LTE開機搜索與隨機接入工作過程

1、LTE開機搜索與隨機接入工作過程一、LTE開機及工作過程如下圖所示：二、小區(qū)搜索及同步過程整個小區(qū)搜索及同步過程的示意圖及流程圖如下：1) UE開機，在可能存在LTE小區(qū)的幾個中心頻點上接收信號（PSS），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保存了上次關機時的頻點和運營商信息，則開機后會先在上次駐留的小區(qū)上嘗試；如果沒有，就要在劃分給LTE系統(tǒng)的頻帶范圍內(nèi)做全頻段掃描，發(fā)現(xiàn)信號較強的頻點去嘗試；2) 然后在這個中心頻點周圍收PSS（主同步信號），它占用了中心頻帶的6RB，因此可以兼容所有的系統(tǒng)帶寬，信號以5ms為周期重復，在子幀#0發(fā)送，并且是ZC序列，具有很強的相關性，

2、因此可以直接檢測并接收到，據(jù)此可以得到小區(qū)組里小區(qū)ID，同時確定5ms的時隙邊界，同時通過檢查這個信號就可以知道循環(huán)前綴CP長度以及采用的是FDD還是TDD（因為TDD的PSS是放在特殊子幀里面，位置有所不同，基于此來做判斷）由于它是5ms重復，因為在這一步它還無法獲得幀同步；3) 5ms時隙同步后，在PSS基礎上向前搜索SSS，SSS由兩個端隨機序列組成，前后半幀的映射正好相反，因此只要接收到兩個SSS就可以確定10ms的邊界，達到了幀同步的目的。由于SSS信號攜帶了小區(qū)組ID，跟PSS結合就可以獲得物理層ID（CELL ID），這樣就可以進一步得到下行參考信號的結構信息。4) 在獲得幀同步

3、以后就可以讀取PBCH了，通過上面兩步獲得了下行參考信號結構，通過解調參考信號可以進一步的精確時隙與頻率同步，同時可以為解調PBCH做信道估計了。PBCH在子幀#0的slot #1上發(fā)送，就是緊靠PSS，通過解調PBCH，可以得到系統(tǒng)幀號和帶寬信息，以及PHICH的配置以及天線配置。系統(tǒng)幀號以及天線數(shù)設計相對比較巧妙: SFN（系統(tǒng)幀數(shù)）位長為10bit，也就是取值從0-1023循環(huán)。在PBCH的MIB（master information block）廣播中只廣播前8位，剩下的兩位根據(jù)該幀在PBCH 40ms周期窗口的位置確定，第一個10ms幀為00，第二幀為01，第三幀為10，第四幀為11

4、。PBCH的40ms窗口手機可以通過盲檢確定。而天線數(shù)隱含在PBCH的CRC里面，在計算好PBCH的CRC后跟天線數(shù)對應的MASK進行異或。5) 至此，UE實現(xiàn)了和ENB的定時同步；要完成小區(qū)搜索，僅僅接收PBCH是不夠的，因為PBCH只是攜帶了非常有限的系統(tǒng)信息，更多更詳細的系統(tǒng)信息是由SIB攜帶的，因此此后還需要接收SIB（系統(tǒng)信息模塊），即UE接收承載在PDSCH上的BCCH信息。為此必須進行如下操作：1) 接收PCFICH，此時該信道的時頻資源可以根據(jù)物理小區(qū)ID推算出來，通過接收解碼得到PDCCH的symbol數(shù)目；2) 在PDCCH信道域的公共搜索空間里查找發(fā)送到SI-RNTI（無

5、線網(wǎng)絡標識符）的候選PDCCH，如果找到一個并通過了相關的CRC校驗，那就意味著有相應的SIB消息，于是接收PDSCH，譯碼后將SIB上報給高層協(xié)議棧；不斷接收SIB，上層（RRC）會判斷接收的系統(tǒng)消息是否足夠，如果足夠則停止接收SIB至此，小區(qū)搜索過程才差不多結束。三、隨機接入過程在同步和小區(qū)搜索過程結束之后，緊接著就是隨機接入過程，整個隨機過程的示意圖如下：UE可以通過隨機接入過程實現(xiàn)兩個基本功能：1、 取得與eNB之間的上行同步；2、 申請上行資源。隨機接入過程應用于以下6種場景： RRC_IDLE狀態(tài)下的初始接入； RRC連接重建； 切換； RRC_CONNECTED狀態(tài)下有下行數(shù)據(jù)到

6、達，但上行處于失步狀態(tài)； RRC_CONNECTED狀態(tài)下有上行數(shù)據(jù)發(fā)送，但上行處于失步狀態(tài)，或者沒有用于SR的PUCCH資源； RRC_CONNECTED狀態(tài)下的UE輔助定位。根據(jù)UE發(fā)起preamble碼時是否存在碰撞的風險，隨機接入過程可分為競爭隨機接入和非競爭隨機接入?；诟偁幍碾S機接入： 1. UE sends preamble sequence to ENB on PRACH（MSG1）Physical non-synchronization random access procedurePhysical channel: PRACHMessage: preamble sequen

7、ce2. ENB給UE回復響應消息（MSG2）Address to RA-RNTI on PDCCHRandom access response grantPhysical channel: PDSCHENB向UE傳輸?shù)男畔⒅辽侔ㄒ韵聝?nèi)容：RA-preamble identifier, Timing Alignment information, initial UL-grant and assignment of Temporary C-RNTI 。注：RA-preamble identifier指UE 發(fā)送的preamble的標志符，和index有關。Timing Alignment in

8、formation是時間提前量信息，因為空間的無線傳輸存在延遲，ENB計算出這個延遲量并告訴UE，以確定下一次發(fā)送數(shù)據(jù)的實際時間。UL-grant: 授權UE在上行鏈路上傳輸信息，有這個信息UE才能進行下一步的RRC連接請求。其中會給出UL-SCH可以傳輸?shù)膖ransport block的大小，最小為80bits.3. RRC connection request（UE ENB）（MSG3）在進行RRC連接請求以前先完成一些基本的配置： apply the default physical channel configuration apply the default semi-persist

9、ent 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產(chǎn)生RRC connecti

10、on request并通過CCCH傳輸：CCCH - UL-SCH - PDSCH 獲取UE-identity，要么由上層提供(S-TMSI), 要么是random value。如果UE向當前小區(qū)的TA（跟蹤區(qū)）注冊過了，上層就可以提供S-TMSI,并把establishment clause設置的與上層一致4. RRC connection setup（ENBUE）（MSG4）UE接收ENB發(fā)送的radio Resource Configuration等信息，建立相關的連接，進入RRC connection狀態(tài)。Action about physical layer: Addressed t

11、o the Temporary C-RNTI on PDCCH如果UE檢測到RA success,但是還沒有C-RNTI，就把temporary C-RNTI升為C-RNTI，否則丟棄。如果UE檢測到RA success,而且已經(jīng)有C-RNTI，繼續(xù)使用原來的C-RNTI。5. RRC connection setup complete（UE ENB）（MSG5）RRC連接建立完成，UE向ENB表示接收到了連接的應答信息，應該是為了保證連接的可靠性的。如果UE未成功接收到RRC connection setup消息，ENB應該會重發(fā)。不然RRC connection setup complete就沒有存在必要。在完