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LTE小区搜索过程学习总结


LTE 小区搜索过程总结 小区搜索过程总结
a) UE 一开机,就会在可能存在 LTE 小区的几个中心频点上接收数据并计算带宽 RSSI,以 接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区(应该说只是可能),如果 UE 能保 存上次关机时的频点和运营商信息,则开机后可能会先在上次驻留的小区上尝试驻留; 如果没有先验信息,则很可能要全频段搜索,发现信号较强的频点,再去尝试驻留。 b) 然后在这个中心频点周围收 PSS(primary synchronization signal)和 SSS(secondary synchronization signal) ,这两个信号和系统带宽没有限制,配置是固定的,而且信号本 身以 5ms 为周期重复,并且是 ZC 序列,具有很强的相关性,因此可以直接检测并接收 到,据此可以得到小区 ID,同时得到小区定时的 5ms 边界;这里 5ms 的意思是说:当 获得同步的时候,我们可以根据辅同步信号往前推一个时隙左右,得到 5ms 的边界,也 就是得到 Subframe#0 或者 Subframe#5,但是 UE 尚无法准确区分。 c) 5ms 边界得到后,根据 PBCH 的时频位置,使用滑窗方法盲检测,一旦发现 CRC 校验 结果正确,则说明当前滑动窗就是 10ms 的帧边界,可以接收 PBCH 了,因为 PBCH 信 号是存在于每个 slot#1 中,而且是以 10ms 为周期;如果 UE 以上面提到的 5ms 边界来 向后推算一个 Slot,很可能接收到 slot#6,所以就必须使用滑动窗的方法,在多个可能 存在 PBCH 的位置上接收并作译码,只有接收数据块的 crc 校验结果正确,才基本可以 确认这次试探的滑窗落到了 10ms 边界上,也就是无线帧的帧头找到了。也就是说同步 信号是 5ms 周期的,而 PBCH 和无线帧是 10ms 周期的,因此从同步信号到帧头映射有 一个试探的过程。接着可以根据 PBCH 的内容得到系统帧号和带宽信息,以及 PHICH 的配置;一旦 UE 可读取 PBCH,并且接收机预先保留了整个子帧的数据,则 UE 同时可 读取获得固定位置的 PHICH 及 PCIFICH 信息,否则一般来说至少要等到下一个下行子 帧才可以解析 PCFICH 和 PHICH,因为 PBCH 存在于 slot#1 上,本子帧的 PHICH 和 PCFICH 的接收时间点已经错过了。 d) 至此,UE 实现了和 eNB 的定时同步;

要完成小区搜索,仅仅接收 PBCH 是不够的,还需要接收 SIB,即 UE 接收承载在 PDSCH 上的 BCCH 信息。为此必须进行如下操作: a) 接收 PCFICH, 此时该信道的时频资源就是固定已知的了, 可以接收并解析得到 PDCCH 的 symbol 数目; b) 接收 PHICH,根据 PBCH 中指示的配置信息接收 PHICH; c) 在控制区域内,除去 PCFICH 和 PHICH 的其他 CCE 上,搜索 PDCCH 并做译码; d) 检测 PDCCH 的 CRC 中的 RNTI,如果为 SI-RNTI,则说明后面的 PDSCH 是一个 SIB, 于是接收 PDSCH,译码后将 SIB 上报给高层协议栈; e) 不断接收 SIB,HLS 会判断接收的系统消息是否足够,如果足够则停止接收 SIB f) 至此,小区搜索过程才差不多结束。 g)

2 在数据接收过程中, 还要根据接收信号测量频偏并进行纠正, UE 实现和 eNB 的频率同步; 对于 PHY 来说,一般不作 SIB 的解析,只是接收 SIB 并上报。只要高层协议栈没有下发命 令停止接收,则 PHY 要持续检测 PDCCH 的 SI-RNTI,并接收后面的 PDSCH。 DRX 在 MAC 层的概念,应该是说对 PDCCH 的监视是否是持续的还是周期性的,DRX 功 能的启用与否只在 RRC connect 状态下才有意义。 BCCH 映射到 DLSCH 上的 PDU 是通过 SI-RNTI 在物理层 CRC 之后在 PDSCH 上发送的, 这其中包含 SIB1 和 SIB2 的内容,PBCH 上发送的 MIB 只包含三个内容:系统带宽,系统 帧号,PHICH 配置信息。 UE 在两种搜索空间完成 PDCCH 的解码工作,一种是 common search space,另一种是 UE-specific search space,前者起始位置固定,用于存放由 RARNTI,SIRNTI,PRNTI 标识 的 TB。 当上层指示物理层需要读取 SIB 后, 物理层可以在第一个搜素空间搜索 SIRNTI 标识的 TB。 UE 读取 PDSCH 中的 BCCH, 与读取 PDCCH, 获得 control information 过程属于 control plane 的内容,在小区搜索过程中,要判断是否能够驻留该小区,应该有一个 SIB 接收过程,而 因为 BCCH 映射到物理信道上也是 PDSCH,要接收 BCCH,前面这些过程不能或缺。当然 了,这个过程并不是永久性做下去,高层协议栈判断,如果接收到了想要的 SIB,就可以停 下来了。 SIB 的接收其实也并不一定需要一直接收检测,你说的 DRX 可以有这样的作法:在通过 PBCCH 获得 MIB 以后,可以判断出想要的 SIB 的位置,只在该位置上接收 PDSCH 就可以 了。这样可以省电,但是需要 HLS 和 PHY 交互更加紧密,需要能够根据帧号唯一确定想要 的 SIB 的位置。 UE 的频偏校正,应该在读取 PBCH 等控制信道过程中获得纠正。频偏估计和纠正不必等到 滑窗结束,只要确信当前频点上有 LTE 信号,则可以根据 OFDM 信号的特点做 FOE,并纠 正频偏。不过只有滑窗成功,才可以得到 PBCH。

EUTRA 支持的带宽从 1.4M 到 20M(Rel.8). UE 在刚一开机时,并不知道系统的带宽是多少。 为了使 UE 能够较快的获得系统的频率和同步信息。与 UMTS 类似,LTE 中设计了主同步 信道和辅同步信道。无论系统的带宽为多少,主同步信道和附同步信道都位于频率中心的 1.08M 的带宽上,包含 6 个 RB,72 个子载波。实际上,同步信道只使用了频率中心(DC) 周围的 62 个子载波,两边各留 5 个子载波用做保护波段。 同步信号在一个十秒的帧内,传送两次。在 LTE FDD 的帧格式中,主同步信号位于 slot0 和 slot10 的最后一个 OFDM 符号上。 辅同步信号位于主同步信号的前面一个 OFDM 符号上。 在 LTE TDD 的帧格式中,主同步信号位于子帧 1 和子帧 6 的第三个 OFDM 符号上。辅同步 信号位于子帧 0 和子帧 5 的最后一个 OFDM 符号上(也就是 Slot 1 和 Slot 11) 。 利用主、辅同步信号相对位置的不同,终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是 TDD 还 是 FDD。 UE 一开机,就会在可能存在 LTE 小区的几个中心频点上接收数据并计算带宽 RSSI,以接 收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区, 如果 UE 能保存上次关机时的频点和运 营商信息,则开机后可能会先在上次驻留的小区上尝试驻留;如果没有先验信息,则需要进 行全频段搜索。

然后 UE 在这个中心频点周围尝试接收 PSS (primary synchronization signal) 规范中 , (36.211) 定义了 3 个 PSS 信号,使用长度为 62 的频域 Zadoff-Chu 序列,每个 PSS 信号与物理层小 区标识组内的一个物理层小区标识相对应。UE 捕获了系统的 PSS 后,就可以获知: : (1) 小区中心频点的频率。 :小区在物理组内的标识(在 0,1,2 中间取值)(3) (2) 。 :子帧的 同步信息。 对于 FDD 而言, 由于主同步信号是位于 Slot0 或 Slot10 的最后一个 OFDM 符号, 因而不管 CP 的长度是多少,确定了 PSS 后就可以确定 Slot(也就是子帧)的边界。但是 PSS 在 Slot0 和 Slot10 上的内容是相同的,目前还无法区分这两个时系,无法获得系统帧的 信息。 对于 TDD 而言,我的理解是,捕获 PSS 后尚无法确定子帧边界。但是随后 UE 捕获 SSS, 就可以确定子帧边界,道理同上。 LTE 中,传输模式不同(FDD OR TDD) ,PSS 和 SSS 之间的时间间隔不同。CP 的长度也会 影响 SSS 的绝对位置(在 PSS 确定的情况下) ,因而,UE 需要进行至多 4 次的盲检测。 SSS 信号有 168 种不同的组合, 对应 168 个不同的物理小区组的标识 (在 0 到 167 之间取值) 。 这样在 SSS 捕获后,就可以获得小区的物理 ID,PCI=PSS+3×SSS。PCI 是在物理层上用 于小区间多种信号与信道的随机化干扰的重要参数。 SSS 在每一帧的两个子帧中所填内容是 不同的,进而可以确定是前半帧还是后半帧,完成帧同步。同时,CP 的长度也随着 SSS 的 盲检成功而随之确定。 在多天线传输的情况下,同一子帧内,PSS 和 SSS 总是在相同的天线端口上发射,而在不 同的子帧上,则可以利用多天线增益,在不同的天线端口上发射。 至此,UE 可以进一步读取 PBCH 了。PBCH 中承载了系统 MIB 的信息。时域上,在一个无 线帧内,PBCH 位于 Slot1 的前 4 个 OFDM 符号上(对 FDD 和 TDD 都是相同的,除去被参 考信号占据的 RE)在频域上, 。 PBCH 与 PSCH、 SSCH 一样, 占据系统带宽中央的 1.08MHz(DC 子载波除外)。这样在未知系统带宽的情况下,UE 也可以快速地捕获 PBCH 的信息。所不同 的是,此时已取得精确同步,PBCH 不需要像 PSCH、SSCH 那样在信道两侧保留空闲子载 波,而是全部占用了带宽内的 72 个子载波。 PBCH 信息的更新周期为 40ms,在 40ms 周期内传送 4 次。这 4 个 PBCH 中每一个都能够 独立解码。通过解调 PBCH,可以获得: (1) 系统的带宽信息。 : 系统的带宽信息是以资源块个数的形式来表示的, 3 个比特。 有 LTE (Rel.8)支持 1.4M 到 20M 的系统带宽,对应的资源块数如下图所示

(2) :PHICH 的配置。 在 PBCH 中使用 lbit 指示 PHICH 的长度,2bit 指示 PHICH 使用的频域资源,即 PHICH 组

的数量(每个 PHICH 组包含 8 个 PHICH)。 (3) :系统的帧号 SFN。系统帧号 SFN 的长度为 10Bit,在 0 到 1023 之间取值。在 PBCH 中只广播 SFN 的前 8 位,因此,PBCH 中的 SFN 只是在 40ms 的发送周期边界发生变化。 通过 PBCH 在 40ms 周期内的相对位置就可以确定 SFN 的后两位。 (4)系统的天线配置信息。 : 系统的天线端口数目隐含在 PBCH 的 CRC 里面, 通过盲检 PBCH 的 CRC 就可以确定其对应的天线端口数目(Attenna Ports) 。 PBCH 的 MIB 中只携带了非常有限的信息,更多的系统信息是在 SIB 中携带的。SIB 信息 是通过 PDSCH 来传送的。 UE 需要读取 PDCCH 中的控制信息, 才能够正确解调 PDSCH 中的数据。 为了读取 PDCCH, 首先必须了解 PDCCH 在子帧内占用的符号数目,这是由 PCFICH 来决定的。


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