本文主要分析物理层的同步过程，其主要源于协议TS36.213。 一、概述
同步过程用于保证UE与ENB之间的上行链路的时间和频率的同步。
同步过程主要分为两类场景：一是入网场景下的同步，此时UE通过PSS和SSS完成下行链路的同步，通过PRACH和TA命令（RAR中）完成上行链路链路的同步；二是在网场景下的同步，此时UE通过PSS和SSS信号维护下行链路的同步，通过PRACH、DMRS/SRS和TA命令（RAR或其他PDSCH数据中）维护上行链路的同步。
需要特别注意的是，在网场景下若无上行数据传输，允许ENB和UE之间的上行链路不同步——即上行同步只在有上行数据传输时才被需要。
二、上行链路同步过程
TA （Time Advanced）命令指示了上行所有信道和信号的发送时间提前量，用于支持所有UE发送的上行信号能够同时到达eNodeB，以便eNodeB正确接收上行信号。eNodeB通过MAC层的MCE或RAR数据单元将TA信息以TA Command的形式发送给UE，TA Command表示发送时间提前量的基本单位为16Ts。物理层不提供相关控制字段接口。
因此，严格意义来讲，TA并非无线传输资源，但却决定了UE发送的上行信号是否能够正确接收。
TA基于上行参考信号（DMRS、SRS和PRACH）测量得到，如下图1-1所示，
UEDMRS(PUSCH)/SRS/PRACHObtain the transmission delay by measuring SRS and DMRSENBMCE_TA/RARDetermine the time advanced of transmitting PUSCH by MCE_TAPUSCH
图1-1 TA分配示意图
其中RAR下发的TA Command为绝对TA命令，即UE发送上行信号的绝对提前时间，长度11bit；MCE_TA下发的TA Command为相对TA命令，即UE发送上行信号相对于上
TA Command一次发送时刻的提前时间，此时绝对提前时间为NTA,new = NTA,old + (TA −31)×16。
并非立即生效，是需要延迟5ms方可生效，以匹配UE的处理时延，即若subframe #n收到TA Command，则sbuframe #(n+6)才开始生效。
显然，TA在保证了所有UE上行信号同步到达的同时，也引入了一个问题：TA Command可能导致连续两个子帧信号在时域上发生重叠。例如：若subframe #n收到TA Command，则sbuframe #(n+6)才开始生效，那么#subframe #(n+5)和sbuframe #(n+6)的信号可能发生重叠。
针对这一情况，协议规定：
后一子帧若为上行子帧，其不可发送与前一子帧重叠的上行信号部分。
所有上行信号（包含特殊子帧中的上行部分）都需要提前（NTA+NTA_offset ）Ts发送，
NTA_offset为TA命令指示的提前时间，NTA在TDD场景下为624Ts，在FDD场景下为0，如此规避TDD场景下的上下行信号重叠，并为射频的上下行切换留够足够的缓冲时间，如下图1-2所示
Downlink radio frame iUplink radio frame i(NTA+NTA offset)⋅Ts secondsDSU……UDNTA+NTA_offsetNTA+NTA_offset
图1-2 TDD场景下的上行提前发送示意图
Release 10版本协议引入CA特性之后，定义了Time Advanced Group（TAG）的概念，对于UE而言，隶属于一个TAG的所有小区使用同样的TA Command。一般而言，一个TAG对应一个小区，但在CA场景下，对于单TA Command处理能力的UE而言，一个TAG对应该UE的所有小区；对于多TA Command处理能力的UE而言，一个TAG对应该UE的一个服务小区。需要特别注意，若TA Command对应TAG不包含主小区并且该TAG内所有小区帧结构不同，则该TA Command失效，UE使用默认值NTA_offset。
三、下行链路同步过程
下行链路的同步通过PSS和SSS信号完成。如下图1-3所示，UE通过PSS信号可以获取小区物理组内IDNID，通过SSS信号可以获取小区物理组号NID，进而获取到小区物理
cellNIDID*1。另一方面，还可通过PSS/SSS信号的时域位置完成于ENB的子帧级同步，获取
(2)(1)小区的CP模式和双工模式（TDD/FDD），
FDD20 slots per one frame01234567891011121314151617181906/7 OFDM symbols per one slot1234567Normal CP0123456Extend CPTDD20 slots per one frame01234567891011121314151617181906/7 OFDM symbols per one slot123456701234567Normal CP01234560123456Extend CPSSSPSS
图1-3 FDD/TDD的SSS/PSS分布子帧图
如上图6-3所示，TDD和FDD模式下，常规CP和扩展CP模式下，PSS/SSS的时域位置是不一样的，基于这一点UE可以区分出小区的双工模式和CP模式。
可见，下行链路同步过程可用于小区搜索（Cell Search）。
当UE搜索到小区后，其也必须每个无线帧（非DRX状态）或每个DRX周期（DRX状态）内接收PSS/SSS信号，以估计下行链路的信道质量（主要是测量时偏和频偏值），并根据TS36.133中的相关规定更新sync/out-sync状态。
除此之外，若高层信令指示UE只能监听某些特定子帧，则UE只能在这些特定子帧中通过PSS/SSS测量下行链路的信道质量。
特别的，Release 10版本协议中引入CA特性后，特别定义若UE在第n子帧收到S-Cell激活命令（TS36.321中定义），需要按照TS36.133中要求完成S-Cell的下行同步，但不得晚于n+8子帧（若S-Cell激活命令中有关于CSI上报或sCellDeactivationTimer的处理，则在n+8子帧完成下行同步）。类似的，若在第n子帧收到S-Cell去激活命令或sCellDeactivationTimer超时，UE需要按照TS36.133中要求不在维护下行同步，但不得晚于n+8子帧（若S-Cell去激活命令中有关于CSI上报，则在n+8子帧后不在进行S-Cell的下行同步）。
(1)(2)(1)cellN=3N+NNIDIDIDID*1注：小区物理ID定义为，其中表示小区物理组号，范围0~167；(2)NID表示小区物理组内ID，范围0~2。可见，LTE支持的小区最多504，ID范围0~503。
（本文完）
本系列文档针对LTE 物理层相关协议进行分析，力求使用图表示例等方式更好地分析协议内容，追溯协议背后的设计思想。主要涉及的协议为3GPP，TS36.201、TS36.211、TS36.212、TS36.213和TS36.300，参考协议版本为R13。 本文档纯属自我学习总结，只做做学习交流用途！
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