Những chương trước đã mô tả các sơ đồ (scheme) truyền dẫn đường lên (uplink) và đường xuống (downlink) LTE. Tuy nhiên, trước khi truyền dữ liệu, các đầu cuối di động cần phải kết nối đến hệ thống mạng. Trong chương này sẽ mô tả các thủ tục cần thiết cho một đầu cuối có thể truy cập vào mạng dựa trên LTE.
5.1 Dò tìm tế bào (cell search)
Dò tìm cell là một thủ tục bằng cách đó đầu cuối tìm được một cell có khả năng kết nối đến. Như một phần của thủ tục dò tìm cell, đầu cuối thu được nhận dạng của cell và đánh giá định thời khung của cell được nhận dạng. Ngoài ra, thủ tục dò tìm cell cũng cung cấp việc đánh giá các thông số cần thiết cho việc tiếp nhận thông tin hệ thống trên kênh quảng bá (broadcast), bao gồm các thông số còn lại được yêu cầu cho truy cập hệ thống.
Để tránh việc lập kế hoạch cell bị phức tạp thì số lượng nhận dạng cell lớp vật lý cần phải đủ lớn. Như được đề cập trong chương 4, LTE hỗ trợ 510 nhận dạng cell khác nhau, được chia thành 170 nhóm nhận dạng cell, với ba nhận dạng cho mỗi nhóm.
5.1.1 Thủ tục dò tìm cell (cell search)
Trong bước đầu tiên của thủ tục dò tìm cell, đầu cuối di động sử dụng tín hiệu đồng bộ sơ cấp để tìm định thời trên một cơ sở 5 ms. Lưu ý rằng tín hiệu đồng bộ sơ cấp được phát hai lần trên mỗi khung. Lý do là để đơn giản hóa việc chuyển giao từ các công nghệ truy cập vô tuyến khác như GSM đến LTE. Do đó, tín hiệu đồng bộ sơ cấp chỉ có thể cung cấp định thời khung với khoảng 5ms không rõ ràng.
Việc thực thi của thuật toán đánh giá là đặc trưng của nhà khai thác, nhưng một khả năng là để thực hiện lọc thích ứng giữa tín hiệu thu được và các chuỗi được dành riêng cho tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Khi đầu ra của bộ lọc thích ứng đạt đến giá trị tối đa của nó, đầu cuối có thể tìm được định thời trên 1 cơ sở 5 ms. Bước đầu tiên của cũng có thể được sử dụng để chặn tần số bộ dao động cục bộ của đầu cuối di động đến tần số sóng mang trạm gốc. Việc chặn tần số dao động cục bộ đến tần số trạm gốc làm nới lỏng các yêu cầu chính xác trên bộ dao động của thiết bị đầu cuối di động, kết quả là giảm được chi phí.
Đối với các nguyên nhân được thảo luận dưới đây, có ba chuỗi khác nhau có thể được sử dụng như tín hiệu đồng bộ sơ cấp. Có một phép ánh xạ (mapping) một - một (one-to-one) giữa mỗi chuỗi trong ba chuỗi này với nhận dạng cell trong cùng 1 nhóm nhận dạng cell. Do đó, sau bước đầu tiên, đầu cuối đã tìm được nhận dạng trong nhóm nhận dạng cell. Hơn nữa, khi có một phép ánh xạ một - một giữa mỗi nhận dạng trong nhóm nhận dạng cell và mỗi chuỗi trong ba chuỗi trực giao được sử dụng khi tạo tín hiệu tham khảo theo như mô tả trong chương 4, đầu cuối cũng thu được nhận biết từng phần về cấu trúc tín hiệu tham khảo trong bước này. Tuy nhiên, thiết bị đầu cuối vẫn chưa biết được nhóm nhận dạng tế bào sau bước này.
Trong bước tiếp theo, đầu cuối dò tìm nhóm nhận dạng cell và xác định định thời khung. Điều này được thực hiện bởi việc theo dõi các cặp khe thời gian mà ở đó các
tín hiệu đồng bộ thứ cấp được phát. Về cơ bản, nếu (s1, s2) là một cặp chuỗi hợp lệ, ở đó s1 và s2 lần lượt tương ứng với tín hiệu đồng bộ thứ cấp trong khung phụ 0 và 5, cặp ngược lại (s2, s1) thì không phải là một cặp chuỗi có giá trị. Bằng cách lợi dụng tính chất này, đầu cuối có thể phân giải định thời 5 ms có được từ bước đầu tiên trong thủ tục dò tìm cell và xác định được định thời khung. Hơn nữa, khi sự kết hợp (s1, s2) đại diện cho các nhóm nhận dạng cell, nhóm nhận dạng cell cũng thu được từ bước thứ hai của thủ tục dò tìm cell. Từ nhóm nhận dạng cell, đầu cuối cũng thu được những tin tức về việc chuỗi giả-ngẫu nhiên nào được sử dụng cho việc tạo ra tín hiệu tham khảo trong cell.
Một khi thủ tục dò tìm cell được hoàn thành, đầu cuối nhận thông tin hệ thống được quảng bá để có được các thông số còn lại, chẳng hạn như băng thông truyền dẫn được sử dụng trong cell.
5.2 Truy cập ngẫu nhiên
Một yêu cầu cơ bản cho bất kỳ hệ thống tế bào nào là khả năng cho phép đầu cuối yêu cầu thiết lập một kết nối. Điều này thường được biết đến như là truy cập ngẫu nhiên và nó phục vụ hai mục đích chính trong LTE, đó là việc thiết lập đồng bộ đường lên, và thiết lập một nhận dạng đầu cuối duy nhất, C-RNTI, được biết đối với cả hệ thống mạng và thiết bị đầu cuối. Do đó, truy cập ngẫu nhiên không chỉ được sử dụng cho truy cập ban đầu, nghĩa là, khi di chuyển từ LTE_DETACHED hoặc LTE_IDLE đến LTE_ACTIVE (xem chương 3 trong phần thảo luận của các trạng thái đầu cuối khác nhau), mà còn sau những giai đoạn của tình trạng không tích cực đường lên khi đồng bộ đường lên bị mất trong LTE_ACTIVE.
Toàn bộ thủ tục truy cập ngẫu nhiên được minh hoạ trong hình 5.3, bao gồm bốn bước:
1. Bước đầu tiên bao gồm việc truyền dẫn phần mở đầu (preamble) truy cập ngẫu nhiên, cho phép eNodeB đánh giá định thời truyền dẫn của đầu cuối. Đồng bộ đường lên thì cần thiết khi đầu cuối không thể phát bất kỳ dữ liệu đường lên nào.
2. Bước thứ hai bao gồm: mạng phát một lệnh định thời sớm (a timing advance command) để điều chỉnh định thời phát đầu cuối, dựa trên các phép đo định thời ở bước đầu tiên. Ngoài việc thiết lập đồng bộ đường lên, bước thứ hai cũng ấn định nguồn tài nguyên đường lên đến đầu cuối để được sử dụng trong bước thứ ba của thủ tục truy cập ngẫu nhiên.
3. Bước thứ ba bao gồm việc truyền dẫn nhận dạng đầu cuối di động đến mạng bằng cách sử dụng UL-SCH tương tự với dữ liệu được hoạch định (scheduled) thông thường. Nội dung chính xác của báo hiệu này phụ thuộc vào trạng thái của đầu cuối, dù nó có được biết trước đó đối với mạng hay không.
4. Bước thứ tư và cũng là bước cuối cùng bao gồm việc truyền dẫn một thông điệp giải quyết tranh chấp (a contention-resolution message) từ mạng đến đầu cuối trên kênh DL-SCH. Bước này cũng giải quyết bất cứ sự tranh chấp nào xảy ra do nhiều đầu cuối tìm cách truy cập vào hệ thống sử dụng nguồn tài nguyên truy cập ngẫu nhiên giống nhau.