LTE小区搜索过程详解

b y x LTE小区搜索过程

a)UE一开机，就会在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收数据并计算带宽RSSI，以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区(应该说只是可能)，如果UE 能保存上次关机时的频点和运营商信息，则开机后可能会先在上次驻留的小区上尝试驻留；如果没有先验信息，则很可能要全频段搜索，发现信号较强的频点，再去尝试驻留。

b)然后在这个中心频点周围收PSS（primarysynchronizationsignal）和SSS （secondarysynchronizationsignal），这两个信号和系统带宽没有限制，配置是固定的，而且信号本身以5ms为周期重复，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ID，同时得到小区定时的5ms边界；这里5ms的意思是说：当获得同步的时候，我们可以根据辅同步信号往前推一个时隙左右，得到5ms的边界，也就是得到Subframe#0或者Subframe#5，但是UE尚无法准确区分。

c)5ms边界得到后，根据PBCH的时频位置，使用滑窗方法盲检测，一旦发现CRC校验结果正确，则说明当前滑动窗就是10ms的帧边界，可以接收PBCH了，因为PBCH 信号是存在于每个slot#1中，而且是以10ms为周期；如果UE以上面提到的5ms边界来向后推算一个Slot，很可能接收到slot#6，所以就必须使用滑动窗的方法，在多个可能存在PBCH的位置上接收并作译码，只有接收数据块的crc校验结果正确，才基本可以确认这次试探的滑窗落到了10ms边界上，也就是无线帧的帧头找到了。也就是说同步信号是5ms周期的，而PBCH和无线帧是10ms周期的，因此从同步信号到帧头映射有一个试探的过程。接着可以根据PBCH的内容得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置；一旦UE可读取PBCH,并且接收机预先保留了整个子帧的数

据，则UE同时可读取获得固定位置的PHICH及PCIFICH信息，否则一般来说至少要等到下一个下行子帧才可以解析PCFICH和PHICH，因为PBCH存在于slot#1上，本子帧的PHICH和PCFICH的接收时间点已经错过了。

d)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，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：

a)接收PCFICH，此时该信道的时频资源就是固定已知的了，可以接收并解析得到PDCCH的symbol数目；

b)接收PHICH，根据PBCH中指示的配置信息接收PHICH；

c)在控制区域内，除去PCFICH和PHICH的其他CCE上，搜索PDCCH并做译码；

d)检测PDCCH的CRC中的RNTI，如果为SI-RNTI，则说明后面的PDSCH是一个SIB，于是接收PDSCH，译码后将SIB上报给高层协议栈；

e)不断接收SIB，HLS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。

2在数据接收过程中，UE还要根据接收信号测量频偏并进行纠正，实现和eNB的频率同步；

对于PHY来说，一般不作SIB的解析，只是接收SIB并上报。只要高层协议栈没有下发命令停止接收，则PHY要持续检测PDCCH的SI-RNTI，并接收后面的PDSCH。DRX在MAC层的概念，应该是说对PDCCH的监视是否是持续的还是周期性的，DRX功能的启用与否只在RRCconnect状态下才有意义。

BCCH映射到DLSCH上的PDU是通过SI-RNTI在物理层CRC之后在PDSCH上发送的，这其中包含SIB1和SIB2的内容，PBCH上发送的MIB只包含三个内容：系统带宽，系统帧号，PHICH配置信息。

UE在两种搜索空间完成PDCCH的解码工作，一种是commonsearchspace，另一种是UE-specificsearchspace，前者起始位置固定，用于存放由RARNTI，SIRNTI，PRNTI 标识的TB。

当上层指示物理层需要读取SIB后，物理层可以在第一个搜素空间搜索SIRNTI标识的TB。

UE读取PDSCH中的BCCH，与读取PDCCH，获得controlinformation过程属于controlplane的内容，在小区搜索过程中，要判断是否能够驻留该小区，应该有一个SIB接收过程，而因为BCCH映射到物理信道上也是PDSCH，要接收BCCH，前面这些过程不能或缺。当然了，这个过程并不是永久性做下去，高层协议栈判断，如果接收到了想要的SIB，就可以停下来了。

SIB的接收其实也并不一定需要一直接收检测，你说的DRX可以有这样的作法：在通过PBCCH获得MIB以后，可以判断出想要的SIB的位置，只在该位置上接收PDSCH 就可以了。这样可以省电，但是需要HLS和PHY交互更加紧密，需要能够根据帧号唯一确定想要的SIB的位置。

2在数据接收过程中，UE还要根据接收信号测量频偏并进行纠正，实现和eNB的频率同步；UE的频偏校正，应该在读取PBCH等控制信道过程中获得纠正。频偏估计和纠正不必等到滑窗结束，只要确信当前频点上有LTE信号，则可以根据OFDM信号的特点做FOE，并纠正频偏。不过只有滑窗成功，才可以得到PBCH。

EUTRA支持的带宽从1.4M到20M(Rel.8).UE在刚一开机时，并不知道系统的带宽是多少。为了使UE能够较快的获得系统的频率和同步信息。与UMTS类似，LTE中设计了主同步信道和辅同步信道。无论系统的带宽为多少，主同步信道和附同步信道都位于频率中心的1.08M的带宽上，包含6个RB，72个子载波。实际上，同步信道只使用了频率中心（DC）周围的62个子载波，两边各留5个子载波用做保护波段。

同步信号在一个十秒的帧内，传送两次。在LTEFDD的帧格式中，主同步信号位于slot0和slot10的最后一个OFDM符号上。辅同步信号位于主同步信号的前面一个OFDM符号上。

在LTETDD的帧格式中，主同步信号位于子帧1和子帧6的第三个OFDM符号上。辅同步信号位于子帧0和子帧5的最后一个OFDM符号上（也就是Slot1和Slot11）。利用主、辅同步信号相对位置的不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。

UE一开机，就会在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收数据并计算带宽RSSI，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能保存上次关机时的频点和运营商信息，则开机后可能会先在上次驻留的小区上尝试驻留；如果没有先验信息，则需要进行全频段搜索。

然后UE在这个中心频点周围尝试接收PSS（primarysynchronizationsignal），规范中（36.211）定义了3个PSS信号，使用长度为62的频域Zadoff－Chu序列，每个PSS信号与物理层小区标识组内的一个物理层小区标识相对应。UE捕获了系统的PSS后，就可以获知：（1）：小区中心频点的频率。（2）：小区在物理组内的标识（在0，1，2中间取值）。（3）：子帧的同步信息。对于FDD而言，由于主同步信号是位于Slot0或Slot10的最后一个OFDM符号，因而不管CP的长度是多少，确定了PSS后就可以确定Slot（也就是子帧）的边界。但是PSS在Slot0和Slot10上的内容是相同的，目前还无法区分这两个时系，无法获得系统帧的信息。

对于TDD而言，我的理解是，捕获PSS后尚无法确定子帧边界。但是随后UE捕获SSS，就可以确定子帧边界，道理同上。

LTE中，传输模式不同（FDDORTDD），PSS和SSS之间的时间间隔不同。CP的长度也会影响SSS的绝对位置（在PSS确定的情况下），因而，UE需要进行至多4次的盲检测。

SSS信号有168种不同的组合，对应168个不同的物理小区组的标识（在0到167之间取值）。这样在SSS捕获后，就可以获得小区的物理ID，PCI＝PSS＋3×SSS。PCI 是在物理层上用于小区间多种信号与信道的随机化干扰的重要参数。SSS在每一帧的两个子帧中所填内容是不同的，进而可以确定是前半帧还是后半帧，完成帧同步。同时，CP的长度也随着SSS的盲检成功而随之确定。

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。

至此，UE可以进一步读取PBCH了。PBCH中承载了系统MIB的信息。时域上，在一个无线帧内，PBCH位于Slot1的前4个OFDM符号上（对FDD和TDD都是相同的，除去被参考信号占据的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)。这样在未知系统带宽的情况下，UE也可以快速地捕获PBCH的信息。所不同的是，此时已取得精确同步，PBCH不需要像PSCH、SSCH那样在信道两侧保留空闲子载波，而是全部占用了带宽内的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中每一个都能够独立解码。通过解调PBCH，可以获得：

（1）：系统的带宽信息。系统的带宽信息是以资源块个数的形式来表示的，有3个比特。LTE（Rel.8）支持1.4M到20M的系统带宽，对应的资源块数如下图所示（2）：PHICH的配置。

在PBCH中使用lbit指示PHICH的长度，2bit指示PHICH使用的频域资源，即PHICH 组的数量(每个PHICH组包含8个PHICH)。

（3）：系统的帧号SFN。系统帧号SFN的长度为10Bit，在0到1023之间取值。在PBCH中只广播SFN的前8位，因此，PBCH中的SFN只是在40ms的发送周期边界发生变化。通过PBCH在40ms周期内的相对位置就可以确定SFN的后两位。

（4）：系统的天线配置信息。系统的天线端口数目隐含在PBCH的CRC里面，通过盲检PBCH的CRC就可以确定其对应的天线端口数目（AttennaPorts）。

PBCH的MIB中只携带了非常有限的信息，更多的系统信息是在SIB中携带的。SIB

信息是通过PDSCH来传送的。

UE需要读取PDCCH中的控制信息，才能够正确解调PDSCH中的数据。为了读取PDCCH，首先必须了解PDCCH在子帧内占用的符号数目，这是由PCFICH来决定的。