LTE小区搜索过程

文章目录

  • PSS/SSS/PBCH
  • PDCCH
  • 频偏纠正
  • LTE RRC的变化及与UMTS的比较

LTE小区搜索过程

PSS/SSS/PBCH

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(primary synchronization signal)和SSS(secondary synchronization signal),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PSS是ZC序列,SSS是M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;

PDCCH

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。

频偏纠正

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(系统信息-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RRC connect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common search space,另一种是UE-specific search space,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control information过程属于control plane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。

与UMTS一样,RRC也是LTE最重要的模块之一。从RRC的状态数和协议文档的页数可以显而易见,LTE比UMTS的RRC要简单。

LTE RRC的变化及与UMTS的比较

下文就介绍LTE RRC的变化及与UMTS的比较,供读者参考。

RRC状态:LTE中只有2种RRC状态,RRC_IDLE和RRC_CONNECTED;UMTS有5种状态,IDLE,CELL_FACH,CELL_DCH,CELL_PCH和URA_PCH。在LTE中没有CELL_FACH和CELL_DCH状态的原因之一是公共和专用传输信道的概念。LTE的数据传输由共享传输信道完成,因此会简化RRC状态机并改进RRC性能,同时会简化RRM判决RRC状态的算法。
SRB:LTE中只有3个SRB,SRB0,SRB1,SRB2;而UMTS一般有5个SRB,SRB0,SRB1,SRB2,SRB3,SRB4(可选)。LTE中SRB0下行使用RLC TM实体映射到CCCH,UMTS中SRB0下行使用RLC UM实体映射到CCCH。
MAC实体:LTE中只需配置1个MAC实体,而UMTS中基于不同传输信道包括MAC-d,MAC-c/sh,MAC-hs,MAC-e/es,MAC-ehs,MAC-i/is等。因此UMTS中处理MAC配置的状态机非常复杂,如CELL_DCH到CELL_FACH的状态跃迁会有很多信令消息。LTE中由于只有1个MAC实体,配置和状态机都相对简单。
RB mapping:LTE中由于没有定义公共和专用传输信道,RB mapping比UMTS简单。LTE中也没有Cell Update和URA Update过程。
域标识:LTE中只有PS域,不需要像UMTS中需要信令指示是CS域还是PS域,因此RRC设计上降低了信令的冗余和复杂度。
系统信息:LTE中MIB包含最经常传输的参数,SIB1包含调度信息指示何时传输SI;UMTS中MIB包含最经常传输的参数和调度信息。
信道:LTE中只使用共享信道,RRC在RRC Reconfiguration

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