LTE开机搜索与随机接入工作过程.docx

LTE开机搜索与随机接入工作过程
一、LTE开机及工作过程如下图所示：

二、小区搜索及同步过程
整个小区搜索及同步过程的示意图及流程图如下：

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；
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CP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；

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。
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（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；
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：
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；
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。

三、随机接入过程
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：

UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能：
取得与eNB之间的上行同步；
申请上行资源。

随机接入过程应用于以下6种场景：
􀁺RRC_IDLE状态下的初始接入；
􀁺RRC连接重建；
􀁺切换；
􀁺RRC_CONNECTED状态下有下行数据到达，但上行处于失步状态；
􀁺RRC_CONNECTED状态下有上行数据发送，但上行处于失步状态，或者没有用于SR的PUCCH资源；
􀁺RRC_CONNECTED状态下的UE辅助定位。
根据UE发起preamble码时是否存在碰撞的风险，随机接入过程可分为竞争随机接入和非竞争随机接入。

基于竞争的随机接入：

1.UEsendspreamblesequencetoENBonPRACH（MSG1）
Physicalnon-synchronizationrandomaccessprocedure
Physicalchannel:PRACH
Message:preamblesequence

2.ENB给UE回复响应消息（MSG2）
AddresstoRA-RNTIonPDCCH
Randomaccessresponsegrant
Physicalchannel:PDSCH
ENB向UE传输的信息至少包括以下内容：RA-preambleidentifier,TimingAlignmentinformation,initialUL-grantandassignmentofTemp