LTE_同步过程

4.12 同步
一.O FDM系统中的不同步现象：
时间的不同步：接收端的抽样时刻和发射端的数据时刻没对齐，以及抽样端得不稳定，会导致时间的不同步。

频率的不同步：接收的信号出现整体的频移，原因在于晶体振荡器的不稳定度（收发两端上下变频的过程中，使用的振荡器的稳定性有限）和多普勒频移（通信双方的相对移动导致接收信号的整体频移）二．同步要解决什么问题：
同步要把上述偏移量估算出来，并做相应的补偿。

三.如何实现同步：
1时间和小数部分的频移的粗同步，在时域内用基于CP的自相关处理
2小区搜索和整数部分的频移，在频域内用主同步序列和辅同步序列估计。

3为了提高小区探测的可靠性，被估算出的小区ID要被小区专用参考信号验证。

小区搜索即终端获得与小区之间时间和频率的同步，并检测物理小区ID的过程。

E-UTRA 小区搜索支持可扩展的所有传输带宽，对应于6个资源块以及更多。

为了实现小区搜索，在下行方向传输如下信号：主同步信号，辅同步信号。

注：小区搜索通过若干下行信道信道，包括同步信道（SCH），广播信道（BCH）和下行参考信号（RS）。

随着功能的进一步划分，可将SCH分为主同步信道（PSCH），辅同步信道（SSCH），将BCH分为主广播信道(PBCH)和动态广播信道（DBCH）
1.SCH 和BCH 的时域结构：
BCH 应在SCH 之后固定的时间τ内出现，这样UE只要取得了SCH定时，就自然获得BCH的时域位置。

在一个10ms中发送两次PSCH 和SSCH 。

对于帧结构1，PSCH 和SSCH 在第0号
0.5ms和第10号时隙发送，对于帧结构2，PSCH 在每个5ms半帧的DwPTS 时隙发送，
SSCH 在每个5ms半帧的时隙1中发送，10ms也是发送两次。

在时隙内，SCH符号位于0.5ms时隙的最后一个OFDM符号，SCH在时隙内发送定时是固定的，只要UE完成SCH检测后，就得到了时隙同步。

2.SCH 和BCH 的频率结构：
SCH 信道在下行系统带宽内的频域位置：无论系统带宽多大，SCH总是占用系统带宽中央的1.25MHz 带宽。

BCH总是在小区带宽的中心位置发送。

先用一个1.25MHz的主广播信道（PBCH）发送一部分系统信息，然后再用一个更大带宽的动态广播信道（DBCH）发送余下系统信息。

无论Node B 的传输带宽多大，UE都只依赖系统带宽的中央部分检测小区ID，然后UE 根据PBCH中广播系统信息转移到特定的频道开始数据传输。

3.PSCH 和SSCH 的复用方式：
确定采用分级SCH后，要确定主同步信道(PSCH) 和辅助同步信道（SSCH）的相对位置，即PSCH 和SSCH 的复用方式，最后确定的是TDM 方案。

具体就是将SSCH 放在PSCH 的前一个符号，即第0个和第10个时隙的倒数第二个符号。

SCH信号结构：
使用分级SCH（Hierarchical SCH），即通过不同SCH信号获得同步和小区ID 。

SCH包括PSCH 和SSCH ，PSCH 用于UE 获得时钟和频率同步以及小区ID，SSCH 可用于UE检测小区组ID 以及相应的小区系统信息。

小区搜索类型可分为初始小区搜索和非初始小区搜索，初始小区搜索用于终端开机时对系统的搜索，非初始小区搜索用于终端切换时对切换目标小区的搜索。

小区搜索流程：
1. 检测PSCH ，用于获得5ms时钟，并获得小区ID组内的具体小区ID.
2 检测SSCH，用于获得无线帧时钟，小区ID组，BCH天线配置
3 检测下行参考信号，用于获得BCH天线配置，是否采用位移导频。

4 读取BCH, 用于获得其他小区信息。

SCH序列设计：
1.PSCH 序列设计
（1） PSCH 序列的数量：系统采用3个PSC（主同步码）序列，每个小区选用其中的一个。

这3个PSC序列和一个小区ID组内的3小区ID是一一对应的，通过检
测接收信号和这3个PSC序列的相关性，可以判断是3个小区ID中的哪一个。

（2） PSCH 序列的选择：在频域上产生无重复的ZC序列，序列长度为62
2. SSCH 序列设计：
（1）SSCH 序列的数量：取决于UE需要通过SSCH辨别的假定（Hypothesis）的数量。

通过SSC确定的Hypothesis数量=168（用于确定小区ID组）* N (用于广
播信道发送分级的天线数量)=336，其中N=2，即告知UE是否发送分集，
但一旦采用发射分集，分集方法是确定的。

（3） SSCH 序列的选择：采用二进制序列设计SSC，SSC由两个二进制序列级联而成，10ms内两个PSC采用不同的序列，以确定祯时钟。

M序列为SSC序列的
基础。

相邻小区搜索：
除了在UE开机时进行的初始化小区搜索外，UE还要周期性的对相邻小区进行搜
索，以为小区重选和切换做准备，这种搜索叫非初始化小区搜索。

1为了降低UE的复杂度，采用和初始化小区搜索相同的方法进行非初始化小区搜索。

2如果某些低端UE的最小接收带宽小于系统带宽的一半，会对相邻小区搜索造成困难，为此，把UE接收带宽的能力确定为20MHz。

具体来说：
1.关于时间和小数部分的同步：
频移分为整数部分和小数部分如下：
我们要算 以及起始时间θ
最的似然函如下：
其中：
L 是CP 的长度 为了使似然函数最大，求得：
的计算可用迭代法：
小区内具体的ID 号的计算方法：
我们先把第i 个P-SCH 与接收到的62个序列进行相关运算如下：
其中 表示第i 个个P-SCH ，
表示接收到的信号。

则估计出的小区内具体ID 号是：
小区组的ID 号错误错误错误！！未找到引用源未找到引用源。

的算法暂时没整理出来。

用小区专用参考信号做互相关运算来验证 cell-ID 的正确性：
和分别代表: 传输的和收到的参考序列的第k个输入项, 它们在一个时隙中第l个OFDM符号
是参考信号的长度（取决于带宽）。

是在一个时隙中包含参考序列的OFDM符号的个数。

（1）主同步信号（P-SCH）：3个序列 –Using non-coherent detection, estimate 5msec timing and physical-layer identity
–Channel estimation information for SSS
该信号的特点是：
- 每5毫秒出现一次；
- 是一个扩频序列；
具体可以采用如下的实现方法：
- 在接收方采用与发送方同样的扩频序列，进行滑动相关（sliding correlation），并且
与预订的门限进行比较，得到5毫秒可能的时间位置（初步的5毫秒时间同步假设），由于多径传播，需要进行多次假设检测，具体多少次需要依据检测概率来评估。

- 一旦假设检测验证，可以得到5毫秒的时间同步位置；此外，也可以得到在两个邻近的最大位置的信号进行互相关得到频率差，即初步的频率误差，供随后进一步的使用。

- 需要注意的是该P-SCH有三个序列，那么在接收方是采用三个并行的还是一个串行的相关器，有待进一步评估（包括实现时延、硬件复杂度、性能等）；
注意：经过了P-SCH的检测，找到了5毫秒的时间的同步和初步的频率同步，以及用于S-SCH
的信道估计值。

（2）从同步信号（S-SCH）: 504个（=3x168）
- Physical-layer identity (Cell ID) is obtained
- Mapped to one of 168 cell ID groups (168 ID groups for 504 Cell IDs)
- Radio-frame timing (10msec) identification
- Max # of hypotheses;336 hypotheses (2x168: 2 for half frame, 168 for ID groups) - Can be detect RS structure information from SSS and PSS
该信号的特点是：
- 每5毫秒出现一次，并且每5毫秒是不同的序列；
- 是一个扩频序列；
具体可以采用如下的实现方法：
- 在接收方采用与发送方同样的扩频序列，进行互相关（Cross-Correlation），并且与预订的门限进行比较，得到10毫秒可能的时间位置（因为在10毫秒之内的两个S-SCH是不同的，其根据其排列顺序能够得到10毫秒的物理帧同步），由于多径传播，需要进行多次假设检测。

- 一旦假设检测验证，可以得到10毫秒的物理帧时间同步以及得到小区ID假设；此外，也可以得到在两个邻近的最大位置的信号进行互相关得到频率差，及初步的频率误差，供随后进一步的使用。

- 需要注意的是该S-SCH有504个序列，那么在接方是采用几个并行的还是一个串行的相关器，有待进一步评估（包括实现时延、硬件复杂度、性能等）；
注意：经过有S-SCH的检测，找到了10毫秒的时间的同步、Cell ID、和更精确的频率同步。

(3) 参考信号（Reference Signal）
-根据从S-SCH信号上检测到的可能小区ID，在参考信号(RS)上验证上述的小区ID是否正确。

- 此外，根据参考信号能够得到数据共享信道（PDSCH）以及其他控制信道的信道估计，并且接收机恢复在物理层的数据，并发送到接收方的上层（数据链路层）进行进一步的处理。

总之，下面是一些总结：
（1） LONG TERM的同步过程：P-SCH (5毫秒同步、初始频率同步、S-SCH信道估计等)--->S-SCH (10毫秒同步、Cell ID、更精细的频率同步等) --->RS (验证Cell ID,信道估计、信号测量等)。

（2）具体的实现方法：P-SCH (滑动相关运算、互相关运算)--->S-SCH (互相关运算) --->RS 【相关运算、信道估计及跟踪算法（诸如最小均方（LS）、MMSE等）】
问题：
1 下行看考信号是如何影响天线配置的？
2 频偏在哪儿补偿？。