1.1 PSS和SSS1.1.1 PSS原理概述和Matlab仿真PSS是種特殊的物理層信號(hào)，用于LTE中無(wú)線(xiàn)幀同步。有以下幾點(diǎn)注意：
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FDD時(shí)候，映射到72個(gè)中心子載頻上（6個(gè)RB），圍繞在中心DC子載頻周?chē)�，時(shí)域上映射子幀0（時(shí)隙0）和子幀5（時(shí)隙10）上
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TDD時(shí)候，映射到72個(gè)中心子載頻上（6個(gè)RB），圍繞在中心DC子載頻周?chē)�，時(shí)域上映射子幀1（時(shí)隙1）和子幀5（時(shí)隙11）上
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由62長(zhǎng)度的Zadoff Chu序列組成
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用于下行幀同步
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一個(gè)重要的決定PSS序列的就是PhysicalCell ID （PCI）中的NID(2)決定（0~2）
PSS信號(hào)的生成圖如圖1-1
圖1-1 PSS信號(hào)生成流程圖
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從上圖明顯能看到PSS信號(hào)生成過(guò)程中，一個(gè)重要的因素就是NID(2)，u值，也就是說(shuō)NID(2)只有3中取值過(guò)程，對(duì)應(yīng)Zadoff Chu序列中的25,29,34 u值。


這樣理解就是常說(shuō)的MOD3干擾。那么MOD3干擾是什么樣情況。
我們以PCI=0,1,2,3為例來(lái)說(shuō)明，使用Matlab仿真。

圖1-2 PCI=0的PSS序列圖
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圖1-3 PCI=1的PSS序列圖
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圖1-4 PCI=2的PSS序列圖
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圖1-5 PCI=3和下面PCI=0的PSS序列圖
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可以從上圖看到。當(dāng)PCI符合MOD3條件時(shí)候，PSS序列完全相同。也就是說(shuō)PSS如果出現(xiàn)在兩個(gè)小區(qū)，則明顯發(fā)生干擾。
在平時(shí)的規(guī)劃和優(yōu)化中，我們需要規(guī)避這種現(xiàn)象。
1.1.1 SSS原理概述和Matlab仿真SSS也是種特殊的物理層信號(hào)，用于無(wú)線(xiàn)幀同步。有以下幾點(diǎn)注意：
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FDD時(shí)候，映射到72個(gè)中心子載頻上（6個(gè)RB），圍繞在中心DC子載頻周?chē)�，時(shí)域上映射子幀0（時(shí)隙0）和子幀5（時(shí)隙10）上
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TDD時(shí)候，映射到72個(gè)中心子載頻上（6個(gè)RB），圍繞在中心DC子載頻周?chē)�，時(shí)域上映射子幀1（時(shí)隙1）和子幀6（時(shí)隙11）上
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由62長(zhǎng)度的加擾序列（m序列）組成
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用于下行幀同步
l
一個(gè)重要的決定PSS序列的就是PhysicalCell ID （PCI）中的NID(1)決定（0~167）
物理層流程可以詳見(jiàn)【36.2116.11.2】


可以看到NID(1)有0~167共168中序列組合，所以規(guī)劃不出現(xiàn)錯(cuò)誤的話(huà)。SSS是不會(huì)或者很難出現(xiàn)干擾，除非PCI完全相等了。
由于使用m序列，虛值為0，所以在星座圖中顯示為實(shí)軸上的2個(gè)點(diǎn)，虛軸無(wú)值。
我們以PCI=0,1,2,3為例來(lái)說(shuō)明SSS的序列情況，使用Matlab仿真。

圖1-6 PCI=0的SSS序列圖
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圖1-7 PCI=1的SSS序列圖
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圖1-8 PCI=2的SSS序列圖
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圖1-9 PCI=3的SSS序列圖和下面PCI=0的序列圖
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從上圖可以看到，當(dāng)PCI=0和PCI=3時(shí)候，SSS序列并沒(méi)用相同。所以SSS序列并不存在MOD3干擾的情況。


1.1.1 PSS和SSS用于小區(qū)搜索PSS用于小區(qū)搜索



小區(qū)搜索的主要目的：1）與小區(qū)取得頻率和符號(hào)同步（下行同步）；2）獲取系統(tǒng)幀timing，即下行幀的起始位置；3）確定小區(qū)的PCI（Physical-layer Cell Identity）。
UE不僅需要在開(kāi)機(jī)時(shí)進(jìn)行小區(qū)搜索，為了支持移動(dòng)性（mobility），UE會(huì)不停地搜索鄰居小區(qū)、取得同步并估計(jì)該小區(qū)信號(hào)的接收質(zhì)量，從而決定是否進(jìn)行切換（handover，當(dāng)UE處于RRC_CONNECTED態(tài)）或小區(qū)重選（cell re-selection，當(dāng)UE處于RRC_IDLE態(tài)）。

LTE一共定義了504個(gè)不同的PCI（對(duì)應(yīng)協(xié)議36.211中的Nid cell，取值范圍0 ~ 503），且每個(gè)PCI對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的下行參考信號(hào)序列。所有PCI的集合被分成168個(gè)組（對(duì)應(yīng)協(xié)議36.211中的Nid(1)，取值范圍0 ~ 167），每組包含3個(gè)小區(qū)ID（對(duì)應(yīng)協(xié)議36.211中的NID(2)，取值范圍0 ~ 2）。即有
Nid cell=3*Nid(1)+Nid(2)
為了支持小區(qū)搜索，LTE定義了2個(gè)下行同步信號(hào)：PSS（PrimarySynchronizationSignal，主同步信號(hào)）和SSS（SecondarySynchronizationSignal，輔同步信號(hào)）。

對(duì)于TDD和FDD而言，這2類(lèi)同步信號(hào)的結(jié)構(gòu)是完全一樣的，但在幀中的時(shí)域位置有所不同。
對(duì)于FDD而言，PSS在子幀0和5的第一個(gè)slot的最后一個(gè)symbol上發(fā)送；SSS與PSS在同一子幀同一slot上發(fā)送，但SSS位于倒數(shù)第二個(gè)symbol上，比PSS提前一個(gè)symbol；（見(jiàn)圖1.1）
對(duì)于TDD而言，PSS在子幀1和6的第三個(gè)symbol上發(fā)送；而SSS在子幀0和5的最后一個(gè)symbol上發(fā)送，比PSS提前3個(gè)symbol，見(jiàn)圖1-10


圖1-10 PSS和SSS在FDD TDD中的位置
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UE開(kāi)機(jī)時(shí)并不知道小區(qū)系統(tǒng)帶寬的大小，但它知道自己支持的頻帶和帶寬（見(jiàn)36.101）。為了使UE能夠盡快檢測(cè)到系統(tǒng)的頻率和符號(hào)同步信息，無(wú)論系統(tǒng)帶寬大小，PSS和SSS都位于中心的72個(gè)子載波上（即中心的6個(gè)RB上，不包含DC。實(shí)際只使用了頻率中心DC周?chē)��?/font>62個(gè)子載波，兩邊各留了5個(gè)子載波用作保護(hù)波段）。UE會(huì)在其支持的LTE頻率的中心頻點(diǎn)附近去嘗試接收PSS和SSS。

PSS使用長(zhǎng)度為63的Zadoff-Chu序列（中間有DC子載波，所以實(shí)際上傳輸?shù)拈L(zhǎng)度為62），加上邊界額外預(yù)留的用作保護(hù)頻段的5個(gè)子載波，形成了占據(jù)中心72個(gè)子載波（不包含DC）的PSS，見(jiàn)圖1-11
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PSS有3個(gè)取值，對(duì)應(yīng)3種不同的Zadoff-Chu序列，每種序列對(duì)應(yīng)一個(gè)Nid(2)。某個(gè)小區(qū)的PSS對(duì)應(yīng)的序列由該小區(qū)的PCI決定，即Nidcell% 3。從36.211的6.11.1.1可以看出，不同的Nid(2)對(duì)應(yīng)不同的Root index u，進(jìn)而決定了不同Zadoff-Chu序列。
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UE為了接收PSS，會(huì)使用36.211中Table 6.11.1.1-1指定的Root index u來(lái)嘗試解碼PSS，直到其中某個(gè)Root index u成功解出PSS為止。這樣，UE就知道了該小區(qū)的Nid(2)。又由于PSS在時(shí)域上的位置是固定的（見(jiàn)圖1-10），因此UE又可以得到該小區(qū)的5 ms timing（一個(gè)系統(tǒng)幀內(nèi)有兩個(gè)PSS，且這兩個(gè)PSS的相同的，因此UE不知道解出的PSS是第一個(gè)還是第二個(gè)，所以只能得到5 ms timing）。

綜上所述，通過(guò)PSS，UE可以得到如下信息：
lNID(2)
l5ms timing
5 ms timing
SSS用于小區(qū)搜索
與PSS類(lèi)似，SSS使用長(zhǎng)度為63的m序列（中間有DC子載波，所以實(shí)際上傳輸?shù)拈L(zhǎng)度為62），加上邊界額外預(yù)留的用作保護(hù)頻段的5個(gè)子載波，形成了占據(jù)中心72個(gè)子載波（不包含DC）的SSS。且從圖1-10可以看出，無(wú)論是FDD還是TDD，SSS都在子幀0和5上傳輸。
LTE中，SSS的設(shè)計(jì)有其特別之處：
l
2個(gè)SSS（ sss1位于子幀0， sss2位于子幀5）的值來(lái)源于168個(gè)可選值的集合，其對(duì)應(yīng)168個(gè)不同Nid(1)；（見(jiàn)36.211的Table 6.11.2.1-1，Nid(1) = Nidcell / 3）


lsss1的取值范圍與 sss2是不同的，因此允許UE只接收一個(gè)SSS就檢測(cè)出系統(tǒng)幀10 ms的timing（即子幀0所在的位置）。這樣做的原因在于，小區(qū)搜索過(guò)程中，UE會(huì)搜索多個(gè)小區(qū)，搜索的時(shí)間窗可能不足以讓UE檢測(cè)超過(guò)一個(gè)SSS。
SSS的結(jié)構(gòu)如圖1-12所示，sss1 是由2個(gè)長(zhǎng)度為31的m-sequence X和Y交織而成的，每個(gè)都可以取31個(gè)不同的值（實(shí)際上是同一m-sequences的31種不同的偏移，對(duì)應(yīng)36.211的Table6.11.2.1-1的m0 和m1 ）。在同一個(gè)小區(qū)中，sss1 與sss2 使用的是相同的2個(gè)m-sequence，不同的是，在sss2 中，這2個(gè)sequence（X和Y）在頻域上交換了一下位置，從而保證了sss1 和 sss2屬于不同的集合。（36.211的6.11.2.1中計(jì)算 d(2n)和d(2n+1)的那個(gè)公式，可以很好地說(shuō)明sss1 和 sss2的不同。對(duì)于sss1 而言，偶數(shù)位偏移m0 位，奇數(shù)位偏移m1 位；對(duì)于sss2 而言，偶數(shù)位偏移m1 位，奇數(shù)位偏移m0 位。而從Table 6.11.2.1-1可以看出，( m0, m1)組成一個(gè)取值，且m0 一定小于 m1，因此，sss1 和 sss2的取值范圍必定不同）圖1-1 SSS的結(jié)構(gòu)
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3GPP36.211表6.11.2.1-1:物理層小區(qū)ID組NID(2)和序號(hào) M0及M1 的映射關(guān)系

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下面介紹UE是如何解碼SSS的。

步驟 1
UE知道PSS后，就知道了SSS可能的位置。為什么說(shuō)是可能呢？

首先，UE在檢測(cè)到SSS之前，還不知道該小區(qū)是工作在FDD還是TDD模式下。如果UE同時(shí)支持FDD和TDD，則會(huì)在2個(gè)可能的位置上（見(jiàn)圖1.1）去嘗試解碼SSS。如果在PSS的前一個(gè)symbol上檢測(cè)到SSS，則小區(qū)工作在FDD模式下；如果在PSS的前3個(gè)symbol上檢測(cè)到SSS，則小區(qū)工作在TDD模式下。如果UE只支持FDD或TDD，則只會(huì)在相應(yīng)的位置上去檢測(cè)SSS，如果檢測(cè)不到，則認(rèn)為不能接入該小區(qū)。（通過(guò)檢測(cè)SSS，UE知道小區(qū)是工作在FDD模式還是TDD模式下）
其次，SSS的確切位置還和CP（Cyclic Prefix）的長(zhǎng)度有關(guān)（如圖1-13，圖1-13所示）。在此階段，UE還不知道小區(qū)的CP配置（Normal CP還是Extended CP），因此會(huì)在這兩個(gè)可能的位置去盲檢SSS。（通過(guò)檢測(cè)SSS，UE知道小區(qū)的CP配置）

圖1-13 TDD模式，PSS/SSS在時(shí)域上位置

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步驟 2
UE會(huì)在SSS可能出現(xiàn)的位置（如果UE同時(shí)支持FDD和TDD，則至多有4個(gè)位置），根據(jù)36.211中6.11.2.1節(jié)里的公式、Table6.11.2.1-1中可能出現(xiàn)的168種取值、以及X與Y交織的順序（以便確定是SSS1還是SSS2 ，其實(shí)都能體現(xiàn)在公式里）等，盲檢SSS。

如果成功解碼出SSS（當(dāng)然也知道了該SSS是SSS1 還是SSS2 ），就確定了168種取值之一（Table 6.11.2.1-1中的m0 和m1 ），也就確定了NID(1) 。確定了SSS是 SSS1還是SSS2 ，也就確定了該SSS是位于子幀0還是子幀5，進(jìn)而也就確定了該系統(tǒng)幀中子幀0所在的位置，即10 ms timing。

綜上所述，通過(guò)SSS，UE可以得到如下信息：
lNID(1)，加上檢測(cè)PSS時(shí)得到的NID(2) ，也就得到了小區(qū)的PCI；
l
由于cell-specific RS及其時(shí)頻位置與PCI是一一對(duì)應(yīng)的，因此也就知道了該小區(qū)的下行cell-specific RS及其時(shí)頻位置；
l
10 ms timing，即系統(tǒng)幀中子幀0所在的位置（此時(shí)還不知道系統(tǒng)幀號(hào)，需要進(jìn)一步解碼PBCH）；
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小區(qū)是工作在FDD還是TDD模式下；
l
CP配置：是Normal CP還是Extended CP。
在多天線(xiàn)傳輸?shù)那闆r下，同一子幀內(nèi)，PSS和SSS總是在相同的天線(xiàn)端口上發(fā)射，而在不同的子幀上，則可以利用多天線(xiàn)增益，在不同的天線(xiàn)端口上發(fā)射。

如果是初始同步（此時(shí)UE還沒(méi)有駐留或連接到一個(gè)LTE小區(qū)），在檢測(cè)完同步信號(hào)之后，UE會(huì)解碼PBCH，以獲取最重要的系統(tǒng)信息。

如果是識(shí)別鄰居小區(qū)，UE并不需要解碼PBCH，而只需要基于最新檢測(cè)到的小區(qū)參考信號(hào)來(lái)測(cè)量下行信號(hào)質(zhì)量水平，以決定是進(jìn)行小區(qū)重選（UE處于RRC_IDLE態(tài)）還是handover（UE處于RRC_CONNECTED態(tài)。此時(shí)UE會(huì)通過(guò)RSRP將這些測(cè)量結(jié)果上報(bào)給服務(wù)小區(qū)，決定是否進(jìn)行handover）。
圖1-15 小區(qū)搜索各個(gè)階段過(guò)程

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