在LTE中,已知终端装置、即便携电话以在基站广播中发送的主同步序列和副同步序列取得同步,但在NR中,出现SSB的概念,简单地说,组合原来的主同步序列、副同步序列、物理广播信道和解调参考信号而构成基于协议进行本次SSB的分析,该SSB由PBCH和DMRS在四个连续OFDM码元中接收组成。
另一方面,同步序列在协议38211中有同步信号的详细描述。
NR有1008个物理层单元,是LTE的两倍。 由于NR包含许多单元格类型和数量,因此单元格ID计算如下:
there are 1008 unique physical-layercellidentitiesgivenby
Cell ID 2由PSS托管,Cell ID 1由SSS托管。 PSS和SSS的具体序列生成公式如下所示。 在NR中,PSS和SSS采用的不是LTE的ZC系列,而是m系列。 因为ZC系列如果有频率偏移,同步性能会受到影响。
在PSS的情况下,长度为127的m个序列通过循环移位(0,43,86 )得到三个不同的PSS。
对于SSS,因为一个长度为127的序列不能生成足以由循环移位携带1008个小区ID的序列,所以两个m序列之一对应于方程中的m0,另一个进行112个循环移位,并且与方程中的m-1相对应,总共1008个不同的iid序列
二、介绍SSB的结构SSB的时频结构。 我们先来看看协议中的原语:
In the time domain,anss/pbchblockconsistsof4OFDM symbols,numberedinincreasingorderfrom0to3within thess/pbchblock,where PSS
也就是说,在时域中,SSB由四个连续的OFDM符号组成,从0-3开始按升序编号。 其中说的表是下表
请注意,表中的l表示时域码的符号,k表示SSB中各部分的频域副载波码,该符号是SSB内的符号。 无论是时域还是频域都从0开始,既不是整个频带的符号,也不是BWP中的符号。 这只是给出了SSB的时间频率结构,而不是SSB的时间频率位置。 当你看到这张表时,图像可能还不够生动,但如果你画出来,图像会更多:
把这两幅图放在一起看,不是很清楚SSB的时频结构吗? 值得注意的是,SSB的中央0的位置中,有其他东西不能放入。 图中的蓝色部分是DM-RS,它插入了PBCH。 PBCH的每个RB有三个DM-RS,DM-RS有四种频域偏移。 这与单元格ID有关。
设置不同于相邻区域的偏移有利于减小导频干扰。 如从图中可见,SSB的大小在时域中是4个OFDM符号频域中的240个子载波或者20个RB。
三、SSB时域位置是LTE,在FDD中PSS是每个帧的第0和第5个子帧的第一时隙中的最后一个符号,SSS是倒数第二个符号,也就是PSS之前的符号; TDD的PSS是每个帧的第一个和第六个子帧的第三个符号,SSS是第0个子帧和第5个子帧的最后一个符号。 与LTE不同,在NR中,SSB周期位于SIB1,可能为5 10 20 40 80 160ms。 初始访问时UE还没有接收到SIB1,因此以默认的20ms周期对像素SSB进行检索。 在各周期内,有一系列的SSB,各SSB与波束方向对应。 首先介绍光束扫描。
光束扫描是什么? 简单地说,这是因为在NR中,频率越高,小区基站的覆盖范围就越窄。 那么,发送一些广播信息时采用波束扫描的形式而不是覆盖的形式。 如果在某个时刻将能量集中在某个方向上,该方向可以将信号发送得更远,但其他方向无法接收信号。 下一个时刻向另一个方向发送,最终波束不断改变方向,实现整个单元的覆盖。
前面提到的SSB并不是空着间隔出现一次,而是在空着间隔的半帧内出现好几次。 这是为波束扫描而设计的。 这些SSB中的每一个都对应于波束扫描的方向,并且最终SSB存在于每个方向上。 这些SSB称为单个SSB集,并且一个SSB集中的所有SSB必须在相同的半个帧中。 SSB集的周期可以是5 10 20 40 80 160ms,该周期由SIB1指示,而在初始小区搜索时UE还没有收到SIB1,因此以默认的20ms周期搜索SSB。
根据协议说明,根据SSB副载波间隔的不同,1个字段内的SSB位置有5种不同的情况。
NR根据子载波间隔,将SSB的时域位置分为5个不同的情况。 以case A为例
当载波频率小于3GHz时,SSB的子载波间隔为15kHz并且当载波频率为n=0,1并且载波频率为3G到6GHz时,SSB的第一符号为n=0,1,2和3。 根据下图,SSB可以直观地看到1个场的1个时隙内的位置。 其他一些情况类似于不怎么介绍。 中,一个SSB set中包含的SSB的数量因子载波间隔而异。 可能是4个,可能是8个,也可能是64个。
SSB时域位
置设计其实主要是考虑到不同子载波之间的共存。我们将case A B和C以及60kHz子载波间隔的情况下的子帧画在同一个图里:
一个15kHz slot会对应2个30kHz子载波下的slot。对于case A来说,将SSB放在这些位置,是考虑到其时隙开头的2个符号0和1可以用于下行控制的传输,这两个符号对应30kHz子载波情况下的符号0 1 2 3,同样也可以用于30kHz子载波情况下的下行控制传输。15kHz下两个SSB之间的预留的符号6和7可用于GP和上行控制的传输,对应30kHz下第一个子帧的符号12和13以及第二个子帧中的符号0和1,这样也可以保证30kHz下第一个子帧中有用于传输GP和上行控制的资源,以及第二个子帧中有用于传输上行控制的资源。但大家此时就会发现,同样的道理,那Case B此时无法与60kHz的子载波间隔共存,因为case B中SSB0和SSB1占据的资源对应60kHz子载波间隔下第一个子帧的符号8-13以及第二个子帧的符号0-9,并没有为60kHz下预留用于GP或者上下行控制传输的资源。所以这也就是为什么30kHz子载波间隔情况下会有两种不同case。Case C也是30kHz子载波间隔,但case C就可以很好的与60kHz子载波间隔共存,但case C前后预留的资源对应于15kHz子载波间隔下的符号0和符号13,不足以用于传输控制资源,所以case C很难与15kHz子载波间隔共存。所以case B和case C在真正使用的时候要取决于具体的情况。Case D和E也是同样的道理,不再进行分析。
四、SSB频域位置
与LTE中PSS和SSS固定在带宽的中间73个子载波不同,NR中SSB可能的频域位置有很多。NR中有一系列全局同步信道号GSCN,每个GSCN都会对应一个确定的、绝对的频率位置,系统会把SSB放在这些GSCN上,对齐方式为SSB的10号RB的0号子载波与GSCN对齐,UE就会在这些GSCN上挨个盲检SSB。
不同的operating band是分配给不同运营商的,所以UE是知道自己处在哪个operating band上的,比如n28分配给广电的,那么接入广电网络的UE在搜索SSB的时候,就盲检1901 – <1> – 2002这个范围内的GSCN,并且只搜索15kHz子载波间隔、case A下的SSB。
下面介绍kssb。先看下图:
想要看懂这个图,我们先要知道在NR中,同步栅格(也就是上面所说的GSCN)和频率栅格不再对齐。在LTE中,因为只有15kHz一种子载波间隔,并且带宽也不是很大,所以LTE中同步栅格和频率栅格是对齐的,但在NR中,由于频带很广,而且有5种不同的子载波间隔,所以协议重新定义了同步栅格,其不再与频率栅格对齐。
再来看上图,由于同步栅格和频率栅格的不对齐,SSB的第0号RB的第0号子载波与和SSB有重叠的BWP中的RB中的最低RB的第0号子载波之间的频率偏差叫做kssb。这句话听起来可能有些拗口,图中蓝色的部分表示BWP中与SSB有重叠的RB,那么这些RB中的最低的一个,也就是图中箭头指向的那一个RB,它的0号子载波与SSB的频率最低点,也就是SSB的0号RB的0号子载波,之间的频率偏差叫做kssb。有了这个kssb以后,再看下图:
图中的offset2就是上面所说的kssb,offset1是point A和箭头所指蓝色位置RB的子载波0之间的频率偏差。而Point A是什么,point A是公共资源,也就是CRB的0号子载波。有了offset1和offset2,我们就可以知道SSB在频域中的位置了,即:距离CRB的子载波0有offset1+offset2的频率偏移。但在实际中,并不是先知道point A的位置再知道SSB,因为UE最先接收的是SSB,然后再进行时频同步,所以UE是先知道SSB的位置,再根据offset1和offset2来找point A的位置。那到底怎么知道SSB在什么频域位置呢?UE也不知道,所以UE只能在同步栅格上一个一个的找。
五、PBCH payload
收到SSB后,最主要的系统信息就会在PBCH中承载,也就是通常所说的MIB。
这个就是PBCH中所承载的信息,具体可以参考协议38212中7.1.1小节和38331中对MIB的解释。
其中承载的24bit信息也就是表格中列出来的是来自于高层的,会指示系统帧号、SSB的子载波间隔、kssb的具体值、DMRS的具体位置(前面说过PBCH中DMRS有4种不同的频域位置这个指示具体是哪种)等。还有另外的来自于物理层的8bit信息,这8bit在不同的情况下有不同的作用:
从协议中的描述可知:
低4bit为系统帧号的高4bit;然后1bit为半帧指示;然后剩下的3bit,如果SSB set中有最多64个SSB,则这3bit用于指示SSB索引,即该SSB是SSB set中的第几个SSB,否则这3bit其中的1bit用于和指示Kssb的4bit相结合,共同指示Kssb(因为如果在L=64的情况下,Kssb会在一个RB范围内偏移,即12个子载波,所以有4bit就够指示了,但在L=4或者8的情况下,Kssb会在两个RB范围内偏移,即24个子载波,所以此时就需要5bit),剩余2bit预留。L=4或8的情况下无需指示SSB索引,不同的8种DMRS序列就可以用于指示SSB索引。
赛车每天赚1000的方法与GSCN对齐,UE就会在这些GSCN上挨个盲检SSB。
不同的operating band是分配给不同运营商的,所以UE是知道自己处在哪个operating band上的,比如n28分配给广电的,那么接入广电网络的UE在搜索SSB的时候,就盲检1901 – <1> – 2002这个范围内的GSCN,并且只搜索15kHz子载波间隔、case A下的SSB。
下面介绍kssb。先看下图:
想要看懂这个图,我们先要知道在NR中,同步栅格(也就是上面所说的GSCN)和频率栅格不再对齐。在LTE中,因为只有15kHz一种子载波间隔,并且带宽也不是很大,所以LTE中同步栅格和频率栅格是对齐的,但在NR中,由于频带很广,而且有5种不同的子载波间隔,所以协议重新定义了同步栅格,其不再与频率栅格对齐。
再来看上图,由于同步栅格和频率栅格的不对齐,SSB的第0号RB的第0号子载波与和SSB有重叠的BWP中的RB中的最低RB的第0号子载波之间的频率偏差叫做kssb。这句话听起来可能有些拗口,图中蓝色的部分表示BWP中与SSB有重叠的RB,那么这些RB中的最低的一个,也就是图中箭头指向的那一个RB,它的0号子载波与SSB的频率最低点,也就是SSB的0号RB的0号子载波,之间的频率偏差叫做kssb。有了这个kssb以后,再看下图:
图中的offset2就是上面所说的kssb,offset1是point A和箭头所指蓝色位置RB的子载波0之间的频率偏差。而Point A是什么,point A是公共资源,也就是CRB的0号子载波。有了offset1和offset2,我们就可以知道SSB在频域中的位置了,即:距离CRB的子载波0有offset1+offset2的频率偏移。但在实际中,并不是先知道point A的位置再知道SSB,因为UE最先接收的是SSB,然后再进行时频同步,所以UE是先知道SSB的位置,再根据offset1和offset2来找point A的位置。那到底怎么知道SSB在什么频域位置呢?UE也不知道,所以UE只能在同步栅格上一个一个的找。
五、PBCH payload
收到SSB后,最主要的系统信息就会在PBCH中承载,也就是通常所说的MIB。
这个就是PBCH中所承载的信息,具体可以参考协议38212中7.1.1小节和38331中对MIB的解释。
其中承载的24bit信息也就是表格中列出来的是来自于高层的,会指示系统帧号、SSB的子载波间隔、kssb的具体值、DMRS的具体位置(前面说过PBCH中DMRS有4种不同的频域位置这个指示具体是哪种)等。还有另外的来自于物理层的8bit信息,这8bit在不同的情况下有不同的作用:
从协议中的描述可知:
低4bit为系统帧号的高4bit;然后1bit为半帧指示;然后剩下的3bit,如果SSB set中有最多64个SSB,则这3bit用于指示SSB索引,即该SSB是SSB set中的第几个SSB,否则这3bit其中的1bit用于和指示Kssb的4bit相结合,共同指示Kssb(因为如果在L=64的情况下,Kssb会在一个RB范围内偏移,即12个子载波,所以有4bit就够指示了,但在L=4或者8的情况下,Kssb会在两个RB范围内偏移,即24个子载波,所以此时就需要5bit),剩余2bit预留。L=4或8的情况下无需指示SSB索引,不同的8种DMRS序列就可以用于指示SSB索引。