1.1 PSS和SSS1.1.1 PSS原理概述和Matlab仿真PSS是种特殊的物理层信号，用于LTE中无线帧同步。有以下几点注意：
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FDD时候，映射到72个中心子载频上（6个RB），围绕在中心DC子载频周围，时域上映射子帧0（时隙0）和子帧5（时隙10）上
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TDD时候，映射到72个中心子载频上（6个RB），围绕在中心DC子载频周围，时域上映射子帧1（时隙1）和子帧5（时隙11）上
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由62长度的Zadoff Chu序列组成
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用于下行帧同步
l
一个重要的决定PSS序列的就是PhysicalCell ID （PCI）中的NID(2)决定（0~2）
PSS信号的生成图如图1-1
图1-1 PSS信号生成流程图
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从上图明显能看到PSS信号生成过程中，一个重要的因素就是NID(2)，u值，也就是说NID(2)只有3中取值过程，对应Zadoff Chu序列中的25,29,34 u值。


这样理解就是常说的MOD3干扰。那么MOD3干扰是什么样情况。
我们以PCI=0,1,2,3为例来说明，使用Matlab仿真。

图1-2 PCI=0的PSS序列图
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图1-3 PCI=1的PSS序列图
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图1-4 PCI=2的PSS序列图
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图1-5 PCI=3和下面PCI=0的PSS序列图
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可以从上图看到。当PCI符合MOD3条件时候，PSS序列完全相同。也就是说PSS如果出现在两个小区，则明显发生干扰。
在平时的规划和优化中，我们需要规避这种现象。
1.1.1 SSS原理概述和Matlab仿真SSS也是种特殊的物理层信号，用于无线帧同步。有以下几点注意：
l
FDD时候，映射到72个中心子载频上（6个RB），围绕在中心DC子载频周围，时域上映射子帧0（时隙0）和子帧5（时隙10）上
l
TDD时候，映射到72个中心子载频上（6个RB），围绕在中心DC子载频周围，时域上映射子帧1（时隙1）和子帧6（时隙11）上
l
由62长度的加扰序列（m序列）组成
l
用于下行帧同步
l
一个重要的决定PSS序列的就是PhysicalCell ID （PCI）中的NID(1)决定（0~167）
物理层流程可以详见【36.2116.11.2】


可以看到NID(1)有0~167共168中序列组合，所以规划不出现错误的话。SSS是不会或者很难出现干扰，除非PCI完全相等了。
由于使用m序列，虚值为0，所以在星座图中显示为实轴上的2个点，虚轴无值。
我们以PCI=0,1,2,3为例来说明SSS的序列情况，使用Matlab仿真。

图1-6 PCI=0的SSS序列图
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图1-7 PCI=1的SSS序列图
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图1-8 PCI=2的SSS序列图
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图1-9 PCI=3的SSS序列图和下面PCI=0的序列图
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从上图可以看到，当PCI=0和PCI=3时候，SSS序列并没用相同。所以SSS序列并不存在MOD3干扰的情况。


1.1.1 PSS和SSS用于小区搜索PSS用于小区搜索



小区搜索的主要目的：1）与小区取得频率和符号同步（下行同步）；2）获取系统帧timing，即下行帧的起始位置；3）确定小区的PCI（Physical-layer Cell Identity）。
UE不仅需要在开机时进行小区搜索，为了支持移动性（mobility），UE会不停地搜索邻居小区、取得同步并估计该小区信号的接收质量，从而决定是否进行切换（handover，当UE处于RRC_CONNECTED态）或小区重选（cell re-selection，当UE处于RRC_IDLE态）。

LTE一共定义了504个不同的PCI（对应协议36.211中的Nid cell，取值范围0 ~ 503），且每个PCI对应一个特定的下行参考信号序列。所有PCI的集合被分成168个组（对应协议36.211中的Nid(1)，取值范围0 ~ 167），每组包含3个小区ID（对应协议36.211中的NID(2)，取值范围0 ~ 2）。即有
Nid cell=3*Nid(1)+Nid(2)
为了支持小区搜索，LTE定义了2个下行同步信号：PSS（PrimarySynchronizationSignal，主同步信号）和SSS（SecondarySynchronizationSignal，辅同步信号）。

对于TDD和FDD而言，这2类同步信号的结构是完全一样的，但在帧中的时域位置有所不同。
对于FDD而言，PSS在子帧0和5的第一个slot的最后一个symbol上发送；SSS与PSS在同一子帧同一slot上发送，但SSS位于倒数第二个symbol上，比PSS提前一个symbol；（见图1.1）
对于TDD而言，PSS在子帧1和6的第三个symbol上发送；而SSS在子帧0和5的最后一个symbol上发送，比PSS提前3个symbol，见图1-10


图1-10 PSS和SSS在FDD TDD中的位置
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UE开机时并不知道小区系统带宽的大小，但它知道自己支持的频带和带宽（见36.101）。为了使UE能够尽快检测到系统的频率和符号同步信息，无论系统带宽大小，PSS和SSS都位于中心的72个子载波上（即中心的6个RB上，不包含DC。实际只使用了频率中心DC周围的62个子载波，两边各留了5个子载波用作保护波段）。UE会在其支持的LTE频率的中心频点附近去尝试接收PSS和SSS。

PSS使用长度为63的Zadoff-Chu序列（中间有DC子载波，所以实际上传输的长度为62），加上边界额外预留的用作保护频段的5个子载波，形成了占据中心72个子载波（不包含DC）的PSS，见图1-11
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PSS有3个取值，对应3种不同的Zadoff-Chu序列，每种序列对应一个Nid(2)。某个小区的PSS对应的序列由该小区的PCI决定，即Nidcell% 3。从36.211的6.11.1.1可以看出，不同的Nid(2)对应不同的Root index u，进而决定了不同Zadoff-Chu序列。
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UE为了接收PSS，会使用36.211中Table 6.11.1.1-1指定的Root index u来尝试解码PSS，直到其中某个Root index u成功解出PSS为止。这样，UE就知道了该小区的Nid(2)。又由于PSS在时域上的位置是固定的（见图1-10），因此UE又可以得到该小区的5 ms timing（一个系统帧内有两个PSS，且这两个PSS的相同的，因此UE不知道解出的PSS是第一个还是第二个，所以只能得到5 ms timing）。

综上所述，通过PSS，UE可以得到如下信息：
lNID(2)
l5ms timing
5 ms timing
SSS用于小区搜索
与PSS类似，SSS使用长度为63的m序列（中间有DC子载波，所以实际上传输的长度为62），加上边界额外预留的用作保护频段的5个子载波，形成了占据中心72个子载波（不包含DC）的SSS。且从图1-10可以看出，无论是FDD还是TDD，SSS都在子帧0和5上传输。
LTE中，SSS的设计有其特别之处：
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2个SSS（ sss1位于子帧0， sss2位于子帧5）的值来源于168个可选值的集合，其对应168个不同Nid(1)；（见36.211的Table 6.11.2.1-1，Nid(1) = Nidcell / 3）


lsss1的取值范围与 sss2是不同的，因此允许UE只接收一个SSS就检测出系统帧10 ms的timing（即子帧0所在的位置）。这样做的原因在于，小区搜索过程中，UE会搜索多个小区，搜索的时间窗可能不足以让UE检测超过一个SSS。
SSS的结构如图1-12所示，sss1 是由2个长度为31的m-sequence X和Y交织而成的，每个都可以取31个不同的值（实际上是同一m-sequences的31种不同的偏移，对应36.211的Table6.11.2.1-1的m0 和m1 ）。在同一个小区中，sss1 与sss2 使用的是相同的2个m-sequence，不同的是，在sss2 中，这2个sequence（X和Y）在频域上交换了一下位置，从而保证了sss1 和 sss2属于不同的集合。（36.211的6.11.2.1中计算 d(2n)和d(2n+1)的那个公式，可以很好地说明sss1 和 sss2的不同。对于sss1 而言，偶数位偏移m0 位，奇数位偏移m1 位；对于sss2 而言，偶数位偏移m1 位，奇数位偏移m0 位。而从Table 6.11.2.1-1可以看出，( m0, m1)组成一个取值，且m0 一定小于 m1，因此，sss1 和 sss2的取值范围必定不同）图1-1 SSS的结构
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3GPP36.211表6.11.2.1-1:物理层小区ID组NID(2)和序号 M0及M1 的映射关系

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下面介绍UE是如何解码SSS的。

步骤 1
UE知道PSS后，就知道了SSS可能的位置。为什么说是可能呢？

首先，UE在检测到SSS之前，还不知道该小区是工作在FDD还是TDD模式下。如果UE同时支持FDD和TDD，则会在2个可能的位置上（见图1.1）去尝试解码SSS。如果在PSS的前一个symbol上检测到SSS，则小区工作在FDD模式下；如果在PSS的前3个symbol上检测到SSS，则小区工作在TDD模式下。如果UE只支持FDD或TDD，则只会在相应的位置上去检测SSS，如果检测不到，则认为不能接入该小区。（通过检测SSS，UE知道小区是工作在FDD模式还是TDD模式下）
其次，SSS的确切位置还和CP（Cyclic Prefix）的长度有关（如图1-13，图1-13所示）。在此阶段，UE还不知道小区的CP配置（Normal CP还是Extended CP），因此会在这两个可能的位置去盲检SSS。（通过检测SSS，UE知道小区的CP配置）

图1-13 TDD模式，PSS/SSS在时域上位置

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步骤 2
UE会在SSS可能出现的位置（如果UE同时支持FDD和TDD，则至多有4个位置），根据36.211中6.11.2.1节里的公式、Table6.11.2.1-1中可能出现的168种取值、以及X与Y交织的顺序（以便确定是SSS1还是SSS2 ，其实都能体现在公式里）等，盲检SSS。

如果成功解码出SSS（当然也知道了该SSS是SSS1 还是SSS2 ），就确定了168种取值之一（Table 6.11.2.1-1中的m0 和m1 ），也就确定了NID(1) 。确定了SSS是 SSS1还是SSS2 ，也就确定了该SSS是位于子帧0还是子帧5，进而也就确定了该系统帧中子帧0所在的位置，即10 ms timing。

综上所述，通过SSS，UE可以得到如下信息：
lNID(1)，加上检测PSS时得到的NID(2) ，也就得到了小区的PCI；
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由于cell-specific RS及其时频位置与PCI是一一对应的，因此也就知道了该小区的下行cell-specific RS及其时频位置；
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10 ms timing，即系统帧中子帧0所在的位置（此时还不知道系统帧号，需要进一步解码PBCH）；
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小区是工作在FDD还是TDD模式下；
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CP配置：是Normal CP还是Extended CP。
在多天线传输的情况下，同一子帧内，PSS和SSS总是在相同的天线端口上发射，而在不同的子帧上，则可以利用多天线增益，在不同的天线端口上发射。

如果是初始同步（此时UE还没有驻留或连接到一个LTE小区），在检测完同步信号之后，UE会解码PBCH，以获取最重要的系统信息。

如果是识别邻居小区，UE并不需要解码PBCH，而只需要基于最新检测到的小区参考信号来测量下行信号质量水平，以决定是进行小区重选（UE处于RRC_IDLE态）还是handover（UE处于RRC_CONNECTED态。此时UE会通过RSRP将这些测量结果上报给服务小区，决定是否进行handover）。
图1-15 小区搜索各个阶段过程

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