小区搜索

原文参照http://sharetechnote.com/，LTE>Quick Reference>Basic Procedure : Cell Search

1 概述

首先我们先来了解一下“IDLE”的概念，在eNB侧，IDLE是真实意义的IDLE，几乎没有做任何事情。网络在UE IDLE时唯一需要做的就是，根据预先定义的时间表继续传输MIB和SIB，并持续监测是否有来自任何UE的PRACH。但是对于UE侧，IDLE并不意味着什么事情都不做，夸张的说，IDLE态可能是UE最繁忙的阶段。
你是否清楚，当你按下手机的电源键开机或者关闭了手机的飞行模式后，你的手机内部发生了什么。总结来说，由以下几点：

• 首先，你可能在屏幕最上方看到，“正在搜索网络
• 然后，你将看到天线信号条开始出现
• 然后，你将看到UE接入到了何种网络（2G 3G HSDPA 4G）
• 最后，你将在屏幕上看到网络运营商的名称

而开机后，除非您拨打电话、浏览网页或者有人打电话给您，否则您的手机将一直保持在IDLE态。从某种意义上说，“IDLE”一词可能会有点误导，因为它可能给你一个“无所作为”的印象。 但实际上，这段时间是手机处于最繁忙状态的时间。设备正在执行3GPP TS 36.304（针对UMTS的TS 25.304）中描述的所有过程。 上面列出的开机程序只是“空闲模式程序”的一小部分，实际上手机在空闲期间做了更多的工作。空闲模式过程是上电和“上电”后所有过程的统称。 空闲模式的主要过程可以描述如下：

• 小区测量（测量邻小区的信号质量）
• 小区搜索/plmn搜索（探测小区的PLMN，并决定驻留在哪个小区内）
• 小区选择（确定接入小区并开始注册）
• 小区重选（选择从一个小区，变化到另外一个存在的小区）

2 小区搜索和测量

2.1 小区搜索

在本节，小区搜索代表测量、评估、检测等组合过程的统称，这与小区选择过程紧密相关，因为UE在小区选择之前，必须先由小区搜索这一步。当然，这个过程在空闲模式期间对UE的能量消耗影响很大。

2.2 基本术语

1. DRX Cycle
   这是相当于一种定时器，测量、评估、检测过程是在指定数量的DRX周期内执行的，空闲模式下，该DRX周期通过SIB1确定。
2. Scan
   这个术语在任何规范中都没有提及过，但是大多数UE都在执行这个过程。这一个调谐到特定频率的过程，指示测量最简单的信号质量。通常在测量之前，UE的评估过程首先执行扫描，并选择“少量候选者”进入下一步骤。如果UE直接进行测量阶段，对所有可能的频率和频带进行评估，耗时太长，能耗消耗太大。
3. Detect
   调谐到特定频率并进行同步过程，并对小区基本信息进行解码的过程

2.3 整体流程

下图显示了WCDMA的初始扫描和小区搜索机制的一个可能的例子。 这不是针对LTE的，但是您也可以在LTE中应用类似的逻辑。

每个步骤的总体描述是：
当您第一次打开设备电源或设备进入覆盖范围并尝试检测/搜索新的电池时，UE不知道在哪个频率上尝试驻留。所以它可能需要做一些盲目的搜索。
例如，假设您的设备支持WCDMA Band I.您的UE周围的NodeB可以使用10562到10838之间的任何频率信道。eNB可以使用276个可能的频率。 那么UE如何检测/发现它将驻留的小区（eNodeB）呢？可以有许多不同的算法来尝试。这些算法在3GPP中没有定义，因此完全取决于UE侧或芯片组的实现。其中一个常用算法如下：

1. UE调谐到它支持和测量RSSI的每一个信道（RSSI仅仅是测量任何能量/功率的测量值，这个测量不需要任何信道编码过程，所以在这一步UE不需要知道 关于网络的任何事情。在此步骤中，UE不尝试对PCPICH（在WCDMA中）或同步/参考信号（在LTE中）进行解码以检测物理小区ID。 它只是测量每个信道的功率。）当UE测量每个信道的RSSI时，它会用测量的RSSI创建每个信道编号的列表。

2. UE从上述步骤获取了一个列表，在这里可以通过该列表找到RSSI大于某个阈值的的所有信道。那么问题来了，通过RSSI值的频率都有可能成为UE可以驻留的频率吗？显然不是的，为了找到更合适的接入网，UE会继续执行下一步。
3. UE解码同步/参考信号，将没有正确解码的信道提出掉，进一步筛选驻留频率。
4. UE会对可能驻留的小区进行解MIB，通过这个过程，UE可以获取包含频率、PCI和PLMN的候选列表。
5. 通过以上步骤和USIM卡中存储的信息，可以最终确定驻留的小区，然后尝试去解码系统消息和注册流程。

2.4 过程发生时机

1. UE开机时
2. UE在IDLE时，在每个DRX周期内尝试去寻找服务小区
3. 如果UE通过一定次数的搜索后无法找到服务小区，那么开始进行邻小区搜索（同频或者异频），这些相邻小区搜索之间的间隔随着DRX周期和同频/异频率模式不同而变化，通常这种搜索是在N×DRX的情况下进行的，'N’随情况而变化，详情请参阅36.304,36.133）。
4. 当UE处于有限服务（例如，仅限SOS /紧急呼叫）时：UE周期性地尝试搜索合适的小区以进行正常服务。
5. 当UE处于OOC（超出覆盖范围）时：UE应该尝试重新扫描现有的小区以查看它是否能够恢复到正常的服务或者尝试到其他小区来看它是否得到正常服务。
6. 当UE处于漫游状态（意味着当前驻留在VPLMN小区）时，应定期搜索HPLMN小区（周期通常为N x 6 min，其中N在USIM的HPPLMN字段中指定）

2.5 服务小区测量和评估

UE在每个DRX周期内对服务小区进行测量，并检查是否满足小区选择标准。如果它在一定的实验中成功找到负责标准的小区，则它停留在小区中。在如果在一段时间后没有找到服务小区，应该启动由系统消息指定的邻小区进行测量/评估。

2.6 同频/异频和异系统测量/评估/探测

36.304第5.2.4.2节（V8.10.0）描述了非服务小区的测量规则如下:

关于同频测量：SIB3和SIB4参与了这个过程：

如果在S_intraSearch(来源于SIB3)是在服务小区没有下发，而且S_servingCell（Srxlev）> S_instrasearch，UE可能选择不执行频内测量。但是如果不是在服务小区发送的，而且S_servingCell（Srxlev）<= S_instrasearch，UE则必须执行频内测量。这意味着’如果在SIB3中省略S_intrasearch IE，则无论Srxlev值如何，UE都必须始终执行instra-frequency测量。

关于频率间测量：SIB3和SIB5参与此过程：

情况1：当相邻小区的重选优先级高于当前小区时，
UE应执行较高优先级相邻小区的测量

情况2：当相邻小区的重选优先级等于或低于当前小区时，如果S_nonintrasearch（SIB3）是在服务小区发送的，而且S_servingCell（Srxlev）> S_nonintrasearch，则UE可以不执行邻区测量。如果S_servingCell (Srxlev) <= S_noninstrasearch或者S_nonintrasearch没有在服务小区下发，UE则需要执行异频测量。这就意味着，'如果在SIB3中省略S_nonintrasearch IE，则无论Srxlev值如何，UE都必须始终执行频率间测量，测量间隔由36.133定义。

36.133第4.2.2.3节定义了频率EUTRAN测量如下：

关于频率内测量：

• UE应该能够识别新的同频小区并且执行小区的RSRP和RSRQ测量，即使没有包含同频物理层小区标识列表。
• 当Treselection = 0时（即，SIB3中的T-ReselectionEUTRA = 0），UE应能够评估新探测到的频率内小区是否满足[T_detect，EUTRAN_Intra]内的重选标准（36.304）。
• UE应至少针对根据测量规则识别和测量的频率内小区的每个[T_measure，EUTRAN_Intra]测量RSRP和RSRQ。
  上述声明中提到的主要参数来自SIB3和36.133表4.2.2.3-1如下。
  
  
  

关于频率间测量：

（略）

3 小区选择标准

很多时候，只要我们将手机开机，就可以发现我们被运营商的很多个基站围绕。但是尽管有如此多的小区，对于UE来说，只能选择其中一个驻留。那么问题来了，UE怎么去选择要驻留（注册）的小区呢，所以这里会对小区选择的标准进行讲解。
小区选择是一个模糊的表达，因为从很多不同的角度可以有很多不同的标准，广义而言，小区选择会受到一下因素的影响。

• 小区发射的信号功率是否足够强，可以被UE识别/探测到。（信号强度/质量标准）
• 小区的PLMN是否可以被UE接受（PLMN选择标准）
• 小区的服务类型是否接受UE的附着（服务类型标准）

但在大多数情况下，当我们说“小区选择标准”时，很可能会说第一个标准（信号强度/质量标准）。 如36.304所述的信号质量标准如下：
根据这个标准，即使UE已经成功检测到一个小区，甚至解码了MIB和SIB，UE也不会开始注册，除非Srxleve> 0和Squal> 0。因此，即使设备甚至在它成功解码之后，甚至不发起PRACH过程 MIB和SIB，检查这个标准将是排除故障的的第一步。 （当然，这不是唯一的问题，可能有USIM问题和频段指示问题，PLMN问题等）

• Qrxlevmeas：测量到的小区接受电平（RSRP）
• Qqualmeas：测量到的小区信号质量（RSEQ）
• Qrxlevmin:小区选择最低接受RSRP（dbm）
• Qqualmin：最小需要的接受信号质量（db）
• Qrxlevminoffset: 最低接受电平偏置
• Qqualminoffset: 最小接受信号接受质量偏置值（这四个参数在小区MO配置中存在）
• Pcompensation： max(Pemax - Ppowerclass)
• Pemax：UE最大发射功率
• PpowerClass：UE最大射频输出功率，目前只规定了class3的，23dbm
  在等式中使用的变量中，只有Qrxlevmeas和Qqualmeas是UE在接通时测量的值，其他大部分参数由特定的SIB（LTE中的SIB1）确定或者由其他预定义的值计算.