LTE同步与小区搜索

其中描述的输出列于表 3.11.2.1-1.
( m0 ) ( m1 ) s (n) 的两个不同循环移位获得： (n) 和 s1 两个序列 s0 (n) 定义为 m 序列 ~
( m0 ) s0 ( n) ~ s (n m0 ) mod 31 s ( m1 ) (n) ~ s (n m ) mod 31 1 1
(1) N ID
m0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 0 1 2 3
m1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2 3 4 5
~(( n N ( 2) ) mod 31) c0 ( n ) c ID ~(( n N ( 2) 3) mod 31) c ( n) c
1 ID
( 2) (1) ~(i) 1 2 x(i) ， 0 i 30 定义如 其中 N ID 中的物理层 ID， c 0,1,2 为物理层小区 ID 组 N ID
定义，分别代表物理层小区 ID 组和物理层小区 ID 组中的物理层 ID。
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 主同步信号（PSS) 辅同步信号（SSS） 5子载波预留
31子载波
31子载波
5子载波预留 slot #0 slot #10
主辅同步信号分布
1.3.3 主同步信号
主同步信号占用 slot#0 和 slot10 的最后一个 symbol 的 72 个 RE，它有 ZC 序列构成， 序列长 63，但是 PSC 序列为 62（中间去除 DC，直流子载波） 。总共有三个 PSC 序列，分 别对应不同的小区，这三个序列的根序列号分别为： M=n1 , M=N-n1 , M=n2 (N=63, n1 =29, n2 =25, N-n1 =34) 中间的第 32 个符合打掉， 同时两边预留 10 个子载波做保护带， 它包含了一部分的参考信号 配置信息。这样的设置主要是考虑不同系统带宽下的兼容性，无论在那种带宽下，UE 都只 需要接频带中心的 6 个 RB 上的这些 ZC 序列就可以了。 1.3.3.1 序列生成 主同步信号的序列 d (n) 由频域 Zadoff-Chu 序列生成，根据下面的公式：
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 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。而天线数隐含在 PBCH 的 CRC 里面，在计算好 PBCH 的 CRC 后跟天线数 对应的 MASK 进行异或。
s (i) 1 2 x(i) ， 0 i 30 定义如下 其中， ~
x(i 5) x(i 2) x(i )mod 2, 0 i 25
初始值 x(0) 0, x(1) 0, x(2) 0, x(3) 0, x(4) 1 ~(n) 的两个不同循环移位产生： 两个扰码序列 c0 (n) 和 c1 (n) 由主同步信号决定，且由 m 序列 c
x(i 5) x(i 4) x(i 2) x(i 1) x(i )mod 2, 0 i 25
初始值 x(0) 0, x(1) 0, x(2) 0, x(3) 0, x(4) 1 。 表 3.11.2.1-1
(1) 物理层小区 ID 组 N ID 合索引 m 0 ， m1 之间的映射
DL RB N RB N sc 2
对幀格式 1，主同步信号应该映射到时隙 0 和 10 的最后一个 OFDM 符号。其中满足下 式的用于主同步信号传输的资源粒子 (k , l ) 被预留起来不使用：
k n 31
DL RB N RB N sc 2 n 5,4,...,1,62,63,...66
其中 0 n 30 ，这样当 UE 接收到 10ms 里的两份内容时，由于前后映射时反转的，就能够
(1) 获得 10ms 的帧同步了。索引 m 0 和 m1 由物理层小区 ID 组 N ID 产生，根据为
m0 m mod 31 m1 m0 m 31 1 mod 31 N (1) q(q 1) 2 (1) (1) m N ID q(q 1) 2 , q ID , q N ID 30 30
PSS 5ms 时隙同步，CELL ID
SSS
10ms帧同步，CELL Group ID
DL-RS
时隙与频CH资源、天线数，SFN
PDSCH
接收SIB消息
小区搜索过程
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，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；
1.3 同步与小区搜索 1.3.1 LTE 小区搜索过程
UE 使用小区搜索过程识别并获得小区下行同步，从而可以读取小区广播信息。此过程在 初始接入和切换中都会用到。 为了简化小区搜索过程，同步信道总是占用可用频谱的中间 63 个子载波。不论小区分配 了多少带宽，UE 只需处理这 63 个子载波。 UE 通过获取三个物理信号完成小区搜索。这三个信号是 P-SCH 信号、S-SCH 信号和下 行参考信号（导频） 。 一个同步信道由一个 P-SCH 信号和一个 S-SCH 信号组成。同步信道每个帧发送两次。 规范定义了 3 个 P-SCH 信号，使用长度为 62 的频域 Zadoff-Chu 序列。每个 P-SCH 信号 与物理层小区标识组内的一个物理层小区标识对应。S-SCH 信号有 168 种组合，与 168 个 物理层小区标识组对应。故在获得了 P-SCH 和 S-SCH 信号后 UE 可以确定当前小区标识。 下行参考信号用于更精确的时间同步和频率同步。 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。
0 1 2 25 29 34
1.3.3.2 PSS 资源映射 主同步信号不考虑天线端口的问题，也就是不存在它与某一个天线端口对应，所有只存 在一个实例，无论采用多少个天线端口。 序列 d n 按照如下的公式应映射到资源粒子上： ak ,l d n , n 0,...,61
k n 31
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
1.3.2 同步信号
有 504 个唯一的物理层小区 ID。这些物理层小区 ID 分为 168 个唯一的物理层小区 ID 组。每组包含三个唯一小区 ID。每个物理层小区 ID 仅仅属于一个物理层小区 ID 组。一个
(1) (2) (1) (2) cell 3N ID N ID 物理层小区 ID N ID ， 由标识号 N ID （范围为 0-167） 和标识号 N ID （范围为 0-2）
j un( n 1) 63 e d u (n) u ( n 1)( n 2) e j 63 n 0,1,..., 30 n 31,32,..., 61
其中 Zadoff-Chu 根序列索引 u 由表 3.11.1.1-1 给出，同时也跟小区 ID 号对应， 表 3.11.1.1-1 主同步信号的根索引 根索引 u (2) N ID
下
x(i 5) x(i 3) x(i )mod 2, 0 i 25
初始值 x(0) 0, x(1) 0, x(2) 0, x(3) 0, x(4) 1
(m ) ( m0 ) 扰码序列 z1 z (n) 的一个循环移位定义： (n) 和 z1 1 (n) 由 m 序列 ~
主同步信号的映射示意图
1.3.4 辅同步信号
1.3.4.1 序列生成 辅同步信号的序列 d (0),...,d (61) 是由两个长度为 31 位的序列组成的交织串，该序列用一 个主同步信号给定的扰码序列加扰。 辅同步信号的两个长 31 的序列的结合顺序在子幀 0 和子幀 5 上不同的，由下式定义
(m ) 0 e s 0 (n)c0 n i ns u b f r a m d ( 2n) 0 ( m1 ) me s1 (n)c0 n i ns u b f r a 5 ( m ) ( m ) 0 1 0 e s (n)c1 n z1 n i ns u b f r a m d (2n 1) 1 ( m0 ) ( m1 ) me s0 (n)c1 n z1 n i ns u b f r a 5
5.
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，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 SIB 携带的，因此此后还需要接收 SIB，即 UE 接收承载 在 PDSCH 上的 BCCH 信息。为此必须进行如下操作： 1. 2. 接收 PCFICH，此时该信道的时频资源可以根据物理小区 ID 推算出来，通过接收解码 得到 PDCCH 的 symbol 数目； 在 PDCCH 信道域的公共搜索空间里查找发送到到 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，译 码后将 SIB 上报给高层协议栈； 3. 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，小区搜索过程才差不多结束。
( m0 ) z1 (n) ~ z (( n (m0 mod 8)) mod 31) ( m1 ) z1 (n) ~ z (( n (m1 mod 8)) mod 31)
其中 m 0 和 m1 从表 3.11.2.1-1 中得到， ~ z (i) 1 2 x(i) ， 0 i 30 ，由下式定义：