SSB概念 SSB是同步信号和PBCH块(Synchronization Signal and PBCH block)组合在一起的。它由主同步信号(Primary Synchronization Signals, 简称PSS)、辅同步信号(Secondary Synchronization Signals, 简称SSS)、PBCH三部分共同组成。 终端开机过程
主同步序列构成主同步序列,也是一个随机序列,是全网统一的,因此手机很快能搜索到。这个序列的构成依赖于如下的序列: PSS映射到12个PRB中间的连续127个子载波,占用144个子载波,两侧分别为8/9个SC作为guard band,以零功率发送。 辅同步序列构成和主同步序列一样也是一个随机序列,是全网同意的,且依赖以下两个序列: NR中,1008个唯一的物理层小区ID由下公式确定(Cell ID一共是0到1007这个数字): SSB结构
SSB ID我们一直提一个说法就是上行失去同步,从来没有说过下行失步,因为下行天然就是同步的,因为就像灯塔一样的基站,一直在广播SSB信号。 在一个扫描周期内,为什么会有SSB id这个概念呢?是因为在一个周期内不只有一个SSB,所有才会有把每个SSB以ID标注起来。为什么会产生多个SSB呢?这就要从beam(波束)说起了。 波束扫描这里简单说一下,之前LTE里的波束是一个很大的范围,LTE的波束就直接对应它通信辐射的范围,但是在5G中,频率呈倍数增长,那么5G波束覆盖的范围大大减少了,那么发送一些广播信息的时候就不再采用覆盖的形式而是采用波束扫描的形式,某一个时刻将能量集中在某一个方向,那么这个方向就可以把信号发送的更远,但是其他方向接收不到信号,下一个时刻朝着另一个方向发送,最终通过波束不断的改变方向,实现整个小区的覆盖。这中扫描的时间非常的快,对于终端就是一瞬间的事情。 SSB时域位置根据协议中的描述,按照不同的SSB子载波间隔,一个半帧内的SSB位置会有5种不同的情况: 此时SSB的子载波间隔为15kHz,SSB的第一个符号所处的位置是2,其中当载频小于3GHz时,n=0,1,beam最大有4个,当载频在3G到6GHz时,n=0,1,2,3,beam最大有8个。从下面这个图中可以比较直观的看到SSB在一个半帧的一个时隙内的位置。其他几种情况类似不做过多介绍。那么对于不同的子载波间隔,一个SSB set里的SSB数量也不一样,可能有4个也可能有8个也可能有64个。 注意SSB没有规定60kHzSSB的子载波是独立于其他slot的子载波的,对于UE而言,它只需要获得SSB然后得到PBCH,通过解出PBCH,得到carrier上的普通信道的子载波的间隔,而且更短的SSB也给了在短时间内下发更多的beam方向。 时域特性
SSB频域位置对于SSB频域位置的确定,有两种方式,一种是接收到了SIB1显性地指示了SSB频域位置,另一种是没用被显示地指示位置,那么将如何确定SSB的位置呢? 同步栅格(synchronization raster)在终端刚开机时进行小区搜索时,它只能根据运营商以及终端支持的频段检测SSB信号,进行下行时频同步。 由于全局频率栅格的粒度较小导致NR-ARFCN的取值范围较大,如果直接根据全局频率栅格进行盲检,则同步时延会比较大。为了降低此过程的同步时延,专门定义了同步栅格(Synchronization Raster)的概念。同时通过全局同步信道号(GSCN,Global Synchronization Channel Number)来限定搜索范围。(UE开机时可根据同步栅格得到SSB的大致范围,然后进行盲搜来确定SSB频域位置)
NR-ARFCN(NR Absolute Radio Frequency Channel Number)我们知道5G的频段范围是0-100GHz,在这个宽广的频段范围内,Global frequency raster—我们暂时理解为全局频率栅格,将这个100GHz的频段划出了总共3279165个栅格,这些栅格从0开始编号,每个编号都代表着一个绝对的频域位置,这些编号就叫做NR-ARFCN。 编号和频域的位置有下列公式得出:
Channel raster了解了上面的ARFCN后,那么Channel raster就是相当于ARFCN中的一系列子集,每个子集按协议包含了不等数量的ARFCN。将频域的划分粒度缩小了。 RMSI(SIB1)UE获得SSB块信息后,MIB信息有限,还不足以驻留小区和进一步发起初始接入,UE还需要得到一些”必备“的系统信息SIB。 5G NR中,支持on-demand SIB传输,考虑尽可能快速同步与接入,将必要的系统信息(minium system information)分为两部分:MIB与RMSI(Remaining minimum system information),(除了MIB信息,剩下的不就是RMSI了嘛)其它非必要信息,有需求时再读取。可知RMSI实质是即是SIB1,通知UL freq、TDD cfg等信息。 NR中的SIB信息,通过下行PDSCH信道发送,而PDSCH信道需要PDCCH信道的DCI来调度。故UE需要在MIB中得到调度RMSI的PDCCH信道信息,在PDCCH上进行盲检,获得RMSI。MIB中通过pdcch-ConfigSIB1字段,只是UE获取RMSI调度的PDCCH的信息。 coreset 0在NR的下行同步过程中,UE要先盲检到SSB,然后根据SSB找到对应的CORESET0,然后在CORESET0内盲检PDCCH,进而可以得到DCI信息,从而找到承载SIB1的PDSCH。 和LTE类似,NR中PDCCH信道有多种搜索空间,包括公共搜索空间和UE专用的搜索空间。 其中公共搜索空间Type 0 Common Search space 仅用于RMSI调度; 在NR中引入了coreset(COntrol REsource SET),即对PDCCH信道的坐在物理资源集合的定义,一个小区PDCCH信道可以有多个coreset,而且每个coreset都有ID编号。 其中coreset 0,就是Type 0 Common Search space搜索空间(RMSI)对应的物理资源集合。 MIB中的pdcch-ConfigSIB1参考之前我们多次提过,CORESET 0是由MIB 所配置,通过高4位索引查表可以知道CORESET 0在频域占用的连续RB数,在时域占用的连续符号数,CORESET 0与SSB复用的类型以及偏移量;通过低4位索引查表可以知道相应PDCCH的监测时机。 coreset offset
coreset 0的时频域在协议中定义了coreset 0和SSB的三种复用类型,pattern 1,pattern 2和pattern 3。 pattern 1如果是pattern 1,CORESET 0和SSB采用时分复用的方式,此时UE需要监测从第n个时隙开始的两个连续的时隙,这里的n主要由两个参数决定(其实是4个,说多了怕大家嫌麻烦):M和O,而这2个参数就需要使用pdcch-ConfigSIB1的低4位索引查表获得了,相应的索引表长下面这个样子。
关于上面的内容再对表格Table 13-1举几个栗子: pattern 2在pattern 2频域资源示例:SSB和coreset 0子载波间隔 SCS配置{240,120}kHz时,pdcch-ConfigSIB1高4位索引对应就是下表 pattern 3下一具体说明一下pattern 3: pattern 2/3的时域资源
Kssb字段在检索coreset 0时,存在这样一个问题:并不是所有的SSB都有对应的coreset 0。UE需要根据Kssb来判断当前SSB是否有对应的CORESET 0。 为了解决这个的问题,在MIB中由关键字段Kssb,这个偏移量ssb-SubcarrierOffset Kssb两种类型1.对于FR1:Kssb范围0~23,子载波间隔15kHz 2.对于FR2:Kssb范围0~11,子载波间隔60kHz SSB对应的coreset 0不存在在NR 中,可以在不同的频域位置由多个SSB(用于终端测量),并不需要每个SSB都携"带着"coreset 0。如果UE恰巧搜索到的SSB没有带coreset 0,故基站最好能通知UE下一个有对应coreset 0的SSB,以便于UE快速找到RMSI,故Kssb起作用了。
Kssb的指示作用除了以上说的表示当前SSB是否存在对应的CORESET 0之外,Kssb的另一个重要作用便是指示CORESET0和SSB的频域偏移了。 由于在频域位置上,SSB的放置位置服从synchronization raster,而PDSCH/PDCCH所在的载波中心频率放置服从的时Channel Raster。不光如此,SSB和coreset 0(PDCCH)也可以采用不同的子载波间隔。所以,SSB子载波0和coreset 0子载波0的起始位置可能会存在多种偏移。 PCIUE进行小区搜索的目的是为了获取小区物理ID和完成下行同步,这个过程是与系统带宽无关的,UE可以直接检测和获取。当UE检测到PSS和SSS时,就能解码出物理小区ID(PCI),同时根据PSS和SSS的位置,可以确定下行的子帧时刻,完成下行同步。 每个5G小区都有一个物理小区ID(PCI)用于无线侧标识该小区,5G中的PCI规划与LTE大致相同,但却是LTE数量的两倍,5G定义了1008个物理小区ID,取值范围0~1007,它们被分成168个不同的组(记为N(1)_ID,范围是0-167),每个组又包括3个不同的组内标识(记为N(2)_ID,范围是0-2)。由如下公式表示: UE通过检测PSS序列及SSS序列,就可以知道N(1)_ID和N(2)_ID这两个参数,从而确定PCI。 总结
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