LTE第六次課材料

1、一、LTE中的小區(qū)搜索對于蜂窩移動通信系統(tǒng)來說，當用戶終端（UE）開機后，首先需要搜尋周邊小區(qū)，然后選擇合適的小區(qū)注冊。UE只有在注冊到合適的小區(qū)后，才能后獲取該小區(qū)及鄰近小區(qū)更詳細的信息，以便發(fā)起其他的物理層過程。因此，小區(qū)搜索對于LTE（Long Term Evolution,長期演進）研究來說是一個重要方面。二、LTE小區(qū)搜索過程LTE系統(tǒng)中,PLMN的選擇可以分為自動和手動兩種形式. 所謂自動,指的是UE根據(jù)事先設好的優(yōu)先級準則,自主完成PLMN的搜索和選擇. 所謂手動, 是指UE將滿足條件的PLMN列表呈現(xiàn)給用戶,由用戶來作出選擇.無論是自動模式還是手動模式, UE AS層都需要能夠

2、將網(wǎng)絡中現(xiàn)有的PLMN列表報告給UE NAS層, 為此, UE AS根據(jù)自身的能力和設置, 進行全頻段的搜索, 在每一個頻點上搜索信號最強的小區(qū), 讀取其系統(tǒng)信息, 報告給UE NAS層，由NAS層來決定PLMN搜索是否繼續(xù)進行.對于EUTRAN的小區(qū), RSRP >= -110 dBm的PLMN稱之為高質(zhì)量的PLMN (High Quality PLMN), 對于不滿足高質(zhì)量條件的PLMN, UE AS層在上報過程中需要同時報告PLMN ID和RSRP的值.如果UE搜索到多個PLMN, 在自動模式下, PLMN選擇的優(yōu)先級可以為如下:(1):上一次開機或脫離服務區(qū)之前注冊的PLMN (

3、RPLMN)(2): HPLMN (可以由IMSI得到)或者EHPLMN 優(yōu)先級列表(3): 用戶或者運營商定義的PLMN優(yōu)先級列表(4): 高質(zhì)量的PLMN(5):按RSRP排序的非高質(zhì)量PLMN列表.如果UE存儲有先驗信息,如載波頻率,小區(qū)參數(shù)等，則PLMN的搜索過程可以得到優(yōu)化, NAS層指示AS層按照先驗信息的參數(shù)來進行PLMN搜索，并把結(jié)果上報給NAS層。UE在選擇了PLMN以后, 要通過小區(qū)選擇的過程, 選擇適合的小區(qū)進行駐留.UE小區(qū)選擇的過程, 可以分為如下兩種情況:(1): 初始小區(qū)選擇. UE中沒有關于EUTRA 載波的先驗信息, 此時UE需要根據(jù)自身的能力和設置進行進行全

4、頻段搜索，在每個頻點上搜索最強的小區(qū)，當滿足S-Criterion準則后，即可以選擇該小區(qū)進行駐留。(2): UE存儲有小區(qū)信息的小區(qū)搜索過程，此時UE只需在這些小區(qū)上進行搜索，搜到后判斷是否滿足S準則，當滿足S準則后，UE便選擇此小區(qū)進行駐留。否則的話,仍需進行初始小區(qū)選擇的過程.在LTE中,根據(jù)提供服務的種類, 小區(qū)可以分為如下幾種類型:(1): 可接受小區(qū), UE可以駐留, 獲取有限服務的小區(qū)(發(fā)起緊急呼叫, 接收ETWS 和 CMAS 通知等)(2): 適合小區(qū), UE可以駐留, 獲取正常服務的小區(qū).(3): 禁止小區(qū), UE不允許駐留的小區(qū)(4): 保留小區(qū), 只有某些特定種類的UE

5、(AC 11 和 AC15) 在HPLMN能夠駐留的小區(qū)(5): CSG(Closed Subscriber Group小區(qū), 只有屬于CSG Group 的UE才可以駐留.小區(qū)提供的服務種類的信息, 在SIB1 的相關參數(shù)中進行廣播.UE在進行小區(qū)選擇時, 選定的小區(qū)需滿足:(1): 小區(qū)所在的PLMN需滿足以下條件之一:(a): 所選擇的PLMN 或(b):注冊的PLMN或(c):等價 PLMN 列表中的一個 ( EPLMN)(2): 小區(qū)沒有被禁止.(3): 小區(qū)至少屬于一個不被禁止Roaming的TA (Tracking Area, 跟蹤區(qū)域).(4): 對于 CSG 的小區(qū), CSG

6、 ID 包含在UE允許的CSG列表中.(5): 小區(qū)滿足S-Criterion準則.三、小區(qū)搜索中的定時同步小區(qū)搜索過程中，首先需要解決的問題就是定時同步，只有確定OFDM符號的起始位置，才能進行正確的FFT解調(diào)。根據(jù)LTE TDD系統(tǒng)的無線幀中包括主，輔兩種下行同步信號，并且他們都具有良好的自相關特性。因此基于相關的方法是小區(qū)搜索過程中值得考慮的。通?；谙嚓P的定時同步可以分為基于自相關的定時同步，和基于互相關的定時同步。用主同步信號進行粗同步的時候，我們選擇采用自相關的方法。由于主同步信號是由ZC序列生成的，具有良好的相關性， 在建立下行同步的過程中，主要是利用到了ZC序列的性質(zhì)，用本地的

7、主同步信號與采樣數(shù)據(jù)進行滑動相關。1、將同步分為粗同步和精同步。由于主同步信號是由ZC序列生成的，具有良好的相關性，正是基于LTE-TDD系統(tǒng)無線幀結(jié)構(gòu)中主、次同步信號的良好自相關性和不同的自相關周期特性。粗同步用本地PSS和接收序列相關的方法（簡稱互相關方法）。PSS同步分為粗同步與精同步，粗同步過程得到扇區(qū)號，精同步過程實現(xiàn)半幀邊界定時。粗頻偏估計在PSS粗同步之后完成。利用粗頻偏的結(jié)果對頻率進行補償，接著進行SSS同步，可以得到小區(qū)分組號及實現(xiàn)幀同步。由于粗頻偏估計不能滿足最小殘留頻偏的要求，所以有必要在SSS同步之后進行精頻偏估計。c圖1-1小區(qū)搜索過程2 主同步過程在type2類型的

8、幀中，主同步信號位于第1子幀和第6子幀的第3個OFDM符號。由于數(shù)據(jù)幀所使用的CP類型未知，而且不同的符號具有不同的CP長度，所以基于循環(huán)前綴的同步算法很可能會消耗很長的運算時間。這里利用PSS信號的性質(zhì)設計算法，并將主同步分為粗同步和精同步。2.1 PSS粗同步圖1-2 PSS粗同步框圖這里使用三種具有不同ID2的本地PSS信號的低通匹配濾波器進行信號的接收，濾波器的截止帶寬為(72/2048)*30.72 MHz，通帶帶寬為(62/2048)*30.72 MHz，這種設置是與系統(tǒng)帶寬中間62個子載波承載同步信號，兩邊各有5個子載波的保護帶對應的。為了降低運算量，可以先降采樣，在一個較粗的精

9、度上做相關，下一步再在這個找出的位置周圍開一個大小合適的窗，在較細的精度上做相關。如果降采樣率過高，會使得性能下降，另一方面，如果降采樣率過低，則又會帶來運算量的提升，所以這里我們將采樣率設為16。接收到的時域信號首先過16倍降采樣后，用3種PSS對應的匹配濾波器來并行的完成做相關的過程，并做幀間的累加，找出相關運算的峰值。由于前后半幀的PSS是相同的，所以PSS粗同步完成了16個樣點精度的半幀邊界定時。2.2 PSS精同步由于通過PSS粗同步已經(jīng)得到，我們只需要在周圍開一個比較小的窗做相關運算就可以完成精同步，表示這個小窗的長度，此處設為256，根據(jù)仿真的結(jié)果，粗同步的誤差在8個樣值以內(nèi)，所

10、以此處設為256的窗口大小即可滿足。且ID 2也已經(jīng)得出，不需要三路并行的相關，只需要一路。3 SSS同步過程在type2類型的幀中，輔同步信號位于第0子幀和第5子幀的最后一個OFDM符號。輔同步信號由兩個長度為31的二進制序列交織串聯(lián)而成。圖3-1輔同步過程4 頻偏估計由于多普勒效應、接收機與發(fā)送端振蕩器頻率不匹配都會產(chǎn)生頻率偏移，從而導致接收信號的相位與對應的發(fā)送信號存在相位差。為了提高頻偏估計的性能，將頻偏估計分為粗、細頻偏估計。4.1 粗頻偏估計粗頻偏估計在粗定時同步后進行。圖4-1 粗頻偏估計過程4.2 精頻偏估計圖4-2 精頻偏估計過程 得到粗頻偏估計后，可以對頻率進行補償。補償?shù)?/p>

11、方法是直接對時域信號乘以一個相移。但是進行一次粗頻偏估計是不夠的，這里可以利用主輔同步信號來進行精頻偏估計。將補償后的PSS信號與本地PSS信號進行相關運算，補償后的SSS信號與本地SSS信號進行相關運算。四、 關于定時調(diào)整的算法及實現(xiàn)：在定時信息獲得中的方法主要是PPS和參考信號法：利用PSS時域相關可以得到定時信息，由于PSS占用帶寬較少，所以定時精度不是很高。利用參考信號等的信道沖擊響應也可以獲得定時信息。對于關于定時調(diào)整的實現(xiàn)，一般的專用基帶芯片的實現(xiàn)方法是調(diào)整接收的定時時刻。第一次的幀頭位置調(diào)整，會影響整個的處理時序，需改變中斷的觸發(fā)時刻，改變AGC/AFC的調(diào)整時刻，改變待處理的數(shù)據(jù)的地