pci lte что это
Синхронизация в LTE
Для того, чтобы осуществлять передачу и прием данных мобильная станция (UE, User Equipment) должна быть синхронизирована с базовой станцией (eNodeB). Для этого базовая станция передает 2 специальных синхронизирующих сигнала: Primary Synchronization Signal (PSS) и Secondary Synchronization Signal (SSS).
Primary Synchronization Signal (PSS)
PSS сигнал нужен для синхронизации по TTI, слотам и OFDM-символам, а также для вычисления физического идентификатора соты (Physical Layer Cell Identity, PCI). Передача PSS сигнала осуществляется в 0 и 10 слотах каждого кадра (нулевой и пятый TTI, таким образом PSS передается два раза за 10 мс) и для этой передачи используются 62-е центральные поднесущие в последнем OFDM-символе слота (7-ой символ от начала кадра, см. рисунок ниже). В качестве PSS используются три взаимно-ортогональные ZC-последовательности (Zadoff-Chu), каждой из которых соответствует идентификатор NID (2) от 0 до 2. При передаче PSS используется QPSK модуляция.
Secondary Synchronization Signal (SSS)
Прием SSS сигнала позволяет достичь синхронизации по кадрам между базовой станцией и мобильной. Такой тип синхронизации достигается за счет того, что в слотах 0 и 10 передаются различные последовательности SSS.
Посмотреть расположение других физических каналов, а также пилотных сигналов в кадре LTE можно на этом сайте.
Кроме 62-х поднесущих, на которых осуществляется передача синхронизирующих последовательностей, по 5-ть поднесущих «снизу» и «сверху» от них не используются для передачи. Таким образом можно сказать, что передача синхронизирующих последовательностей занимает 1.08 МГц (72 поднесущие умножить на 15 кГц, см. описание физического уровня). Количество ресурсов, которое отводится под передачу синхронизирующих последовательностей не зависит от используемой полосы канала. Таким образом, накладные расходы (overhead) на передачу синхронизирующих сигналов могут составлять от 2.9% при полосе канала в 1.4 МГц, до 0.2% при 20 МГц (при 7-ми OFDM-символах в слоте).
Координация сетей на территории соседних субъектов Российской Федерации в общих полосах частот Coordination of networks in neighboring regions of the Russian Federation in the common bands
В практике распределения частотного ресурса GSM в нашей стране имеет место перекрытие отдельных полос радиочастот, которые принадлежат сетям разных операторов в соседних субъектах Российской Федерации. Это заставило операторов находить решения по координации подобных сетей GSM на границах сопредельных территорий. В ходе рефарминга происходит замена GSM новыми технологиями UMTS и LTE, что намного усложняет механизмы координации сетей разных стандартов и создает серьезную проблему. В статье предлагается решить эту проблему существующими методами приграничной координации сетей в сопредельных странах, которые изложены в Рекомендации ЕСС (08)02 «Frequency planning and frequency coordination for GSM/UMTS/LTE/WiMAX Land Mobile systems operating within the 900 and 1800 MHz bands» (2008/2012).
In practice of distribution of the GSM frequency resource in Russia takes place overlapping of separate strips of radio frequencies which belong to networks of different operators in the next subjects of the Russian Federation. It forced operators to find solutions on coordination of the similar GSM networks on borders of adjacent territories. During a refarming there is a replacement of GSM with the new UMTS and LTE technologies that much more complicates mechanisms of coordination of networks of different standards and creates a serious problem. In article is offered to solve this problem by the existing methods of border coordination of networks in the adjacent countries which are stated in the Recommendation of ESS (08) 02 «Frequency planning and frequency coordination for GSM/UMTS/LTE/ WiMAX Land Mobile systems operating within the 900 and 1800 MHz bands» (2008/2012).
Суть проблемы
Сегодня рефарминг радиочастотного спектра стал одним из наиболее прогрессивных механизмов для быстрого внедрения современных технологий. В международной практике рефарминг применяется к диапазонам частот 900 и 1800 МГц, при этом диапазон 1800 МГц используют сегодня 45% коммерческих сетей LTE. В России рефарминг разрешен решениями ГКРЧ для диапазона 900 МГц в интересах технологий 3G/UMTS и LTE, для диапазона 1800 МГц – в интересах LTE [1, 2].
Сложившаяся в свое время практика распределения радиочастотного ресурса GSM в нашей стране допускает наличие перекрывающихся полос радиочастот в ряде соседних республик и областей [3, 4]. Такое перекрытие полос в диапазоне 1800 МГц показано на примере соседних Республики Башкортостан, Республики Татарстан, Удмуртской Республики и Пермского края (см. рис. 1) [4]. На рис. 1 буквами условно обозначены сети операторов, а разные цвета этих букв соответствуют разным перекрывающимся полосам радиочастот. Например, полосы частот (красный цвет) принадлежат сетям оператора А (на территории Башкортостана), операторов В и С (на территории Татарстана), оператора Е (на территории Удмуртской Республики) и операторов С и Н (на территории Пермского края).
Наличие подобной ситуации при рефарминге порождает серьезную проблему электромагнитной совместимости отмеченных сетей. До рефарминга эта проблема существовала, но для сетей одного стандарта GSM-операторы решали ее по соглашению путем проведения отдельных организационно-технических мероприятий. С внедрением рефарминга потребовалось совмещать в общих полосах частот сети разных (нескольких) стандартов и, следовательно, искать для этого подходящие механизмы.
Надо заметить, что в практике радиочастотного обеспечения отечественных сетей сотовой связи в качестве решения отмеченной проблемы рассматривалась дополнительная процедура определения условий ЭМС между сетями соседних субъектов РФ на этапе проведения общей экспертизы радиочастотных заявок. Но ожидаемым ее результатом неизбежно могло быть введение значительных ограничений мощности излучения базовых станций в координационной зоне, поскольку в ходе такой экспертизы кроме энергетических параметров другие механизмы для совмещения сетей не рассматриваются. К тому же она требует дополнительных временных и финансовых затрат.
Вместе с тем, для сотовых сетей новых стандартов существуют и другие неэнергетические методы координации. В качестве комплекса таких методов в статье рассматриваются действующие процедуры приграничной координации современных сетей на границе сопредельных государств.
Принципы приграничной координации сетей в диапазонах частот 900/1800 МГц
Указанные выше процедуры для диапазонов частот 900 и 1800 МГц определены в Рекомендации ЕСС/REC/(08)02 [5]. В ней определены механизмы координации для целого ряда сценариев:
Координация сетей не требуется
Допустимые уровни сигнала, при которых координация сетей в сопредельных странах (для нашего случая – соседних субъектах Российской Федерации) не требуется, приведены в табл. 1 [5].
На рис. 2 для примера показаны возможные значения координационных расстояний, при которых будут выполняться приведенные условия для базовой станции LTE со стороны одного из затронутых субъектов Российской Федерации.
Значения уровней в дБм, показанные в табл. 1 и на рис. 2, пересчитаны в соответствии с рекомендациями [6] для GSM1800:
В отношении приведенных данных следует сделать два замечания. Во-первых, для случая, когда оценивается необходимость координации действующих сетей GSM с новыми сетями UMTS и LTE, допустимо использовать критерии, ранее введенные в соответствии с Рекомендацией ECC/REC/(05)08. Таким образом, они сохраняются для действующих сетей GSM, и их не требуется пересматривать.
Координация сетей требуется
В случае превышения приведенных координационных порогов сети с общей полосой радиочастот на границе соседних субъектов Российской Федерации требуют координации. Из-за разных технологий в этих сетях при рефарминге такая координация имеет ряд особенностей:
Для координации сетей на границе соседних субъектов Российской Федерации необходимы следующие сведения о них:
Эти сведения предоставляются операторами координируемых сетей на взаимной основе.
Координация сетей GSM между собой
Как уже отмечалось, координация сетей GSM осуществляется в соответствии с отдельной Рекомендацией ECC/REC/(05)08 на основе распределения предпочтительных частотных каналов (общепринятый метод частотной координации).
Координация сетей GSM и UMTS
Координация сетей GSM и UMTS основана также на частотном методе и имеет особенность – для координации используются предпочтительные и непредпочтительные частотные блоки по 200 кГц для GSM и по 5 МГц для UMTS.
Преимущество частотной координации состоит в том, что координируемые сети не будут испытывать потерь их пропускной способности из-за межсистемных помех, вызванных работой РЭС на сопредельных территориях на одной и той же частоте. Вместе с тем, число доступных частотных каналов уменьшается вдвое при двухсторонней и на треть при трехсторонней координации, что является недостатком метода.
Координация сетей GSM и LTE
Координация сетей GSM и LTE (FDD) осуществляется аналогично предыдущему случаю, а предпочтительные и непредпочтительные частотные блоки для LTE определяются стандартизованной шириной используемого радиоканала.
Координация сетей UMTS на основе распределения кодовых групп
Особенность систем UMTS – разделение каналов в общей полосе частот на основе применения ортогональных кодов. Напомним, что ячейки сети (секторы, соты) разделяются между собой посредством наложения специальных ортогональных кодов скремблирования [7, 8]. Это свойство радиоинтерфейса UMTS позволяет использовать для координации сетей в приграничной зоне метод, отличный от частотной координации. Он основан на распределении между координируемыми сетями отдельных групп кодов, которые получили название предпочтительных. Таким образом, в сетях UMTS помимо частотной координации появляется новый метод кодовой координации. Две важные особенности этого метода: во-первых, все коды скремблирования разделены на 6 кодовых групп (подмножеств Set): Set A (0…10), Set B (11…20), Set C (21…31), Set D (32…42), Set E (43…52) и Set F (53…63). Распределение этих групп между координируемыми сетями будет показано ниже (рис. 3).
Во-вторых, кодовая координация возможна только в случаях, когда центральные частоты в координируемых сетях выровнены, т.е. согласованы и строго совпадают. Такое условие является необходимым для того, чтобы сохранить ортогональность кодов, определяемую функцией взаимной корреляции Кij(т) сигналов в разных физических каналах i и j. С точки зрения теории функция Кij(т), выраженная через взаимную спектральную плотность Sij(u)) этих сигналов, имеет следующий вид [8]:
Из приведенного выражения видно, что взаимное рассогласование спектров (центральных частот) сигналов приводит к нарушению свойств ортогональности каналов. Следовательно, в процессе координации сетей UMTS необходимо стремиться к «выравниванию» несущих частот для всех РЭС в пределах одного частотного канала, т.е. в пределах полосы частот шириной 5 МГц.
Главное преимущество метода кодовой координации состоит в том, что координируемые сети получают практически равные возможности по доступу к радиочастотному ресурсу даже при их неодновременном развертывании. При этом в областях вдали от границы, где уровни сигнала ниже координационного порога, доступными являются все коды без исключения.
Координация сетей LTE на основе распределения идентификаторов PCI
Идентификаторы физических сот PCI описаны в [8, 9]. Их распределение в сетях LTE схоже с планированием кодов скремблирования в UMTS, поскольку идентификаторы однозначно определяют смежные ячейки в определенной географической области. Это свойство PCI используется при приграничной координации сетей LTE при выполнении требования о строгом выравнивании или согласовании центральных частот в сопредельных сетях независимо от используемой ширины канала. Второй важной особенностью является то, что в отличие от кодов скремблирования в UMTS распределение идентификаторов PCI между сопредельными сетями не обеспечивает полную их ортогональность, т.е. не устраняет полностью взаимное воздействие помех. Тем не менее, координация сетей LTE на основе распределения предпочтительных идентификаторов PCI позволяет различать сети (соты) на границе сопредельных территорий по принципу «своя–чужая», препятствуя тем самым неконтролируемые и нежелательные роуминговые соединения в приграничной области.
Стандартами 3GPP [9] определено 168 уникальных групп идентификаторов (0…167), именуемых PCI-группами. Каждая такая группа содержит по 3 идентификатора PCI. Таким образом, общее количество идентификаторов PCI, которые могут быть использованы при координации сетей LTE, составляет 504.
Распределение PCI между координируемыми сетями осуществляется на основе определения предпочтительных и непредпочтительных PCI-идентификаторов. Для целей координации все идентификаторы делятся на 6 доступных групп (Set), которые могут распределяться между сетями, как показано на рис. 3, для четырех субъектов РФ: Set A (0…83), Set B (84…167), Set C (168…251), Set D (252…335), Set E (336…419) и Set F (420…504). На этом рисунке черным цветом выделены предпочтительные идентификаторы PCI и упомянутые выше предпочтительные коды для UMTS.
Как видно из рисунка, каждой затронутой стороне выделяется три набора (половина PCI) в случае двухсторонней координации и два набора (одна треть PCI) – при трехсторонней координации. Для большей наглядности на рис. 4 в левом верхнем квадрате собраны (объединены) все группы (Set) для четырех затронутых субъектов РФ, каждый из которых имеет свой цвет. Эта картина показывает, что имеют место четыре субъекта, но распределение кодов и идентификаторов PCI без повторения может осуществляться максимум между тремя, т.е. такого рода координация применима не более чем к трем сетям.
Этот факт объясняется тем, что упоминаемой выше Рекомендацией ECC/REC/(08)02 определены четыре типа различных стран Европы, которым предпочтительные коды и PCI распределяются по рассмотренной схеме (зоны 1-2-3, 1-2-4, 1-3-4, 2-1-4, 2-3-1, 2-3-4 и т.д.).
Учитывая, что применительно к России возможны сценарии, в которых потребуется координация сетей в четырех смежных субъектах, т.е. четырех сетей, описанную схему распределения предпочтительных кодов и PCI для этих сценариев следует пересмотреть. Поскольку коды и идентификаторы PCI разделены на шесть групп, то для сетей вблизи протяженной границы выделить по две группы, а остальным – по одной группе, что составит порядка 10 скремблирующих кодов для UMTS и 84 идентификатора PCI для LTE.
В отношении сетей LTE возможна координация и по другим параметрам, присущим Uplink: по специальным демодуляционным опорным сигналам DMRS (Demodulation Reference Signal) и параметрам физического канала передачи преамбулы случайного доступа PRACH (Physical Random Access Channel) [8, 9, 10]. Но такая координация должна осуществляться (закладываться) еще на этапе планирования сетей. Очевидно, что в реальных условиях это маловероятно, поскольку требует обоюдного согласования с операторами сетей заблаговременно на этапе строительства каждой из них.
Заключение
Применение рассмотренных методов координации выводит процедуру совмещения сетей сотовой связи в соседних субъектах Российской Федерации при рефарминге за рамки проведения установленной экспертизы заявляемых РЭС (сетей). Это позволит операторам данных сетей более оперативно проводить мероприятия по их координации с меньшими временными и финансовыми затратами, а порой и операционными (технологическими) издержками.
Литература
Портал о современных технологиях мобильной и беспроводной связи
В данном справочном материале рассмотрены расшифровки основных англоязычных терминов по тематике «Мобильная связь». Описание и принцип работы отмеченных в таблице технологий приведен в книге «Мобильная связь на пути к 6G». Русскоязычные аббревиатуры и их расшифровки рассмотрены в материале по ссылке.
Система связи 3-го поколения
3rd Generation Partnership Project
Партнерский проект по разработке стандартов мобильной связи 3, 4 и 5-го поколений
Система связи 4-го поколения
Система связи 5-го поколения
5th Generation Non-Orthogonal Waveforms
Европейский проект по стандартизации обработки неортогональных сигналов для сетей 5G
Authentication, Authorization, Accounting
Система аутентификации, авторизации и тарификации
Active Antenna Systems
Активная антенная система
Almost Blank Subframe
Технология почти пустого субфрейма
Advanced Encryption Standard
Улучшенный стандарт шифрования
Assisted Global Navigation Satellite Systems
Cпутниковая система навигации, основанная на вспомогательных данных
Authentication and key agreement
Процедура аутентификации и соглашения о ключах
Adaptive Modulation Coding
Адаптивная модуляция и кодирование
Authentication Management Field
Поле управления аутентификацией
Adaptive Multi Rate
Адаптивное кодирование с переменной скоростью
Automatic Neighbor Relation
Автоматическое определение соседей
Угол прихода сигнала
Application Programming Interface
Интерфейс прикладного программирования
Название точки доступа
per APN Aggregate Maximum Bit Rate
Агрегированная максимальная скорость передачи для UE через точку доступа
Average Price per Minute
Средняя стоимость 1 минуты голосового трафика
Automatic Repeat reQuest
Автоматический запрос на повтор передачи
Allocation and Retention Priority
Приоритет распределения сетевых ресурсов
Average Monthly Revenue Per Data Services User
Выручка на одного пользователя мобильного интернета в месяц
Average revenue per user
Средняя выручка в расчете на одного абонента
RF Wireless World
Home of RF and Wireless Vendors and Resources
One Stop For Your RF and Wireless Need
LTE PCI Calculator | PSS and SSS vs PCI converter
This page on LTE PCI calculator does PSS/SSS vs PCI conversion. It includes LTE PSS/SSS to PCI converter and LTE PCI to PSS/SSS converter. The LTE PCI calculator takes Cell Group Number (Physical Layer Cell Id Group) and Cell Number (Physical Layer Sub Cell Id) as inputs.
PCI is the shirt form of Physical Layer Cell Identity. It is calculated based on PSS and SSS. PSS stands for Primary Sync Sequence which gives cell number. SSS stands for Secondary Sync Sequence which gives Cell Group Number. PSS takes 3 sequence numbers (0,1,2) and SSS takes 168 sequence number from 0 to 167. SSS is transmitted on 5th symbol and PSS is transmitted on 6th symbol of slot 0 and slot10 of each radio frame on 72 subcarriers centered around DC.
Refer LTE PSS vs SSS>> for more descriptive information on these sequences used in LTE technology.
LTE PCI Calculator EXAMPLE:
INPUTS : PSS (i.e. Local Cell ID) = 1, SSS (i.e. Group Value) = 100
OUTPUT : PCI = 301
Note: PCI value ranges from 0 to 503.
Formula/Equation used in LTE PCI Calculator for PSS/SSS to PCI conversion
Following equations/formula are used in this LTE PCI calculator which helps in PSS/SSS to PCI conversion and vice versa.
Though there are three equations, they are the same synonyms used to calculate LTE PCI value.
LTE PCI to PSS/SSS converter
Following calculator can be used to convert PCI value to PSS and SSS values.
PCI LTE Physical Cell ID
LTE Physical Cell ID PCI
PCI planning is one of the most important things to understand while planning an LTE network and it is usually left untouched in most of the LTE manuals and text-books. As already explained, the PCI is decoded using the SSS and the PSS and can be given by the following equation
LTE PCI Formula Calculation
LTE PCI Range :
LTE PCI Range is 0-503
LTE PSS Range is 0 to 2
LTE SSS Range 0 to 167
PSS and SSS in LTE
So, if SSS is equal to 5 and PSS is equal to 1 then the PCI would be 16. A basic rule of thumb is that the neighboring cells should not have the same “PSS” value. Usually, a site with 3 cells use same SSS value but different PSS value such that the PCIs for cell 1,2 and 3 will be 0,1 and 2.
Within the cell, the channels are scrambled using the PCI which means that the PCI serves as the seed for the cell’s permutation algorithm. That’s why, the UE has to decode the PSS and SSS before reading any other channel as it needs to get the PCI which tells about the permutation used in the cell.
PCI Planning allocation Rules
PCI same usage
Since we have 504 PCIs so this rule is usually not difficult to follow.
PCI mod3 mod6
Let’s dig a bit deeper and understand how different vendors do the PCI planning. One approach is to use the same group (same SSS) on one site (3 sector sites) which is the PCI-Modulus3 planning technique. This is much similar to what is depicted in the Figure 9 (above). The PCI is also used to indicate the location of RS along the frequency axis. Consider that the PCI=X will have the RS located at the first sub-carrier then the PCI=X+1 will move the RS downwards by one sub-carrier and PCI=X+2 will move it down by another sub-carrier. The point to note is that there are 2 RS per RB per antenna port in the 1st OFDM symbol. But there are another 2 RS for the second antenna port on the same symbol. These 2 RS are zero-powered (also known as DTX – discontinuous transmission) on the first antenna port. So, when the PCI is changed to X+3, then the RS for antenna port0 moves to the same position as RS for antenna port1 of the PCI=X. This means that for every PCI=X, any other PCI with value of X+3(n) – where “n” is an integer, will have a collision on Reference Signal between the two ports. This is known as the PCI mod3 issue.
However, if the system is only a single port system like most of the IBS systems, then the PCI mod3 will not impact because there will be no reference signals on the second port. Instead, the rule will change to PCI mod6.
An important point to remember is that most of the FDD LTE networks are not time synchronized between sites so the symbols do not usually overlap in time. Therefore, for FDD systems, this rule is not as important as it is for TDD LTE systems which are always time synchronized.
PCI mod30
Just like in downlink, every 3rd or 6th PCI collides on the reference signals, every 30th PCI has the same pattern of uplink reference signals. In uplink, the reference signals are present in the central symbol of the slot and their pattern or base sequence repeats for every 30th PCI. In case, two adjacent cells have same PCI mod30, then the cell can have difficulty in decoding which can result in higher block error rate in uplink. However, this is not a critical issue and very rarely observed in the commercial networks.
PCI collisions
In LTE, the PCFICH is one of the channels that gets its location determined based on the PCI. This also means that every PCFICH will repeat its position for some PCIs. Basic rule is that every 50th PCI will have same location of PCFICH for 20MHz channel while every 25th PCI will have same location of PCFICH for 10MHz channels. Such a scenario can cause decoding failures or higher block error rate on PCFICH and since PCFICH is required to decode PDCCH so it can cause DTX (decoding failure of grants on PDCCH).
SSS Correlation Issue
There is another known rule that is not really considered as it has no evident impact but I thought it is worth mentioning. As explained, each PCI is made up of PSS and SSS. Each SSS is made up of two length-31 binary m-sequences (m0 and m1) but since SSS are 168 in count so these length-31 sequences are bound to repeat. So, each time m0 or m1 repeat itself, the overall correlation between those 2 SSS values is much higher – in other words such SSS can interfere with each other. As an example, SSS value of 9 can have interference with 10 other SSS values.
However, this type of interference has no effect on LTE KPIs and if the UE fails to decode SSS in first subframe, it can still decode it in the 6th subframe as SSS repeats twice within 10ms. So, such an issue, if observed might delay network entry by 5 to 10 ms which does not have any considerable impact.
If you have any questions or feedback regarding PCI Planning, simply drop a comment below and I will surely get back to you.