LTE开机搜索与随机接入工作过程.doc

LTE开机搜索与随机接入工作过程一、LTE开机及工作过程如下图所示：二、小区搜索及同步过程整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：1) 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；2) 然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），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CP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；3) 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。4) 在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号结构，通过解调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解调PBCH做信道估计了。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。5) 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，因为PBCH只是携带了非常有限的系统信息，更多更详细的系统信息是由SIB携带的，因此此后还需要接收SIB（系统信息模块），即UE接收承载在PDSCH上的BCCH信息。为此必须进行如下操作：1) 接收PCFICH，此时该信道的时频资源可以根据物理小区ID推算出来，通过接收解码得到PDCCH的symbol数目；2) 在PDCCH信道域的公共搜索空间里查找发送到SI-RNTI（无线网络标识符）的候选PDCCH，如果找到一个并通过了相关的CRC校验，那就意味着有相应的SIB消息，于是接收PDSCH，译码后将SIB上报给高层协议栈；不断接收SIB，上层（RRC）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。三、随机接入过程在同步和小区搜索过程结束之后，紧接着就是随机接入过程，整个随机过程的示意图如下：UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能：1、 取得与eNB之间的上行同步；2、 申请上行资源。随机接入过程应用于以下6种场景： RRC_IDLE状态下的初始接入； RRC连接重建； 切换； RRC_CONNECTED状态下有下行数据到达，但上行处于失步状态； RRC_CONNECTED状态下有上行数据发送，但上行处于失步状态，或者没有用于SR的PUCCH资源； RRC_CONNECTED状态下的UE辅助定位。根据UE发起preamble码时是否存在碰撞的风险，随机接入过程可分为竞争随机接入和非竞争随机接入。基于竞争的随机接入： 1. UE sends preamble sequence to ENB on PRACH（MSG1）Physical non-synchronization random access procedurePhysical channel: PRACHMessage: preamble sequence2. ENB给UE回复响应消息（MSG2）Address to RA-RNTI on PDCCHRandom access response grantPhysical channel: PDSCHENB向UE传输的信息至少包括以下内容：RA-preamble identifier, Timing Alignment information, initial UL-grant and assignment of Temporary C-RNTI 。注：RA-preamble identifier指UE 发送的preamble的标志符，和index有关。Timing Alignment information是时间提前量信息，因为空间的无线传输存在延迟，ENB计算出这个延迟量并告诉UE，以确定下一次发送数据的实际时间。UL-grant: 授权UE在上行链路上传输信息，有这个信息UE才能进行下一步的RRC连接请求。其中会给出UL-SCH可以传输的transport block的大小，最小为80bits.3. RRC connection request（UE ENB）（MSG3）在进行RRC连接请求以前先完成一些基本的配置： apply the default physical channel configuration apply the default semi-persistent scheduling configuration apply the default MAC main configuration apply the CCCH configuration apply the time Alignment Timer Common included in System Information Block Type2; Start timer T300; initiate transmission of the RRC Connection Request message in accordance withRRC layer产生RRC connection request并通过CCCH传输：CCCH - UL-SCH - PDSCH 获取UE-identity，要么由上层提供(S-TMSI), 要么是random value。如果UE向当前小区的TA（跟踪区）注册过了，上层就可以提供S-TMSI,并把establishment clause设置的与上层一致4. RRC connection setup（ENBUE）（MSG4）UE接收ENB发送的radio Resource Configuration等信息，建立相关的连接，进入RRC connection状态。Action about physical layer: Addressed to the Temporary C-RNTI on PDCCH如果UE检测到RA success,但是还没有C-RNTI，就把temporary C-RNTI升为C-RNTI，否则丢弃。如果UE检测到RA success,而且已经有C-RNTI，继续使用原来的C-RNTI。5. RRC connection setup complete（UE ENB）（MSG5）RRC连接建立完成，UE向ENB表示接收到了连接的应答信息，应该是为了保证连接的可靠性的。如果UE未成功接收到RRC connection setup消息，ENB应该会重发。不然RRC connection setup complete就没有存在必要。在完