[4G&5G专题-68]：物理层 - 4G LTE物理广播信道PBCH与主信息块MIB

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目录
第1章物理广播信道PBCH概述
1.1 PBCH概述
1.2 PBCH在启动流程中的位置
第2章 4G LTE物理广播信道PBCH的时频资源
第3章 4G LTE主信息块MIB
3.1 MIB概述
3.2 MIB的发送周期

第1章 物理广播信道PBCH概述
1.1 PBCH概述
PBCH: physical Boardcast Channel, 物理广播信道，顾名思义，是蜂窝小区的广播信道。

PBCH信道承载的MIB消息。
MIB消息，Master information block，主信息块：为小区提供广播播消息，主要承载的是MIB消息，用于终端获得接入无线接入网中所需要的必须的的、少量的小区信息。

下行系统带宽、
SFN子帧号、
PHICH指示信息、
天线配置信息等

1.2 PBCH在启动流程中的位置

第2章 4G LTE物理广播信道PBCH的时频资源

频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz （6 PRB * 12子载波 = 72个子载波）进行传输，在频域上与PSS和SSS的位置是相同的，分时复用相同的子载波
时域：映射在每个10ms 无线帧的0号子帧的第2个slot的前4个连续的OFDM符号周期上.
调试方式：采用固定的QPSK。
周期：PBCH更新调度周期为40ms，但每10ms帧都会重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH，就可以获取小区MIB信息。
内容：小区的主信息块。

第3章 4G LTE主信息块MIB
3.1 MIB概述
为了能正常接入小区，UE在完成扫频, 还需要继续读取小区的系统信息。系统信息是由网侧不断的重复广播的，这样无论UE什么时候开机，都能及时的获取到系统信息。
LTE的系统信息被分为两大类：MasterInformationBlock（MIB）消息和多个SystemInformationBlocks（SIBs）消息。
MIB消息在PBCH中传输，不使用RNTI加扰；
SIB消息是在PDSCH中传输，使用SI-RNTI加扰。

当网侧设备开机后，会先发送MIB消息，然后再发送一系列的SIB消息。
MIB消息中承载的是最基本的信息，这些信息涉及到PDSCH信道的解码，UE只有先解码到MIB，才能利用MIB中的参数去继续解码PDSCH中的数据，包括解码SIB信息。
MIB消息包含的参数如图2所示。

（1）dl-Bandwidth：
下行带宽参数，指示当前下行链路的带宽大小。
取值范围是n6（对应1.4MHz）、n15（对应3MHz）、n25（对应5MHz）、n50（对应10MHz）、n75（对应15MHz）、n100（对应20MHz），分别表示当前带宽占用的RB个数，如n6表示带宽占用6个RB。
因为下行带宽大小影响了PDSCH的解码，因此必须要将下行带宽dl-Bandwidth参数放到MIB中。
本字段只需要3个bit就可以完成编码。
（2）phich-Config：
PHICH信道的参数，包括phich-Duration和phich-Resource这两个参数。
phich-Config用于通知PHICH信道的位置。

（3）systemFrameNumber：
系统帧号，用于UE和网侧的10ms的帧号同步。PSS和SSS只完成子帧的同步,，UE只有成功解码了MIB，才能完成系统帧号的同步。
需要注意的是: 因为帧号的范围是0~1023，需要10个bit才能完整的编码1024个数据，但本字段并不能使用10个bit，而只能传输系统帧号的高8位（MSB）。
至于为什么系统帧号的低2位不能在本字段中发送，后文在讲到MIB周期发送的时候会解释。
这里说明一下MIB占用的bit位个数以及原因：上述三个字段的有效信息只需要14bits（=3+3+8）就可以完成编码，考虑ASN1编码实现的时候需要字节对齐，所以MIB最低可以使用16bits的空间。但如果MIB占16bits，那么此时预留的bit位（图2中的spare字段）个数只有2个（=16-14），以后扩展的时候会很受限，所以这里协议为MIB分配了24bits的空间，预留的bit位是10bits（=24-14）。

3.2 MIB的发送周期
MIB在时域上是周期发送的，调度周期固定是40ms，且所有的MIB消息都只在0号子帧发送，如下图所示。
如果系统帧号SFN满足（SFN mod 4 = 0）条件，那么该系统帧的0号子帧是第一次传输（first transmission ）MIB消息，同一个MIB周期内的其他3个0号子帧时刻则是重复发送（repetitions）。
也就是说eNB侧的物理层是每10ms发送一次MIB的。UE只要收到任何一个0号子帧中的MIB消息，就可以独立解码，不需要等待收齐全部4个MIB块才能解码。
也就是说，MIB中的SFN值，是40ms更新一次，而不是10ms更新一次，这就是为什么MIB中的SFN只有高8bit。

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