小区搜索过程
小区搜索过程（cell search procedure ）
本文介绍小区搜索过程。主要涉及PSS/SSS 以及UE 通过PSS/SSS 能够得到哪些有用的信息。
UE 要接入LTE 网络，必须经过小区搜索、获取小区系统信息、随机接入等过程。
小区搜索的主要目的：1）与小区取得频率和符号同步；2）获取系统帧timing ，即下行帧的起始位置；3）确定小区的PCI （Physical-layer Cell Identity ）。
UE 不仅需要在开机时进行小区搜索，为了支持移动性（mobility ），UE 会不停地搜索邻居小区、取得同步并估计该小区信号的接收质量，从而决定是否进行切换（handover ，当UE 处于RRC_CONNECTED 态）或小区重选（cell re-selection ，当UE 处于RRC_IDLE 态）。
LTE 一共定义了504个不同的PCI （对应协议36.211中的cell
ID N ，取值
范围0 ~ 503），且每个PCI 对应一个特定的下行参考信号序列。所有PCI
的集合被分成168个组（对应协议36.211中的)1(ID N ，取值范围0 ~ 167），每组包含3个小区ID （对应协议36.211中的)2(ID N ，取值范围0 ~ 2）。即
有
cell ID N = 3)1(ID N + )
2(ID N
为了支持小区搜索，LTE 定义了2个下行同步信号：PSS （Primary Synchronization Signal ，主同步信号）和SSS （Secondary Synchronization Signal ，辅同步信号）。
对于TDD 和FDD 而言，这2类同步信号的结构是完全一样的，但在帧中时域位置有所不同。
对于FDD 而言，PSS 在子帧0和5的第一个slot 的最后一个symbol 中发送；SSS 与PSS 在同一子帧同一slot 发送，但SSS 位于倒数第二个symbol 中，比PSS 提前一个symbol ；
对于TDD而言，PSS在子帧1和6（即DwPTS）的第三个symbol 中发送；而SSS在子帧0和5的最后一个symbol中发送，比PSS
提前3个symbol。
图1：FDD或TDD中，PSS/SSS的时域位置
UE开机时并不知道系统带宽的大小，但它知道自己支持的频带和带宽（见36.101）。为了使UE能够尽快检测到系统的频率和符号同步信息，无论系统带宽大小，PSS和SSS都位于中心的72个子载波上（即中心的6个RB上，不包含DC。实际只使用了频率中心DC周围的62个子载波，两边各留了5个子载波用作保护波段）。UE会在其支持的LTE频率的中心频点附近去尝试接收PSS和SSS。
关于PSS/SSS在时频上的位置，详见36.211的6.11.1.2节和6.11.2.2节。公式比较简单，这里就不做介绍了。
PSS使用长度为63的Zadoff-Chu序列（中间有DC子载波，所以实际上传输的长度为62），加上边界额外预留的用作保护频段的5个子载波，形成了占据中心72个子载波（不包含DC）的PSS。
图2：PSS 的结构
PSS 有3个取值，对应三种不同的Zadoff-Chu 序列，每种序列对应一
个)2(ID N 。某个小区的PSS 对应的序列由该小区的PCI 决定，即cell
ID N % 3。从36.211的6.11.1.1可以看出，不同的)2(ID N 对应不同的Root index u ，进而
决定了不同Zadoff-Chu 序列（见图3）。
图3：)
2(ID N
与
Root index u 的对应关系（36.211的Table 6.11.1.1-1）
UE 为了接收PSS ，会使用36.211中Table 6.11.1.1-1指定的Root index u 来尝试解码PSS ，直到其中某个Root index u 成功解出PSS 为
止。这样，UE 就知道了该小区的)
2(ID N 。又由于PSS 在时域上的位置是固定
的（见图1），因此UE 又可以得到该小区的5 ms timing （一个系统帧内有两个PSS ，且这两个PSS 的相同的，因此UE 不知道解出的PSS 是第一个还是第二个，所以只能得到5 ms timing ）。 综上所述，通过PSS ，UE 可以得到如下信息：
? )
2(ID N
? 5 ms timing
与PSS 类似，SSS 也使用长度为63的Zadoff-Chu 序列（中间有DC 子载波，所以实际上传输的长度为62），加上边界额外预留的用作保护频段的5个子载波，形成了占据中心72个子载波（不包含DC ）的SSS 。且从图1可以看出，无论是FDD 还是TDD ，SSS 都在子帧0和5上传输。 LTE 中，SSS 的设计有其特别之处：
? 2个SSS （1sss 位于子帧0，2sss 位于子帧5）的值来源于168个可选
值的集合，其对应168个不同)
1(ID N ；（见36.211的Table 6.11.2.1-1，)1(ID N = cell ID N / 3）
1sss 的取值范围与2sss 是不同的，因此允许UE 只接收一个SSS 就检测出系统帧10 ms 的timing （即子帧0所在的位置）。这样做的原因在于，小区搜索过程中，UE 会搜索多个小区，搜索的时间窗可能不足以让UE 检测超过一个SSS 。
SSS 的结构如图4，1sss 是由2个长度为31的 m-sequence X 和Y 交织而成的，每个都可以取31个不同的值（实际上是同一m-sequences 的31种不同的偏移，对应36.211的Table 6.11.2.1-1的0m 和1m ）。在同一个小区中，2sss 与1sss 使用的是相同的2个m-sequence ，不同的是，在2sss 中，这2个sequence （X 和Y ）在频域上交换了一下位置，从而保证了1sss 和
2sss 属于不同的集合。（36.211的6.11.2.1中计算 d(2n)和d(2n+1)的那个公
式，可以很好地说明1sss 和2sss 的不同。对于1sss 而言，偶数位偏移0m 位，奇数位偏移1m 位；对于2sss 而言，偶数位偏移1m 位，奇数位偏移0m 位。而从Table 6.11.2.1-1可以看出，(0m , 1m )组成一个取值，且0m 一定小于1m ，因此，1sss 和2sss 的取值范围必定不同）
图4：SSS 的结构
下面介绍UE 是如何解码SSS 的。
步骤一：UE 知道PSS 后，就知道了SSS 可能的位置。为什么说是可能呢？
首先，UE 在检测到SSS 之前，还不知道该小区是工作在FDD 还是TDD 模式下。如果UE 同时支持FDD 和TDD ，则会在2个可能的位置上（见图1）去尝试解码SSS 。如果在PSS 的前一个symbol 上检测到
SSS，则小区工作在FDD模式下；如果在PSS的前3个symbol上检测到SSS，则小区工作在TDD模式下。如果UE只支持FDD或TDD，则只会在相应的位置上去检测SSS，如果检测不到，则认为不能接入该小区。（通过检测SSS，UE知道小区是工作在FDD模式还是TDD模式下）其次，SSS的确切位置还和CP（Cyclic Prefix）的长度有关（如图5、图6所示）。在此阶段，UE还不知道小区的CP配置（Normal CP还是Extended CP），因此会在这两个可能的位置去盲检SSS。（通过检测SSS，UE知道小区的CP配置）
图5：FDD模式下，PSS/SSS的帧和slot在时域上的结构
图6：TDD模式下，PSS/SSS的帧和slot在时域上的结构
步骤二：UE会在SSS可能出现的位置（如果UE同时支持FDD和TDD，则至多有4个位置），根据36.211中6.11.2.1节里的公式、Table
6.11.2.1-1中可能出现的168种取值、以及X 与Y 交织的顺序（以便确定是
1sss 还是2sss ，其实都能体现在公式里）等，盲检SSS 。
如果成功解码出SSS （当然也知道了该SSS 是1sss 还是2sss ），就确定
了168种取值之一（Table 6.11.2.1-1中的0m 和1m ），也就确定了)
1(ID N 。确
定了SSS 是1sss 还是2sss ，也就确定了该SSS 是位于子帧0还是子帧5，进而也就确定了该系统帧中子帧0所在的位置，即10 ms timing 。 综上所述，通过SSS ，UE 可以得到如下信息：
? )1(ID N ，加上检测PSS 时得到的)
2(ID N ，也就得到了小区的PCI ；
? 由于cell-specific RS 及其时频位置与PCI 是一一对应的，因此也就知道了该小区的下行cell-specific RS 及其时频位置；
? 10 ms timing ，即系统帧中子帧0所在的位置（此时还不知道系统帧号，需要进一步解码PBCH ）； ? 小区是工作在FDD 还是TDD 模式下； ? CP 配置：是Normal CP 还是Extended CP 。
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。
如果是初始同步（此时UE 还没有驻留或连接到一个LTE 小区），在检测完同步信号之后，UE 会解码PBCH ，以获取最重要的系统信息。 如果是识别邻居小区，UE 并不需要解码PBCH ，而只需要基于最新检测到的小区参考信号来测量下行信号质量水平，以决定是进行小区重选（UE 处于RRC_IDLE 态）还是handover （UE 处于RRC_CONNECTED 态。此时UE 会通过RSRP 将这些测量结果上报给服务小区，决定是否进行handover ）。
图7：小区搜索过程的每一阶段所获取到的信息
【参考资料】
[1] TS 36.211的6.11节Synchronization signals
[2] 《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》的14.1节
[3] 《LTE - The UMTS Long Term Evolution, 2nd Edition》的第7章
[4] LTE中的小区搜索过程
[5] LTE小区搜索过程学习总结
[6] 3GPP TDocs ：《R1-060516》--------- TDD模式下，初始同步过程中的小区搜索过程
注：更多内容，请参见我的博客：https://www.360docs.net/doc/d311112618.html,/ilte。如需转载，请标明出处。
作者：温金辉
小区搜索及读取广播消息教案
7.2 小区搜索及读取广播消息 UE开机后需要做的第一件事就是小区PLMN的选择，在PLMN的选择之后，UE将进行小区搜索以及读取系统消息过程。 7.2.1小区搜索的含义 在LTE系统中，小区搜索就是UE和小区取得时间和频率同步，并检测小区ID的过程。 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。 小区搜索过程是LTE系统关键步骤。它是UE与eNodeB建立通信链路的前提。小区搜索过程在初始接入和切换中都会用到。 7.2.2小区搜索过程步骤 小区搜索过程主要包含四个步骤，如下图1所示： 图1 小区搜索过程步骤 首先，UE解调主同步信号PSS实现符号同步，并获得小区组内ID；UE解调次同步信号SSS完成帧定时，并获得小区组ID。 其次，UE接收下行参考信号RS，进行精确的时频同步。 然后，UE接收小区广播信息PBCH，得到下行系统带宽、天线配置和系统帧号。 最后，UE接收具体的系统消息，如PLMN ID、上下行子帧匹配。 1.时间同步 在LTE的小区搜索过程中，利用特别设计的两个同步信号，主同步信号和辅同步信号分别取得小区识别信息，从而得到目前终端所要接入的小区识别码。 时间同步检测是小区初搜中的第一步，其基本原理是使用本地同步序列和接收信号进行同步相关，进而获得期望的峰值，根据峰值判断出同步信号的位置。TDD-LTE系统中的时域同步检测分为两个步骤：第1个步骤是检测主同步信号，在检测出主同步信号后，根据主同步信号和辅同步信号之间的固定关系，进行第2步骤的检测，即检测辅同步信号。 当终端处于初始接入状态时，对接入小区的带宽是未知的，主同步信号和辅同步信号处于整个带宽的中央，并占用1.08MHz的带宽，因此，在初始接入时，UE首先在其支持的工作频段内以100KHz的间隔的频栅上进行扫描，并在每个频点上进行主同步信道的检测。在这一过程中，终端仅仅检测1.08MHz的频带上是否存在主同步信号。
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（Physical Cell-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、40msPBCH TTI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-InformationCell Search）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（cell id）。 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、FDD or TDD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
LTE小区搜索流程
LTE PLMN和小区选择 LTE系统中,PLMN的选择可以分为自动和手动两种形式. 所谓自动,指的是UE根据事先设好的优先级准则,自主完成PLMN的搜索和选择. 所谓手动, 是指UE将满足条件的PLMN列表呈现给用户,由用户来作出选择. 无论是自动模式还是手动模式, UE AS层都需要能够将网络中现有的PLMN列表报告给UE NAS层, 为此, UE AS根据自身的能力和设置, 进行全频段的搜索, 在每一个频点上搜索信号最强的小区, 读取其系统信息, 报告给UE NAS层，由NAS层来决定PLMN搜索是否继续进行.对于EUTRAN的小区, RSRP >= -110 dBm的PLMN称之为高质量的PLMN (High Quality PLMN), 对于不满足高质量条件的PLMN, UE AS层在上报过程中需要同时报告PLMN ID和RSRP的值. 如果UE搜索到多个PLMN, 在自动模式下, PLMN选择的优先级可以为如下: (1):上一次开机或脱离服务区之前注册的PLMN (RPLMN) (2): HPLMN (可以由IMSI得到)或者EHPLMN 优先级列表 (3): 用户或者运营商定义的PLMN优先级列表 (4): 高质量的PLMN (5):按RSRP排序的非高质量PLMN列表. 如果UE存储有先验信息,如载波频率,小区参数等，则PLMN的搜索过程可以得到优化, NAS 层指示AS层按照先验信息的参数来进行PLMN搜索，并把结果上报给NAS层。一个简化的PLMN搜索选择的流程图如下所示:
UE在选择了PLMN以后, 要通过小区选择的过程, 选择适合的小区进行驻留. UE小区选择的过程, 可以分为如下两种情况: (1): 初始小区选择. UE中没有关于EUTRA 载波的先验信息, 此时UE需要根据自身的能力和设置进行进行全频段搜索，在每个频点上搜索最强的小区，当满足S-Criterion准则后，即可以选择该小区进行驻留。
LTE小区搜索过程(详解)
byx LTE小区搜索过程 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 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
wcdma网络搜索流程
一般, 移动终端的网络搜索过程是很短暂的, 在终端开机后 几秒钟内即可完成。终端的网络搜索能力能够作为评价终端质量的一项重要指标。网络搜索能力强的终端在信号质量较差的区域依然能够接入网络, 并能够获得好的服务; 相反, 网络搜索能力较弱的终端则可能表现为经常性脱网, 从而影响用户正常使用。因此, 本文打算从技术实现的角度来剖析终端的网络搜索过程, 使大家对该过程有一定的了解。 终端的网络搜索技术与其使用的无线网络制式有关, 也就是说, ｃｄｍａ２０００终端、ＧＳＭ终端、ＷＣＤＭＡ终端的网络搜索过程是不一样的。限于篇幅, 本文只介绍ＷＣＤＭＡ终端的网络搜索过程。
ＷＣＤＭＡ终端的网络搜索过程实际上能够分解为公众陆地移动网( ＰＬＭＮ) 选择与小区搜索两个子过程, 这两个子过程密切相关如图１所示。 图1 PLMN选择与小区选择 ＰＬＭＮ由移动国家代码( ＭＣＣ) 和移动网络代码( ＭＮＣ) 共同惟一确定, 其中, 移动国家代码为３位数字, 移动网络代码为２位数字。 ＰＬＭＮ一般由很多个小区组成。小区是移动通信网络中的最小覆盖单元, 是由其使用的主扰码( ｐｒｉｍａｒｙｓｃｒａｍｂｌｉｎｇｃｏｄｅ) 惟一标识的, 该主扰码在网络规划时即已分配给小区。小区所属的ＰＬＭＮ的信息包含在其下发的系统消息中。 终端在开机或脱网时, 首先由ＰＬＭＮ选择过程经过自动或手动方式选择一个ＰＬＭＮ, 然后搜索属于该ＰＬＭＮ的小区, 如果在该ＰＬＭＮ下无法捕捉到合适的小区, 则将在小区搜索过
程中得到的可捕获ＰＬＭＮ列表报告给ＰＬＭＮ选择过程, 由其重新选择ＰＬＭＮ, 启动新一轮小区捕获过程。 一、 PLMN 选择 １．ＰＬＭＮ的分类 对于一个特定的终端来说, 一般需要维护几种不同类型的ＰＬＭＮ列表, 每个列表中会有多个ＰＬＭＮ。 已登记ＰＬＭＮ( ＲＰＬＭＮ) 是终端在上次关机或脱网前登记上的ＰＬＭＮ。在３ＧＰＰ２００３年第ＴＳＧＴＰ－２１次会议上决定, 将该参数从ＵＳＩＭ卡上删掉, 而将其保存在终端的内存中。 等效ＰＬＭＮ( ＥＰＬＭＮ) 为与终端当前所选择的ＰＬＭＮ处于同等地位的ＰＬＭＮ, 其优先级相同。 归属ＰＬＭＮ( ＨＰＬＭＮ) 为终端用户归属的ＰＬＭＮ。也就是说, 终端ＵＳＩＭ卡上的ＩＭＳＩ号中包含的ＭＣＣ和ＭＮＣ与ＨＰＬＭＮ上的ＭＣＣ和ＭＮＣ是一致的, 对于某一用户来说, 其归属的ＰＬＭＮ只有一个。 用户控制ＰＬＭＮ( ＵＰＬＭＮ) 是储存在ＵＳＩＭ卡上的一个与ＰＬＭＮ选择有关的参数。
GSM小区搜索过程
GSM小区初搜 在移动通信系统应用中，MS开机后必须尽快搜索到一个合适的小区（如从射频连接器端测得的功率最大的小区），然后与这个小区达到时隙和频率上的同步，才能获取本小区的详细信息。终端只有在登录到小区后才能使用网络的服务。通常把从开机搜索到登录到合适小区的过程定义为小区初始搜索(initial cell search)过程，简称小区初搜。同步是小区初搜中的一个关键步骤，指的是从开机到与小区达到时频同步的过程。 GSM系统的基站通过BCH（Broadcast Channel，广播信道）传输信令信息，它包括三种数据内容：FB(Frequency Burst,频率矫正突发)，SB(Synchronization Burst，同步突发)和BCCH(Broadcast Control Channel，广播控制信道)。小区初搜的目的就是解读这些突发中的信息来驻留小区。由于MS的开机时间是不定的，再加上本地晶振的老化或者温度等原因，MS开机时与BCH的时隙和频率都可能存在偏差，导致读取小区信息错误。只有在定时和调整频偏之后，才能对BCH进行解读。 CCH(Control Channel,控制信道)包括BCH和CCCH(Common Control Channel,公共控制信道)和一个空闲(Idle)帧，它的帧结构为51复帧，它由51个TDMA帧组成，每帧分为8个时隙(0-7),每个时隙的持续时间约为576.9 μs (15/26 ms)，其中携带的物理内容叫做突发(Burst),在每帧的时隙0中发送广播信息，其结构如图1所示，此结构必须安排在C0载频的第0号时隙。 图1 CCH的51复帧的帧结构 图中的FB不携带信息，由148个全“0”比特组成。SB包含一个长的训练序列并携带有BSIC(base station identity code,基站识别码)和19比特的缩减TDMA帧号（RFN）。BCCH广播基站的一般信息，MS解读其上的信息，在确认为合法后可以选择相应小区，完成整个小区驻留过程。 1 GSM系统中FCCH与SCH的结构特点 FCCH对应着一个频率校正突发脉冲序列(FB)，它结构简单，便于检测，在GSM公共信道的每518个时隙中，FCCH仅占5个时隙，给用户传送校正MS(移动台)频率的信息。FB的所有148比特全部是“0”。结构如图2所示。 图2 FCCH的结构示意图 GSM系统采用GMSK调制方式，FCCH经调制后，是一个纯正弦波，频率比载波中心频率高67．5kHz。
小区搜索流程
小区搜索过程（cell search procedure） 本文介绍小区搜索过程。主要涉及PSS/SSS，以及UE通过PSS/SSS能够得到哪些有用的信息。 UE要接入LTE网络，必须经过小区搜索、获取小区系统信息、随机接入等过程。 小区搜索的主要目的：1）与小区取得频率和符号同步；2）获取系统帧timing，即下行帧的起始位置；3）确定小区的PCI（Physical-layer Cell Identity）。 UE不仅需要在开机时进行小区搜索，为了支持移动性（mobility），UE会不停地搜索邻居小区、取得同步并估计该小区信号的接收质量，从而决定是否进行切换（handover，当UE处于RRC_CONNECTED态）或小区重选（cell re-selection，当UE处于RRC_IDLE态）。 LTE一共定义了504个不同的PCI（对应协议36.211中的，取值范围0 ~ 503），且每个PCI对应一个特定的下行参考信号序列。所有PCI的集合被分成168个组（对应协 议36.211中的，取值范围0 ~ 167），每组包含3个小区ID（对应协议36.211中的，取值范围0 ~ 2）。即有 为了支持小区搜索，LTE定义了2个下行同步信号：PSS （Primary Synchronization Signal，主同步信号）和SSS（Secondary Synchronization Signal，辅同步信号）。 对于TDD和FDD而言，这2类同步信号的结构是完全一样的，但在帧中时域位置有所不同。 ·对于FDD而言，PSS在子帧0和5的第一个slot的最后一个symbol中发送；SSS与PSS 在同一子帧同一slot发送，但SSS位于倒数第二个symbol中，比PSS提前一个symbol；·对于TDD而言，PSS在子帧1和6（即DwPTS）的第三个symbol中发送；而SSS在子帧0和5的最后一个symbol中发送，比PSS提前3个symbol。 图1：FDD或TDD中，PSS/SSS的时域位置
LTE小区搜索过程
小区搜索过程 1概述 小区搜索是一个总称，它包括了测量（measurement）、评估（evaluation）和检测（detection）等过程。这个过程和小区选择过程密切相关，因为UE进入小区选择过程前先要经历小区搜索过程。另外，这个过程对空闲状态下的UE功耗有很大影响。 和小区搜索相关的基本术语有： 1，DRX Cycle：这是一种定时器。测量（measurement）、评估（evaluation）和检测（detection）都是在时间间隔的基础上执行，这个时间间隔, 由就DRX Cycle的数量决定。在空闲模式中，网络通过SIB1指定DRX Cycle 的数值。 2，扫描（scan）：这个术语在规范中出现的频率不高，但大多数UE（我相信是所有UE）会执行这个过程。这是一个调谐到特定频率并且只进 行最简单的信号测量（如RSSI）的过程。通常在测量（measurement）和 评估（evaluation）过程之前，UE先执行扫描（scan）过程，并从 中挑选出一个候选短名单来执行下一步过程（测量和评估）。如果UE让 所有频点和频段直接进入测量（measurement）和评估（evaluation） 过程，会导致过多的时间消耗和电池消耗。 3，测量（measurement）：这个过程测量RSRP和RSRQ（非服务小区的测量参见36.133中的T_measure_xxxxx cycle）。 4，评估（evaluation）：这个过程根据测量过程的结果，检查小区选择标准（cell selection criteria）。 5，检测（detection）：这个过程调谐到一个特定的频点，完成同步过程，并且解码小区的基本系统信息（如物理小区ID、MIB/SIB信息）。 2扫描（scan）、测量（measurement）、评估（evaluation）和检测（detection）的完整步骤 下面描述了WCDMA的初始扫描和小区搜索策略的一个可能的例子。这不是LTE的策略，但是从中可以看出同样在LTE中使用的逻辑。具体步骤如下：当UE开机或者进入有信号区域并开始检测/搜索新的小区时，UE并不知道它要驻扎到哪个频点。因此UE不得不做类似盲搜索的操作。
LTE中小区搜索流程
LTE中小区搜索流程 版本：3 时间：2012/11/20 作者：zjc
目录 图............................................................. I V 表格............................................................ V 1.引言....................................................... 1-1 1.1.目标读者............................................. 1-1 1.2.文档内容............................................. 1-1 1.3.修改历史............................................. 1-1 1.4.作者联系方式......................................... 1-2 1.5.缩写、名词解释....................................... 1-2 1.6.参考文献............................................. 1-3 2.小区搜索流程............................................... 2-1 2.1.UE扫描中心频点....................................... 2-2 2.2.检测PSS .............................................. 2-3 2.2.1.PSS简介 2-3 2.2.2.检测PSS 2-4 2.3.检测SSS .............................................. 2-4 2.3.1.SSS简介 2-4 2.3.2.检测SSS 2-6
LTE小区搜索算法
LTE 系统中同步和小区搜索问题概述 摘要： 在移动通信系统中，小区初始搜索是LTE 系统一个非常关键的过程，处于物理层过程的第一步。通过该过程，用户终端（UE ）可以搜索到一个可用的小区，并获得符号同步和帧同步。只有在完成小区初搜以后，UE 才能后获取本小区更详细的信息（包括确定时间和频率参数）以及邻近小区的信息，才可以监听寻呼或发起寻呼。 关键词：小区搜索；同步；LTE 0 引言 3GPP 长期演进（LTE ）是近两年来3GPP 启动的最大的新科技研发项目，这种以OFDM 为核心的技术可以被看作“准4G ”技术。由于OFDM 在频域把信道分成许多正交子信道，各子信道的载波间保持正交，且频谱相互重叠，这样就减小了子信道间的干扰，提高了频谱利用率。但是，OFDM 系统对载波频率偏移非常敏感，很小的频率偏移都可能破坏子载波间的正交性，从而产生载波间干扰(ICI)以造成系统性能的严重下降。OFDM 系统中的载波频率偏移主要是由于发射接收机之间的振荡器频率不匹配和多普勒频移所引起的。因此，在OFDM 系统中，频率偏移估计的准确性至关重要。这也对同步和小区搜索提出了要求。 1. 主同步信号（PSS ） PSS 由长度为63的频域ZC 序列组成，中间被打孔打掉的元素师为了避免直流载波。PSS 序列到子载波的映射关系如下： d(0)d(30)d(31)d(61) Sub-carrier Index 图1 PSS 序列到子载波的映射关系 主同步信道的特征： 1） 由长度为63的频域ZC 序列组成。
2） 一共有3个PSS 序列，分别对应于扇区ID ：0、1、2 3） 特性：对频偏的敏感性低，在+/-7.5kHz 的频偏内，自相关性 和互相关性都很好。 主同步信道的检测： 1） 时域相关算法。 2） 频域相关算法：相关->卷积 ->频域相乘。 3） 对于更大的频偏，可考虑分段的方法来消除频偏的影响 4） 基于时域相关性检测PPS 定时 ZC 序列的生成公式如下： (1)63(1)(2)630,1,...,30()31,32,...,61un n j u u n n j e n d n e n ππ+-++-?=?=??=? 该公式可用于计算最大相关的时间偏移。 2. 辅同步信号（SSS ） SSS 序列式基于成为M 序列的最大长度序列，即通过长度为n 的一维寄存器循环移位得到长度为2n-1的序列。 每个SSS 序列由频域上两个长度为31的BPSK 调至辅助同步码交错构成，即SSC1和SSC2,如图2所示： 图2 SSS 映射序列
LTE开机搜索与随机接入工作过程
LTE开机搜索与随机接入工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示： 二、小区搜索及同步过程 整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：
1)UE开机，在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号（PSS），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；如果没有，就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描，发现信号较强的频点去尝试； 2)然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），它占用了中心频带的6RB， 因此可以兼容所有的系统带宽，信号以5ms为周期重复，在子帧#0发送，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，据此可以得到小区组里小区ID，同时确定5ms的时隙边界，同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀CP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，位置有所不同，基于此来做判断）由于它是5ms 重复，因为在这一步它还无法获得帧同步； 3)5ms时隙同步后，在PSS基础上向前搜索SSS，SSS由两个端随机序列组成， 前后半帧的映射正好相反，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，跟PSS结合就可以获得物理层ID（CELL ID），这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。 4)在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号 结构，通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解调PBCH做信道估计了。PBCH在子帧#0的slot #1上发送，就是紧靠PSS，通过解调PBCH，可以得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置以及天线配置。系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN（系统帧数）位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。在PBCH的MIB（master information block）广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms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
LTE小区搜索过程学习总结
L TE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)
LTE小区搜索过程详解
L T E小区搜索过程详解 The pony was revised in January 2021
b y x LTE小区搜索过程 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（primarysynchronizationsignal）和SSS （secondarysynchronizationsignal），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
LTE小区搜索过程详解
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移动开发 之 手动搜网过程
移动开发系列 之 手动搜网流程 简介 在手机的移动网络设置里，有一项搜网网络的功能，如下图所示：
通过搜索网络，可以把手机所在环境的网络给搜索出来，如上图的下半部分。那么搜索网络的功能是如何实现的呢？这就是本文所要重点阐述的内容。 本文主要基于Android + Qualcomm的平台来描述搜索网络的步骤，每一步都有函数的调用关系，以及每一步的关键Log。因此要阅读本文，最好有Android 的源码和高通平台的代码。 搜索网络，原理其实就是对所有的频段，以某种制式（比如LTE）进行扫描，检查到同步信号后，读取相应的系统参数，如PLMN。只要知道PLMN，就可以确定是哪个运营商的网络。但是这都是物理层做的事情，本文这一部分要忽略掉，要想对搜索的过程有一个详细的了解，可以参考本系列的《LTE小区搜索过程》本文主要描述从应用层开始，如果把搜索网络的请求下发的RRC层，RRC层把搜网的请求发给物理层，得到结果后又是如何上报给上层应用的。 步骤 Step 1:应用调用phone的接口getAvailableNetworks, 该接口在GSMPhone和CDMAPhone都有实现，下面以GSMPhone为例。 Step 2:GSMPhone:getAvailableNetworks 调用的是Ril层的getAvailableNetworks。 Step 3:RIL:getAvailableNetworks 向底层发送消息RIL_REQUEST_QUERY_AVAILABLE_NETWORKS，如下面的ril的log Step 4:qcril_qmi_nas:qcril_qmi_nas_query_available_networks 发送QMI消息QMI_NAS_PERFORM_NETWORK_SCAN_REQ_MSG_V01到modem QMI