LTE小区搜索过程(详解)

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LTE小区搜索过程

a) UE一开机,就会在可能存在LTE小区得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就是否可能存在小区(应该说只就是可能),如果UE能保存上次关机时得频点与运营商信息,则开机后可能会先在上次驻留得小区上尝试驻留;如果没有先验信息,则很可能要全频段搜索,发现信号较强得频点,再去尝试驻留。

b) 然后在这个中心频点周围收PSS(primary synchronization signal)与SSS(secondary synchronization signal),这两个信号与系统带宽没有限制,配置就是固定得,而且信号本身以5ms为周期重复,并且就是ZC序列,具有很强得相关性,因此可以直接检测并接收到,据此可以得到小区ID,同时得到小区定时得5ms边界;这里5ms得意思就是说:当获得同步得时候,我们可以根据辅同步信号往前推一个时隙左右,得到5ms得边界,也就就是得到Subframe#0或者Subframe#5,但就是UE尚无法准确区分。

c)5ms边界得到后,根据PBCH得时频位置,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就是10ms得帧边界,可以接收PBCH了,因为PBCH信号就是存在于每个slot#1中,而且就是以10ms为周期;如果UE以上面提到得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得方法,在多个可能存在PBCH得位置上接收并作译码,只有接收数据块得crc校验结果正确,才基本可以确认这次试探得滑窗落到了10ms 边界上,也就就是无线帧得帧头找到了。也就就是说同步信号就是5ms周期得,而PBCH与无线帧就是10ms周期得,因此从同步信号到帧头映射有一个试探得过程。接着可以根据PBCH 得内容得到系统帧号与带宽信息,以及PHICH得配置;一旦UE可读取PBCH,并且接收机预先保留了整个子帧得数据,则UE同时可读取获得固定位置得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与PHICH,因为PBCH存在于slot#1上,本子帧得PHICH与PCFICH得接收时间点已经错过了。

d)至此,UE实现了与eNB得定时同步;

要完成小区搜索,仅仅接收PBCH就是不够得,还需要接收SIB,即UE接收承载在PDSCH上得BCCH信息。为此必须进行如下操作:

a) 接收PCFICH,此时该信道得时频资源就就是固定已知得了,可以接收并解析得到PDCCH 得symbol数目;

b) 接收PHICH,根据PBCH中指示得配置信息接收PHICH;

c) 在控制区域内,除去PCFICH与PHICH得其她CCE上,搜索PDCCH并做译码;

d) 检测PDCCH得CRC中得RNTI,如果为SI-RNTI,则说明后面得PDSCH就是一个SIB,于就是接收PDSCH,译码后将SIB上报给高层协议栈;

e)不断接收SIB,HLS会判断接收得系统消息就是否足够,如果足够则停止接收SIB

至此,小区搜索过程才差不多结束。

2 在数据接收过程中,UE还要根据接收信号测量频偏并进行纠正,实现与eNB得频率同步; 对于PHY来说,一般不作SIB得解析,只就是接收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得SI-RNTI,并接收后面得PDSCH。

DRX在MAC层得概念,应该就是说对PDCCH得监视就是否就是持续得还就是周期性得,DRX功能得启用与否只在RRC connect状态下才有意义。

BCCH映射到DLSCH上得PDU就是通过SI-RNTI在物理层CRC之后在PDSCH上发送得,这其中包含SIB1与SIB2得内容,PBCH上发送得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得解码工作,一种就是mon search space,另一种就是UE-specific search space,前者起始位置固定,用于存放由RARNTI,SIRNTI,PRNTI标识得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标识得TB。UE读取PDSCH中得BCCH,与读取PDCCH,获得control information过程属于control plane 得内容,在小区搜索过程中,要判断就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就是PDSCH,要接收BCCH,前面这些过程不能或缺。当然了,这个过程并不就是永久性做下去,高层协议栈判断,如果接收到了想要得SIB,就可以停下来了。SIB得接收其实也并不一定需要一直接收检测,您说得DRX可以有这样得作法:在通过PBCCH获得MIB以后,可以判断出想要得SIB得位置,只在该位置上接收PDSCH就可以了。这样可以省电,但就是需要HLS与PHY交互更加紧密,需要能够根据帧号唯一确定想要得SIB得位置。

2 在数据接收过程中,UE还要根据接收信号测量频偏并进行纠正,实现与eNB得频率同步; UE得频偏校正,应该在读取PBCH等控制信道过程中获得纠正。频偏估计与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信号得特点做FOE,并纠正频偏。不过只有滑窗成功,才可以得到PBCH。

EUTRA支持得带宽从1、4M到20M(Rel、8)、UE在刚一开机时,并不知道系统得带宽就是多少。为了使UE能够较快得获得系统得频率与同步信息。与UMTS类似,LTE中设计了主同步信道与辅同步信道。无论系统得带宽为多少,主同步信道与附同步信道都位于频率中心得1、08M得带宽上,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)周围得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得帧内,传送两次。在LTE FDD得帧格式中,主同步信号位于slot0与slot10得最后一个OFDM符号上。辅同步信号位于主同步信号得前面一个OFDM符号上。在LTE TDD得帧格式中,主同步信号位于子帧1与子帧6得第三个OFDM符号上。辅同步信号位于子帧0与子帧5得最后一个OFDM符号上(也就就是Slot 1 与Slot 11)。

利用主、辅同步信号相对位置得不同,终端可以在小区搜索得初始阶段识别系统就是TDD还就是FDD。

UE一开机,就会在可能存在LTE小区得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就是否可能存在小区,如果UE能保存上次关机时得频点与运营商信息,则开机后可能会先在上次驻留得小区上尝试驻留;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得频域Zadoff－Chu序列,每个PSS信号与物理层小区标识组内得一个物理层小区标识相对应。UE捕获了系统得PSS后,就可以获知:(1):小区中心频点得频率。(2):小区在物理组内得标识(在0,1,2中间取值)。(3):子帧得同步信息。对于FDD 而言,由于主同步信号就是位于Slot0或Slot10得最后一个OFDM符号,因而不管CP得长度就是多少,确定了PSS后就可以确定Slot(也就就是子帧)得边界。但就是PSS在Slot0与Slot10上得内容就是相同得,目前还无法区分这两个时系,无法获得系统帧得信息。

对于TDD而言,我得理解就是,捕获PSS后尚无法确定子帧边界。但就是随后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与SSS之间得时间间隔不同。CP得长度也会影响SSS得绝对位置(在PSS确定得情况下),因而,UE需要进行至多4次得盲检测。

SSS信号有168种不同得组合,对应168个不同得物理小区组得标识(在0到167之间取值)。这样在SSS捕获后,就可以获得小区得物理ID,PCI＝PSS＋3×SSS。PCI就是在物理层上用于小区间多种信号与信道得随机化干扰得重要参数。SSS在每一帧得两个子帧中所填内容就是不同得,进而可以确定就是前半帧还就是后半帧,完成帧同步。同时,CP得长度也随着SSS 得盲检成功而随之确定。

在多天线传输得情况下,同一子帧内,PSS与SSS总就是在相同得天线端口上发射,而在不同得子帧上,则可以利用多天线增益,在不同得天线端口上发射。

至此,UE可以进一步读取PBCH了。PBCH中承载了系统MIB得信息。时域上,在一个无线帧内,PBCH位于Slot1得前4个OFDM符号上(对FDD与TDD都就是相同得,除去被参考信号占据得RE)。在频域上,PBCH与PSCH、SSCH一样,占据系统带宽中央得1、08MHz(DC 子载波除外)。这样在未知系统带宽得情况下,UE也可以快速地捕获PBCH得信息。所不同得就是,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,而就是全部占用了带宽内得72个子载波。

PBCH信息得更新周期为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):系统得带宽信息。系统得带宽信息就是以资源块个数得形式来表示得,有3个比特。LTE(Rel、8)支持1、4M到20M得系统带宽,对应得资源块数如下图所示

(2):PHICH得配置。

在PBCH中使用lbit指示PHICH得长度,2bit指示PHICH使用得频域资源,即PHICH组得数量(每个PHICH组包含8个PHICH)。

(3):系统得帧号SFN。系统帧号SFN得长度为10Bit,在0到1023之间取值。在PBCH中只广播SFN得前8位,因此,PBCH中得SFN只就是在40ms得发送周期边界发生变化。通过PBCH在40ms周期内得相对位置就可以确定SFN得后两位。

(4):系统得天线配置信息。系统得天线端口数目隐含在PBCH得CRC里面,通过盲检PBCH 得CRC就可以确定其对应得天线端口数目(Attenna Ports)。

PBCH得MIB中只携带了非常有限得信息,更多得系统信息就是在SIB中携带得。SIB信息就是通过PDSCH来传送得。

UE需要读取PDCCH中得控制信息,才能够正确解调PDSCH中得数据。为了读取PDCCH,首先必须了解PDCCH在子帧内占用得符号数目,这就是由PCFICH来决定得。