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小區(qū)搜索
1. 小區(qū)的分類
與PLMN類似,小區(qū)也分為幾種類型。
可接受的小區(qū)(Acceptable Cell)是指終端用戶在小區(qū)中只可以獲得一些受限的最基本的服務(wù),比如只能撥打緊急電話。它的判定條件是不在禁止的小區(qū)之列,而且其信號質(zhì)量滿足一定的要求。
合適的小區(qū)(Suitable Cell)是指終端用戶可以在小區(qū)中獲得正常的通信服務(wù),比如撥打語音電話、發(fā)送短信等。它的判定條件是不在禁止的小區(qū)之列,其信號質(zhì)量滿足一定的要求,其所屬的PLMN是被選擇的PLMN,或EPLMN,且不在被禁止的路由位置區(qū)內(nèi)。
禁止的小區(qū)(Barred Cell)是指終端無法駐留的小區(qū)。通常,此類小區(qū)會在其發(fā)送的系統(tǒng)消息中有明確的指示信息。
運營商預(yù)留的小區(qū)(Reserved Cell)是指被運營商用來作為其他一些特殊用途的小區(qū),通常這類小區(qū)也會在其發(fā)送的系統(tǒng)消息中有明確的指示。
2. 小區(qū)搜索過程
通常,終端在事先不知道小區(qū)任何信息的情況下搜索小區(qū),需要經(jīng)過時隙同步、幀同步、捕獲主擾碼三個步驟。這三個步驟涉及到四個下行物理信道:主同步信道(P-SCH)、從同步信道(S-SCH)、主公共導(dǎo)頻信道 (P-CPICH)、主公共控制物理信道(P-CCPCH)。
當(dāng)然,如果終端上已經(jīng)存有某個小區(qū)的信息,如頻率、主擾碼等,那么終端可以利用這些信息來簡化小區(qū)搜索過程。但我們知道,這實際上只是前一種情況的特殊現(xiàn)象,其搜索過程仍大致需要遵循這三個步驟,因此本文討論第一種情況,以便為大家做較為全面的介紹。
(1)時隙同步
我們知道,一個無線幀為10 ms,38400碼片,又分為15個時隙。上文提到的四個物理信道之間是同步的。第一步的目的就是要獲取各時隙的邊界,從而與各物理信道實現(xiàn)時隙同步。這一步是通過捕獲主同步信道來實現(xiàn)的。
主同步信道不屬于碼信道,沒有經(jīng)過擴頻和加擾處理。主同步信道在每個時隙的起始處重復(fù)發(fā)送主同步碼,為256碼片,占整個時隙的1/10。所有小區(qū)的主同步碼相同,而且終端預(yù)先知道其碼片序列,因此只需要用一個性能較好的匹配濾波器就可以檢測、捕獲到該主同步碼,從而確定各物理信道的時隙邊界。
(2)幀同步
這一步是通過捕獲從同步信道來實現(xiàn)的。從同步信道也不屬于碼信道,沒有經(jīng)過擴頻和加擾處理。從同步信道上發(fā)送從同步碼,從同步碼也是256個碼片,在每個時隙的開始處與主同步碼一起發(fā)送,每個時隙使用一個從同步碼。所不同的是,從同步碼總共有16個不同的碼片序列,這些從同步碼又被編排成64個不同的組合,每個組合為15個從同步碼字長,用于一個無線幀,需要注意的是,在某一組合中同一從同步碼可能出現(xiàn)若干次,而每個組合對應(yīng)于一組主擾碼。
我們知道,下行擾碼是由長度為18位的移位寄存器生成的PN序列,因此總共有2(18)-1個,常用的有8192個,又分為主擾碼和從擾碼,其中主擾碼有512個,分為64組,每組8個。因此,在第二步實現(xiàn)物理信道的幀同步的同時,終端可以獲悉該小區(qū)的無線幀中使用的從同步碼字組合,從而可以確定該小區(qū)使用的主擾碼所屬的組別。
(3)捕獲主擾碼
有了前兩步的基礎(chǔ),并且知道主公共導(dǎo)頻信道的信道化碼為Cch,256,0,終端即能夠同步到主公共導(dǎo)頻信道的無線幀。
主公共導(dǎo)頻信道是一個碼信道,在整個小區(qū)內(nèi)廣播,每個小區(qū)有且僅有一個主公共導(dǎo)頻信道。該信道在發(fā)射前需要經(jīng)過擴頻和加擾。在擴頻前,該信道發(fā)送4個符號“1”,即“1111”。經(jīng)過擴頻,該信道發(fā)送256個符號“1”。再用一個主擾碼進行加擾,最后在該信道的每一幀上發(fā)射的就是38400碼片的主擾碼。而第二步已經(jīng)確定該主擾碼所屬的組號,因此,只需要定位到該主擾碼組,然后從8個主擾碼中找到與本小區(qū)匹配的主擾碼,捕獲主擾碼的工作即告結(jié)束。
然后,就可以用主擾碼解碼主公共控制物理信道,從而解調(diào)出系統(tǒng)下發(fā)的廣播消息。
3. 小區(qū)選擇的信號質(zhì)量要求
在經(jīng)過前面的小區(qū)搜索過程后,終端仍需判定該小區(qū)的信號質(zhì)量是否達到一定的要求,才能進一步確定是否可以駐留在該小區(qū),以獲得正常的通信服務(wù)。
對于WCDMA終端來說,通常需要通過兩個公式的計算結(jié)果來進行判定。
0<Sa=Q1-Q2(FDD適用)
0<Sb=Q3-Q4-P
Sa:小區(qū)選擇的質(zhì)量要求;
Sb:小區(qū)選擇的接收電平質(zhì)量要求;
Q1:小區(qū)的信號質(zhì)量測量值 FDD:CPICH Eb/No;
Q2:小區(qū)選擇的信號質(zhì)量最低要求;
Q3:接收電平測量值 FDD:CPICH 信道接收信號碼域功率;
Q4:小區(qū)選擇的接收電平最低要求;
P:UE_TXPWR_MAX_RACH(終端允許的最大發(fā)射功率) - P_MAX(終端允許的最大的標(biāo)稱發(fā)射功率)和0中兩者的較大值。
第一個公式是判定終端測量到的主公共導(dǎo)頻信道的Ec/No是否達到要求。
第二個公式是判定終端測量到的主公共導(dǎo)頻信道的接收信號的碼域功率是否達到要求。
如果這兩個公式的計算結(jié)果都大于零,那么說明該小區(qū)的信號質(zhì)量是可以接受的。否則,終端將無法使用該小區(qū)。
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