5G+NR+SSB詳解資料完整版VIP

1、5G NR SSB（SS/PBCH Block）詳解LTE中終端設(shè)備也就是手機(jī)是通過基站廣播發(fā)送的主同步序列和輔同步序列實(shí)現(xiàn)同步的，但在NR中，出現(xiàn)了SSB的概念，簡單的說就是由原來的主同步序列、輔同步序列、物理廣播信道和解調(diào)參考信號組合在一起構(gòu)成的，也就是PSS、SSS、PBCH和DMRS在4個連續(xù)的OFDM符號內(nèi)接收然后構(gòu)成SSB，主要是用于下行同步。本次對于SSB的分析就以協(xié)議為基礎(chǔ)進(jìn)行。一、同步序列在協(xié)議38211中有對于同步信號的詳細(xì)描述。在NR中有1008個物理層小區(qū)，是LTE的2倍，因?yàn)镹R中的小區(qū)種類和數(shù)量更多，小區(qū)ID計(jì)算如下：There are 1008 unique ph

2、ysical-layer cell identities given byCell ID 2由PSS承載，Cell ID 1由SSS承載。下面是PSS和SSS的具體序列生成公式。NR中PSS和SSS不在是LTE中的ZC序列，而是采用了m序列，因?yàn)閆C序列在有頻偏的時(shí)候，同步性能會收到影響。對于PSS來說，長度為127的m序列通過循環(huán)移位（0,43,86），得到三個不同的PSS。對于SSS來說，一條長度為127的序列通過循環(huán)移位無法產(chǎn)生足夠的序列來承載1008個小區(qū)ID，所以通過兩條m序列，其中一條進(jìn)行9個循環(huán)移位，對應(yīng)公式中m0，另一條進(jìn)行112個循環(huán)移位，對應(yīng)公式中m1，共同產(chǎn)生1008個不

3、同ID。二、SSB的結(jié)構(gòu)下面介紹一下SSB的時(shí)頻結(jié)構(gòu)。先看協(xié)議中的原話：In the time domain, an SS/PBCH block consists of 4 OFDM symbols, numbered in increasing order from 0 to 3 within the SS/PBCH block, where PSS, SSS, and PBCH with associated DM-RS are mapped to symbols as given by Table 7.4.3.1-1.也就是說在時(shí)域，SS

4、B由4個連續(xù)OFDM符號組成，按照從0-3升序編號。其中所說的表格就是下面這個表格表中l(wèi)表示時(shí)域符號的標(biāo)號，k表示SSB中各個部分的頻域子載波標(biāo)號，注意這個標(biāo)號是SSB內(nèi)的標(biāo)號，不論是時(shí)域還是頻域都是從0開始，并不是整個頻帶上的標(biāo)號，也不是BWP中的標(biāo)號，這個只是給出了SSB的時(shí)頻結(jié)構(gòu)而不是SSB的時(shí)頻位置?？催@個表格可能還不夠形象生動，那么把它畫出來就形象多了：將這兩個圖一起看，是不是SSB的時(shí)頻結(jié)構(gòu)就很清晰明了了？值得注意的是SSB中置0的一些位置是并不能放其他東西的。圖中藍(lán)色的部分是DM-RS，它是穿插在PBCH中的，PBCH的每個RB上有3個DM-RS，DM-RS有4種頻域偏移，這個與

5、小區(qū)ID有關(guān)：同頻鄰區(qū)設(shè)置不同的偏移有利于降低導(dǎo)頻干擾。結(jié)合圖表可以看出SSB的大小是時(shí)域上4個OFDM符號頻域上240個子載波，也就是20個RB。三、SSB的時(shí)域位置在LTE中，F(xiàn)DD中PSS在每幀的0和5號子幀的第一個時(shí)隙的最后一個符號，SSS在倒數(shù)第二個符號，也就是PSS的前面那個符號；TDD中PSS在每幀的1和6號子幀的第三個符號，SSS在0和5號子幀的最后一個符號。與LTE不同，NR中SSB周期會在SIB1中配置，可能是5 10 20 40 80 160ms，在初始接入的時(shí)候，UE還沒有收到SIB1，則會按照默認(rèn)的20ms周期來搜素SSB。在每個周期內(nèi)，會有一系列SSB，每個SSB對

6、應(yīng)一個波束方向。先介紹一下波束掃描。什么叫波束掃描，簡單的說就是因?yàn)镹R中頻率更高了，那么小區(qū)基站的覆蓋范圍就減小了，那么發(fā)送一些廣播信息的時(shí)候就不再采用覆蓋的形式而是采用波束掃描的形式，某一個時(shí)刻將能量集中在某一個方向，那么這個方向就可以把信號發(fā)送的更遠(yuǎn)，但是其他方向接收不到信號，下一個時(shí)刻朝著另一個方向發(fā)送，最終通過波束不斷的改變方向，實(shí)現(xiàn)整個小區(qū)的覆蓋。前面我們所說的SSB并不是隔一段時(shí)間出現(xiàn)一次，而是隔一段時(shí)間在某一個半幀內(nèi)出現(xiàn)若干次，這個就是為了波束掃描而設(shè)計(jì)的，這若干個SSB中每個都對應(yīng)一個波束掃描的方向，最終每個方向都會有一個SSB，這若干個SSB就叫一個SSB set

7、，一個SSB set中的所有SSB都要在同一個半幀內(nèi)。SSB set的周期可以是5 10 20 40 80 160ms，這個周期會在SIB1中指示，但在初始小區(qū)搜索的時(shí)候，UE還沒有收到SIB1，所以會按照默認(rèn)20ms的周期搜索SSB。根據(jù)協(xié)議中的描述，按照不同的SSB子載波間隔，一個半幀內(nèi)的SSB位置會有5種不同的情況：NR根據(jù)子載波間隔的不同，將SSB的時(shí)域位置分為了5中不同的情況。以case A為例此時(shí)SSB的子載波間隔為15kHz，SSB的第一個符號所處的位置是，其中當(dāng)載頻小于3GHz時(shí)，n=0，1，當(dāng)載頻在3G到6GHz時(shí)，n=0,1,2,3。從下面這個圖中可以比

8、較直觀的看到SSB在一個半幀的一個時(shí)隙內(nèi)的位置。其他幾種情況類似不做過多介紹。那么對于不同的子載波間隔，一個SSB set里的SSB數(shù)量也不一樣，可能有4個也可能有8個也可能有64個。SSB時(shí)域位置設(shè)計(jì)其實(shí)主要是考慮到不同子載波之間的共存。我們將case A B和C以及60kHz子載波間隔的情況下的子幀畫在同一個圖里：一個15kHz子幀會對應(yīng)2個30kHz子載波下的子幀。對于case A來說，將SSB放在這些位置，是考慮到其時(shí)隙開頭的2個符號0和1可以用于下行控制的傳輸，這兩個符號對應(yīng)30kHz子載波情況下的符號0 1 2 3，同樣也可以用于30kHz子載波情況下的下行控制傳輸。15

9、kHz下兩個SSB之間的預(yù)留的符號6和7可用于GP和上行控制的傳輸，對應(yīng)30kHz下第一個子幀的符號12和13以及第二個子幀中的符號0和1，這樣也可以保證30kHz下第一個子幀中有用于傳輸GP和上行控制的資源，以及第二個子幀中有用于傳輸上行控制的資源。但大家此時(shí)就會發(fā)現(xiàn)，同樣的道理，那Case B此時(shí)無法與60kHz的子載波間隔共存，因?yàn)閏ase B中SSB0和SSB1占據(jù)的資源對應(yīng)60kHz子載波間隔下第一個子幀的符號8-13以及第二個子幀的符號0-9，并沒有為60kHz下預(yù)留用于GP或者上下行控制傳輸?shù)馁Y源。所以這也就是為什么30kHz子載波間隔情況下會有兩種不同case。Case C也是

10、30kHz子載波間隔，但case C就可以很好的與60kHz子載波間隔共存，但case C前后預(yù)留的資源對應(yīng)于15kHz子載波間隔下的符號0和符號13，不足以用于傳輸控制資源，所以case C很難與15kHz子載波間隔共存。所以case B和case C在真正使用的時(shí)候要取決于具體的情況。Case D和E也是同樣的道理，不再進(jìn)行分析。四、SSB頻域位置與LTE中PSS和SSS固定在帶寬的中間73個子載波不同，NR中SSB可能的頻域位置有很多。NR中有一系列全局同步信道號GSCN，每個GSCN都會對應(yīng)一個確定的、絕對的頻率位置，系統(tǒng)會把SSB放在這些GSCN上，對齊方式為SSB的10號RB的0號

11、子載波與GSCN對齊，UE就會在這些GSCN上挨個盲檢SSB。不同的operating band是分配給不同運(yùn)營商的，所以UE是知道自己處在哪個operating band上的，比如n28分配給廣電的，那么接入廣電網(wǎng)絡(luò)的UE在搜索SSB的時(shí)候，就盲檢1901 <1> 2002這個范圍內(nèi)的GSCN，并且只搜索15kHz子載波間隔、case A下的SSB。下面介紹kssb。先看下圖：想要看懂這個圖，我們先要知道在NR中，同步柵格（也就是上面所說的GSCN）和頻率柵格不再對齊。在LTE中，因?yàn)橹挥?5kHz一種子載波間隔，并且?guī)捯膊皇呛艽?，所以LTE中同步柵格和頻率柵格是對齊的，但在N

12、R中，由于頻帶很廣，而且有5種不同的子載波間隔，所以協(xié)議重新定義了同步柵格，其不再與頻率柵格對齊。再來看上圖，由于同步柵格和頻率柵格的不對齊，SSB的第0號RB的第0號子載波與和SSB有重疊的BWP中的RB中的最低RB的第0號子載波之間的頻率偏差叫做kssb。這句話聽起來可能有些拗口，圖中藍(lán)色的部分表示BWP中與SSB有重疊的RB，那么這些RB中的最低的一個，也就是圖中箭頭指向的那一個RB，它的0號子載波與SSB的頻率最低點(diǎn)，也就是SSB的0號RB的0號子載波，之間的頻率偏差叫做kssb。有了這個kssb以后，再看下圖：圖中的offset2就是上面所說的kssb，offset1是point A

13、和箭頭所指藍(lán)色位置RB的子載波0之間的頻率偏差。而Point A是什么，point A是公共資源，也就是CRB的0號子載波。有了offset1和offset2，我們就可以知道SSB在頻域中的位置了，即：距離CRB的子載波0有offset1+offset2的頻率偏移。但在實(shí)際中，并不是先知道point A的位置再知道SSB，因?yàn)閁E最先接收的是SSB，然后再進(jìn)行時(shí)頻同步，所以UE是先知道SSB的位置，再根據(jù)offset1和offset2來找point A的位置。那到底怎么知道SSB在什么頻域位置呢？UE也不知道，所以UE只能在同步柵格上一個一個的找。五、PBCH payload收到SSB后，最主

14、要的系統(tǒng)信息就會在PBCH中承載，也就是通常所說的MIB。這個就是PBCH中所承載的信息，具體可以參考協(xié)議38212中7.1.1小節(jié)和38331中對MIB的解釋。其中承載的24bit信息也就是表格中列出來的是來自于高層的，會指示系統(tǒng)幀號、SSB的子載波間隔、kssb的具體值、DMRS的具體位置（前面說過PBCH中DMRS有4種不同的頻域位置這個指示具體是哪種）等。還有另外的來自于物理層的8bit信息，這8bit在不同的情況下有不同的作用：從協(xié)議中的描述可知：低4bit為系統(tǒng)幀號的高4bit；然后1bit為半幀指示；然后剩下的3bit，如果SSB set中有最多64個SSB，則這3bit用于指示SSB索引，