LTE小区搜索-物理小区ID和同步信号PSS、SSS

UE进行小区搜索的目的是为了获取小区物理ID和完成下行同步，这个过程是与系统带宽无关的，UE可以直接检测和获取。当UE检测到PSS和SSS时，就能解码出物理小区ID，同时根据PSS和SSS的位置，可以确定下行的子帧时刻，完成下行同步。

本文主要描述以下几个方面的内容：

（1）什么是物理小区ID，怎么来计算它

（2）什么是PSS和SSS，为什么要发送PSS和SSS

（3）PSS和SSS所在的位置

1.什么是物理小区ID

在LTE里，物理层是通过物理小区ID（Physical Cell Identities，PCI）来区分不同的小区的。物理小区ID总共有504个，它们被分成168个不同的组（记为N(1)_ID，范围是0-167），每个组又包括3个不同的组内标识（记为N(2)_ID，范围是0-2）。因此，物理小区ID（记为Ncell_ID）可以通过下面的公式计算得到：

2.什么是PSS

PSS的全称是Primary Synchronization Signal，即主同步信号，用于传输组内ID即N(2)_ID值。具体做法是：eNB将组内ID号N(2)_ID值与一个根序列索引u相关联，然后编码生成1个长度为62的ZC序列du(n)，并映射到PSS对应的RE（Resource Element）中，UE通过盲检测序列就可以获取当前小区的N(2)_ID。如下图示意。

3.什么是SSS

SSS的全称是Secondary Synchronization Signal，即辅同步信号，用于传输组ID即N(1)_ID值。具体做法是：eNB通过组ID号N(1)_ID值生成两个索引值m0和m1，然后引入组内ID号N(2)_ID值编码生成2个长度均为31的序列d(2n)和d(2n+1)，并映射到SSS的RE中，UE通过盲检测序列就可以知道当前eNB下发的是哪种序列，从而获取当前小区的N(1)_ID。下图示意的就是怎么计算d(2n)和d(2n+1)这两个序列。

从上面的公式推导中可以看到2个信息：

（1）辅同步信号SSS承载的两个序列d(2n)和d(2n+1)只位于子帧0和子帧5这两个子帧中；

（2）这两个序列在不同子帧中的值不同。

据此，UE在解码这两个序列的时候，可以根据序列值的不同来确定当前的子帧号，完成下行同步的工作。比如SSS在子帧0中传输的序列d(n)=A，在子帧5中传输的序列d(n')=B，那么UE一旦检测到B，就可以确定当前的子帧号是5号子帧，而不是0号子帧。

4.PSS和SSS的位置

（1）时域上的位置

对于LTE-FDD制式，PSS周期的出现在时隙0和时隙10的最后一个OFDM符号上，SSS周期的出现在时隙0和时隙10的倒数第二个符号上。

对于LTE-TDD制式，PSS周期的出现在子帧1、6的第三个OFDM符号上，SSS周期的出现在子帧0、5的最后一个符号上。

如果UE在此之前并不知道当前是FDD还是TDD，那么可以通过这种位置的不同来确定制式。

（2）频域上的位置

PSS和SSS映射到整个带宽中间的6个RB中，因为PSS和SSS都是62个点的序列，所以这两种同步信号都被映射到整个带宽（不论带宽是1.4M还是20M）中间的62个子载波（或62个RE）中，即序列的每个点与RE一一对应。在62个子载波的两边各有5个子载波，不再映射其他数据。

下图是1.4M带宽（满带宽6个RB）时，LTE-FDD制式下PSS和SSS的位置。

下图是1.4M带宽（满带宽6个RB）时，LTE-TDD制式下PSS和SSS的位置。

因为解码SSS信号需要PSS信号中的N(2)_ID，因此UE必须先解码PSS信号，然后再解码SSS信号。我们再回看下PSS的计算公式，可以看到PSS是不区分子帧号的。因为PSS和SSS的相对时域位置是固定的，UE一旦盲检出PSS，就可以从特定位置解码出SSS，然后再根据SSS的序列，就可以确定当前的子帧时刻（因为子帧0、5的SSS序列不同）。

另外，同步完成后，UE也就知道了下行CP的长度，即dl-CyclicPrefixLength。从36331协议上可以知道，3GPP只定义了ul-CyclicPrefixLength，而并没有定义下行参数，从上述分析可以知道原因在此。

当UE初始接入或者需要测量邻小区时，均需要进行小区搜索过程。

参考文献：

（1）3GPP TS 36.211 V9.1.0 (2010-03) Physical Channels and Modulation

（2）http://www.sharetechnote.com/

（3）http://dhagle.in/LTE

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