PSS/SSS procedure

基礎(chǔ)知識(shí)

http:///html/Handbook_LTE_PSS.html

http:///html/Handbook_LTE_SSS.html

http:///html/lte_toolbox/Matlab_LteToolbox_PSS.html

http:///html/lte_toolbox/Matlab_LteToolbox_SSS.html

http:///html/BasicProcedure_LTE_TimeSync.html

http:///html/Handbook_LTE_PCI.html

時(shí)間同步過程

在非常高的級(jí)別，定時(shí)同步的過程可以描述如下。

• i）UE解碼具有三個(gè)不同主同步序列的主同步，并找出為該小區(qū)分配的序列并獲得主時(shí)間同步。
• ii）應(yīng)用主同步序列以解碼輔同步代碼并找出為該小區(qū)分配的序列。

此同步檢測每5 ms完成一次。 

正如我在前一節(jié)中提到的，三個(gè)不同的序列被用作主同步信號(hào)，并且在三個(gè)序列中的每一個(gè)之間存在一對一映射，并且在小區(qū)標(biāo)識(shí)組內(nèi)存在小區(qū)ID。在UE檢測到該小區(qū)標(biāo)識(shí)組之后，它可以確定幀定時(shí)。UE還從該小區(qū)標(biāo)識(shí)組中確定哪個(gè)偽隨機(jī)序列用于在小區(qū)中生成參考信號(hào)。

• iii）一旦建立了該定時(shí)同步，UE就可以解碼MIB并找出SFN號(hào)，因?yàn)镸IB攜帶SFN號(hào)。 

如果您進(jìn)一步了解詳細(xì)信息，則需要執(zhí)行以下幾個(gè)步驟（步驟（1）和步驟（2））。要檢測PSS和SSS，您需要準(zhǔn)確地獲取具有一系列特定資源元素的數(shù)據(jù)。要準(zhǔn)確地從特定資源元素中提取數(shù)據(jù)，您需要知道確切的符號(hào)邊界（起始樣本和OFDM符號(hào)的結(jié)束樣本）。一旦檢測到確切的符號(hào)邊界，就可以檢測頻率偏移（一種頻率誤差）以進(jìn)一步補(bǔ)償信號(hào)。從某種意義上說，這兩個(gè)步驟比PSS，SSS檢測更難。

您可以使用不同的技術(shù)來檢測符號(hào)邊界，但是使用的常用技術(shù)之一是使用循環(huán)前綴的屬性。如您所知，Cyclic Prefix是來自O(shè)FDM符號(hào)結(jié)尾部分的數(shù)據(jù)序列的副本。這意味著循環(huán)前綴和符號(hào)的結(jié)尾部分之間的相關(guān)性應(yīng)該與其他區(qū)域相比非常大，如下所示。

<圖1：當(dāng)相關(guān)窗口精確地位于循環(huán)前綴和符號(hào)的結(jié)尾部分時(shí)>的情況

<圖2：當(dāng)相關(guān)窗口不在循環(huán)前綴的位置和符號(hào)的結(jié)尾部分時(shí)>的情況 

正確使用此選項(xiàng)，如果您在沿著捕獲的時(shí)域數(shù)據(jù)向下滑動(dòng)兩個(gè)相關(guān)窗口時(shí)找到獲得最高相關(guān)性的點(diǎn)。您可以找到符號(hào)邊界。 

以下是在逐個(gè)樣本滑動(dòng)窗口的同時(shí)繪制這些相關(guān)性的示例。顯然，您可以看到具有一個(gè)OFDM符號(hào)間隔的峰值（這來自以7.62 Mhz采樣率采樣的5 Mhz BW LTE下行鏈路數(shù)據(jù)）。 

但在實(shí)際工程中沒有任何東西像教科書。盡管循環(huán)前綴應(yīng)該與符號(hào)的結(jié)尾部分相同，但實(shí)際上它并不完全相同，因?yàn)樵谏尚盘?hào)并通過信號(hào)路徑傳播時(shí)應(yīng)用了不同的噪聲（或衰落）。因此，相關(guān)峰值現(xiàn)在可能恰好出現(xiàn)在預(yù)期點(diǎn)。此外，峰值可能不僅僅是一個(gè)點(diǎn)......您可能會(huì)在峰值周圍的幾個(gè)樣本周圍看到類似的高相關(guān)性。因此，您會(huì)在幾個(gè)樣本中出現(xiàn)峰值位置的一些錯(cuò)誤。

隨著相關(guān)窗口的長度變長，這些相關(guān)峰值的準(zhǔn)確度將更準(zhǔn)確。這意味著您可以在更寬的帶寬內(nèi)獲得相當(dāng)好的準(zhǔn)確性，因?yàn)镃P長度在更寬的帶寬中更長。然而，隨著CP長度變短，系統(tǒng)帶寬越來越窄，相關(guān)性的準(zhǔn)確性越來越差。

因此，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，您需要一些額外的技巧來補(bǔ)償這種錯(cuò)誤。

P-SS（主同步信號(hào)）

• 映射到72個(gè)活動(dòng)子載波（6個(gè)資源塊），以時(shí)隙0（子幀0）和時(shí)隙10（子幀5）中的DC子載波為中心。
• 由62個(gè)Zadoff Chu序列值組成
• 用于下行鏈路幀同步
• 確定物理小區(qū)ID的關(guān)鍵因素之一
• 有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱物理層：PSS和Matlab工具箱：PSS。

對于大多數(shù)情況來說，這可能不是一個(gè)大問題，因?yàn)樗鼘τ诖蠖鄶?shù)用于測試的設(shè)備都可以正常工作。否則它將不會(huì)給你進(jìn)行測試。

但是，如果您是LTE芯片組早期階段的開發(fā)人員，那么這將是您必須實(shí)施的第一個(gè)信號(hào)之一。

如何從基帶捕獲的IQ數(shù)據(jù)序列中找到PSS的確切位置？這是定時(shí)同步中最重要的部分之一。這是理解LTE協(xié)議的一個(gè)非常棘手的部分，它需要很長時(shí)間才能完成研究。

S-SS（輔同步信號(hào)） 

SSS是用于無線電幀同步的特定物理層信號(hào)。它具有如下所列的特征。

• 映射到72個(gè)活動(dòng)子載波（6個(gè)資源塊），以FDD中的時(shí)隙0（子幀0）和時(shí)隙10（子幀5）中的DC子載波為中心。
• 子幀0中的SSS序列和子幀5中的SSS序列彼此不同
• 由62個(gè)加擾序列組成（基于m序列）
• 奇數(shù)索引資源元素中的值和偶數(shù)索引資源元素中的值由不同的等式生成
• 用于下行鏈路幀同步
• 確定物理小區(qū)ID的關(guān)鍵因素之一
• 有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱物理層：SSS和Matlab工具箱：SSS

對于大多數(shù)情況來說，這可能不是一個(gè)大問題，因?yàn)樗鼘τ诖蠖鄶?shù)用于測試的設(shè)備都可以正常工作。否則它將不會(huì)給你進(jìn)行測試。

但是，如果您是在LTE芯片組早期工作的開發(fā)人員（特別是在基帶區(qū)域），這將是您必須實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)信號(hào)之一。

eNB端代碼分析

pss生成函數(shù)

int generate_pss(int32_t **txdataF, short amp, LTE_DL_FRAME_PARMS *frame_parms, unsigned short symbol, unsigned short slot_offset);

generate_pss(eNB→common_vars.txdataF[0], AMP, &eNB→frame_parms, (eNB->frame_parms.Ncp==0) ? 6 : 5, 0);

1.  根據(jù)NID2提取不同的同步信號(hào)
2. 不同的天線端口遍歷
3. 從m=5到5+62中間遍歷zadoff-chu序列

sss生成函數(shù)

int generate_sss(int32_t **txdataF, int16_t amp, LTE_DL_FRAME_PARMS *frame_parms, uint16_t symbol, uint16_t slot_offset)

generate_sss(eNB→common_vars.txdataF[0], AMP, &eNB→frame_parms, (eNB->frame_parms.Ncp==0) ? 5 : 4, 0);

UE端代碼分析

lte_sync_time

找到相關(guān)性最大的點(diǎn)，返回pos

slot_fep

slot fep (front end processor) = FFT + channel estimation + frequency offset estimation 

/*!
\brief This function implements the OFDM front end processor on reception (FEP)
\param phy_vars_ue Pointer to PHY variables
\param l symbol within slot (0..6/7)
\param Ns Slot number (0..19)
\param sample_offset offset within rxdata (points to beginning of subframe)
\param no_prefix if 1 prefix is removed by HW
\param reset_freq_est if non-zero it resets the frequency offset estimation loop
*/

int slot_fep(PHY_VARS_UE *ue,
                  unsigned char l,
                  unsigned char Ns,
                  int sample_offset,
                  int no_prefix,
                  int reset_freq_est)

rx_sss函數(shù)流程

1. 從subframe0 slot0的倒數(shù)第2和倒數(shù)第1個(gè)符號(hào)解析pss/sss
2. 從subframe5 slot10的倒數(shù)第2和倒數(shù)第1個(gè)符號(hào)解析pss/sss
3. 根據(jù)d0d5是否翻轉(zhuǎn)、pss和sss的相位偏移、Nid1的個(gè)數(shù)，遍歷62個(gè)Zadoff Chu序列值，使用內(nèi)積計(jì)算最強(qiáng)的能量值
4. 對于上述遍歷，匹配的就獲取小區(qū)ID等參數(shù)

_do_pss_sss_extract函數(shù)流程

pss/sss解析

1. 遍歷接收天線個(gè)數(shù)
2. 對于每一個(gè)天線，遍歷不同的RB
3. 對于每一個(gè)RB，遍歷12個(gè) ---這里沒有搞明白

pss_ch_est函數(shù)調(diào)用

pss信道估計(jì)

PCFICH procedure

http://www./html/Handbook_LTE_PCFICH.html

generate_pcfich

rx_pcfich

OAI openair1 PBCH procedure

PBCH procedure

下行概覽

下圖是eNB過程，UE是其逆過程。

PBCH 仿真main函數(shù)

文件調(diào)用關(guān)系

函數(shù)調(diào)用關(guān)系

過程

http://www./html/Handbook_LTE_PBCH.html

http://www./html/lte_toolbox/Matlab_LteToolbox_PBCH.html

1. 對每一個(gè)符號(hào)進(jìn)行遍歷
2. pbch_extract
3. pbch_channel_level
4. pbch_channel_compensation
5. pbch_detection_mr/pch_alamouti (for mimo)
6. pbch_quantize
7. 然后pbch_unscrambling 
8. lte_rate_matching_cc_rx 速率匹配
9. 物理層viterbi解碼 phy_viterbi_lte_sse2
10. 然后根據(jù)crc判斷發(fā)射天線個(gè)數(shù)

0AI openair1 PDCCH procedure

PDCCH procedure

http://www./html/Handbook_LTE_PDCCH.html

PDCCH TX

PDCCH RX

1. PDCCH extract RBS
2. PDCCH channel level
3. PDCCH channel compensation
4. PDCCH LLR
5. rx PCFICH
6. PDCCH extract RBS
7. PDCCH channel compensation
8. PDCCH LLR
9. PDDCH demapping
10. PDDCH deinterleaving
11. PDCCH unscrambling
12. get_nCEE

OAI openair1 PMCH procedure

PMCH procedure

1. mch_extract_rbs
2. mch_channel_level
3. mch_channel_compensation
4. mch_detection_mrc
5. mch_detection_mrc