LTE中小区搜索过程.docx
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LTE中小区搜索过程.docx
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LTE中小区搜索过程
LTE中小区搜索过程图解
我们知道在LTE系统中,UE使用小区搜索过程来识别小区,并获得下行同步,进而UE可以读取小区广播信息并驻留、使用网络提供的各种服务。
此过程在初始接入和切换中都会用到。
小区搜索的目的总结如下:
1)检测小区的物理层小区ID(PhysicalCell-ID)
通过PSS和SSS检测获取小区ID
2)完成时间/频率同步
时间同步:
获取10ms无线帧同步、40msPBCHTTI同步
频率同步:
与eNodeB载波频率同步
3)下行CP模式检测:
normal模式或者extended模式
4)检测eNodeB所用的发射天线端口数
5)读取PBCH(即MIB)
获取SFN、下行系统带宽、PHICH配置信息
6)根据不同场景,支持最强小区、多个小区和存储小区列表(Stored-InformationCellSearch)等多种模式的小区搜索。
同步信号总是占用可用频谱的中间62个子载波(不考虑DC子载波)。
不论小区分配了多大带宽,UE只需处理这62个子载波。
同步信号具体来说,是由一个PSS信号和一个SSS信号组成。
同步信号每个无线帧发送两次。
规范定义了3个PSS,使用长度为62的频域Zadoff-Chu(ZC)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对应。
SSS信号有168种,与168个物理层小区标识组对应。
故UE在获得了PSS和SSS信号后即可确定当前小区标识(cellid)。
下行参考信号用于更精确的时间同步和频率同步。
(注意,此步是辅助性的。
CRS的目的主要还是测量和信道估计)。
完成小区搜索后UE可获得时间/频率同步,小区ID识别,CP长度检测、FDDorTDD等。
1.UE上电之后,在可能存在LTE小区的中心频点上检测主同步信号PSS。
UE以接收信号强度(具体取决与终端芯片的实现)来判断这个频点周围是否可能存在小区。
如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息,则开机后会先在上次驻留的小区上尝试搜索PSS;如果没有,UE就要结合自己的频段支持能力,在划分给LTE系统的band上做全频段扫描,若发现信号较强的频点、就认为可能存在LTE小区、并去尝试匹配PSS;
2.在这个中心频点周围收PSS(主同步信号)并进行码域的匹配,因为PSS占用了中心频带的6RB(12×6=72子载波),因此这种设计可以兼容所有的系统带宽。
PSS信号以5ms为周期重复,在子帧#0发送,并且是ZC序列,具有良好的相关性。
因此,UE将第1步中接收到的6RB上的总能量,用ZC序列进行码域的匹配,据此可以得到小区组里的小区ID,同时确定5ms的时隙边界。
另外,在后面检测出来SSS之后,还通过检测这个信号就可以知道循环前缀的长度以及采用的是FDD还是TDD。
因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面的,位置有所不同,由此可推断出是FDD还是TDD。
但是,由于PSS是5ms重复的,5MS里的PSS完全相同,因此,在第2步中,还无法获得无线帧同步(10ms),只能获得5MS定时;
1.
2.
3.5ms时隙同步后,在PSS基础上搜索SSS,SSS由两个m序列级联而成,前后半帧的映射顺序正好相反,因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界,达到了帧同步的目的。
由于SSS信号携带了小区组ID,结合前面的PSS,就可以获得物理小区ID(CELLID)。
cellid:
323=107*3+2
4.在获得下行同步以后,就可以读取PBCH了,通过上面两步还可以获得下行参考信号的结构(位置),通过解调参考信号、可以进一步的精确的时隙与频率同步,同时CRS还可以为解调PBCH做信道估计。
PBCH在子帧#0的slot#1上发送,通过解调PBCH,可以得到系统帧号和带宽信息,以及PHICH的配置、天线数配置等。
另外,系统帧号SFN以及天线个数的设计,比较精巧:
SFN位长为10bit,取值为0~1023。
在PBCH的MIB中,只广播了SFN的前8位,而剩下的SFN的后2位,是根据该帧在PBCH40ms周期窗口的位置确定:
第一个10ms帧为00,第二帧为01,第三帧为10,第四帧为11。
而PBCH的40ms窗口、手机可以通过盲检确定的。
天线个数,是隐含在PBCH的CRC里面的。
因为PBCH的位置固定,承载MIB内容,因而MIB不需要动态调度,所以PBCH的CRC16个比特,还可以再做点文章并加以利用的。
基站是通过天线个数对应16比特的特征串(里定义),对PBCH的CRC部分进行加扰;反过来,UE又可以通过CRC部分的校验,推断出基站的天线端口的配置。
5.至此,UE实现了和eNB的定时及同步;
6.要完成小区搜索,仅仅接收PBCH是不够的,因为PBCH只是携带了非常有限的系统信息,更多更详细的系统信息是由SIBs携带的,因此后面UE还需要接收SIBs,即UE需要接收承载在PDSCH上的BCCH信息。
为此UE需进行如下的动作:
a)接收PCFICH。
此时该信道的频域RBG资源可以根据物理小区ID推算出来,通过接收解码PCFICH得到PDCCH的symbol数目(CFI);
b)在PDCCH信道域的公共搜索空间里查找发送到SI-RNTI的候选PDCCH,如果找到一个并通过了相关的CRC校验,那就意味着有相应的SIB消息,于是接收PDSCH,解调PDSCH里对应的SIB内容,解码后将SIB上报给高层协议栈;
c)不断接收SIB,上层(RRC)会判断接收的系统消息是否足够,如果足够则停止接收SIB。
至此,小区搜索过程才完全结束;
d)另外,SIBs的调度除了SIB1外均是以SI为单位调度的。
调度机制及系统消息的更新机制及映射到同一个SI的约束关系,此处不作详细探讨。
注意上图的两个systeminformation(SI)中,第一个SI给UE调度了SIB2/SIB3,第二个SI给UE调度了SIB5/SIB6/SIB7。
即SIB2/SIB3映射到了一个SI,而SIB5/SIB6/SIB7又映射到了另外一个SI。
UE依靠PDCCH上的SI-RNTI来确定是否有被调度接收的SI。
MIB只有有限的3个参数:
下行系统带宽、PHICH的配置、系统帧号SFN,为什么还要单独设计,甚至单独给一个PBCH信道,而且其时频资源均已知(有固定的时间和频率位置)
MIB不参与调度,而其他的SIB消息,最终映射到PDSCH,是要参与调度的。
即,针对小区内所有用户的SIBs,是需要和用户的专用数据、CCCH及寻呼等这些一起复用PDSCH信道、并最终由MAC层统一调度的。
既然调度,UE需要检测PDCCH;而盲检PDCCH能成功,必须首先要知道下行系统带宽,PHICH的配置,以及SFN这三个参数了——那结论就很明显了——这三个参数必须首先要让UE能读取出来,否则后面的SIBs根本没法读取,甚至连小区搜索都完成不了。
RRC_IDLE:
MIB、SIB1、SIB2~SIB8(视UE支持能力及网络参数配置而定)
RRC_CONNECTED:
MIB、SIB1、SIB2(SIB3一般不读。
读不读取决于终端实现及RRC层协议栈的需要,目前从测试情况来看连接态下是不需要读SIB3的)
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