PSS/SSS procedure

基礎知識

http://sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PSS.html

http://sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_SSS.html

http://sharetechnote.com/html/lte_toolbox/Matlab_LteToolbox_PSS.html

http://sharetechnote.com/html/lte_toolbox/Matlab_LteToolbox_SSS.html

http://sharetechnote.com/html/BasicProcedure_LTE_TimeSync.html

http://sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PCI.html

時(shí)間同步過(guò)程

在非常高的級別，定時(shí)同步的過(guò)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，并找出為該小區分配的序列并獲得主時(shí)間同步。
• ii）應用主同步序列以解碼輔同步代碼并找出為該小區分配的序列。

此同步檢測每5 ms完成一次。 

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

• iii）一旦建立了該定時(shí)同步，UE就可以解碼MIB并找出SFN號，因為MIB攜帶SFN號。 

如果您進(jìn)一步了解詳細信息，則需要執行以下幾個(gè)步驟（步驟（1）和步驟（2））。要檢測PSS和SSS，您需要準確地獲取具有一系列特定資源元素的數據。要準確地從特定資源元素中提取數據，您需要知道確切的符號邊界（起始樣本和OFDM符號的結束樣本）。一旦檢測到確切的符號邊界，就可以檢測頻率偏移（一種頻率誤差）以進(jìn)一步補償信號。從某種意義上說(shuō)，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(lái)檢測符號邊界，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(lái)自OFDM符號結尾部分的數據序列的副本。這意味著(zhù)循環(huán)前綴和符號的結尾部分之間的相關(guān)性應該與其他區域相比非常大，如下所示。

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

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

正確使用此選項，如果您在沿著(zhù)捕獲的時(shí)域數據向下滑動(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符號間隔的峰值（這來(lái)自以7.62 Mhz采樣率采樣的5 Mhz BW LTE下行鏈路數據）。 

但在實(shí)際工程中沒(méi)有任何東西像教科書(shū)。盡管循環(huán)前綴應該與符號的結尾部分相同，但實(shí)際上它并不完全相同，因為在生成信號并通過(guò)信號路徑傳播時(shí)應用了不同的噪聲（或衰落）。因此，相關(guān)峰值現在可能恰好出現在預期點(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?chē)膸讉€(gè)樣本周?chē)吹筋?lèi)似的高相關(guān)性。因此，您會(huì )在幾個(gè)樣本中出現峰值位置的一些錯誤。

隨著(zhù)相關(guān)窗口的長(cháng)度變長(cháng)，這些相關(guān)峰值的準確度將更準確。這意味著(zhù)您可以在更寬的帶寬內獲得相當好的準確性，因為CP長(cháng)度在更寬的帶寬中更長(cháng)。然而，隨著(zhù)CP長(cháng)度變短，系統帶寬越來(lái)越窄，相關(guān)性的準確性越來(lái)越差。

因此，在實(shí)際實(shí)現中，您需要一些額外的技巧來(lái)補償這種錯誤。

P-SS（主同步信號）

• 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ID的關(guān)鍵因素之一
• 有關(guān)詳細信息，請參閱物理層：PSS和Matlab工具箱：PSS。

對于大多數情況來(lái)說(shuō)，這可能不是一個(gè)大問(wèn)題，因為它對于大多數用于測試的設備都可以正常工作。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(kāi)發(fā)人員，那么這將是您必須實(shí)施的第一個(gè)信號之一。

如何從基帶捕獲的IQ數據序列中找到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(cháng)時(shí)間才能完成研究。

S-SS（輔同步信號） 

SSS是用于無(wú)線(xiàn)電幀同步的特定物理層信號。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）
• 奇數索引資源元素中的值和偶數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ID的關(guān)鍵因素之一
• 有關(guān)詳細信息，請參閱物理層：SSS和Matlab工具箱：SSS

對于大多數情況來(lái)說(shuō)，這可能不是一個(gè)大問(wèn)題，因為它對于大多數用于測試的設備都可以正常工作。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(kāi)發(fā)人員（特別是在基帶區域），這將是您必須實(shí)現的第一個(gè)信號之一。

eNB端代碼分析

pss生成函數

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

sss生成函數

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函數流程

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

_do_pss_sss_extract函數流程

pss/sss解析

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

pss_ch_est函數調用

pss信道估計

PCFICH procedure

http://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PCFICH.html

generate_pcfich

rx_pcfich

OAI openair1 PBCH procedure

PBCH procedure

下行概覽

下圖是eNB過(guò)程，UE是其逆過(guò)程。

PBCH 仿真main函數

文件調用關(guān)系

函數調用關(guān)系

過(guò)程

http://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PBCH.html

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

1. 對每一個(gè)符號進(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crc判斷發(fā)射天線(xiàn)個(gè)數

0AI openair1 PDCCH procedure

PDCCH procedure

http://www.sharetechnote.com/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