【一线工程师5G手稿】NR初始小区搜索与同步

同步信息：

不同于物理信号，PBCH需要承载高层传下来的系统参数。为了保证传输可靠性，物理信道都会经过加扰，CRC校验，信道编码，速率匹配等过程。这几个步骤是所有NR物理信道在发射之前都要进行的处理步骤，与小区搜索过程没有关系，这里不做介绍。

MIB与SIB1

PBCH的载荷(payload)承载RRC层的master information block(MIB)信息。MIB定义了小区最基本的系统信息以及解码PDSCH SystemInformtioType 1 (SIB1)所需要的参数。除了MIB之外，PBCH承载了8 bits额外的payload。各参数的长度以及物理意义如下面的导图所示。其中和subCarrierSpacingCommon和pdcch-configSIB1定义了SIB1的子载波间隔以及SIB1所在control resource set (CORESET)的搜索空间。

PBCH中承载的系统信息及同步参数

𝟬𝟳.

同步信号块(SS Block)的频域位置

NR 不同频率范围GSCN的位置及取值范围 – TS 38.104

在0-3GHz频率范围内，同步栅格的步长是1200kHz; 在3GHz – 24.25GHz频率范围内，同步栅格的步长是1.44MHz; 在24.25GHz-100G频率范围内，同步栅格的步长是17. 82MHz。同步栅格的步长明显大于LTE 100kHz的信道栅格。终端设备只需要在其所支持的频段内SS_REF的位置进行PSS/SSS搜索。

NR band n77/n78/n79的同步栅格 – TS 38.104

NR band n78的信道栅格 – TS 38.104

我们来看一个例子：一个终端设备运行在3400MHz – 3500MHz频段，根据38.104表5.4.3.1-1可以计算出SS Block可能存在位置的GSCN 为7777到7846。当该设备进行小区搜索的时候，只需要在GSCN 7777到7846相应的SS_REF位置进行PSS/SSS同步。NR定义的n78的信道栅格是15kHz和30kHz，因此稀疏的同步栅格大大降低了NR终端进行小区搜索的时间。

在固定的频率下，SS block的时间长度紧接着子载波间隔的增加而减少，终端接收到的SS block的功率也随之减少。从而导致PSS误检率以及残留频率误差的增加。SS block子载波间隔的选择需要考虑到同步搜索的时间，同步检测复杂度以及准确度。NR中定义了四种SS block子载波间隔。FR1支持15kHz和30kHz的子载波间隔，FR2支持120kHz和240kHz的子载波间隔，如下图。

NR中SS Block可以位于传输载波的任何位置，甚至可以不与物理资源块(resource block)对齐。NR终端在接收更多的系统信息(SIB1)之前，需要知道SS Block与common resource block(CRB)中心的偏移，即完成RB对齐。这一偏移量k_ssb在PBCH的MIB(4比特)和部分payload(3比特)表示，前文中介绍PBCH的导图中有详细的解释。载波中心的位置可以由SS block的中心频点，k_ssb，以及SIB1中FrequencyInfoDL-SIB共同确定。

在Keysight N7631C  Signal Studio Pro for 5G NR软件中打开SS/PBCH block设置界面，其中

• RB offset: SS block与CRB 0# SC 0#(Point A)的RB偏移

  - FR1: 以15 kHz为单位计算

  - FR2: 以60 kHz为单位来计算, i.e. SCS =120 kHz, 偏移一个RB, 则RB offset=2

• k_ssb: SS block与common resource grid边界的偏移量

  - FR1: k_ssb以15 kHz为单位计算

  - FR2: k_ssb以实际子载波间隔为单位计算, RB offset和k_ssb的物理意义如下图所示

TS 38.211规定了不同子载波间隔下k_ssb的取值范围如下表。

k_ssb取值范围与表示

下面通过三个例子我们来具体看一下相关参数的意义及设置。信号的基本信息如下。

• 频段：FR1

• 子载波间隔：30 kHz

• 带宽：100MHz (273RB)

例一

• SS Block的中心与载波中心重合, 此时SS Block与CRB边界重合, k_ssb=0

• RB offset=(273÷2-20÷2)×(30÷15)=253, 具体意义参考下方示意图

例二

• SS block RB Offset=253, k_ssb=12, SSB的中心位于载波中心上方180(15*12)kHz处

• MIB中k_ssb对应的4bits为1100

例三

• SS Block底部与point A重合, k_ssb=0, RB offset(by 15kHz)=0, SSB的中心位于载波中心下方45.54MHz处。

下图给出了A,B,C上述三个例子中SS Block与载波中心位置关系的示意图。  

有两点需要注意

• 在Initial search时，终端通过解码PBCH获取了k_ssb ，并不知道载波中心频点。因此上面的例子仅用来说明SS Block与载波中心的位置关系与RB offset及