Timer=10subframe，maximum number of preamble retransmissions = 10，Backoff Indicator=20ms，仿真結(jié)果表明:
a)當(dāng)有250個(gè)arrivals需要接入時(shí)，每無(wú)線幀配置三個(gè)RA子幀時(shí)the average access delay大于50ms；每?jī)蓚�(gè)無(wú)線幀配置一個(gè)RA子幀時(shí)the average access delay大于170ms；
b)當(dāng)有500個(gè)arrivals需要接入時(shí)，每無(wú)線幀配置三個(gè)RA子幀時(shí)the average access delay大于100ms；每?jī)蓚�(gè)無(wú)線幀配置一個(gè)RA子幀時(shí)the average access delay大于270ms；
c)當(dāng)有1000個(gè)arrivals需要接入時(shí)，每無(wú)線幀配置三個(gè)RA子幀時(shí)the average access delay大于150ms；每無(wú)線幀配置一個(gè)RA子幀時(shí)the average access delay大于280ms；
6-13、完成鑒權(quán)和安全認(rèn)證；
14-15、完成DRB的建立；
16、等待資源分配結(jié)果（偵聽(tīng)PDCCH DCI FORMAT0信息）;
17、在分配的資源上傳輸上行數(shù)據(jù)，如果需要反饋信息，等待反饋信息；
18、對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行反饋；
19、重復(fù)17之后

UE在connected態(tài)有新的數(shù)據(jù)要發(fā)送（上行）
↔↔
UEeNB
　RACH成功之后，UE有新數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，根據(jù)上層的配置，UE按照一定的周期和子幀位置上通過(guò)PUCCH中的控制消息UCI傳輸SR　
　<ue in connected mode>　
　1、UE發(fā)送Schedule Request（PUCCH 0）→　
　2、Scheduling Grant（PDCCH DCI0）←　
　3、Buffer State Report（PUSCH）→　
　4、PDCCH DCI0←　
　5、UE DATA transition→　
　6、Ack/Nack(PHICH)←　
1、UE根據(jù)SIB消息配置的SR周期，在PUCCH 0配置的SR資源上，申請(qǐng)上行資源；
2、ENB收到后，對(duì)其作出反饋，通知UE上報(bào)BSR；
3、UE BSR上報(bào)；
4、ENB根據(jù)BSR大小等進(jìn)行資源分配；
5、UE根據(jù)檢測(cè)到的PDCCH信息進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
6、ENB反饋UE發(fā)送數(shù)據(jù)是否正確；
7、重復(fù)5之后，UE重傳或者傳輸新資源；
Average delay 主要體現(xiàn)在SR的配置周期(TDD系統(tǒng)與幀結(jié)構(gòu)配置有關(guān))，假定SR配置周期非常小，那么就可以及時(shí)傳輸消息。SR配置如下：
UE-specific SR periodicity and subframe offset configuration[3]
SR configuration Index
SR periodicity (ms)
SR subframe offset

0 – 45

5 – 1410

15 – 3420

35 – 7440

75 – 15480

155 – 1562

1571


UE在idle態(tài)有新的數(shù)據(jù)要發(fā)送（下行）

↔　↔
UE　eNB
　UE is OFF　
　Power On UE< Frequency Search >< Cell Search > : Normally a UE would find multiple cells in this process< Cell Selection >　
　MIB decoding　
　SIB deconding　
　Now UE is in IDLE Mode　
　1、<aging>←　
　2、Msg1（發(fā)送preamble碼）→　
　3、RAR←　
　4、Msg3（Rrc Connection Request）（攜帶了BSR）→　
　5、Msg4（Rrc Connection Setup）←　
　6、Rrc Connection Complete→　
　7、DownLinkTransportMsg(Authentication Request)←　
　8、UpLinkTransportMsg(Authentication Response)→　
　9、DownLinkTransportMsg(Nas_SecurityCommand)←　
　10、UpLinkTranportMsg(Nas_SecurityComplete)→　
　11、UECapabilityEnquiry←　
　12、UECapabilityInformation→　
　13、RRC_SecurityModeCommand←　
　14、RRC_SecurityModeComplete→　
　15、RrcConnectionReconfiguration（ENB發(fā)送CRS請(qǐng)求CSI測(cè)量）←　
　16、RrcConnectionReconfigurationComplete（PUCCH或者PUSCH上進(jìn)行CQI上報(bào)過(guò)程）→　
　17、PDCCH根據(jù)CQI信息分配下行資源←　
　18、PDSCH上進(jìn)行下行資源傳輸←　
　19、UE接收下行資源并對(duì)在PUCCH上進(jìn)行反饋→　
　 User stop call and UE gets into IDLE mode　


1、Enb下發(fā)給UE尋呼消息，UE接收paging消息
2-6、隨機(jī)接入過(guò)程；
7-14、鑒權(quán)和安全認(rèn)證過(guò)程；
15-16、DRB建立過(guò)程（上報(bào)CQI信息）；
17、根據(jù)PUCCH周期性或者非周期性（由上層指示信息配置）上報(bào)的CQI進(jìn)行資源分配；
18、UE盲檢測(cè)并解析下行資源，如果許反饋，則反饋NACK/ACK信息；
19、重復(fù)17之后，ENB重傳或者傳輸新數(shù)據(jù)；

Average delay 主要體現(xiàn)paging 周期（SIB2廣播）；3GPP36.331中定義的defaultPagingCycle為rf32, rf64, rf128, rf256；
隨機(jī)接入時(shí)延同上行數(shù)據(jù)到達(dá)過(guò)程；

UE在connected態(tài)有新的數(shù)據(jù)要發(fā)送（下行）

↔　↔
UE根據(jù)周期/非周期上報(bào)的PUCCH信息獲取CQIeNB
　Now UE is in Connected Mode　
　1、PDCCH根據(jù)CQI信息分配下行資源←　
　2、PDSCH上進(jìn)行下行資源傳輸←　
　3、UE接收下行資源并對(duì)在PUCCH上進(jìn)行反饋→　
　 User stop call and UE gets into IDLE mode　

1、ENB根據(jù)下行信道的質(zhì)量好壞自適應(yīng)地分配下行資源（針對(duì) UE選擇不同的載波和slot）下行鏈路中，E-UTRAN在每個(gè)TTI動(dòng)態(tài)地給UE分配資源（PRBs & MCS）
2、 ENB在下行信道傳輸數(shù)據(jù)
Physical channel: PDSCH
根據(jù)資源分配的結(jié)果在PDSCH上填充數(shù)據(jù), 并在PDCCH上傳輸相應(yīng)的C-RNTI。
3、UE根據(jù)檢測(cè)PDCCH信道，解碼對(duì)應(yīng)的PDSCH信息。UE根據(jù)PDCCH告知的DCI format在common search spaces中接收PDSCH 廣播控制信息。此外，UE通過(guò)PDCCH UE specific search spaces接收PDSCH數(shù)據(jù)傳輸，UE接收數(shù)據(jù)并判斷是否需要發(fā)送請(qǐng)求重傳指示
4、ENB重傳數(shù)據(jù)/發(fā)送新數(shù)據(jù)

[reference]
1、Laya A, Alonso L, Alonso-Zarate J,“Is the Random Access Channel of LTE and LTE-A Suitable for M2M Communications? A Survey of Alternatives”, IEEE Commun. Surveys Tutorials, pp. 1–13, Dec. 2013.
2、3GPP TS 36.321”Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Medium Access Control (MAC) protocol specification”Rel.9, Sep. 2011.
3、3GPP TS 36.213”Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)hysical layer procedures” Rel.10, 2011.
4、3GPP TS36.331, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC) protocol specification”