在移動通信系統中，終端開機後，需要儘快搜尋到一個合適的小區，從而獲得與小區時間和頻率上的同步，進而讀取小區的廣播訊息。從終端開機搜尋到駐留合適小區的過程即為小區的初始搜尋過程。
基本介紹
- 中文名：小區初始搜尋
- 外文名：Initial cell search
- 套用學科：通信
LTE,小區搜尋過程,小區初始搜尋過程,
LTE
LTE無線接入協定體系結構如圖1所示，該接入系統分為三層：層一為物理層（PHY），層二為媒體接入控制子層（MAC）、無線鏈路控制子層（RLC）和分組數據會聚協定子層（PDCP），層三為無線資源控制層（RRC）。其中物理層是無線接入系統最底層，它以傳輸信道為接口，向上層提供服務。
圖1 LTE無線接入協定體系結構LTE（LongTermEvolution，長期演進)，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2UMB合稱E3G（Evolved3G）
LTE是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移動通信系統）技術標準的長期演進，於2004年12月在3GPP多倫多TSGRAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input&Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷後大概為140Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），並支持多種頻寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化，減少了網路節點和系統複雜度，從而減小了系統時延，也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統，二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上（像幀結構、時分設計、同步等）。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據，而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對於FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。
LTE/EPC的網路架構如圖2所示，其中E-URTAN對應於圖3，E-URTAN無線接入網路架構。
圖2 3GPP接入的非漫遊架構
圖3 E-UTRAN的網路結構小區搜尋過程
小區搜尋過程是指終端搜尋潛在的小區作為未來候選目標小區的過程。通過該過程，終端能夠實現與小區時間和頻率上的同步，並檢測物理小區標識。LTE系統的小區搜尋功能支持1.4～20MHz的各種頻寬。
LTE系統中，主要涉及兩類小區搜尋過程，包括小區初始搜尋過程和鄰小區搜尋過程，下面將分別進行介紹。
小區初始搜尋過程
在移動通信系統中，終端開機後，需要儘快搜尋到一個合適的小區，從而獲得與小區時間和頻率上的同步，進而讀取小區的廣播訊息。從終端開機搜尋到駐留合適小區的過程即為小區的初始搜尋過程。
為了避免小區規劃的複雜度，物理小區標識數應該足夠大。3GPP協定規定，LTE系統支持504個唯一的物理小區標識，這些物理小區標識被分為168個唯一的物理小區標識組，每一組包含3個唯一的標識。分組保證每一個物理小區標識是一個而且是唯一一個物理小區標識組的一部分。這樣，一個物理小區標識就可以由物理小區標識組數（範圍是0～167）和該物理小區標識組中的標識數（範圍是0～2）來唯一確定。為了便於終端搜尋，LTE系統提出小區搜尋是基於PSS和SSS進行的，即UE通過檢測PSS和SSS來完成時隙同步、幀同步等同步過程，然後終端通過解碼物理廣播信道來獲取相應小區的系統信息。小區初始搜尋的具體過程如圖5-1所示。
從圖5-1可以看出，LTE小區搜尋過程採用了類似WCDMA系統的三步小區搜尋法，具體如下。
（1）UE通過檢測PSS獲得時隙同步和物理小區標識組內的標識數。
a．時隙同步過程：對於FDD系統，PSS每5ms傳送1次，時域上位於每無線幀的第0個和第10個時隙的最後一個OFDM符號上，因此，終端在不知道CP長度的情況下，仍能夠完成時隙同步。
b．物理小區標識組內的標識數檢測。
（2）終端通過檢測SSS獲得無線幀同步、物理小區組號、CP長度，以及小區所使用的頻分雙工模式（如FDD或TDD），完成小區同步過程。
a．無線幀同步過程：在某一個特定小區中，一個無線幀中傳送的2個PSS是完全相同的，而對應的兩個SSS採用不同的序列，有168種組合，代表了168個小區組，因此，UE可據此識別無線幀的邊界位置。
b．物理小區組號檢測。
c．CP長度檢測：對於FDD系統來說，在時域上，SSS位於PSS之前，也就是說SSS的具體位置取決於小區所選擇的的循環前綴CP的長度，因此通過對SSS位置的盲檢測，可以獲知CP長度。
d．小區所使用的頻分雙工模式檢測：FDD系統和TDD系統所採用的幀結構不同，其主同步信號和輔同步信號在時域上的位置也不同，因此，通過同步信號的位置檢測可判定系統為FDD系統還是TDD系統。
（3）在完成小區同步之後，終端通過解碼PBCH來獲取小區的系統信息，如系統頻寬、多天線配置等，以完成整個初始小區搜尋過程。
