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LTE学习之路(13)——小区搜索

2014-09-21 22:57  Keiven_LY  阅读(3916)  评论(0编辑  收藏  举报

本文摘自博客:金辉_lte(http://blog.sina.com.cn/s/blog_927cff0101019un0.html)

前言

小区搜索的主要目的:

  1)与小区取得频率和符号同步(下行同步);

  2)获取系统帧timing,即下行帧的起始位置;

  3)确定小区的PCI(Physical-layer Cell Identity)

1.为什么要进行小区搜索?

  • 完成UE与基站之间的时间和频率的同步,并识别小区id;
  • 完成小区初搜后,UE接收基站发出的系统信息;
  • 小区搜索是UE接入系统的第一步,关系到能否快速,准确的接入系统。

  UE开机时,虽然不知道小区系统带宽是多少,但知道其自身所支持的中心频率和带宽。因此,UE会在LTE所支持的频率的中心频点附近搜索PSS和SSS。(注:PSS/SSS在帧中的位置参考:LTE问题集锦(2)中的问题10)

  PSS和SSS都位于中心频点的72个子载波上(即:中心的6个RB上,不包含DC,每个RB包含12个子帧,每个子帧15kHz),但实际上只使用了中心频点DC周围的62个子载波,两边各保留5个子载波用作保护频段,如下图所示。

  PSS和SSS均使用长度为63的Zadoff-Chu序列(中间有一个DC子载波,因此实际上传输的长度为62),加上两边边界额外预留的用作保护频段的5个子载波,形成了占据中心72个子载波(不包含DC)的PSS和SSS。

2.PSS解码过程

  由于不同的对应不同的根指数u(Root Index u),并且,PSS有3种取值,对应于3种不同的Zadoff-Chu序列,而且每种序列对应一个。从而有以下对应关系:

  UE为了接收PSS,会使用上表中的根指数来尝试解码PSS,直到其中某个Root Index成功解出PSS为止。当成功解码出PSS后,根据上面的对应关系,如果知道了。又因为PSS在无线帧上的位置是固定的,因此UE又可以知道了该小区的5ms边界(timing),之所以只知道5ms边界,是因为一个无线帧(10ms)内有两个PSS,并且这两个PSS是完全相同的,因此,UE不知道解出的PSS是第一个还是第二个,所以只能是5ms边界。

通过上面的分析,我们可以知道,通过PSS,UE可以得到如下信息:

3.SSS的设计

  无论是FDD还是TDD,SSS都在子帧0和子帧5上传输。

  • 2个SSS(位于子帧0,位于子帧5)的值来源于168个可选值的集合,其对应168个不同;(
  • 的取值范围与是不同的,因此允许UE只接收一个SSS就检测出系统帧10ms的timing(即子帧0所在的位置)。这样做的原因在于,小区搜索过程中,UE会搜索多个小区,搜索的时间窗可能不足以让UE检测超过一个SSS。

4.SSS的结构

  是由2个长度为31的 m-sequence X和Y交织而成的,每个都可以取31个不同的值(实际上是同一m-sequences的31种不同的偏移)。在同一个小区中,使用的是相同的2个m-sequence,不同的是,在中,这2个sequence(X和Y)在频域上交换了一下位置,从而保证了属于不同的集合。

注解:协议中计算 d(2n)和d(2n+1)的那个公式,可以很好地说明的不同。对于而言,偶数位偏移位,奇数位偏移位;对于而言,偶数位偏移位,奇数位偏移位。组成一个取值,且一定小于,因此,的取值范围必定不同。

5.SSS解码过程

步骤一:UE知道PSS后,就知道了SSS可能的位置。为什么说是可能呢?

  首先,UE在检测到SSS之前,还不知道该小区是工作在FDD还是TDD模式下。如果UE同时支持FDD和TDD,则会在2个可能的位置上(见图1.1)去尝试解码SSS。如果在PSS的前一个symbol上检测到SSS,则小区工作在FDD模式下;如果在PSS的前3个symbol上检测到SSS,则小区工作在TDD模式下。如果UE只支持FDD或TDD,则只会在相应的位置上去检测SSS,如果检测不到,则认为不能接入该小区。(通过检测SSS,UE知道小区是工作在FDD模式还是TDD模式下)

  其次,SSS的确切位置还和CP(Cyclic Prefix)的长度有关(如图1.4、图1.5所示)。在此阶段,UE还不知道小区的CP配置(Normal CP还是Extended CP),因此会在这两个可能的位置去盲检SSS。(通过检测SSS,UE知道小区的CP配置)

步骤二:UE会在SSS可能出现的位置(如果UE同时支持FDD和TDD,则至多有4个位置),根据36.211中6.11.2.1节里的公式、Table 6.11.2.1-1中可能出现的168种取值、以及X与Y交织的顺序(以便确定是还是,其实都能体现在公式里)等,盲检SSS。

  如果成功解码出SSS(当然也知道了该SSS是还是),就确定了168种取值之一,即,也就确定了。确定了SSS是还是,也就确定了该SSS是位于子帧0还是子帧5,进而也就确定了该系统帧中子帧0所在的位置,即10ms timing。

通过上面的分析,我们可以知道,通过SSS,UE可以得到如下信息:

  • ,加上检测PSS时得到的,也就得到了小区的PCI;
  • 由于cell-specific RS及其时频位置与PCI是一一对应的,因此也就知道了该小区的下行cell-specific RS及其时频位置;
  • 10ms timing,即系统帧中子帧0所在的位置(此时还不知道系统帧号,需要进一步解码PBCH);
  • 小区是工作在FDD还是TDD模式下;
  • CP配置:是Normal CP还是Extended CP。

6.小区搜索过程

  在多天线传输的情况下,同一子帧内,PSS和SSS总是在相同的天线端口上发射,而在不同的子帧上,则可以利用多天线增益,在不同的天线端口上发射。

  如果是初始同步(此时UE还没有驻留或连接到一个LTE小区),在检测完同步信号之后,UE会解码PBCH,以获取最重要的系统信息。

  如果是识别邻居小区,UE并不需要解码PBCH,而只需要基于最新检测到的小区参考信号来测量下行信号质量水平,以决定是进行小区重选(UE处于RRC_IDLE态)还是handover(UE处于RRC_CONNECTED态。此时UE会通过RSRP将这些测量结果上报给服务小区,决定是否进行handover)。

 

图:小区搜索过程及各阶段获取的信息