LTE CellSearch

同步信号：为辅助小区搜索，在LTE下行链路传输2个特殊的信号，主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）。

在FDD情况下，PSS在子帧0和5的第一个时隙的最后一个符号内发送，而SSS则在同时隙的倒数第二个符号内进行发送。

在TDD情况下，PSS在子帧1和6（即DwPTS内）的第三个符号内进行发送，而SSS则在子帧0和5的最后一个符号（即比PSS提前三个符号）内发送。

1. LTE小区搜索过程

LTE小区搜索包含以下几个基本部分： • 获得与一个小区的频率和符号同步

• 获得该小区的帧定时，即决定下行链路帧的开始点 • 决定该小区的物理层小区标识。

a) UE一开机，就会在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收数据并计算带宽RSSI，以接

收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区(应该说只是可能)，如果UE能保存上次

关机时的频点和运营商信息，则开机后可能会先在上次驻留的小区上尝试驻留；如果没有先验信息，则很可能要全频段搜索，发现信号较强的频点，再去尝试驻留。

中心频点：比方2.1GHz频段，TDD，再假设小区的中心频点就是2100Mhz，系统带宽为20Mhz；那么这个小区的工作频率为2090~2110MHz，2100Mhz位于工作频段的中心。 在这20Mhz的带宽中，又会频分出许多个子频点（子载波），这些子频点是以15kHz为间隔的。共划分出1200个子频点。15kHz * 1200 = 18Mhz，还剩下2Mhz作为保护带宽。 相邻小区可以和这个小区同中心频点，也可以不同。如果是同中心频点，LTE有小区间干扰协调技术来控制边缘处的小区间干扰。如果是不同频，中心频点之间的差距至少是20Mhz，不会有频率上的重叠。

CMCC和HW有一个专利，是LTE TDD系统部署的时候，只把中心频段错开，而让部分业务信道重合。

在正常情况下，如果同频部署，那么1个基站的3个扇区都会使用同一个中心频点，比如在2300MHz~2320MHz带宽部署20MHz带宽，会把中心频点设置为2310MHz；如果异频部署，就得在2300MHz~2320MHz设置第1个扇区，在2320MHz~2340MHz设置第2个扇区，在2340MHz~2360MHz设置第3个扇区，中心频点分别是2310MHz、2330MHz和2350MHz。

但CMCC和HW的这个专利是这样的想法：在2300MHz~2320MHz部署第1个扇区，在2305MHz~2325MHz部署第2个扇区，在2310MHz~2330MHz部署第3个扇区。设置中心频点分别是2310MHz、2315MHz和2320MHz。

这样的话，就节省了整体部署的带宽。但每个扇区的业务带宽都和相邻扇区有重合部分，在重合部分，会存在同频干扰，只能使用L2调度器的调度算法，避免把高QoS业务建立在重合部分。

b) 然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号），它占用了中心频带的6RB，因此可以兼

容所有的系统带宽，信号以5ms为周期重复，在TDD情况下，PSS在子帧1和6（即

DwPTS内）的第三个符号内进行发送，而SSS则在子帧0和5的最后一个符号（即比PSS提前三个符号）内发送。并且是ZC序列，具有很强的相关性，因此可以直接检测并接收到，据此可以得到小区组里小区ID，同时确定5ms的时隙边界，同时通过检查这个信号就可以知道循环前缀的长度以及采用的是FDD还是TDD（因为TDD的PSS是放在特殊子帧里面，位置有所不同，基于此来做判断）由于它是5ms重复，因为在这一步它还无法获得帧同步；

PSS:

作用：获得时隙同步，同时获得CELL 组内的 ID（0~2），不同的PSS的ZC序列决定了不同组内ID。LTE的PCI（physical cell id）分168个组，每个组内有3个ID。 参看：36211的6.11.1

实现：ZC序列构成，序列长63.实际上只使用62个，因为63个子载波里面有个DC子载波不用(DC子载波:直流载波，可以看成频率为0Hz的子载波)。

(2)Root NID index u 0 1 2

un(n1)j63edu(n)u(n1)(n2)j63e25 29 34 n0,1,...,30n31,32,...,61

从这里除以63就能明白开始说了。当n为62的时候，能整除63.所以是DC。 位置：

频域：占中心频率的72个RE。ZC序列总共63个符号，但中间的第32个符号打掉（从上面除以63就能看出来），同时两边预留10个子载波做保护带。这样的设计主要是考虑不同系统带宽下的兼容性，无论在那种带宽下，UE都只需要接频带中心的6个RB上的这些ZC序列就可以了

时域:从下图中可以看出TDD是在第1和第6个子帧的第三个符号上。

注： （1）PSS在系统帧内的不同时隙传输的序列都是一样的，所以只能得到5ms的同步，得到它并不能知道这是在系统帧第1号子帧，还是第6号子帧。

（2）通过不同的PSS,SSS的相对位置，还可以决定是TDD还是FDD模式，所以为什么广播信息里面并没有指定是TDD或者FDD的enodeb。 具体发送数据的位置： k是频域，l是时域

ak,ldn, n0,...,61DLRBNRBNsckn312

保留的不发送10个子载波的位置：

DLRBNRBNsckn312 n5,4,...,1,62,63,...66

UE做法：就是尝试着用不同的值去匹配收到的信号，来判断具体的值。

PCI(physical cell id)：分168个组，每个组内有3个ID。

c) 5ms时隙同步后，在PSS基础上向前搜索SSS，SSS由两个端随机序列组成，前后半帧

的映射正好相反，因此只要接收到两个SSS就可以确定10ms的边界，达到了帧同步的目的。由于SSS信号携带了小区组ID，跟PSS结合就可以获得物理层ID（CELL ID），这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。

通过搜索主同步信号（PSS）获得时隙（slot）同步； 通过搜索从同步信号（SSS）获得帧同步； 通过前两步可以确定物理小区ID。

一旦终端捕获到帧定时和物理层小区标识，就可以确定小区特定参考信号。 SSS：

次同步信号的序列d(0),...,d(61)是由两个长度为31的二进制序列交织级联产生。级联的序列使用扰码序列进行加扰，其中扰码序列由主同步信号给出。

次同步信号的序列d(0),...,d(61)是由两个长度为31的二进制序列交织级联产生。级联的序列使用扰码序列进行加扰，其中扰码序列由主同步信号给出。

两个长度为31的序列组合按下式定义了子帧0和子帧5之间不同的次同步信号：

(m)s00(n)c0nin subframe 0d(2n)(m)1s1(n)c0nin subframe 5 (m)(m)s11(n)c1nz10nin subframe 0d(2n1)(m)(m1)0s0(n)c1nz1nin subframe 5(1)其中0n30。序号m0和m1由物理层小区ID组NID按下式给出：

m0mmod31m1m0m311mod31m(1)NID(1)NIDq(q1)2(1)q(q1)2,q,qNID3030

其中，上述输出列于表6.11.2.1-1中。

(m0)(m1)s(n)的两个不同循环移位获得： 序列s0(n)和s1(n)按下式由m序列~(m0)s0(n)~s(nm0)mod31

(m1)~s(n)s(nm)mod3111s(i)12x(i), 0i30,x(i)由下式决定： 其中~x(i5)x(i2)x(i)mod2, 0i25

初始值为x(0)0,x(1)0,x(2)0,x(3)0,x(4)1。

~(n)的两个不同循环移位获得： 扰码序列c0(n)和c1(n)取决于主同步信号，按下式由m序列c~((nN(2))mod31)c0(n)cID

(2)~c(n)c((nN3)mod31)1ID(2)(1)~(i)12x(i), 0i30, x(i)由下式0,1,2是物理层小区ID组NID其中NID内的物理层小区ID，且c得到：

x(i5)x(i3)x(i)mod2, 0i25

初始值为 x(0)0,x(1)0,x(2)0,x(3)0,x(4)1。

(m1)(m0)扰码序列z1(n)和z1z(n)按下式进行循环移位获得： (n)由m序列~(m0)z1(n)~z((n(m0mod8))mod31) (m1)z1(n)~z((n(m1mod8))mod31)

z(i)12x(i), 0i30, x(i)由下式得到： 其中m0和m1 由表6.11.2.1-1获得，且~x(i5)x(i4)x(i2)x(i1)x(i)mod2, 0i25

初始值为x(0)0,x(1)0,x(2)0,x(3)0,x(4)1。

(1)表6.11.2.1-1:物理层小区ID组NID和序号m0及m1的映射关系

(1)m0NID m1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2 3 4 5 (1)m0NID m1 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65 66 67 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 0 1 2 3 4 5 6 7 8 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1)m0NID m168 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 (1)m0NID m1102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 (1)m0NID m1136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 1 165 166 167 - - 22 23 24 25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 1 2 - - 27 28 29 30 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 7 8 9 - -

下行参考信号：

作用：为了做信道估计，方便相干解调用。

在小区中可以有一个、两个或四个小区特定参考信号，对应一个、两个或四个天线端口。 LTE定义了504个不同的参考符号序列，其中每个序列对应于504个不同的物理层小区标识中的一个。因此，自小区搜索过程开始，UE就知道了小区中所用的参考信号序列（由物理层小区标识给出）以及参考信号序列的起始位置（由帧同步给出）。

UE在开机到发送一个RRC连接建立请求之前一直处于E-UTRAN空闲状态。在空闲状态下，UE与终端不存在RRC连接，UE的识别通过非接入层标识（如MSI）来区别。当要寻找一个特定的UE时，E-UTRAN在一个小区内向所有的UE或是向监听同一寻呼时段的所有UE发送寻呼消息。RRC连接建立之后UE进入E-UTRAN连接状态，此时将分配一个无线网络临时标识（C-RNTI）作为公共信道上的UE标识。

d) 在获得帧同步以后就可以读取PBCH了，通过上面两步获得了下行参考信号结构，通过解

调参考信号可以进一步的精确时隙与频率同步，同时可以为解调PBCH做信道估计了。PBCH在子帧#0的slot #1上发送，就是紧靠PSS，通过解调PBCH，可以得到系统帧号和带宽信息，以及PHICH的配置以及天线配置。系统帧号以及天线数设计相对比较巧妙: SFN（系统帧数）位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。在PBCH的MIB（master information block）广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。而天线数隐含在PBCH的CRC里面，在计算好PBCH的CRC后跟天线数对应的MASK进行异或。

PBCH：

原始bit数：24bit（downlink cell bandwidth 3bit + PHICH config 3bit + SFN的前8个bit 8bit + 10bit spare）

delivered from MAC layercodeword0a(24bit)scramblingCRCc(crc16,40bit)Turbo codingd(convolutional,120bit)rate matchinge(1920)layer mappingy(240symbol per port per 10ms)modulationd(960)b^(1920)b(1920bit)mapping to mapping to mapping to resource elementsmapping to resource elementsresource elementsresource elements注：（1）因为‘BCH的一个transport block’对应的40ms的周期，所以会图中加扰对应

到了4次资源的映射。也就是通过四次发送。具体发送时间，频域可以看后面 （2）enodeb的天线端口的数目是‘算在crc16中的’。

在完成CRC添加之后，CRC比特按照基站的传输天线配置，使用表36所示的序列

xant,0,xant,1,...,xant,15

ckak进行加扰，形成比特序列

c0,c1,c2,c3,...,cK1，其中

k = 0, 1, 2, …, A-1

ckpkAxant,kA

表36 PBCH的CRC掩码



 mod2

k = A, A+1, A+2,..., A+15.

基站侧的传输天线端口数目 PBCH CRC 掩码 xant,0,xant,1,...,xant,15 1 2 4

系统帧号：

<0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0> <1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1> <0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1> SFN System Frame Number 系统帧号。LTE中用10bit承载该数据，在MIB中承载，在PBCH中传输。SFN位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。在PBCH的MIB广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。

至此，UE实现了和eNB的定时同步；

要完成小区搜索，仅仅接收PBCH是不够的，因为PBCH只是携带了非常有限的系统信息，更多更详细的系统信息是由SIB携带的，因此此后还需要接收SIB（系统信息模块），即UE接收承载在PDSCH上的BCCH信息。为此必须进行如下操作：

1) 接收PCFICH，此时该信道的时频资源可以根据物理小区ID推算出来，通过接收解码得到PDCCH

的symbol数目；

2) 在PDCCH信道域的公共搜索空间里查找发送到SI-RNTI（无线网络标识符）的候选PDCCH，如

果找到一个并通过了相关的CRC校验，那就意味着有相应的SIB消息，于是接收PDSCH，译码后将SIB上报给高层协议栈；

不断接收SIB，上层（RRC）会判断接收的系统消息是否足够，如果足够则停止接收SIB至此，小区搜索过程才差不多结束。