LTE第六次课材料

1、一、LTE中的小区搜索对于蜂窝移动通信系统来说，当用户终端（UE）开机后，首先需要搜寻周边小区，然后选择合适的小区注册。UE只有在注册到合适的小区后，才能后获取该小区及邻近小区更详细的信息，以便发起其他的物理层过程。因此，小区搜索对于LTE（Long Term Evolution,长期演进）研究来说是一个重要方面。二、LTE小区搜索过程LTE系统中,PLMN的选择可以分为自动和手动两种形式. 所谓自动,指的是UE根据事先设好的优先级准则,自主完成PLMN的搜索和选择. 所谓手动, 是指UE将满足条件的PLMN列表呈现给用户,由用户来作出选择.无论是自动模式还是手动模式, UE AS层都需要能够

2、将网络中现有的PLMN列表报告给UE NAS层, 为此, UE AS根据自身的能力和设置, 进行全频段的搜索, 在每一个频点上搜索信号最强的小区, 读取其系统信息, 报告给UE NAS层，由NAS层来决定PLMN搜索是否继续进行.对于EUTRAN的小区, RSRP >= -110 dBm的PLMN称之为高质量的PLMN (High Quality PLMN), 对于不满足高质量条件的PLMN, UE AS层在上报过程中需要同时报告PLMN ID和RSRP的值.如果UE搜索到多个PLMN, 在自动模式下, PLMN选择的优先级可以为如下:(1):上一次开机或脱离服务区之前注册的PLMN (

3、RPLMN)(2): HPLMN (可以由IMSI得到)或者EHPLMN 优先级列表(3): 用户或者运营商定义的PLMN优先级列表(4): 高质量的PLMN(5):按RSRP排序的非高质量PLMN列表.如果UE存储有先验信息,如载波频率,小区参数等，则PLMN的搜索过程可以得到优化, NAS层指示AS层按照先验信息的参数来进行PLMN搜索，并把结果上报给NAS层。UE在选择了PLMN以后, 要通过小区选择的过程, 选择适合的小区进行驻留.UE小区选择的过程, 可以分为如下两种情况:(1): 初始小区选择. UE中没有关于EUTRA 载波的先验信息, 此时UE需要根据自身的能力和设置进行进行全

4、频段搜索，在每个频点上搜索最强的小区，当满足S-Criterion准则后，即可以选择该小区进行驻留。(2): UE存储有小区信息的小区搜索过程，此时UE只需在这些小区上进行搜索，搜到后判断是否满足S准则，当满足S准则后，UE便选择此小区进行驻留。否则的话,仍需进行初始小区选择的过程.在LTE中,根据提供服务的种类, 小区可以分为如下几种类型:(1): 可接受小区, UE可以驻留, 获取有限服务的小区(发起紧急呼叫, 接收ETWS 和 CMAS 通知等)(2): 适合小区, UE可以驻留, 获取正常服务的小区.(3): 禁止小区, UE不允许驻留的小区(4): 保留小区, 只有某些特定种类的UE

5、(AC 11 和 AC15) 在HPLMN能够驻留的小区(5): CSG(Closed Subscriber Group小区, 只有属于CSG Group 的UE才可以驻留.小区提供的服务种类的信息, 在SIB1 的相关参数中进行广播.UE在进行小区选择时, 选定的小区需满足:(1): 小区所在的PLMN需满足以下条件之一:(a): 所选择的PLMN 或(b):注册的PLMN或(c):等价 PLMN 列表中的一个 ( EPLMN)(2): 小区没有被禁止.(3): 小区至少属于一个不被禁止Roaming的TA (Tracking Area, 跟踪区域).(4): 对于 CSG 的小区, CSG

6、 ID 包含在UE允许的CSG列表中.(5): 小区满足S-Criterion准则.三、小区搜索中的定时同步小区搜索过程中，首先需要解决的问题就是定时同步，只有确定OFDM符号的起始位置，才能进行正确的FFT解调。根据LTE TDD系统的无线帧中包括主，辅两种下行同步信号，并且他们都具有良好的自相关特性。因此基于相关的方法是小区搜索过程中值得考虑的。通常基于相关的定时同步可以分为基于自相关的定时同步，和基于互相关的定时同步。用主同步信号进行粗同步的时候，我们选择采用自相关的方法。由于主同步信号是由ZC序列生成的，具有良好的相关性， 在建立下行同步的过程中，主要是利用到了ZC序列的性质，用本地的

7、主同步信号与采样数据进行滑动相关。1、将同步分为粗同步和精同步。由于主同步信号是由ZC序列生成的，具有良好的相关性，正是基于LTE-TDD系统无线帧结构中主、次同步信号的良好自相关性和不同的自相关周期特性。粗同步用本地PSS和接收序列相关的方法（简称互相关方法）。PSS同步分为粗同步与精同步，粗同步过程得到扇区号，精同步过程实现半帧边界定时。粗频偏估计在PSS粗同步之后完成。利用粗频偏的结果对频率进行补偿，接着进行SSS同步，可以得到小区分组号及实现帧同步。由于粗频偏估计不能满足最小残留频偏的要求，所以有必要在SSS同步之后进行精频偏估计。c图1-1小区搜索过程2 主同步过程在type2类型的

8、帧中，主同步信号位于第1子帧和第6子帧的第3个OFDM符号。由于数据帧所使用的CP类型未知，而且不同的符号具有不同的CP长度，所以基于循环前缀的同步算法很可能会消耗很长的运算时间。这里利用PSS信号的性质设计算法，并将主同步分为粗同步和精同步。2.1 PSS粗同步图1-2 PSS粗同步框图这里使用三种具有不同ID2的本地PSS信号的低通匹配滤波器进行信号的接收，滤波器的截止带宽为(72/2048)*30.72 MHz，通带带宽为(62/2048)*30.72 MHz，这种设置是与系统带宽中间62个子载波承载同步信号，两边各有5个子载波的保护带对应的。为了降低运算量，可以先降采样，在一个较粗的精

9、度上做相关，下一步再在这个找出的位置周围开一个大小合适的窗，在较细的精度上做相关。如果降采样率过高，会使得性能下降，另一方面，如果降采样率过低，则又会带来运算量的提升，所以这里我们将采样率设为16。接收到的时域信号首先过16倍降采样后，用3种PSS对应的匹配滤波器来并行的完成做相关的过程，并做帧间的累加，找出相关运算的峰值。由于前后半帧的PSS是相同的，所以PSS粗同步完成了16个样点精度的半帧边界定时。2.2 PSS精同步由于通过PSS粗同步已经得到，我们只需要在周围开一个比较小的窗做相关运算就可以完成精同步，表示这个小窗的长度，此处设为256，根据仿真的结果，粗同步的误差在8个样值以内，所

10、以此处设为256的窗口大小即可满足。且ID 2也已经得出，不需要三路并行的相关，只需要一路。3 SSS同步过程在type2类型的帧中，辅同步信号位于第0子帧和第5子帧的最后一个OFDM符号。辅同步信号由两个长度为31的二进制序列交织串联而成。图3-1辅同步过程4 频偏估计由于多普勒效应、接收机与发送端振荡器频率不匹配都会产生频率偏移，从而导致接收信号的相位与对应的发送信号存在相位差。为了提高频偏估计的性能，将频偏估计分为粗、细频偏估计。4.1 粗频偏估计粗频偏估计在粗定时同步后进行。图4-1 粗频偏估计过程4.2 精频偏估计图4-2 精频偏估计过程 得到粗频偏估计后，可以对频率进行补偿。补偿的

11、方法是直接对时域信号乘以一个相移。但是进行一次粗频偏估计是不够的，这里可以利用主辅同步信号来进行精频偏估计。将补偿后的PSS信号与本地PSS信号进行相关运算，补偿后的SSS信号与本地SSS信号进行相关运算。四、 关于定时调整的算法及实现：在定时信息获得中的方法主要是PPS和参考信号法：利用PSS时域相关可以得到定时信息，由于PSS占用带宽较少，所以定时精度不是很高。利用参考信号等的信道冲击响应也可以获得定时信息。对于关于定时调整的实现，一般的专用基带芯片的实现方法是调整接收的定时时刻。第一次的帧头位置调整，会影响整个的处理时序，需改变中断的触发时刻，改变AGC/AFC的调整时刻，改变待处理的数据的地