LTE物理信道-PBCH

PBCH
1、概述
UE在接入某小区前，需要先获取到该小区的系统信息，才能知道该小区是如何配置的，以便在该小区内正确的工作。

小区是通过逻辑信道BCCH向该小区内的所有UE发送系统信息的。

从图1、图2、图3可以看出，逻辑信道BCCH会映射到传输信道BCH和DL-SCH。

其中，BCH只用于传输MIB信息，并映射到物理信道PBCH；DL-SCH 用于传输各种SIB信息，并映射到物理信道PDSCH。

图1：下行信道匹配
2、M aster Information Block
2.1发送场景
UE会在下述过程之后接收系统信息：
1）小区选择（开机后）和小区重选
2）切换
3）从其它RAT进入E-UTRA
4）重回服务区
5）接收到系统信息改变通告
6）接收到ETWS通告指示
7）接收到CDMA2000上层请求
8）系统信息超出最大有效期-周期性的
补充点：LTE中之所以要在切换后接受系统消息，是因为LTE系统设计扁平化以后取消了RNC网元，也就是LTE中切换的测量配置下发、判决都是eNodeB完成，在当前不支持X2口切换前提下，切换完成后UE对于该小区下的系统消息配置是不清楚，所以会接收系统消息；如果支持X2口切换的话，在切换前源eNodeB和目标eNodeB之间会交互配置信息，则不用接收系统消息。

2.2发端网元处理
组装消息内容
2.3收端网元处理
接收到MasterInformationBlock后,UE将：
1）应用phich-Config中携带的无线资源配置信息；
1）当T311正在运行，UE处于RRC_IDLE或者RRC_CONNECTED状态：
2）如果UE没有相关小区的有效系统信息：
3）将ul-Bandwidth 设置为dl-Bandwidth，直到接收到
SystemInformationBlockType2。

2.4字段解释
1.1.1dl-bandwidth
1)字段类型：BIT STRING (SIZE (4））
2)字段描述：下行带宽。

参数配置为：传输带宽配置，下行N RB ，[参见TS 36.101 ]。

如n6
与6个资源块对应，n15对应15个资源块等等
3)现网举例：n100 。

载波带宽20M，传输信道可用资源块100个。

【RB为transport block，一个RB包含12个子载波，每个子载波15K，一个RB为15*12=180K。

考虑频谱间的隔离，每个RB定义为200K，20M带宽为100个RB，1200个子载波】
一个RB。

时域上占7个OFDM符号，频域上占12个子载波。

1.1.2PHICH Configuration
1.1.
2.1phich-Duration
1)字段类型：ENUMERATED {normal, extended}
2)字段描述：物理HARQ指示信道持续时间[参考36.211中table6.9.3-1]
3)现网举例：Normal
补充点：
OFDM符号,从时域角度讲，一个时隙下有7个OFDM符号（常规CP）,或6个OFDM 符号，如果在MBSFN情况下，有3个OFDM符号。

在频域上，OFDM符号占据系统带宽下所有子载波。

一个OFDM符号到底含有多少bit数据，是与系统配置的资源块（RB）数有关系，也就是说与系统带宽有关系！如果系统带宽为20M，那么系统包含100个RB,每个RB 包含12个子载波，即一个OFDM符号上共有1200个子载波。

同时，一个OFDM符号包含的比特数还与资源元素选用的调制方式有关系，如果所有资源单元都选用64QAM调制，则一个资源元素包含6个bit。

这样，经计算，一个OFDM符号的比特数=100*12*6=7200bit 时域上一个symbol,频域上一个子载波,这两条线的交叉点,就是一个RE(资源粒子)。

1.1.
2.2phich-Resource
1)字段类型：ENUMERATED {oneSixth, half, one, two}
2)字段描述：Parameter: Ng，物理HARQ指示信道资源，用于PHICH_group个数的计算，确
定PHICH的物理资源映射。

[参考36.211中6.9]
PHICH_group= Ng*（100/8）（整数，取上限）{3、7、13、25}
3)现网举例：One
1.1.3SystemFrameNumber
1)字段类型：BIT STRING (SIZE (8））
2)字段描述：系统帧号，用于UE获取系统时钟。

实际SFN位长为10bit，也就是取值从
0-1023循环。

在PBCH的MIB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11。

PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。

【每个bit含义需进一步详实！！！】
3)现网举例：10011101
1.1.4spare
1)字段类型：BIT STRING (SIZE (10))
2)字段描述：预留。

3)现网举例：0000000000
4)
UE通过检测PBCH，能得到以下信息：
（1）通过接收到的MasterInformationBlock可以知道小区的
下行系统带宽
PHICH配置
系统帧号
（2）小区特定的天线端口（cell-specificantennaport）的数目：1或2
或4。

表PBCH的CRC掩码
（3）用于L1/L2controlsignal（包括PCFICH、PHICH、PDCCH）的传输分集模式（transmit-diversityscheme）：PBCH和
L1/L2controlsignal都只能使用单天线传输或传输分集，如果使用传
输分集，PBCH和L1/L2controlsignal会使用相同的多天线传输分集
模式。

3、P BCH盲检
图4：MIB在时域上的调度
经过小区搜索过程后，UE已经知道了10mstiming，也即知道了子帧0所
在的位置。

PBCH时域上位于子帧0的第2个slot的前4个OFDMsymbol，频域上占据72个中心子载波（不含DC）。

PBCH在40ms周期内重复4次，每一次发送的PBCH都携带相同的codedbit，也就是说，每一次都是可以独自解码的。

因此，在信道质量（SIR）足够好的情况下，UE可能只接收这40ms内的其中一个，就能够成功解码出PBCH的内容；如果不行，就与下一个10ms发送的PBCH的内容进行软合并，再进行解码，直到成功解码出PBCH。

前面已经说过，通过MIB，UE只能获取到SFN的高8位，最低2位（也就是40mstiming）是通过盲检PBCH得到的。

40ms内每次发送的PBCH会使用不同scramblingandbitposition（即共有4个不同的phaseofthePBCHscramblingcode），并且每40ms会重置一次。

UE可以通过使用4个可能的phaseofthePBCHscramblingcode中的每一个去尝试解码PBCH，如果解码成功，也就知道了小区是在40ms内的第几个系统帧发送MIB，即知道了SFN的最低2位。

PBCH的多天线传输只能使用传输分集，而且在2天线端口传输时，只能使用SFBC；4天线端口传输时，只能使用combinedSFBC/FSTD。

UE使用3种不同的CRCmask（具体见36.212的5.3.1.1节）来盲检PBCH，可得到天线端口数目，而天线端口数目与传输分集模式一一对应（1天线端口<->无；2天线端口<->SFBC；4天线端口<->combinedSFBC/FSTD），因此当UE 成功解码PBCH时，就知道了小区特定的天线端口数以及用于L1/L2controlsignal的传输分集模式。

（关于SFBC、FSTD的说明，详见[1]的5.4.1.4节和10.3.1.2节）
PBCH有三种天线端口组合（1/2/4）和四种不同扰码（phase）组合，所以做盲检PBCH最多有12种可能组合。

图5：PBCH结构。