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一文看懂LTE物理层是如何工作的?

发布时间:2019-06-04 04:36 来源:未知 编辑:admin

  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

  2)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;

  3)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。

  4)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。

  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。

  在同步和小区搜索过程结束之后,紧接着就是随机接入过程,整个随机过程的示意图如下:

  Timing Alignment information是时间提前量信息,因为空间的无线传输存在延迟,ENB计算出这个延迟量并告诉UE,以确定下一次发送数据的实际时间。

  UL-grant: 授权UE在上行链路上传输信息,有这个信息UE才能进行下一步的RRC连接请求。其中会给出UL-SCH可以传输的transport block的大小,最小为80bits.

  RRC连接建立完成,UE向ENB表示接收到了连接的应答信息,应该是为了保证连接的可靠性的。

  根据上层的配置UE按照一定的周期在PUCCH的固定位置传输SR,而ENB对SR的发送者的识别是通过UE和ENB事先约定好的伪随机序列来实现的。当UE有发送数据的需求是,就把相应得SR置1,没有资源请求时SR为空。SR只负责告诉ENB是否有资源需求,而具体需要多少资源则由上层的信令交互告诉ENB。

  ENB给UE分配上行资源之前首先必须要知道上行信道的质量,如果UE的上行信道质量较好且有传输数据的需求,ENB才会给UE分配资源。

  Sounding reference signal应该对UE和ENB都是已知的,ENB根据从UE接收到的sounding reference signal 和自己已知的信号的对比就可以知道当前上行信道的质量了。当然,如果信道质量的变换很快,再加上空间信号传输的延迟估计的误差,由sounding reference signal测量出的信道质量可能会变得不准确。所以UE需要每过一段时间就发送sounding reference signal给ENB,以尽可能准确地得到当前信道的质量。

  分配完资源后ENB还必须把分配的结果告诉UE,即UE可以在哪个时间哪个载波上传输数据,以及采用的调制编码方案。

  UE首先接收ENB下发的资源分配通知,监视PDCCH以查找可能的上行传输资源分配,从common search space中获取公共信息,从UE specific search space中搜索关于自己的调度信息。根据搜索到的结果后就可以在PUSCH对应的PRB上传输数据信息。

  ENB根据下行信道的质量好坏自适应地分配下行资源(针对 UE选择不同的载波和slot)。

  根据资源分配的结果在PDSCH上填充数据, 并在PDCCH上传输相应的C-RNTI。

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