最新整理UE开机流程详解下行同步PBCHPDSCH解调.docx
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最新整理UE开机流程详解下行同步PBCHPDSCH解调
（完整）UE开机流程详解-下行同步、PBCH、PDSCH解调
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UE开机流程
1、频率搜索
UE开机在可能存在LTE小区的几个中心频点上接收信号（PSS）,以接收信号强度来判断这个频点周围是否可能存在小区，如果UE保存了上次关机时的频点和运营商信息，则开机后会先在上次驻留的小区上尝试；如果没有，就要在划分给LTE系统的频带范围内做全频段扫描，发现信号较强的频点去尝试
需要指出的是UE进行全频段搜索时，在其支持的工作频段内以100kHz为间隔的频栅上进行扫描，并在每个频点上进行主同步信道检测。
这一过程中,终端仅仅检测1.08MHz的频带上是否存在主同步信号，这是因为PSS在频域上占系统带宽中央1.08MHz，
问题点：
如何通过PSS进行频域同步
不管系统带宽是多少,PSS都在在系统带宽中间的6个RB上发送，在带宽内对称发送，所以通过解PSS可以获得频域同步。
即通过PSS的频域位置进行频域同步。
2、下行同步
2。
1PSS检测
进行5MS时隙同步，检测小区组内ID
然后在这个中心频点周围收PSS（主同步信号。
对于TDD，PSS在slot2和slot12的第二个OFDM符号上；SSS在slot1和slot11的倒数第一个OFDM符号上.），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，在子帧＃0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。
2.2SSS检测
进行10MS同步,检测小区组ID、帧同步
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（CELLID），这样就可以进一步得到下行参考信号的结构信息。
PSS在每个无线帧的2次发送内容一样，SSS每个无线帧2次发送内容不一样,通过解PSS先获得5ms定时,通过解SSS可以获得无线帧的10ms定时。
因为先解析PSS获得5ms定时，在解析SSS时根据FDD和TDD其位置不同可以确定是FDD模式还是TDD模式.通过解PSS可以获得物理层小区ID,通过解SSS可以获得小区的组ID，二者组合就可以获得当前小区的物理小区ID。
问题点1:
为什么PSS只能5ms同步，SSS可以10ms同步
首先,小区解调出PSS后，由于PSS在时域上的位置是固定的，因此UE又可以得到该小区的5mstiming（一个系统帧内有两个PSS，且这两个PSS的相同的，因此UE不知道解出的PSS是第一个还是第二个，所以只能得到5mstiming）.
然后，盲检SSS，解出SSS后，也就确定了该SSS是位于子帧0还是子帧5，进而也就确定了该系统帧中子帧0所在的位置,即10mstiming。
问题点2：
为什么先检PSS后检SSS
PSS是ZC序列，自相关性和互相关性都很好.另外，PSS序列只有3个，在检测时只需要3次相关运算就能确定是哪一个PSS码.
SSS是二进制的M序列，相关性比ZC序列稍微差一些。
另外，SSS序列有168个，需要做168次相关才能确定是哪一个SSS码。
所以PSS的检测要比SSS快，在PSS检测完成以后,我们也就得到了1ms和10ms的边界，这是SSS就不是每个TS都去检测了
小区PCI:
PCI=PSS+3＊SSS
网络制式（TDD/FDD）：
根据SSS时隙位置
CRS及其时频位置：
小区专属参考信号在天线端口0～3上发送,PCI与小区专属参考信号的产生，位置等都有着相关性
系统帧中子帧0所在的位置：
PSS、SSS时隙位置
CP配置（是NormalCP还是ExtendedCP）:
SSS的确切位置还和CP（CyclicPrefix）的长度有关
3、解调下行公共参考信号
通过检测到的物理小区ID，可以知道CRS的时频资源位置。
通过解调参考信号可以进一步精确时隙与频率同步,同时为解调PBCH做信道估计.
4、解调PBCH
经过前述四步以后,UE获得了PCI并获得与小区精确时频同步，但UE接入系统还需要小区系统信息，包括系统带宽、系统帧号、天线端口号、小区选择和驻留以及重选等重要信息，这些信息由MIB和SIB承载，分别映射在物理广播信道（PhysicalBroadcastCHannel，PBCH）和物理下行共享信道（PhysicalDownlinkSharedCHannel,PDSCH）。
获得系统带宽，PHICH资源、天线数、SFN（系统帧号）
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（masterinformationblock）广播中只广播前8位,剩下的两位根据该帧在PBCH40ms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进行异或至此，UE实现了和ENB的定时同步（MIB传输周期为40ms,在一个周期内，PBCH信道分布在每个无线帧的＃0子帧内，占据第二个slot的前4个符号位置；频域与PSS和SSS信号一样,占据中心的1.08MHz，即频域中心的6RB）
4.1PBCH简介
如图23所示，在时域上PBCH位于在一个无线帧内＃0子帧第二个时隙（即Slot1）的前4个OFDM符号上（对FDD和TDD都是相同的,除去参考信号占用的RE）。
在频域上，PBCH与PSCH、SSCH一样，占据系统带宽中央的1.08MHz（DC子载波除外）,全部占用带宽内的72个子载波。
PBCH信息的更新周期为40ms，在40ms周期内传送4次。
这4个PBCH中每一个内容相同，且都能够独立解码,首次传输位于SFNmod4=0的无线帧。
图23：
MIB传输示意图
MIB携带系统帧号（SFN）、下行系统带宽和PHICH配置信息，隐含着天线端口数信息.下面分别介绍：
1）系统的带宽信息
系统的带宽信息是以资源块个数的形式来表示的，有3个比特。
LTE（R10）最多支持1.4M到20M系统带宽，对应的资源块数如下图所示：
表格22：
系统带宽与资源块对应关系
系统带宽（MHz）
1。
4
3
5
10
15
20
6
15
25
50
75
100
2）PHICH配置信息
在PBCH中使用1bit指示PHICH的长度,分正常长度（1个OFDM符号）和扩展长度（2或3个OFDM符号）两种形式，如表格23（见参考文献［2］中Table6。
9.3—1）所示。
用2bit指示PHICH使用的频域资源,即PHICH组的数量，
，对应PHICH组数为1、2、4、7.常规CP情况下8个ACK/NACKbit构成一个PHICH组.扩展CP情况下4个ACK/NACKbit构成一个PHICH组。
表格23：
PHCIH在MBSFN和非MBSFN子帧上的持续时间
PHICHduration
Non-MBSFNsubframes
MBSFNsubframes
onacarriersupportingPDSCH
Subframes1and6incaseofframestructuretype2
Allothercases
Normal
1
1
1
Extended
2
3
2
3）系统帧号SFN
系统帧号SFN的长度为10bit，在0到1023之间取值。
在PBCH中只广播SFN的前8位，后两位通过PBCH在40ms周期窗口内的相对位置确定：
第一个10ms帧为00，第二帧为01,第三帧为10，第四帧为11。
UE可通过盲检测确定PBCH的40ms周期窗口。
4）系统天线端口数
系统的天线端口数目隐含在PBCH的循环冗余码（CyclicRedundancyCode，CRC）里面,通过盲检PBCH的CRC就可以确定其对应的天线端口数目（AttennaPorts），CRC与天线端口数对应关系如表格24所示。
表格24:
CRC掩码序列与天线端口对应关系
基站的天线端口数配置情况
PBCHCRC掩码序列
1
〈0，0,0，0，0，0，0,0,0,0,0，0，0,0,0,0>
2
<1,1,1，1，1,1,1，1,1，1，1，1，1,1,1,1〉
4
<0，1,0,1,0,1，0，1,0，1，0,1，0,1，0,1〉
4。
2解调PBCH
PBCH中承载的MIB信息由上述三种信息组成（隐含信息不算在内）：
系统带宽3bit、PHICH配置信息3bit、系统帧号SFN8bit，有用信息共14bit，再加10bit空闲bit，共24bit。
PBCH信道处理流程如图24所示，BCCH传输块添加16bitCRC校验以后变为40bit，然后经过信道编码、速率匹配得到的信息比特在常规CP下为1920bit，在扩展CP下为1728bit.
在进行QPSK调制前用一个小区专属的序列（即与PCI相关）进行加扰.加扰后的比特流经过QPSK调制成为信息符号进行层映射和预编码操作,这个过程是与多天线相关的。
层是空间中能够区分的独立信道，与信道环境相关,层映射是把调制好的数据符号映射到层上.然后每一层的数据进行预编码操作,相当于在发送端做了一个矩阵变化，使信道正交化,以获得最大的信道增益.最后一步是资源映射，是实现数据到实际物理资源上的映射，如第2。
5.1节所述,PBCH在每个无线帧内#0子帧第二个时隙（即Slot1）的前4个OFDM符号上传输。
在频域上，PBCH占据系统带宽中央的1.08MHz（DC子载波除外）。
UE在完成同步信号PSS和SSS的接收及下行参考信号的解调后，就可以知道PBCH的时频位置了，可以按照上述编码与调制方式进行解调PBCH获取MIB信息。
图24：
PBCH信道处理流程
5、解调PDSCH
接受SIB消息
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;
3）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
要完成小区搜索，仅仅接收MIB是不够的，还需要接收SIB，即UE接收承载在PDSCH上的BCCH信息。
UE在接收SIB信息是首先接收SIB1信息。
SIB1采用固定周期的调度，调度周期80ms。
第一次传输在SFN满足SFNmod8=0的无线帧上#5子帧传输，并且在SFN满足SFNmod2=0的无线帧（即偶数帧）的#5子帧上传输,如图25所示.
图25：
SIB1传输示意图
除SIB1以外，其它SIB通过系统信息（SI，SchedulingInformation）进行传输，如图26所示。
每个SIBx与跟唯一的一个SI消息相关联，这个SI消息有一个周期，是针对SI-window来说的周期,例如图26中的蓝色SI消息和黄色SI消息表示两个不同周期的SI消息。
SI-window的周期是以子帧为单位的,在TS36.331协议［3]6。
2。
2节中定义SystemInformationBlockType1中给出｛rf8，rf16,rf32，rf64，rf128，rf256，rf512}几种可能，即8个无线帧，16个无线帧等等。
一个SI消息可以包含多个具有相同周期的SIB，这里的周期是指SIB对应的SI-window周期，并且不同SI消息的SI—window相互不重叠。
图26：
SI调度示意图
关于SI-window长度问题，所有的SI消息，SI-window的长度是一样的,如图26所示.SI—window长度是可以配置的，在TS36.331协议[3］6.2.2节中定义的SystemInformationBlockType1中给出了｛ms1，ms2，ms5,ms10，ms15，ms20,ms40}几种可能，表示SI—window长度为1ms，2ms……最大40ms.在这个时间窗内，除去MBSFN子帧、TDD上行子帧和发送SIB1的子帧，其余子帧都可以发送SI消息，且可以发送多次，具体由eNB决定.
SI—window的起始时间由当前SI消息在SIB1中的schedulingInfoList中的序号n、SI-window长度w以及周期T相关,具体参考TS36.331协议[3］5。
2。
3节,现简述如下:
先根据x=（n–1）＊w得到一个整数值，则SI—window开始于子帧＃a,其中a=xmod10，对应无线帧为SFNmodT=FLOOR（x/10）。
SI-window结束时间由起始时间和长度w决定。
下面以SIB2和SIB5为例。
SIB2默认映射在schedulingInfoList中的第1个SI消息，因此序号n=1,假设SI—window长度为w=2ms,周期是8个无线帧即T=8。
那么x=（1—1）*2=0，a=0mod10=0，那么SI-window起始时间是＃0子帧，对应无线帧为SFNmod8=FLOOR（0/10）=0,也就起始时间是在系统帧号是8的整数倍的无线帧上的0号子帧上，结束时间是1号子帧.
假设SIB5映射在schedulingInfoList中的第3个SI消息，因此序号n=3,SI—window长度仍然是w=2ms，周期是16个无线帧，即T=16。
那么x=（3—1）＊2=4,a=4mod10=4，那么SI-window起始时间是＃4子帧，对应无线帧为SFNmod16=FLOOR（4/10）=4，也就起始时间是在系统帧号是除以16余4的无线帧上的4号子帧上,结束时间是5号子帧.
图27：
接收SIB流程
SIB1和SI的传输通过携带SI—RNTI（SI-RadioNetworkTemporaryIndicator，系统专用的RNTI）的PDCCH调度完成，UE从PDCCH（详见TS36。
321［1]）上解码的SI—RNTI中获得具体的时域调度（其它信息，比如频域调度、使用的传输格式）。
解调PDSCH获取SIB的流程如图27所示，具体来说是首先接收物理控制格式指示信道（PhysicalControlFormatIndicatorCHannel，PCFICH）以获知当前子帧中控制区域大小（即控制区域占几个OFDM符号），然后解调PDCCH获得SIB的调度信息，接着UE按照调度信息解调PDSCH获得SIB。
重复这一获取过程,直至UE高层协议栈认为已经获得足够的系统信息,至此完成小区搜索。
下面分步介绍获取SIB流程。
5.1接收PCFICH
PCFICH承载的是控制格式指示（ControlFormatIndicator,CFI），CFI大小是2bit，用来指明PDCCH在子帧内所占用符号个数，见表格25（TS36.211[2］，Table6。
7—1）。
表格25：
控制区域大小（OFDM符号数）
子帧号
较大带宽情况下（
）的控制区域大小
较小带宽情况下（
）的控制区域大小
TDD子帧1和子帧6
1,2
2
在支持PDSCH的载波上的MBSFN子帧,配置1或2小区专属天线端口情况下
1,2
2
在支持PDSCH的载波上的MBSFN子帧，配置4小区专属天线端口情况下
2
2
在不支持PDSCH的载波上的子帧
0
0
配置了定位参考信号的非MBSFN子帧（除了TDD子帧6）
1，2，3
2,3
其他情况
1,2,3
2,3，4
图28:
PCFICH信道处理流程
PCFICH信道处理流程如图28所示。
2bitCFI经（32，2）的块编码变成32bit,进行小区级的加扰以及QPSK调制变成16个信息符号，映射到第一个OFDM符号的4个资源单元组（ResourceElementGroup,REG，4个非CRSRE组成一个REG）上。
这样映射的原因是，UE需要先知道控制区域的大小，才能进行相应的数据解调,因此PCFICH始终映射在子帧的第一个OFDM符号上。
为了保持PCFICH接收的正确性，4个REG的位置均匀分布在第一个控制符号上,相互之间相差1/4带宽，通过这种频率分集增益来保证PCFICH的接收性能。
另外，为了随机化小区间的干扰，第1个REG的位置取决于小区ID,如图29所示，详见TS36。
211第6。
7节[2］。
PCFICH使用与发送PBCH相同的发送天线配置.
图29：
PCFICH传输示意图
由上述映射可知,在第2.1节到第2.5节所述的步骤基础上,已获得PCI和PBCH的发送天线配置，因而可以解调PCFICH，获得控制区域所占符号数，达到本步骤的目的。
5。
2判断是否存在SIB
在控制区域内的公共搜索空间里搜索PDCCH并做译码。
目的是检测PDCCH的CRC中的RNTI以判断在PDSCH中是否存在SIB信息。
PDCCH的传输带宽内可以同时包含多个PDCCH。
每个PDCCH中，包含16bit的CRC校验。
CRC使用和UE相关的Identity进行扰码，可以用来进行扰码的UEIdentity包括有：
C-RNTI,SPS—RNTI，以及公用的SI—RNTI，P—RNTI和RA-RNTI等。
PDCCH中承载的是下行控制信息（DownlinkControlInformation，DCI）,包含一个或多个UE上的资源分配和其他的控制信息。
在LTE中上下行的资源调度信息（调制编码方式（ModulationandCodingScheme，MCS）,资源分配等信息）都是由PDCCH来承载的。
一般来说，在一个子帧内，可以有多个PDCCH。
UE需要首先解调PDCCH中的DCI，然后才能够在相应的资源位置上解调属于UE自己的PDSCH（包括广播消息，寻呼，UE的数据等）。
1）PDCCH信道处理流程
PDCCH资源映射的基本单位是控制信道单元（ControlChannelElement，CCE）,CCE是一个逻辑单元,1个CCE包含9个连续的REG，假设没有分配给PCFICH和PHICH的REG数目表示为
，则系统中可用的CCE从0到
计数，
.
PDCCH格式是PDCCH在物力资源上的映射格式，与PDCCH的内容不相关。
1个PDCCH在1个或几个连续的CCE上传输，PDCCH有四种格式,对应的CCE个数是1、2、4、8，见表格26。
表格26：
PDCCH格式与资源占用
PDCCH格式
CCE个数
REG个数
PDCCH比特数
0
1
9
72
1
2
18
144
2
4
36
288
3
8
72
576
PDCCH采用什么样的聚合等级进行传输是由基站决定的，取决于负载量和信道条件等因素。
当负载量比较大时，可能就需要采用比较高的聚合度；当信道条件比较恶劣时，比如边缘用户小区，为了保证接收性能，也会采用较高的聚合等级进行传输。
1个PDCCH含有整数个CCE，由于所有用户的下行控制信道映射在同一视频资源区域，因此为了减少处理的复杂度,对于PDCCH的资源映射有一定的限制，即含有
个CCE的PDCCH起点在
的整数倍CCE上,如图210所示。
图210：
PDCCH起始位置示意图
PDCCH的处理流程如图211所示.控制信息源比特首先添加CRC，CRC是由RNTI加扰的,长度16bit。
对于不同的控制信息比特用途，RNTI的类型不同.对于传输公共控制信息的DCI，用RA-RNTI（随机接入）、SI—RNTI（系统信息传输）、P-RNTI（寻呼）、TPC—RNTI（功控）等加扰，而对于传输针对单个用户的DCI，用SPS-C-RNTI（半持续调度）、C-RNTI进行加扰。
添加完CRC后，经过信道编码、速率匹配等操作，多个PDCCH复用一起传输，所有的PDCCH的比特序列顺序连接起来,然后和加扰序列求模2和。
为了确保PDCCH的长度满足实际的映射长度，在加扰之前可以填充一定的NULL比特。
加扰后的比特进行QPSK调制、层映射和预编码等相关操作,最后成为天线端口上的复值数据符号,资源单元的映射是基于4个复值符号构成的一组进行操作的。
为了增加分集增益以及干扰随机化，以4个复值符号构成的一组为基本单位进行交织，使用的交织器是32列的行列交织器，按行写入，按列读出。
为了随机化小区间的干扰，在做完交织后还要进行小区级的循环移位，然后将符号映射到没有被PCFICH和PHCICH占用的REG上。
图211：
PDCCH信道处理流程
2）PDCCH盲检测
UE一般不知道当前PDCCH占用的CCE的数目大小，传送的是什么DCIformat的信息，也不知道自己需要的信息在哪个位置。
但是UE知道自己当前在期待什么信息，例如在Idle态UE期待的信息是paging、SI;发起RandomAccess后期待的是RACHResponse;在有上行数据等待发送的时候期待ULGrant等。
对于不同的期望信息UE用相应的X—RNTI去和CCE信息做CRC校验,如果CRC校验成功，那么UE就知道这个信息是自己需要的，也可以进一步知道相应的DCIformat,调制方式,从而解出DCI内容。
这就是所谓的盲检过程。
如果UE按照CCE的顺序依次搜索过去，那么UE侧的计算量是相当可观的，尤其是对于带宽比较大，CCE数目比较多的系统.为此协议中定义了搜索空间的概念,对系统中不同格式的PDCCH可能的摆放位置进行了一些限制，降低了UE进行盲检的复杂度。
每个不同格式的PDCCH，对应不同的搜索空间。
LTE中还划分了公共搜索空间（CommonSearchSpace）和UE特定搜索
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