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2024随手记之五，最近工作中定位问题查了一堆3GPP中TA的相关信息。就梳理一下查到的资料，也顺便理一下思路。也纠正以前的一些理解上的局限甚至些许偏差。
大家都知道，定时提前量TA本身用于终端的空中接口上行传输定时，它有助于确保来自所有UE的上行链路传输在被基站接收时是同步的。TA的定义最早可追溯到GSM空中接口系统，在GSM标准中，定时提前 (TA) 值对应于信号从终端到达基站所需的时间长度。GSM在空中接口中使用TDMA技术在多个用户之间共享单个频率，为共享频率的各个用户分配连续的时隙。每个用户在八个时隙之一内定期发送的时间少于八分之一。由于用户与基站的距离不同，并且无线电波以有限光速传播，因此基站可以使用时隙内的精确到达时间来确定到移动电话的距离。必须相应地调整允许电话在时隙内传输突发流量的时间，以防止与相邻用户发生冲突。
定时提前 (TA) 就是控制此调整的变量。3GPP TS 05.10和TS 45.010描述了TA值调整过程。TA值通常在0到63之间，每一步代表一周期的提前（大约 3.69 微秒）。
当无线电波以每秒约 300,000,000 米（即每微秒 300 米）的速度传播时，一个TA步长表示往返距离（传播范围的两倍）变化约1,100米。这意味着终端和基站之间的范围每改变550米，TA 值就会发生变化。63 × 550米的限制是设备距基站的最大距离 35 公里，也是小区覆盖距离的上限。
持续调整的TA值可以避免相邻时隙中其他用户的干扰，从而最大限度地减少数据丢失并维持业务服务质量QoS。
从根本上来说，使用定时提前TA的原因是如果不用它，那么在UE收到基站的下行信息后准备发送上行信息时候，如果这些信息要穿过空口到达基站，那么当上行信息到达基站时就与其发送时间点不同了，这由上下行总共需要的时长所致。而由于小区内众多的UE随机分布在覆盖区内的不同位置，它们与天线的相隔距离各异，而各自发送的信息到达基站的时间也就不同，也就不可避免地造成干扰。
更进一步说，基站期待的是所有UE来自相同子帧的的上行信号能够在容忍范围内尽可能同步到达。只要落在循环前缀CP之内就能正确接收。因为不同的UE要进行不同的TA调整以期所有的UE的在同一个子帧的信号到达基站都是对齐的。
在5G的3GPP规范中也对TA有了一些约定。首先，3GPP针对基础部分定义的5G的时间单位如下：
所以 Tc = 1 / (480kHz · 4096) = 0.509 ns
那么在38211中定义的根本信息如下：
接着这个公式中的各个变量和常量的来源如下，其中n-TimingAdvanceOffset这个参数可以在RRC IE组servingCellConfigCommon或者ServingCellConfigCommonSIB里提供。而如果这个参数没有配给UE的话，FR1中NTA,offset的取值设定为25600，对于FR2，这个值固定为13792，这些不需要通知UE，是协议中UE和网侧约定的。更详细的处理逻辑参见38.213 ch4.2和ch4.3节：
所以，上面设计的这个TA提前量用于UE在对应的下行帧开始之前发送上行的提前量。靠近天线的UE的传播延迟较小，因此需要较小的TA调整。而当UE向远离天线的方向移动时，其传播延迟会越来越大。TA考虑是一个来回的传播延迟。根据下面搜到的这个网络上的图来看，也因此要考虑的传播延迟是2*tprop，也就是上下行都要考虑。而从UE侧来看，UE初始发射定时控制要求的参考点应为参考小区的下行定时减去(NTA+NTA,offset·Tc)，即TA值。下行链路定时被定义为从参考小区接收到相应下行链路帧的第一条检测到的路径（在时间上）的时间。从网侧来看，上行链路无线帧和相应的下行链路无线帧之间的时间差是toffset，对于附着在其上的所有UE来说是相同的。传播延迟已经在UE侧由TA补偿。
or
TA的计算公式在上图中已经有所描述，我们将这几段协议文本汇总如下：
更为精炼一些的内容如下：
计算TA生效时间输入参数是上下行最小SCS。其中NT,1是所接受的corresponding PDSCH的符号数（N1），而NT,2是UE在相应的PUSCH上发送的symbol的个数（N2），NTA,max即为MAC CE中TA Command的最大TA值，而Tsf是个常量1ms（sf为subframe），N1和N2的定义可参考文章：5G PDSCH处理时间：N1--随手记2023（15）5G PUSCH准备时间约定：N2--随手记2023（16）
所输出的参数举例如下：
前面也提到过，网络通知UE的TA Command的MAC CE指令最早在msg2中出现，在msg3的时候执行。RAR所使用的MAC CE格式如下：
而正常数传起见的用于update的TAC格式如下：
这些在文章5G中的MAC CE小结和随手记2024（4）3GPP中关于MAC CE生效过程delay的约定举例也有所涉及，可供大家参考。关于从R17开始由于NTN引入导致的TA方面的一些变化如下：
这两个参数在38.213的ch4.2有描述，这里结合RRC相关配置的参数映射汇总一下：
本文所参考的3GPP规范文档列表如下：
38.214 ch5.338.211 ch4.3 ，ch7.4.1.1
38.213 ch4.238.321 ch5.1，ch6.138.133 ch7.338.331 ch6.3.2
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