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 指導教師 提交日期 2015年4月8日 成 績 課程設計任務分配表序列學號姓名設計任務1課程設計整體排版系統(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設計中圖形的繪制所有圖片最終整理3課程設計資料查找原理部分內容編寫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7參考文獻部分整理總結部分內容編寫目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc416201570 一、設計目的 PAGEREF _Toc416201570 h 2 HYPERLI

2、NK l _Toc416201571 二、設計要求和設計指標 PAGEREF _Toc416201571 h 2 HYPERLINK l _Toc416201572 三、設計內容 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 解調下行公共參考信號 PAGEREF _Toc416201576 h 4 HYPERLINK l _Toc416201577 解調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PBCH PAGEREF _Toc416201579 h 5 HYPERLINK l _Toc416201581 解調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、本設計改進建議 PAGEREF _Toc416201585 h 11 HYPERLINK l _Toc416201586 五、總結與感悟 PAGE

5、REF _Toc416201586 h 12 HYPERLINK l _Toc416201587 六、主要參考文獻 PAGEREF _Toc416201587 h 13一、設計目的圍繞為了熟悉移動通信課程的相關知識以及了解最新的移動通信技術，所以對于這次的課題“LTE的小區(qū)搜索過程”的學習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識，也了解了移動通信最前沿的技術 。二、設計要求和設計指標本課題詳細介紹了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。詳細描述了UE

6、要接入LTE網(wǎng)絡，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習更加復雜專業(yè)的通信知識打下一定基礎。三、設計內容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，關系到UE能否快速、準確地接入系統(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構，可通過解調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，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ID，即。PSS每5ms發(fā)送一次，因而可以獲得5ms時隙定時?？蛇M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。可以獲得小區(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，達到了幀同步目的。解調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。通過解調參考信號可以進一步精確時隙與頻率同步，同時為解調PBCH做信道估計。 解調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#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)，全部占用帶寬內的72個子載波。PBCH信息的更新周期為40ms，在40ms周期內傳送4次。這4個PBCH中每一個內容相同，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）：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調制前用一個小區(qū)專屬的序列（即與PCI相關）進行加擾。加擾后的比特流經(jīng)過QPSK調制成為信息符號

13、進行層映射和預編碼操作，這個過程是與多天線相關的。層是空間中能夠區(qū)分的獨立信道，與信道環(huán)境相關，層映射是把調制好的數(shù)據(jù)符號映射到層上。然后每一層的數(shù)據(jù)進行預編碼操作，相當于在發(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#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后，就可以知道PBCH的時頻位置了，可以按照上述編碼與調制方式進行解調PBCH獲取MIB信息。圖1

14、-3：PBCH信道處理流程解調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采用固定周期的調度，調度周期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PDCCH獲得SIB的調度信息，接著UE按照調度信息解調PDSCH獲得SIB。重復這一獲取過程，直至UE高層協(xié)議棧認為已經(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中上下行的資源調度信息（調制編碼方式（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，可以有多個PDCCH。UE需要首先解調PDCCH中的DCI，然后才能夠在相應的資源位置上解調屬于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的內容不相關。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，取決于負載量和信道條件等因素。當負載量比較大時，可能就需要采用比較高的聚合度；當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的DCI format，調制方式，從而解出DCI內容。這就是所謂的盲檢過程。接收PDSCH前面敘述了檢測到調度SIB的PDCCH，UE根據(jù)PDCCH承載的資源調度信息在PDSCH上的特定位置接收SIB，同時PDCCH中還指示了SIB信息的調制編碼方式，UE可以進行相應解調、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)選擇和駐留相關信息 PLMN標識、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)信息塊的調度信息 SI-window長度、周期，SIB

21、映射信息、系統(tǒng)信息變更標簽等。 SIB2 接入限制信息 提供了接入服務的級別等信息，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 提供了預留給MBSFN子幀的位置信息 SIB3 小區(qū)重選相關信息 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)重選相關參數(shù)，相關載波信息 SIB7 異系統(tǒng)小區(qū)重選信息

22、（GERAN） 提供GERAN的小區(qū)重選相關參數(shù)，相關載波信息 SIB8 異系統(tǒng)小區(qū)重選信息（cdma2000） 提供cdma2000的小區(qū)重選相關參數(shù)，相關載波信息 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 四、本設計改進建議LTE (長期演進)系統(tǒng)改進并增強了3G的空口接入技術,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,能夠降低尋呼負荷,即通過選擇適當?shù)膶ず舨呗?降低不必要的負荷；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)對用戶的服務體驗和新呼叫中斷概率具有至關重要的影響。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小區(qū)的負載情況,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),會導致發(fā)射功率大的小區(qū)更可能被選為服務小區(qū),導致此小區(qū)容易出現(xiàn)業(yè)務擁塞的情況。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)絡負載功能的小區(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,采用負載均衡方法將重負載小區(qū)用戶轉移到輕負載小區(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、總結與感悟移動通信系統(tǒng)主要是以OFDM為核心技術。OFDM技術實際上是多載波調制的一種。OFDM技術之所以越來越受關注，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)