同步信号在LTE系统中的应用与优化

TD-LTE系统支持504个小区ID，并将所有的小区ID划分为168个小区组，每个小区组内有504/168=3个小区ID。小区ID号由主同步序列编号（N ID_1）和辅同步序列编号（N ID_2）共同决定，具体关系为N ID_cell=3N ID_2+N ID_1。

小区搜索的第一步是检测出PSS，在根据二者间的位置偏移检测SSS，进而利用上述关系式计算出小区ID。采用PSS和SSS两种同步信号能够加快小区搜索的速度。下面对两种同步信号作简单介绍。

1.主同步信号

PSS序列必须具备良好的相关性、频域平坦性、低复杂度等性能，TD-LTE的PSS序列采用长度为63的频域Zadoff-Chu（ZC）序列。ZC序列广泛应用于LTE中，除了PSS，还包括随机接入前导和上行链路参考信号。

设置ZC序列的根指数是为了具有良好的周期自相关性和互相性。从UE的角度来看，选择的PSS根指数组合可以满足时域的根对称性，可以通过单相关器检测，使得复杂度降低。UE侧对PSS序列采用非相干检测。PSS采用长度为63的频域ZC序列，PSS序列到子载波的映射关系如图2-24所示。

图2-24 PSS序列映射

LTE系统中，针对不同的系统带宽，同步信号均占据中央的1.25 MHz（6个PRB）的位置。长度为63的ZC序列截去中间一个处于直流子载波上的符号后得到长度为62的序列，在频域上映射到带宽中心的62个子载波上。PSS两侧分别预留5个子载波提供干扰保护。

2.辅同步信号

辅助同步码（Secondary Synchronization Code，SSC）由两个长度为31的m序列交叉映射得到。具体来说，首先由一个长度为31的m序列循环移位后得到一组m序列，从中选取两个m序列（称为SSC短码），将这两个SSC短码交错映射在整个SSCH上，得到一个长度为62的SSC序列。为了确定10 ms定时获得无线帧同步，在一个无线帧内，前半帧两个SSC短码交叉映射方式与后半帧的交叉映射方式相反。同时，为了确保SSS检测的准确性，对两个SSC短码进行二次加扰。

SSS序列映射过程如图2-25所示，每个SSS序列由频域上两个长度为31的BPSK调制辅助同步码交错构成，即SSC1和SSC2。

SSS序列具有良好的频域特性，在PSS存在的情况下，SSS检测允许频偏至少为75 kHz。时域上由于扰码的影响，SSS序列的任何循环移位的互相性没有传统m序列好。

从UE的角度看，SSS检测是在PSS检测之后完成的，因此假设信道已经检测出PSS序列。对于SSS序列检测，UE侧可以采用相干和非相干两种检测方法。(www.xing528.com)

图2-25 SSS序列映射过程

3.PSS和SSS的位置和映射

频域上，PSCH和SSCH均占据整个带宽中央的1.05 MHz，即6个PRB。62个子载波均匀分布在DC两侧，剩余10个子载波作为SCH与其他数据/信令传输的保护间隔。

时域上，主同步信号与辅同步信号周期性传输，且二者位置偏移固定。如图2-26所示，主同步信号在每个无线帧的GwPTS的第三个符号上传输，辅同步信号在每个无线帧的第一个子帧的最后一个符号上传输。

图2-26 PSS和SSS的位置和映射

4.同步保持过程

为了保证下行信令和数据的正确传输，在小区搜索完成后，UE侧需要对下行链路质量进行测量，确保正确接收下行信令和数据；同时，UE通过随机接入过程来实现与基站的上行同步，之后，基站不断对UE发送定时调整指令来维持上行同步。UE与服务小区同步后，会不断检测下行链路质量，并上报至高层以指示其处于同步/异步状态。

在非DRX模式下，UE物理层在每个无线帧都对无线链路质量进行检测，并综合之前的信道质量与判决门限（Qout和Qin），确定当前的信道状态。

在DRX模式下，一个DRX周期内，UE物理层至少进行一次无线链路质量测量，并综合之前的信道质量与判决门限（Qout和Qin），确定当前的信道状态。

为了保证UE能够与基站保持同步，需要对UE的定时时刻进行调整。基站通过检测UE上发的参考信号，确定UE是否与基站保持同步，如果存在同步偏差，则基站将下发一个定时调整指令指示UE需要进行定时同步点的调整。UE一旦接收到eNodeB的定时提前命令，将会调整自身用于PUCCH/PUSCH/SRS传输的上行定时（16TS的整数倍）。