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。

尽管TDD-LTE系统支持多种传输带宽，但是PSS和SSS信号在频域上总是

处于整个系统带宽中央1.08MHz（6个RB块）的位置。

下图2给出了PSS和SSS的位置示意图1。其中，PSS位于特殊子帧，即DwPTS的第三个符号，SSS占用子帧0、5的最后一个符号。PSS和SSS信号的

位置相对固定，与TDD系统的上下行子帧配置、小区覆盖大小等因素无关。

62

子

载

图2 PSS和SSS的位置示意图

TD-LTE中的主同步信号采用Zadoff-Chu序列，辅同步信号采用m序列。小区ID号

N

c ell

ID

由主同步序列编号

N

(2)

ID

和辅同步序列编号

N

(1)

ID

共同决定，具体关系为：

N

c ell

ID

=3

N

(1)

ID

+

N

(2)

ID

，如下图3所

示。

●

N

(1)

ID

是物理小区标识组（0到167），它由同步信号采用m序列

产

生。

●N

(2)

ID 是组内标识（0,1,2），它由主同步信号采用Zadoff-Chu

序

列产生。

这样组成了504个不同的物理层小区标识。UE搜索完主同步信号和辅同步信号之后就可以确定本小区的cellID，也就是物理小区标识PCI。

2

图3 主同步序列编号和辅同步序列

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N

(2)

ID

。

某个小区的PSS对应的序列由该小区的PCI决定。

SSS有168个取值，对应168种不同的m序列，每种序列对应一个N

(1)

ID

。某个小

区的SSS对应的序列由该小区的PCI决定。

2.频率同步

为了确保下行信号的正确接收，在小区初搜过程中，在完成时间同步后，

需要进行更精细化的频谱同步可通过辅同步序列、导频序列、CP等信号来进行

频偏估计，对频率偏移进行纠正。

通过PSS和SSS同步后，UE能检测到的物理小区ID，可以知道小区参考信

号CRS的时频资源位置。但是为了确保收发两端信号频偏一致性，实现频率同步，还需要通过解调小区参考信号CRS 来进一步精确时隙与频率同步，同时为解调PBCH做信道估计。

3.解调PBCH

经过前述三步以后，UE获得了PCI并获得与小区精确时频同步，但UE接入系统还需要小区系统信息，包括系统带宽、系统帧号、天线端口号、小区选择和

驻留以及重选等重要信息，这些信息由MIB和SIB承载，分别映射在物理广播信道（Physical Broadcast CHannel，PBCH）和物理下行共享信道（Physical Downlink Shared CHannel，PDSCH）。

在时域上PBCH 位于在一个无线帧内#0 子帧第二个时隙（即Slot1）的前4 个OFDM 符号上（对FDD和TDD 都是相同的，除去参考信号占用的RE）。在频域上，PBCH与PSCH、SSCH一样，占据系统带宽中央的1.08MHz（DC子载波除外），全部占用带宽内的72个子载波。

PBCH信息的更新周期为40ms，在40ms周期内传送4次。这4个PBCH中每