LTE小區(qū)搜索流程論文

1、移動通信課程項目報告題目：LTE小區(qū)搜索過程 系 別 電子信息工程 專業(yè)班級 電信八九班 組 長 組 員 指導(dǎo)教師 提交日期 2015年4月8日 成 績 課程設(shè)計任務(wù)分配表序列學(xué)號姓名設(shè)計任務(wù)1課程設(shè)計整體排版系統(tǒng)軟件仿真操作2資料的篩選和整理論文摘要部分編寫4設(shè)計中圖形的繪制所有圖片最終整理3課程設(shè)計資料查找原理部分內(nèi)容編寫5軟件仿真資料查找使用軟件功能編寫6仿真程序步驟優(yōu)化論文致謝部分編寫7參考文獻(xiàn)部分整理總結(jié)部分內(nèi)容編寫目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc416201570 一、設(shè)計目的 PAGEREF _Toc416201570 h 2 HYPERLI

2、NK l _Toc416201571 二、設(shè)計要求和設(shè)計指標(biāo) PAGEREF _Toc416201571 h 2 HYPERLINK l _Toc416201572 三、設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc416201572 h 2 HYPERLINK l _Toc416201573 3.1 UE掃描中心頻點 PAGEREF _Toc416201573 h 3 HYPERLINK l _Toc416201574 檢測PSS PAGEREF _Toc416201574 h 4 HYPERLINK l _Toc416201575 檢測sss PAGEREF _Toc416201575 h 4 HYP

3、ERLINK l _Toc416201576 解調(diào)下行公共參考信號 PAGEREF _Toc416201576 h 4 HYPERLINK l _Toc416201577 解調(diào)PBCH PAGEREF _Toc416201577 h 4 HYPERLINK l _Toc416201578 3.5.1 PBCH簡介 PAGEREF _Toc416201578 h 4 HYPERLINK l _Toc416201579 3.5.2 解調(diào)PBCH PAGEREF _Toc416201579 h 5 HYPERLINK l _Toc416201581 解調(diào)PDSCH PAGEREF _Toc41620

4、1581 h 6 HYPERLINK l _Toc416201582 判斷是否存在SIB PAGEREF _Toc416201582 h 8 HYPERLINK l _Toc416201583 接收PDSCH PAGEREF _Toc416201583 h 9 HYPERLINK l _Toc416201584 判斷接收到的系統(tǒng)信息是否足夠 PAGEREF _Toc416201584 h 10 HYPERLINK l _Toc416201585 四、本設(shè)計改進建議 PAGEREF _Toc416201585 h 11 HYPERLINK l _Toc416201586 五、總結(jié)與感悟 PAGE

5、REF _Toc416201586 h 12 HYPERLINK l _Toc416201587 六、主要參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc416201587 h 13一、設(shè)計目的圍繞為了熟悉移動通信課程的相關(guān)知識以及了解最新的移動通信技術(shù)，所以對于這次的課題“LTE的小區(qū)搜索過程”的學(xué)習(xí)與深入的了解是很有必要的,在這次活動中，我們小組深入的探討了未來移動通信的發(fā)展趨勢，從而對未來的移動通信發(fā)展趨勢有了一個全新的認(rèn)識，也了解了移動通信最前沿的技術(shù) 。二、設(shè)計要求和設(shè)計指標(biāo)本課題詳細(xì)介紹了LTE小區(qū)搜索過程。主要涉及PSS/SSS，以及UE通過PSS/SSS能夠得到哪些有用的信息。詳細(xì)描述了UE

6、要接入LTE網(wǎng)絡(luò)，必須經(jīng)過的過程，以及搜索的主要目的。能讓讀者更加深入全面的的了解整個LTE小區(qū)搜索過程的流程圖及原理。然而我們小組力也圖將這些專業(yè)化的知識轉(zhuǎn)化為較為易懂的文字，讓讀者能更加明了的了解LTE的小區(qū)搜索過程。同時也為我們小組以后學(xué)習(xí)更加復(fù)雜專業(yè)的通信知識打下一定基礎(chǔ)。三、設(shè)計內(nèi)容UE開機、脫網(wǎng)或切換過程中需要進行小區(qū)搜索，小區(qū)搜索是UE接入系統(tǒng)的第一步，關(guān)系到UE能否快速、準(zhǔn)確地接入系統(tǒng)。UE首先獲取與基站之間時間和頻率同步，識別小區(qū)ID。然后接收小區(qū)系統(tǒng)信息，包括MIB、SIB1及其他SIB等，完成小區(qū)搜索過程。如REF _Ref340759675 h * MERGEFORMA

7、T 圖11所示是小區(qū)搜索流程，其基本過程是：UE開機以后掃描可能存在小區(qū)的中心頻點，然后在掃描到的中心頻點上接收主同步信號（Primary Synchronization Signal，簡記PSS）和（Secondary Synchronization Signal，簡記SSS），獲得時隙和幀同步、CP類型、粗頻率同步以及物理小區(qū)ID（Physical Cell ID，簡記PCI）。獲取PCI以后就能知道下行公共參考信號傳輸結(jié)構(gòu)，可通過解調(diào)參考信號獲得時隙與頻率精確同步。接下來就可以接收MIB、SIB，完成小區(qū)搜索過程。下面分步詳細(xì)介紹小區(qū)搜索流程。圖1 SEQ 圖 * ARABIC s 1

8、1：小區(qū)搜索流程示意圖3.1 UE掃描中心頻點UE一開機，就會在可能存在LTE小區(qū)的幾個中心頻點上接收數(shù)據(jù)并計算帶寬RSSI，以接收信號強度來判斷這個頻點周圍是否可能存在小區(qū)。如果UE能保存上次關(guān)機時的頻點和運營商信息，則開機后可能會先在上次駐留的小區(qū)上嘗試駐留。如果沒有先驗信息，則很可能要全頻段搜索，發(fā)現(xiàn)信號較強的頻點，再去嘗試駐留。需要指出的是UE進行全頻段搜索時，在其支持的工作頻段內(nèi)以100kHz為間隔的頻柵上進行掃描，并在每個頻點上進行主同步信道檢測。這一過程中，終端僅僅檢測1.08MHz的頻帶上是否存在主同步信號，這是因為PSS在頻域上占系統(tǒng)帶寬中央1.08MHz。檢測PSS 檢測P

9、SS的基本原理是使用本地序列和接收信號進行同步相關(guān)，進而獲得期望的峰值，根據(jù)峰值判斷出同步信號位置。檢測出PSS可首先獲得小區(qū)組內(nèi)ID，即。PSS每5ms發(fā)送一次，因而可以獲得5ms時隙定時。可進一步利用PSS獲取粗頻率同步。sssSSS由兩個長度為31的m序列交叉級聯(lián)得到的長度為62的序列，此級聯(lián)序列由PSS提供的加擾序列加擾。前半幀的SSS交叉級聯(lián)方式與后半幀的SSS交叉級聯(lián)方式相反，對于FDD和TDD系統(tǒng)，PSS和SSS之間的時間間隔不同，CP的長度（常規(guī)CP或擴展CP）也會影響SSS的絕對位置（在PSS確定的情況下）。因而，UE需要進行至多4次的盲檢測。檢測到SSS以后可獲知如下信息：

10、CP的長度和系統(tǒng)采用FDD或TDD隨著SSS的盲檢成功而隨之確定?？梢垣@得小區(qū)組ID，即。綜合PSS，根據(jù)=3+可獲得PCI。SSS由兩個偽隨機序列組成，前后半幀映射相反，檢測到兩個SSS就可以獲得10ms定時，達(dá)到了幀同步目的。解調(diào)下行公共參考信號通過檢測到的物理小區(qū)ID，可以知道CRS的時頻資源位置。通過解調(diào)參考信號可以進一步精確時隙與頻率同步，同時為解調(diào)PBCH做信道估計。 解調(diào)PBCH經(jīng)過前述四步以后，UE獲得了PCI并獲得與小區(qū)精確時頻同步，但UE接入系統(tǒng)還需要小區(qū)系統(tǒng)信息，包括系統(tǒng)帶寬、系統(tǒng)幀號、天線端口號、小區(qū)選擇和駐留以及重選等重要信息，這些信息由MIB和SIB承載，分別映射在

11、物理廣播信道（Physical Broadcast CHannel，PBCH）和物理下行共享信道（Physical Downlink Shared CHannel，PDSCH）。3.5.1 PBCH簡介如圖1-2所示，在時域上PBCH位于在一個無線幀內(nèi)#0子幀第二個時隙（即Slot1）的前4個OFDM符號上（對FDD和TDD都是相同的，除去參考信號占用的RE）。在頻域上，PBCH與PSCH、SSCH一樣，占據(jù)系統(tǒng)帶寬中央的1.08MHz(DC子載波除外)，全部占用帶寬內(nèi)的72個子載波。PBCH信息的更新周期為40ms，在40ms周期內(nèi)傳送4次。這4個PBCH中每一個內(nèi)容相同，且都能夠獨立解碼，

12、首次傳輸位于SFN mod 4=0的無線幀。圖1-2：MIB傳輸示意圖3.5.2 解調(diào)PBCHPBCH中承載的MIB信息由上述三種信息組成（隱含信息不算在內(nèi)）：系統(tǒng)帶寬3bit、PHICH配置信息3bit、系統(tǒng)幀號SFN 8bit，有用信息共14bit，再加10bit空閑bit，共24bit。PBCH信道處理流程如圖1-3所示，BCCH傳輸塊添加16bit CRC校驗以后變?yōu)?0bit，然后經(jīng)過信道編碼、速率匹配得到的信息比特在常規(guī)CP下為1920bit，在擴展CP下為1728bit。在進行QPSK調(diào)制前用一個小區(qū)專屬的序列（即與PCI相關(guān)）進行加擾。加擾后的比特流經(jīng)過QPSK調(diào)制成為信息符號

13、進行層映射和預(yù)編碼操作，這個過程是與多天線相關(guān)的。層是空間中能夠區(qū)分的獨立信道，與信道環(huán)境相關(guān)，層映射是把調(diào)制好的數(shù)據(jù)符號映射到層上。然后每一層的數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼操作，相當(dāng)于在發(fā)送端做了一個矩陣變化，使信道正交化，以獲得最大的信道增益。最后一步是資源映射，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)到實際物理資源上的映射， PBCH在每個無線幀內(nèi)#0子幀第二個時隙（即Slot1）的前4個OFDM符號上傳輸。在頻域上，PBCH占據(jù)系統(tǒng)帶寬中央的1.08MHz(DC子載波除外)。UE在完成同步信號PSS和SSS的接收及下行參考信號的解調(diào)后，就可以知道PBCH的時頻位置了，可以按照上述編碼與調(diào)制方式進行解調(diào)PBCH獲取MIB信息。圖1

14、-3：PBCH信道處理流程解調(diào)PDSCH要完成小區(qū)搜索，僅僅接收MIB是不夠的，還需要接收SIB，即UE接收承載在PDSCH上的BCCH信息。UE在接收SIB信息是首先接收SIB1信息。SIB1采用固定周期的調(diào)度，調(diào)度周期80ms。第一次傳輸在SFN滿足SFN mod 8 = 0的無線幀上#5子幀傳輸，并且在SFN滿足SFN mod 2 = 0的無線幀（即偶數(shù)幀）的#5子幀上傳輸，如圖1-4所示。圖1-4：SIB1傳輸示意圖解調(diào)PDSCH獲取SIB的流程如圖1-5所示，具體來說是首先接收物理控制格式指示信道（Physical Control Format Indicator CHannel，P

15、CFICH）以獲知當(dāng)前子幀中控制區(qū)域大?。纯刂茀^(qū)域占幾個OFDM符號），然后解調(diào)PDCCH獲得SIB的調(diào)度信息，接著UE按照調(diào)度信息解調(diào)PDSCH獲得SIB。重復(fù)這一獲取過程，直至UE高層協(xié)議棧認(rèn)為已經(jīng)獲得足夠的系統(tǒng)信息，至此完成小區(qū)搜索。下面分步介紹獲取SIB流程。圖1-5：接收SIB流程判斷是否存在SIB在控制區(qū)域內(nèi)的公共搜索空間里搜索PDCCH并做譯碼。目的是檢測PDCCH的CRC中的RNTI以判斷在PDSCH中是否存在SIB信息。PDCCH的傳輸帶寬內(nèi)可以同時包含多個PDCCH。每個PDCCH中，包含16bit的CRC校驗。CRC使用和UE相關(guān)的Identity進行擾碼，可以用來進行

16、擾碼的UE Identity包括有：C-RNTI，SPS-RNTI，以及公用的SI-RNTI，P-RNTI和RA-RNTI等。PDCCH中承載的是下行控制信息（Downlink Control Information，DCI），包含一個或多個UE上的資源分配和其他的控制信息。在LTE中上下行的資源調(diào)度信息（調(diào)制編碼方式（Modulation and Coding Scheme，MCS）, 資源分配等信息）都是由PDCCH來承載的。一般來說，在一個子幀內(nèi)，可以有多個PDCCH。UE需要首先解調(diào)PDCCH中的DCI，然后才能夠在相應(yīng)的資源位置上解調(diào)屬于UE自己的PDSCH（包括廣播消息，尋呼，UE

17、的數(shù)據(jù)等）。1）PDCCH信道處理流程PDCCH資源映射的基本單位是控制信道單元（Control Channel Element，CCE），CCE是一個邏輯單元，1個CCE包含9個連續(xù)的REG，假設(shè)沒有分配給PCFICH和PHICH的REG數(shù)目表示為 ，則系統(tǒng)中可用的CCE從0到 計數(shù)，。PDCCH格式是PDCCH在物力資源上的映射格式，與PDCCH的內(nèi)容不相關(guān)。1個PDCCH在1個或幾個連續(xù)的CCE上傳輸，PDCCH有四種格式，對應(yīng)的CCE個數(shù)是1、2、4、8，見表1-1。表1-1：PDCCH格式與資源占用PDCCH格式CCE個數(shù)REG個數(shù)PDCCH比特數(shù)019721218144243628

18、83872576PDCCH采用什么樣的聚合等級進行傳輸是由基站決定的，取決于負(fù)載量和信道條件等因素。當(dāng)負(fù)載量比較大時，可能就需要采用比較高的聚合度；當(dāng)信道條件比較惡劣時，比如邊緣用戶小區(qū)，為了保證接收性能，也會采用較高的聚合等級進行傳輸。2）PDCCH盲檢測UE一般不知道當(dāng)前PDCCH占用的CCE的數(shù)目大小，傳送的是什么DCI format的信息，也不知道自己需要的信息在哪個位置。但是UE知道自己當(dāng)前在期待什么信息，例如在Idle態(tài)UE期待的信息是paging、SI；發(fā)起Random Access后期待的是RACH Response；在有上行數(shù)據(jù)等待發(fā)送的時候期待UL Grant等。對于不同的

19、期望信息UE用相應(yīng)的X-RNTI去和CCE信息做CRC校驗，如果CRC校驗成功，那么UE就知道這個信息是自己需要的，也可以進一步知道相應(yīng)的DCI format，調(diào)制方式，從而解出DCI內(nèi)容。這就是所謂的盲檢過程。接收PDSCH前面敘述了檢測到調(diào)度SIB的PDCCH，UE根據(jù)PDCCH承載的資源調(diào)度信息在PDSCH上的特定位置接收SIB，同時PDCCH中還指示了SIB信息的調(diào)制編碼方式，UE可以進行相應(yīng)解調(diào)、解碼獲取SIB信息。然后將獲得的SIB信息上報搞成協(xié)議棧，由高層協(xié)議棧判斷已接收到的系統(tǒng)信息是否足夠。判斷接收到的系統(tǒng)信息是否足夠不斷接收SIB，高層協(xié)議棧判斷接收的系統(tǒng)消息是否足夠，如果足

20、夠則停止接收SIB；否則返回步驟1）。如果UE處在 RRC_IDLE狀態(tài)，那么需要MIB，SIB1以及SIB2SIB8取決于相關(guān)RAT的支持。如果UE處在RRC_CONNECTED狀態(tài)，那么需要MIB，SIB1，SIB2，SIB8（取決于 CDMA2000的支持）。SIB攜帶的信息見 REF _Ref341209744 h * MERGEFORMAT 表格 。表格 1-2：系統(tǒng)信息塊（SIB）攜帶的信息SIB1 小區(qū)選擇和駐留相關(guān)信息 PLMN標(biāo)識、小區(qū)是否被禁止駐留、是否為CSG小區(qū)、小區(qū)選擇的信息、小區(qū)偏移、所用的頻段信息等。 其他系統(tǒng)信息塊的調(diào)度信息 SI-window長度、周期，SIB

21、映射信息、系統(tǒng)信息變更標(biāo)簽等。 SIB2 接入限制信息 提供了接入服務(wù)的級別等信息，以控制UE接入概率 公共信道參數(shù) 提供了公共信道資源配置信息 MBSFN配置 提供了預(yù)留給MBSFN子幀的位置信息 SIB3 小區(qū)重選相關(guān)信息 重選信息包括同頻、異頻以及異系統(tǒng)的公用信息、服務(wù)的頻點信息以及部分同頻小區(qū)重選信息 SIB4 同頻小區(qū)重選信息 提供了同頻鄰小區(qū)的列表 SIB5 異頻小區(qū)重選信息 提供了異頻載波的相關(guān)小區(qū)重選參數(shù)，也可以提供異頻小區(qū)的小區(qū)列表信息（該內(nèi)容為可選提供） SIB6 異系統(tǒng)小區(qū)重選信息（UTRAN） 提供UTRAN的小區(qū)重選相關(guān)參數(shù)，相關(guān)載波信息 SIB7 異系統(tǒng)小區(qū)重選信息

22、（GERAN） 提供GERAN的小區(qū)重選相關(guān)參數(shù)，相關(guān)載波信息 SIB8 異系統(tǒng)小區(qū)重選信息（cdma2000） 提供cdma2000的小區(qū)重選相關(guān)參數(shù)，相關(guān)載波信息 SIB9 家庭eNB名字 提供家庭eNB的名字SIB10 ETWS的主要通知信息 提供地震、海嘯告警系統(tǒng)的主要通知信息 SIB11 ETWS的次要通知信息 提供地震、海嘯告警系統(tǒng)的次要通知信息，支持分段傳輸 SIB12 CMAS的告警通知消息 提供商用UE告警服務(wù) 四、本設(shè)計改進建議LTE (長期演進)系統(tǒng)改進并增強了3G的空口接入技術(shù),提升了數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率?？臻e模式是指用戶開機、但沒有分配專門的信道資源給用戶的狀態(tài)。

23、引入空閑模式一方面能夠優(yōu)化接入,通過小區(qū)選擇和重選擇算法,選擇最強信號的小區(qū)駐留,使正常通信的幾率最大；另一方面,能夠降低尋呼負(fù)荷,即通過選擇適當(dāng)?shù)膶ず舨呗?降低不必要的負(fù)荷；此外,在空閑模式下,能夠降低移動臺的功耗。因此,空閑模式下的小區(qū)選擇算法是LTE系統(tǒng)中的一個研究熱點。 針對上述小區(qū)選擇問題在現(xiàn)有研究中的不足,本文基于用戶自身狀態(tài),圍繞著呼叫中斷概率、資源塊使用效率以及合理的小區(qū)選擇參數(shù)等方面,開展了小區(qū)選擇算法的研究。 空閑模式用戶進行小區(qū)選擇時使用的參數(shù)對用戶的服務(wù)體驗和新呼叫中斷概率具有至關(guān)重要的影響。本文首先研究了用戶小區(qū)選擇的主要參數(shù)(如觸發(fā)重選時間間隔、參考信號接收功率(R

24、SRP)測量帶寬、觸發(fā)重選門限等)對用戶重選次數(shù)的影響,并基于空閑模式用戶自身的特點,提出了一種新的小區(qū)選擇算法,在進行小區(qū)選擇時同時考慮目標(biāo)小區(qū)的負(fù)載情況,以降低用戶新呼叫的受阻率。 在LTE系統(tǒng)中,若僅僅基于RSRP值來選擇小區(qū),會導(dǎo)致發(fā)射功率大的小區(qū)更可能被選為服務(wù)小區(qū),導(dǎo)致此小區(qū)容易出現(xiàn)業(yè)務(wù)擁塞的情況。在處理用戶小區(qū)選擇請求時,充分考慮了用戶自身的狀態(tài),即空閑用戶和鏈接狀態(tài)用戶的差異性,給出了一種具有平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載功能的小區(qū)選擇策略。該策略為空閑用戶和鏈接用戶設(shè)置了不同的小區(qū)選擇接入門限,空閑用戶具有更高的門限值,即為鏈接狀態(tài)用戶設(shè)置了一定數(shù)目的保護資源塊。同時在用戶進行小區(qū)選擇時,采用負(fù)載均衡方法將重負(fù)載小區(qū)用戶轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載小區(qū),合理有效地利用了無線資源塊,降低了空閑用戶的新呼叫受阻率和鏈接狀態(tài)用戶的掉話率。五、總結(jié)與感悟移動通信系統(tǒng)主要是以O(shè)FDM為核心技術(shù)。OFDM技術(shù)實際上是多載波調(diào)制的一種。OFDM技術(shù)之所以越來越受關(guān)注，是因為OFDM有很多獨特的優(yōu)點：頻譜利用率高，頻譜效率比串行系統(tǒng)