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. В соответствии с [14] 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 [1]. Как и в UMTS, для определения идентификатора соты в направлении вниз передают 2 синхронизирующих сигнала: первичный PSS (Primary Synchronization Signal) и SSS (Secondary Synchronization Signal). Приняв PSS, UE 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 M_ZC/m, где M_ZC – длина корневой последовательности.

ZC-последовательности относятся к классу последовательностей CAZAC (Constant-Amplitude Zero-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

(3.1)

где u – индекс ZC-последовательности из всего возможного набора для данной длины M_ZC (рис.3.10). Число ZC-последовательностей длиной M_ZC равно количеству простых целых чисел от 0 до M_ZC. Очень часто длину М_ZC 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.3.10. ZC-последовательность

 

В качестве PSS в E-UTRA используют три взаимно-ортогональные ZC-последовательности. Каждой из них соответствует идентификатор физического уровня N_ID⁽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 N_ID⁽²⁾.

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

(3.2)

Корневые индексы для 3-х различных сигналов приведены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

NID^(2)	u

Символы сигнала PSS размещают в одном OFDM-символе, резервируя для этого 72 поднесущие по обеим сторонам от центральной частоты fо (рис. 3.11). 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.

Рис.3.11. Генерация синхронизирующих сигналов

PSS передают дважды в течение 10 мс кадра. При работе с частотным дуплексом (кадры типа 1, рис.3.1) 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, рис.3.3) 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 N_ID⁽²⁾.

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

N_ID^(cell) = 3 N_ID⁽¹⁾ + N_ID⁽²⁾ (3.3)

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. 3.11). 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. 3.12).

Рис.3.12. 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).

(3.4)

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

(3.5)

В (3.4) 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 m₀ и m₁ элементов.

Приняв сигналы PSS и SSS, UE читает информацию вещательного канала PBCH (Physical Broadcast Channel). По этому каналу передают MIB (Master Information Block), где указана полоса рабочих частот, конфигурация канала PHICH, передан номер кадра SFN (System Frame Number) и определено число передающих антенн в eNB. Приняв MIB, UE может прочесть блоки системной информации SIB (System Information Block) в DL-SCH (Downlink Shared Channel). 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.