【5G NR】5G NR小区搜索-PSS/SSS/PBCH结构

而且与LTE的PSS序列使用ZC序列不同，5G中的PSS序列使用m序列，这是因为在存在时频偏的场景，相比m序列，ZC序列的相关函数会产生较大的旁瓣，主瓣峰值也会降低，从而会带来一定的相关检测模糊性，降低检测性能，尤其是在高频场景，这种现象更为明显。下表表示SSB中各信号具体的时频域位置，在表中，l表示时域符号索引（l=0，1，2，3），k表示频域RE索引（参考点为SSB RB0的RE0，k=0，1

瑶光守护者

3907人浏览 · 2024-01-16 18:19:48

瑶光守护者 · 2024-01-16 18:19:48 发布

5G NR小区搜索

小区搜索是终端获取与小区的时间和频率同步，并检测该小区的物理层小区ID的过程。与小区搜索密切相关的协议内容包括SSB（Synchronization Signal/PBCH, 同步广播块）的时频域结构、SSB的频域位置和SSB时域传输周期等。

同步栅格

为了减少UE初始同步的时间，NR引入了更稀疏的同步栅格。同步栅格可以指示同步块SSB的参考频率位置SS_REF（如图5.1所示），但是它并不与NR-ARFCN一一对应，而是与全局同步信道号GSCN（Global Synchronization Channel Number）一一对应。

或者说，同步栅格与信道栅格，在频域位置上并不是对齐的，这也导致Kssb参数的引入（以后在写Point A相关内容的时候再写）。

NR将从0到100GHz的频率，根据不同的工作频段，划分成个26638个粒度不等的同步栅格。SSB的绝对频域位置SS_REF和编号GSCN的计算方式如表5.1所示。

举例说明，若当前频率在3GHz以下，那么：

当N=1，M ϵ {1，3，5}时，GSCN对应3个值，分别是：3*1+(1-3)/2=2，3*1+(3-3)/2=3，3*1+(5-3)/2=4。所以，GSCN={2，3，4}。

GSCN=2（N=1，M=1）对应的SSB的频率位置=1*1200kHz+1*50kHz=1250kHz；

GSCN=3（N=1，M=3）对应的SSB的频率位置=1*1200kHz+3*50kHz=1350kHz；

GSCN=4（N=1，M=5）对应的SSB的频率位置=1*1200kHz+5*50kHz=1450kHz.

当N=2499，M ϵ {1，3，5}时，GSCN对应3个值，分别是：3*2499+(1-3)/2=7496，3*2499+(3-3)/2=7497，3*2499+(5-3)/2=7498。所以，GSCN={7496，7497，7498}。

GSCN=7496对应的SSB的频率位置=2499*1200kHz+1*50kHz=2998.85MHz；

GSCN=7497对应的SSB的频率位置=2499*1200kHz+3*50kHz=2998.95MHz；

GSCN=7498对应的SSB的频率位置=2499*1200kHz+5*50kHz=2999.05MHz.

SSB时频率结构：

5G NR小区的SSB如下图所示：

在5G NR中，主同步信号PSS（Primary Synchronization Signal）、辅同步信号SSS（Secondary Synchronization Signal）、物理层广播信道PBCH（Physical Broadcast Channel）和广播信道解调用参考信号PBSH-DMRS（Demodulation Reference Signals for PBCH）共同构成一个SSB（SS/PBCH Block）。在时域上，SS / PBCH块由4个OFDM符号组成，在SS / PBCH块内从0到3递增的顺序进行编号。在频域上，SS / PBCH块由240个连续的子载波组成(即20个PRB)，子载波编号从0到239顺序递增。

图1 SSB时频域结构

如上图所示，每个SSB中PSS/SSS/PBCH的时频域位置为：

PSS在时域上位于SSB块中OFDM符号0，频域上占据56到182的127个子载波；
SSS在时域上位于SSB块中OFDM符号2，频域占据56到182的127个子载波；
PBCH时域上占用SSB块中OFDM符号1、2和3，在符号1和3上频域占据0到239共240个子载波中除PBCH-DMRS外的子载波；在符号2上时，频域占据第0到47以及第192到239之间的96个子载波中除PBCH-DMRS外的子载波。

备注：

SSB中的符号0上，0~55和183~239的子载波用作保护带，不能使用；
SSB中的第2个符号上，第48~55和183~191个子载波也用作保护带，不能使用，这样设计是为了在SSS和PBCH信号间留有一定的保护间隔，抑制子载波间干扰

下表表示SSB中各信号具体的时频域位置，在表中，l表示时域符号索引（l=0，1，2，3），k表示频域RE索引（参考点为SSB RB0的RE0，k=0，1，2…，239）。

表 2 SSB中各信号资源映射

SSB时域传输

SSB的时域传输先要从SSB Burst Set（SSB块集合）说起，是指在一定周期内的多个SSB的集合，在高频，SSB Burst Set内的多个SSB可用于波束扫描，增强小区覆盖；在低频，UE也可以通过接收一个SSB Burst Set中的多个SSB进行信号合并，从而提高SSB的解调能力。目前SSB Burst Set的周期有6种：5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms，在小区搜索过程中，假定周期为20ms，后续可在信令ServingCellConfigCommon中，对SSB Burst Set的周期通过ssb-periodicityServingCell参数进行配置，并且规定SSB Burst Set内的波束在其周期内的前5ms内发送完毕。目前针对SSB Burst Set内的SSB时域分布情况，R15规定了5种时域图样：Case A，Case B，Case C，Case D，Case E，其中Case A-C规定FR1频带范围内的图样，Case D和Case E规定FR2频带范围的图样。具体协议内容如下：

图2. SSB帧结构

同步信号

SSB同步信号包括PSS和SSS，主要用于下行同步过程中的时域同步、频域同步和获取小区ID。下面分别对PSS和SSS进行介绍 PSS使用3条长度为127的m序列，对应PCI中N2_id的三个取值。小区PCI共有1008个取值，计算公式如下

PSS序列使用3条长度为127的m序列，序列生成公式如下所示

序列具体生成过程如下图

在时域上，PSS位于SSB的第一个符号，在频域上占据127个RE，从第56RE到182RE，并且没有避开直流子载波。而且与LTE的PSS序列使用ZC序列不同，5G中的PSS序列使用m序列，这是因为在存在时频偏的场景，相比m序列，ZC序列的相关函数会产生较大的旁瓣，主瓣峰值也会降低，从而会带来一定的相关检测模糊性，降低检测性能，尤其是在高频场景，这种现象更为明显。 SSS使用336条长度为127的Gold序列，序列生成公式如下

在时域上，SSS位于SSB的第三个符号，在频域上同样占据127个RE，频域位置同PSS相同。SSS总共有1008条序列，其中每一条PSS序列对应336条SSS序列，两者相组合共同确定1008个PCI。SSS的gold序列由两个生成多项式确定，并且m1共有112种取值，由N1_id确定；m0共有9种取值，N1_id和N2_id共同确定，m0的取值与N2_id关联的目的是为了降低PCI检测错误的概率，另外，相邻m0取值间隔5，是为了降低SSS序列之间的相关性。