LTE第六次课材料

1一、、LTE中的小区搜索对于蜂窝移动通信系统来说，当用户终端（UE）开机后，首先需要搜寻周边小区，然后选择合适的小区注册。UE只有在注册到合适的小区后，才能后获取该小区及邻近小区更详细的信息，以便发起其他的物理层过程。因此，小区搜索对于LTE（LongTermEvolution,长期演进）研究来说是一个重要方面。二、LTE小区搜索过程LTE系统中,PLMN的选择可以分为自动和手动两种形式.所谓自动,指的是UE根据事先设好的优先级准则,自主完成PLMN的搜索和选择.所谓手动,是指UE将满足条件的PLMN列表呈现给用户,由用户来作出选择.无论是自动模式还是手动模式,UEAS层都需要能够将网络中现有的PLMN列表报告给UENAS层,为此,UEAS根据自身的能力和设置,进行全频段的搜索,在每一个频点上搜索信号最强的小区,读取其系统信息,报告给UENAS层，由NAS层来决定PLMN搜索是否继续进行.对于EUTRAN的小区,RSRP=-110dBm的PLMN称之为高质量的PLMN(HighQualityPLMN),对于不满足高质量条件的PLMN,UEAS层在上报过程中需要同时报告PLMNID和RSRP的值.如果UE搜索到多个PLMN,在自动模式下,PLMN选择的优先级可以为如下:(1):上一次开机或脱离服务区之前注册的PLMN(RPLMN)(2):HPLMN(可以由IMSI得到)或者EHPLMN优先级列表(3):用户或者运营商定义的PLMN优先级列表(4):高质量的PLMN(5):按RSRP排序的非高质量PLMN列表.如果UE存储有先验信息,如载波频率,小区参数等，则PLMN的搜索过程可以得到优化,NAS层指示AS层按照先验信息的参数来进行PLMN搜索，并把结果上报给NAS层。UE在选择了PLMN以后,要通过小区选择的过程,选择适合的小区进行驻留.UE小区选择的过程,可以分为如下两种情况:(1):初始小区选择.UE中没有关于EUTRA载波的先验信息,此时UE需要根据自身的能力和设置进行进行全频段搜索，在每个频点上搜索最强的小区，当满足S-Criterion准则后，即可以选择该小区进行驻留。(2):UE存储有小区信息的小区搜索过程，此时UE只需在这些小区上进行搜索，搜到后判断是否满足S准则，当满足S准则后，UE便选择此小区进行驻留。否则的话,仍需进行初始小区选择的过程.在LTE中,根据提供服务的种类,小区可以分为如下几种类型:(1):可接受小区,UE可以驻留,获取有限服务的小区(发起紧急呼叫,接收ETWS和CMAS通知等)(2):适合小区,UE可以驻留,获取正常服务的小区.(3):禁止小区,UE不允许驻留的小区2(4):保留小区,只有某些特定种类的UE(AC11和AC15)在HPLMN能够驻留的小区(5):CSG(ClosedSubscriberGroup小区,只有属于CSGGroup的UE才可以驻留.小区提供的服务种类的信息,在SIB1的相关参数中进行广播.UE在进行小区选择时,选定的小区需满足:(1):小区所在的PLMN需满足以下条件之一:(a):所选择的PLMN或(b):注册的PLMN或(c):等价PLMN列表中的一个(EPLMN)(2):小区没有被禁止.(3):小区至少属于一个不被禁止Roaming的TA(TrackingArea,跟踪区域).(4):对于CSG的小区,CSGID包含在UE允许的CSG列表中.(5):小区满足S-Criterion准则.三、小区搜索中的定时同步小区搜索过程中，首先需要解决的问题就是定时同步，只有确定OFDM符号的起始位置，才能进行正确的FFT解调。根据LTETDD系统的无线帧中包括主，辅两种下行同步信号，并且他们都具有良好的自相关特性。因此基于相关的方法是小区搜索过程中值得考虑的。通常基于相关的定时同步可以分为基于自相关的定时同步，和基于互相关的定时同步。用主同步信号进行粗同步的时候，我们选择采用自相关的方法。由于主同步信号是由ZC序列生成的，具有良好的相关性，在建立下行同步的过程中，主要是利用到了ZC序列的性质，用本地的主同步信号与采样数据进行滑动相关。1、将同步分为粗同步和精同步。由于主同步信号是由ZC序列生成的，具有良好的相关性，正是基于LTE-TDD系统无线帧结构中主、次同步信号的良好自相关性和不同的自相关周期特性。粗同步用本地PSS和接收序列相关的方法（简称互相关方法）。PSS同步分为粗同步与精同步，粗同步过程得到扇区号(2)IDN，精同步过程实现半帧边界定时。粗频偏估计在PSS粗同步之后完成。利用粗频偏的结果对频率进行补偿，接着进行SSS同步，可以得到小区分组号及实现帧同步。3由于粗频偏估计不能满足最小残留频偏的要求，所以有必要在SSS同步之后进行精频偏估计。PSS粗同步大于PSS粗同步门限值PSS精同步大于PSS精同步门限值粗频偏估计小于最大频偏辅同步大于辅同步门限值YYYYNNNN开始进行小区搜索小区搜索结束精频偏估计c图1-1小区搜索过程2主同步过程在type2类型的帧中，主同步信号位于第1子帧和第6子帧的第3个OFDM符号。4由于数据帧所使用的CP类型未知，而且不同的符号具有不同的CP长度，所以基于循环前缀的同步算法很可能会消耗很长的运算时间。这里利用PSS信号的性质设计算法，并将主同步分为粗同步和精同步。2.1PSS粗同步降采样的接收信号匹配滤波器1（ID2=0）匹配滤波器2（ID2=1）匹配滤波器3（ID2=2）帧间累加比较粗同步定时ID2图1-2PSS粗同步框图这里使用三种具有不同ID2的本地PSS信号的低通匹配滤波器进行信号的接收，滤波器的截止带宽为(72/2048)*30.72MHz，通带带宽为(62/2048)*30.72MHz，这种设置是与系统带宽中间62个子载波承载同步信号，两边各有5个子载波的保护带对应的。为了降低运算量，可以先降采样，在一个较粗的精度上做相关，下一步再在这个找出的位置周围开一个大小合适的窗，在较细的精度上做相关。如果降采样率过高，会使得性能下降，另一方面，如果降采样率过低，则又会带来运算量的提升，所以这里我们将采样率设为16。接收到的时域信号首先过16倍降采样后，用3种PSS对应的匹配滤波器来并行的完成做相关的过程，并做帧间的累加，找出相关运算的峰值。由于前后半帧的PSS是相同的，所以PSS粗同步完成了16个样点精度的半帧边界定时。2.2PSS精同步由于通过PSS粗同步已经得到，我们只需要在周围开一个比较小的窗做相关运算就可以完成精同步，表示这个小窗的长度，此处设为256，根据仿真的结果，粗同步的误差在8个样值以内，所以此处设为256的窗口大小即可满足。且ID2也已经得出，不需要三路并行的相关，只需要一路。3SSS同步过程在type2类型的帧中，辅同步信号位于第0子帧和第5子帧的最后一个OFDM符号。辅同步信号由两个长度为31的二进制序列交织串联而成。5得到PSS位置和ID2产生本地SSS做168*2相关运算将SSS符号变换到频域并提取中间载波得到ID1并获得帧头利用PSS与SSS的位置关系找到SSS位置图3-1辅同步过程4频偏估计由于多普勒效应、接收机与发送端振荡器频率不匹配都会产生频率偏移，从而导致接收信号的相位与对应的发送信号存在相位差。为了提高频偏估计的性能，将频偏估计分为粗、细频偏估计。4.1粗频偏估计粗频偏估计在粗定时同步后进行。6将频偏细分为升序一维向量产生本地同步信号并加上频偏与接收信号做相关运算帧间累加找出最大值的下标得到频偏f(index)图4-1粗频偏估计过程4.2精频偏估计7获得PSS位置，开始进行累加做相关运算累加∑是否结束?arg(∙)获得相位偏移(.)/2πΔt除以2πΔtYN获得频率偏移图4-2精频偏估计过程得到粗频偏估计后，可以对频率进行补偿。补偿的方法是直接对时域信号乘以一个相移。但是进行一次粗频偏估计是不够的，这里可以利用主辅同步信号来进行精频偏估计。将补偿后的PSS信号与本地PSS信号进行相关运算，补偿后的SSS信号与本地SSS信号进行相关运算。四、关于定时调整的算法及实现：在定时信息获得中的方法主要是PPS和参考信号法：利用PSS时域相关可以得到定时信息，由于PSS占用带宽较少，所以定时精度不是很高。利用参考信号等的信道冲击响应也可以获得定时信息。对于关于定时调整的实现，一般的专用基带芯片的实现方法是调整接收的定时时刻。第一次的帧头位置调整，会影响整个的处理时序，需改变中断的触发时刻，改变AGC/AFC的调整时刻，改变待处理的数据的地8址。对于处理过程中的细定时调整，需贯穿整个处理过程。3.1小区搜索相关的问题及性能指标搜索灵敏度：利用多帧数据合并后再进行处理，一般N=4就可以了虚检概率：虚检概率，检测出一个不存在的小区，设置合适的门限，利用峰均比等将虚检剔除。通过多次检测，按照投票法则。漏检概率：漏检概率，本该检出的小区却没有检测到，通过多次检测，按照投票法则。