UE开机流程详解-下行同步、PBCH、PDSCH解调

2019-08-30 22:29

UE开机流程

1、频率搜索

UE开机在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号(PSS),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;如果没有,就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描,发现信号较强的频点去尝试

需要指出的是UE进行全频段搜索时,在其支持的工作频段内以100kHz为间隔的频栅上进行扫描,并在每个频点上进行主同步信道检测。这一过程中,终端仅仅检测1.08MHz的频带上是否存在主同步信号,这是因为PSS在频域上占系统带宽中央1.08MHz, 问题点:如何通过PSS进行频域同步

不管系统带宽是多少,PSS都在在系统带宽中间的6个RB上发送,在带宽内对称发送,所以通过解PSS可以获得频域同步。即通过PSS的频域位置进行频域同步。

2、下行同步 2.1 PSS检测

进行5MS时隙同步,检测小区组内ID

然后在这个中心频点周围收PSS(主同步信号。对于TDD,PSS在slot2和slot12的第二个OFDM符号上;SSS在slot1和slot11的倒数第一个OFDM符号上。),它占用了中心频带的6RB,因此可以兼容所有的系统带宽,信号以5ms为周期重复,在子帧#0发送,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,据此可以得到小区组里小区ID,同时确定5ms的时隙边界,同时通过检查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,位置有所不同,基于此来做判断)由于它是5ms重复,因为在这一步它还无法获得帧同步。

2.2 SSS检测

进行10MS同步,检测小区组ID、帧同步

5ms时隙同步后,在PSS基础上向前搜索SSS,SSS由两个端随机序列组成,前后半帧

的映射正好相反,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,跟PSS结合就可以获得物理层ID(CELL ID),这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。PSS在每个无线帧的2次发送内容一样,SSS每个无线帧2次发送内容不一样,通过解PSS先获得5ms定时,通过解SSS可以获得无线帧的10ms定时。因为先解析PSS获得5ms定时,在解析SSS时根据FDD和TDD其位置不同可以确定是FDD模式还是TDD模式。通过解PSS可以获得物理层小区ID,通过解SSS可以获得小区的组ID,二者组合就可以获得当前小区的物理小区ID。

问题点1:为什么PSS只能5ms同步,SSS可以10ms同步

首先,小区解调出PSS后,由于PSS在时域上的位置是固定的,因此UE又可以得到该小区的5 ms timing(一个系统帧内有两个PSS,且这两个PSS的相同的,因此UE不知道解出的PSS是第一个还是第二个,所以只能得到5 ms timing)。 然后,盲检SSS,解出SSS后,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。 问题点2:为什么先检PSS后检 SSS

PSS是ZC序列,自相关性和互相关性都很好。另外,PSS序列只有3个,在检测时只需要3次相关运算就能确定是哪一个PSS码。

SSS是二进制的M序列,相关性比ZC序列稍微差一些。另外,SSS序列有168个,需要做168次相关才能确定是哪一个SSS码。

所以PSS的检测要比SSS快,在PSS检测完成以后,我们也就得到了1ms和10ms的边界,这是SSS就不是每个TS都去检测了

小区PCI:PCI=PSS+3*SSS

网络制式(TDD/FDD):根据SSS时隙位置

CRS及其时频位置:小区专属参考信号在天线端口0~3上发送,PCI与小区专属参考信号

的产生,位置等都有着相关性 系统帧中子帧0所在的位置:PSS、SSS时隙位置

CP配置(是Normal CP还是Extended CP):SSS的确切位置还和CP(Cyclic Prefix)的长度有关

3、解调下行公共参考信号

通过检测到的物理小区ID,可以知道CRS的时频资源位置。通过解调参考信号可以进一步精确时隙与频率同步,同时为解调PBCH做信道估计。

4、解调PBCH

经过前述四步以后,UE获得了PCI并获得与小区精确时频同步,但UE接入系统还需要小区系统信息,包括系统带宽、系统帧号、天线端口号、小区选择和驻留以及重选等重要信息,这些信息由MIB和SIB承载,分别映射在物理广播信道(Physical Broadcast CHannel,PBCH)和物理下行共享信道(Physical Downlink Shared CHannel,PDSCH)。

获得系统带宽,PHICH资源、天线数、SFN(系统帧号)

PBCH在子帧#0的slot #1上发送,就是紧靠PSS,通过解调PBCH,可以得到系统帧号和带宽信息,以及PHICH的配置以及天线配置。系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN(系统帧数)位长为10bit,也就是取值从0-1023循环。在PBCH的MIB(master information block)广播中只广播前8位,剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定,第一个10ms帧为00,第二帧为01,第三帧为10,第四帧为11。PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。而天线数隐含在PBCH的CRC里面,在计算好PBCH的CRC后跟天线数对应的MASK进行异或 至此,UE实现了和ENB的定时同步(MIB传输周期为40ms,在一个周期内,PBCH信道分布在每个无线帧的#0子帧内,占据第二个slot的前4个符号位置;频域与PSS和SSS信号一样,占据中心的1.08MHz,即频域中心的6RB)

4.1 PBCH简介

如图0-1所示,在时域上PBCH位于在一个无线帧内#0子帧第二个时隙(即Slot1)的前4个OFDM符号上(对FDD和TDD都是相同的,除去参考信号占用的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),全部占用带宽内的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中每一个内容相同,且都能够独立解码,首次传输位于SFN mod 4=0的无线帧。

子帧=1ms时隙0时隙1OFDM符号频域:带宽中央1.08MHz(72个子载波)无线帧=10ms012345678SFN周期1MIB周期2

图0-1:MIB传输示意图

MIB携带系统帧号(SFN)、下行系统带宽和PHICH配置信息,隐含着天线端口数信息。下面分别介绍: 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(R10)最多支持 1.4M到20M系统带宽,对应的资源块数如下图所示:

表格0-1:系统带宽与资源块对应关系

系统带宽(MHz) 1.4 3 5 10 15 20 NRB 6 15 25 50 75 100 2)PHICH配置信息

在PBCH中使用1bit指示PHICH的长度,分正常长度(1个OFDM符号)和扩展长度(2或3个OFDM符号)两种形式,如表格 0-2(见参考文献错误!未找到引用源。中Table 6.9.3-1)所示。用2bit指示PHICH使用的频域资源,即PHICH组的数量,Ng?{1/4,1/2,1,2},对应PHICH组数为1、2、4、7。常规CP情况下8个ACK/NACK bit构成一个PHICH组。扩展


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