Как абонентская станция обнаруживает сеть

Обнаружение сети абонентской станцией 

В начале сеанса связи UE должна обнаружить сеть. Для этого UE должна обеспечить синхронизацию с потенциальной базовой станцией и определить идентификатор соты. После этого UE читает канал системной информации, откуда берет необходимые сведения для посылки в сеть первого сигнала: преамбулы. E-UTRAN поддерживает 504 различных идентификаторов сот, разделенных на 168 групп. В каждую группу входят 3 различные соты.  

Сценарий поиска сети в определенной степени заимствован из стандарта UMTS. Как и в UMTS, для определения идентификатора соты в направлении вниз передают 2 синхронизирующих сигнала: первичный PSS (PrimarySynchronization  Signal)  иSSS (SecondarySynchronization  Signal). Приняв  PSSUE обнаруживает сеть и синхронизируется с ней с точностью до половины кадра. Приняв SSS, UE синхронизируется с точностью до кадра и определяет идентификатор соты. Идентификатор соты определяет формат передачи опорных сигналов (символов), что позволяет UE производить необходимые измерения. Далее UE читает сообщения канала BCCH системной информации и по каналу случайного доступа посылает запрос на доступ к сети – преамбулу. 

Сигналы PSS и преамбулы построены на основе последовательностей Zadoff-Chu (ZC-последовательности) с циклическим сдвигом. Аналогичные последовательности используют и в качестве опорных сигналов при передаче вверх. Из каждой корневой ZC-последовательности X(u)ZC можно получить m-1 циклически сдвинутых последовательностей со сдвигом на MZC/m, где MZC – длина корневой последовательности. 

ZC-последовательности относятся к классу последовательностей CAZAC (Constant-AmplitudeZero-Auto-Correlation), обладающими следующими свойствами: 

- постоянством амплитуды сигнала, 

- нулевой взаимной корреляцией (кросс-корреляцией) одной и той же корневой последовательности при различных циклических сдвигах и некоторых разных последовательностей при определенных u.   

ZC-последовательность представляет собой функцию 

(1) 

где u – индекс ZC-последовательности из всего возможного набора для данной длины MZC (рис.1). Число ZC-последовательностей длиной MZC равно количеству простых целых чисел от 0 до MZC. Очень часто длину МZC тоже берут равным простому целому числу. Здесь однако возникают проблемы согласования длины ZC-последовательности и числа символов в ресурсных блоках, которое как известно, кратно 12. Эту задачу решают либо путем усечения ZC-последовательности на 1 или более символов, либо с помощью циклического расширения на 1 или несколько символов. При этом корреляционные свойства полученных последовательностей ухудшаются незначительно.  

 

  Рис.1. ZC-последовательность 

В качестве PSS в E-UTRA используют три взаимно-ортогональные ZC-последовательности. Каждой из них соответствует идентификатор физического уровня  NID(2) = 0; 1; 2. На практике это удобно при построении сети на основе трехсекторных сотовых структур: в eNB находятся 3 базовые станции, принадлежащие к одной идентификационной группе, но каждая имеет свой собственный NID(2).  

Сигнал PSS состоит из 62 символов (n=0…61) вида 

(2)   

 

 

<!-- Yandex.RTB R-A-8450964-1 -->
<div id="yandex_rtb_R-A-8450964-1"></div>
<script>
window.yaContextCb.push(()=>{
Ya.Context.AdvManager.render({
"blockId": "R-A-8450964-1",
"renderTo": "yandex_rtb_R-A-8450964-1"
})
})
</script>

 

Корневые индексы для 3-х различных сигналов приведены в табл. 1. 

     Таблица 1 

 
 
 
 
 
 
 

NID(2) 

 
 
 
 
 

u 

 
 
 
 
 

0 

 
 
 
 

25 

 
 
 
 
 

1 

 
 
 
 

29 

 
 
 
 
 

2 

 
 
 
 

34 

Символы сигнала PSS размещают в одном OFDM-символе, резервируя для этого 72 поднесущие по обеим сторонам от центральной частоты fо (рис. 2). Это означает, что число ресурсных блоков, используемых в сети, не может быть меньше 6. Фактически передачу ведут на 62 поднесущих с модуляцией 4-ФМ. По 5 поднесущих по обоим краям полосы не используют. 

3 

       Рис.2. Генерация синхронизирующих сигналов 

PSS передают дважды в течение 10 мс кадра. При работе с частотным дуплексом (кадры типа 1) его размещают в субкадрах 0 и 5 в последних OFDM-символах временных слотов 0 и 10 соответственно. При работе с временным дуплексом (кадры типа 2) PSS передают в трех OFDM-символах в субкадрах 1 и 6. Приняв PSS, UE оказывается синхронизированной с сетью с точностью до половины кадра и определяет группу NID(2).  

Как было сказано, сигнал SSS позволяет определить группу идентификатора соты. Эту группу обозначают номером NID(1), который лежит в пределах 0…167. Фактический идентификатор соты  

NID(cell) = 3 NID(1) + NID(2)   (3) 

что дает возможность использовать 504 идентификатора базовых станций. 

Сигналы SSS, в отличие от сигналов PSS, построены на основе m-последовательностей длиной в 31 бит. Их передают в субкадрах 0 и 5. Структура  передачи сигнала SSS в частотной области такая же, как и для сигнала PSS: передачу ведут на 31 поднесущей слева и справа от центральной частоты (рис. 3). При частотном дуплексе SSS размещают в предпоследнем OFDM-символе 0 и 10 временных слотов, т.е. непосредственно перед сигналом PSS. При временном дуплексе для передачи SSS занимают последние символы во временных слотах 1 и 11. Однако, в отличие от PSS, коды SSS в субкадрах 0 и 5 разные. Это позволяет UE при приеме SSS обеспечить кадровую синхронизацию. 

Для формировании символов d(n) сигнала SSS используют 3 разные m-последовательности: s(n), c(n) и z(n) длиной в 31бит. 

 

Рис.3. m-последовательности, используемые в канале SSS 

 При этом основную m-последовательность s(n) подвергают скремблированию m-последовательностью c(n), а нечетные символы сигнала SSS вторично скремблируют m-последовательностью z(n). 

  (4) 

Последовательности c0(n) и c1(n) отличаются между собой сдвигом, определяемым NID(2): 

   (5) 

В (2.4) все символы последовательностей d(n), s(n), c(n) и z(n) принимают значения +1 или -1. Различие между и , равно как между и состоит в циклическом сдвиге соответствующих m-последовательностей на m0и m1 элементов. 

Приняв сигналы PSS и SSS, UE читает информацию вещательного канала PBCH (PhysicalBroadcastChannel). По этому каналу передают MIB (MasterInformationBlock), где указана полоса рабочих частот, конфигурация канала PHICH, передан номер кадра SFN (SystemFrameNumber) и определено число передающих антенн в eNB. Приняв MIB, UE может прочесть блоки системной информации SIB (SystemInformationBlock) в DL-SCH (DownlinkSharedChannel). Эти блоки содержат информацию, необходимую для всех процедур в E-UTRAN (SIB1 – SIB5), для выполнения межсистемных хэндоверов (SIB6 – SIB8), идентификаторы фемтосот (SIB9) и предупреждения о землетрясениях и цунами (SIB10, SIB11).Наиболее важный блок SIB1 повторяют каждые 80 мс. Приняв системную  информацию, UE выбирает eNB с наиболее сильным  принимаемым сигналом и начинает процедуру доступа к сети. 

Читайте также:

Физический уровень стандарта LTE

Принцип работы сети LTE

Структуры сетей LTE

Сравнение LTE с другими технологиями

Что такое 5G?

Яндекс.Метрика