定时提前量(TA:Timing Advance )是基站(BS)发送给UE以调整其上行传输的命令,即UE根据用于PUSCH、PUCCH和SRS传输的命令提前发送上行符号。定时提前命令(TAC:Timing Advance Command)通知UE它需要提前上行传输的时间量。

定时提前指针:

定时提前命令(TAC)有两个变量

  1. 通过RAR发出初始定时提前指令(TAC)
  2. 通过MAC-CE进行定时提前指令(TAC)

通过RAR的初始TAC约为12位,其值范围为0–3846

通过MAC-CE的TAC约为6位,其值范围为0-63

TA由MAC层控制,物理层实现

TA值取决于从基站到UE的信号传播时延,即位于不同位置的不同UE将具有不同的TA值。

TAC的目标是使从所有UE到gNB的上行链路传输一致

下图显示了不同位置的两个UE,UE#1有TA=2Tp1,UE#2有TA=2Tp2,这里Tp是信号传播时延。gNB应该发送TA,使得来自两个UE的上行链路同时到达gNB。

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上下行定时关联在无线系统中,需要调整上行链路帧的定时,以便在时域上与下行链路帧对齐。上行帧由UE向gNB发送,而下行帧由gNB向UE发送。定时控制过程由MAC层发起并传送到PHY层进行时间调整。上下行传输时间关系见下图。

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NTA是作为定时提前命令的一部分发送给UE的测量值。

NTA ,Offset 是根据不同频带和子载波间隔而变化的固定值

Tc被称为5G NR系统的基本时间单位

通过TAC进行TA同步初始上行链路同步:通过随机接入过程实现初始上行链路同步。gNB发送12位TAC内部随机存取响应。在LTE中,TAC为11位,RAR结构略有不同,如下图所示。

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上行同步更新:初始连接完成后,UE根据MAC-CE定时提前调整UL传输。5G NR使用与LTE相同的机制,即闭环来调整上行链路TA。如果某个特定UE需要校正,gNB将向UE发送TAC,请求其调整上行链路TA。TAC通过TAC MAC控制单元发送到UE。TAC MAC CE由LCID值为111101的MAC PDU子标题指示。LCID从LTE中的5位更改为6位。

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TAC MAC CE结构是固定8个bit位,如下图:

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标签标识(TAG ID):标签标识是一个2位字段,表示定时提前组标识。包含SpCell的标记的标记标识为0。

定时提前命令(TAC):字段的TAC长度为6位,表示用于控制MAC实体必须应用的定时调整量的索引值TA(0,1,2…63)。

UE将最新的TA调整值保存为NTA、old,当接收到新的TAC并获得TA时,计算最新的定时提前调整值。

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•如果UE在子帧n中接收到TAC,则UE将使用来自子帧n+6的定时调整值。

•TAC字段是6位,它可以有64个步骤,从-32到32 个Tc的实时范围。由于Tc为0.509ns,物理定时的范围为0.50932=-16.28us到0.50932=16.28us

•如果在子帧n和子帧n+1中由UE发送的PUCCH/PUSCH/SRS由于定时调整而重叠,则UE将完全发送子帧n的内容,而不发送子帧n+1中的重叠部分。

UE根据RRC信令提供给UE的称为timeAlignmentTimer的定时器判断MAC layer的上行链路同步还是异步。

不同SCS取值下TA的举例如下:

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