轉(zhuǎn)載自：春天工作室

我們知道，在LTE系統(tǒng)中，UE使用小區(qū)搜索過程來識別小區(qū)，并獲得下行同步，進而UE可以讀取小區(qū)廣播信息并駐留、使用網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。  此過程在初始接入和切換中都會用到。  今天春天工作室試圖對其中的某些關(guān)鍵部分進行梳理和解析，因文字描述起來篇幅浩大且不容易理解，故本文中更多采用貼圖+注釋的方式。

小區(qū)搜索的目的總結(jié)如下：

1） 檢測小區(qū)的物理層小區(qū)ID（Physical Cell-ID）

通過PSS和SSS檢測獲取小區(qū)ID

2）完成時間/頻率同步

時間同步：獲取10ms無線幀同步、40msPBCH TTI同步

頻率同步：與eNodeB載波頻率同步

3） 下行CP模式檢測：normal模式 或者extended模式

4）檢測eNodeB所用的發(fā)射天線端口數(shù)

5）讀取PBCH（即MIB）

獲取SFN、下行系統(tǒng)帶寬、PHICH配置信息

6） 根據(jù)不同場景，支持最強小區(qū)、多個小區(qū)和存儲小區(qū)列表（Stored-InformationCell Search）等多種模式的小區(qū)搜索。

同步信號總是占用可用頻譜的中間62個子載波（不考慮DC子載波）。不論小區(qū)分配了多大帶寬，UE只需處理這62個子載波。同步信號具體來說，是由一個PSS信號和一個SSS信號組成。同步信號每個無線幀發(fā)送兩次。見下圖（TDD）。

規(guī)范定義了3個PSS，使用長度為62的頻域Zadoff-Chu序列。每個PSS信號與物理層小區(qū)標(biāo)識組內(nèi)的一個物理層小區(qū)標(biāo)識對應(yīng)。SSS信號有168種，與168個物理層小區(qū)標(biāo)識組對應(yīng)。故UE在獲得了PSS和SSS信號后即可確定當(dāng)前小區(qū)標(biāo)識（cell id）。

下行參考信號用于更精確的時間同步和頻率同步。（注意，此步是輔助性的。CRS的目的主要還是測量和信道估計）。完成小區(qū)搜索后UE可獲得時間/頻率同步，小區(qū)ID識別，CP長度檢測、FDD or TDD等。

更詳細(xì)的過程描述如下：

1.        UE上電之后，在可能存在LTE小區(qū)的中心頻點上檢測主同步信號PSS。UE以接收信號強度(具體取決與終端芯片的實現(xiàn))來判斷這個頻點周圍是否可能存在小區(qū)。如果UE保存了上次關(guān)機時的頻點和運營商信息，則開機后會先在上次駐留的小區(qū)上嘗試搜索PSS；  如果沒有，UE就要結(jié)合自己的頻段支持能力，在劃分給LTE系統(tǒng)的band上做全頻段掃描，若發(fā)現(xiàn)信號較強的頻點、就認(rèn)為可能存在LTE小區(qū)、并去嘗試匹配PSS；

2.        在這個中心頻點周圍收PSS（主同步信號）并進行碼域的匹配，因為PSS占用了中心頻帶的6RB，因此這種設(shè)計可以兼容所有的系統(tǒng)帶寬。  PSS信號以5ms為周期重復(fù)，在子幀#0發(fā)送，并且是ZC序列，具有良好的相關(guān)性。  因此，UE將第1步中接收到的6RB上的總能量，用ZC序列進行碼域的匹配，據(jù)此可以得到小區(qū)組里的小區(qū)ID，同時確定5ms的時隙邊界。   另外，在后面檢測出來SSS之后，還通過檢測這個信號就可以知道循環(huán)前綴的長度以及采用的是FDD還是TDD。  因為TDD的PSS是放在特殊子幀里面的，位置有所不同，由此可推斷出是FDD還是TDD。     但是，由于PSS是5ms重復(fù)的，5MS里的PSS完全相同，因此，在第2步中，還無法獲得無線幀同步（10ms)，只能獲得5MS定時；

 
3.        5ms時隙同步后，在PSS基礎(chǔ)上搜索SSS，SSS由兩個m序列級聯(lián)而成，前后半幀的映射順序正好相反，因此只要接收到兩個SSS就可以確定10ms的邊界，達到了幀同步的目的。由于SSS信號攜帶了小區(qū)組ID，結(jié)合前面的PSS，就可以獲得物理小區(qū)ID（CELL ID）。

4.        在獲得下行同步以后，就可以讀取PBCH了，通過上面兩步還可以獲得下行參考信號的結(jié)構(gòu)(位置)，通過解調(diào)參考信號、可以進一步的精確的時隙與頻率同步，同時CRS還可以為解調(diào)PBCH做信道估計。   PBCH在子幀#0的slot #1上發(fā)送，通過解調(diào)PBCH，可以得到系統(tǒng)幀號和帶寬信息，以及PHICH的配置、天線數(shù)配置等。

另外，系統(tǒng)幀號SFN以及天線個數(shù)的設(shè)計，比較精巧:   SFN位長為10bit，取值為0~1023。在PBCH的MIB中，只廣播了SFN的前8位，而剩下的SFN的后2位，是根據(jù)該幀在PBCH 40ms周期窗口的位置確定：第一個10ms幀為00，第二幀為01，第三幀為10，第四幀為11。  而PBCH的40ms窗口、手機可以通過盲檢確定的。

天線個數(shù)，是隱含在PBCH的CRC里面的。因為PBCH的位置固定，承載MIB內(nèi)容，因而MIB不需要動態(tài)調(diào)度，所以PBCH的CRC16個比特，還可以再做點文章并加以利用的。 基站是通過天線個數(shù)對應(yīng)16比特的特征串（36211里定義），對PBCH的CRC部分進行加擾； 反過來，UE又可以通過CRC部分的校驗，推斷出基站的天線端口的配置�！�— 這就是MIB的內(nèi)容里面，可以不需要攜帶天線端口數(shù)的原因。因為不需要攜帶。通過CRC能搞定。

（上面這張圖，要仔細(xì)看）

5.        至此，UE實現(xiàn)了和eNB的定時及同步；

6.      要完成小區(qū)搜索，僅僅接收PBCH是不夠的，因為PBCH只是攜帶了非常有限的系統(tǒng)信息，更多更詳細(xì)的系統(tǒng)信息是由SIBs攜帶的，因此后面UE還需要接收SIBs，即UE需要接收承載在PDSCH上的BCCH信息。為此UE需進行如下的動作：

a)        接收PCFICH。此時該信道的頻域RBG資源可以根據(jù)物理小區(qū)ID推算出來(TS362116.7.4)，通過接收解碼PCFICH得到PDCCH的symbol數(shù)目（CFI）；

b)       在PDCCH信道域的公共搜索空間里查找發(fā)送到SI-RNTI的候選PDCCH，如果找到一個并通過了相關(guān)的CRC校驗，那就意味著有相應(yīng)的SIB消息，于是接收PDSCH，解調(diào)PDSCH里對應(yīng)的SIB內(nèi)容，譯碼后將SIB上報給高層協(xié)議棧；

c)        不斷接收SIB，上層（RRC）會判斷接收的系統(tǒng)消息是否足夠，如果足夠則停止接收SIB。至此，小區(qū)搜索過程才完全結(jié)束。

d)       另外，SIBs的調(diào)度除了SIB1外均是以SI為單位調(diào)度的。調(diào)度機制及系統(tǒng)消息的更新機制及映射到同一個SI的約束關(guān)系，此處不作詳細(xì)探討，請參考春天工作室之前的文章。

注意上圖的兩個system information（SI）中，第一個SI給UE調(diào)度了SIB2/SIB3，第二個SI給UE調(diào)度了SIB5/SIB6/SIB7。 即SIB2/SIB3映射到了一個SI，而SIB5/SIB6/SIB7又映射到了另外一個SI。   

最后，給大家留兩個問題思考：UE空閑態(tài)下需要讀多少SIB取決于哪些因素？  為什么LTE中要以SI調(diào)度（除MIB/SIB1外），而不是跟UMTS一樣直接以SIB為單位？