【LTE】小区搜索过程

小区搜索过程

小区搜索过程总览

小区搜索目的

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

PSS与SSS检测获取PCI

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。
PSS/SSS

时间和频率同步

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,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是5ms重复的,5MS里的PSS完全相同,因此,在第2步中,还无法获得无线帧同步(10ms),只能获得5MS定时;
从下图可以看出,每个PSS中有3个PSS Ind,下图PSS匹配的是0,此时PSS peak value达到最大值 8.242 dB (前面几次中PSS peak value都没下图中大,具体就不截图了)同时根据sub-frame=1可以判断是 TDD,因为:
FDD下,PSS和SSS在子帧0和5中发送,SSS在PSS的前一个symbol,但是两个子帧中的SSS是不同的。
TDD下,PSS在1和6子帧,SSS在0和5子帧,SSS在PSS的前三个symbol上,同样两个子帧中的SSS是不同的
因此通过检测PSS和SSS可以获得子帧号,时隙号和ofdm号,区分是FDD还是TDD。
时间和频率同步

物理小区及CP模式

5ms时隙同步后,在PSS基础上搜索SSS,SSS由两个m序列级联而成,前后半帧的映射顺序正好相反,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,结合前面的PSS,就可以获得物理小区ID(CELL ID)。
物理小区计算公式:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
根据上图再结合物理小区计算公式,可以计算出Nid(1)的值为68,因为在上面PSS检测过程中,能量最强的Indicies是0即Nid(2)为0;同时计算出PCI=204,CP模式为Normal,频点为38950。

PBCH解码

在获得下行同步以后,就可以读取PBCH了,通过解析PBCH信道得到MIB消息,而MIB消息中包含天线的个数,物理小区ID,SFN帧号及下行带宽DL bandwidth,实际上在PBCH解码结果中查到天线的个数。

在一次搜索过程中可能会连续PBCH检测和解码多次,如下图有3次PBCH检测和解码:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在三次连续解码过程中,每次都有12次检测过程这就是12次盲检,并且分别尝试了频率偏移±0.1KHz 及频率漂移0KHz,不同的频率偏移测量的能量值最高均是3720(不一定每次解码能量最高值都是一样,参考实际测量结果),并且在能量值最高的频率偏移上CRC校验成功!

至此,UE实现了与eNB的定时与同步!

但是这并不是表示小区搜索已经完成,要完成小区搜索,仅仅依靠PBCH解码得到的信息是不够的,因为PBCH中携带的信息非常有限,要完成小区搜索过程还需要SIBs消息,因为很多详细的系统消息都是由SIBs或者SIs中携带的,因此后面UE还需要接收SIBs,即UE需要接收承载在PDSCH上的BCCH信息。

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