【5G NR】SSB
作者:互联网
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1. SSB概述
同步信号和物理广播信道块(Synchronization Signal and PBCH Block,SSB)由主同步信号(Primary Synchronization Signal,PSS)、辅同步信号(Secondary Synchronization Signal,SSS)和物理广播信道(Physical Broadcast Channel,PBCH)共同组成 [1]。
LTE中,PSS、SSS和PBCH位于载波中心,周期固定,且不进行波束赋形,必须覆盖整个小区(LTE中并没有SSB这一术语,但是同样有PSS、SSS和PBCH [2])。相比LTE,NR中SSB在时域和频域上的配置更加灵活,因此也更加复杂。由于NR部署在高频频段,因此基站必须使用massive-MIMO以增强覆盖。但是massive-MIMO的天线辐射图是非常窄的波束(Beam),单个波束难以覆盖整个小区。另一方面,由于硬件限制,基站往往无法同时发送多个波束以覆盖整个小区,因此NR通过波束扫描(Beam Sweeping)的方式以覆盖整个小区,即基站在多个时刻发送不同方向的波束从而覆盖整个小区,其中每个波束都需要配置PSS、SSS和PBCH,且必须同时发送,以便UE实现下行同步,如图1-1所示。因此,NR中将PSS、SSS和PBCH统称为SSB。一般情况下,SSB也称为SS/PBCH块(SS/PBCH Block)或同步信号块(Synchronization Signal Block)[3]。
NR中,SSB的作用主要有两个 [3]:
- 用于小区搜索和同步。UE通过获取SSB,可以与小区同步时间和频率,并检测小区的物理层小区ID,即物理小区标识(Physical Cell Identifier,PCI)。
- 用于UE进行小区测量的参考信号:UE通过测量SSB,可以上报L1_RSRP和SSB资源指示(SS/PBCH Block Resource Indicator,SSBRI),前者用于小区选择、重选及切换等移动性管理过程,后者用于初始的波束管理。
2. SSB时频结构
时域上,每个SSB由4个连续的OFDM符号组成,OFDM符号在SSB内按照升序从0 ~ 3编号;频域上,每个SSB由240个连续的子载波(即20个RB)组成,子载波在SSB内按照升序从0 ~ 239编号,如下图2-1所示。
3GPP还定义了PSS、SSS、PBCH和PBCH DM-RS在SSB内的资源映射,如下表2-1所示。
我们来解读一下上表2-1。需要注意的是表2-1中
l
l
l表示OFDM符号的编号,
k
k
k表示子载波的编号,这都是SSB内的编号,是相对SSB的起始点而言,而非在整个资源网格上的绝对编号。
- PSS: PSS在每个SSB内的第1个OFDM符号上( l = 0 l=0 l=0),占用SSB中间的127个子载波( k = 56 , 57 , ⋯ , 182 k=56,57,\cdots,182 k=56,57,⋯,182)。
- SSS:SSS在每个SSB内的第3个OFDM符号上( l = 2 l=2 l=2),占用SSB中间的127个子载波( k = 56 , 57 , ⋯ , 182 k=56,57,\cdots,182 k=56,57,⋯,182)。
- PBCH:
- PBCH在每个SSB内的第2个和第4个OFDM符号上( l = 1 , 3 l=1,3 l=1,3),占用SSB全部的240个子载波( k = 0 , 1 , ⋯ , 239 k=0, 1, \cdots, 239 k=0,1,⋯,239)。
- PBCH在每个SSB内的第3个OFDM符号上( l = 2 l=2 l=2),占用SSB前后各48个子载波( k = 0 , 1 , ⋯ , 47 , 192 , 193 , ⋯ , 239 k=0,1,\cdots,47, 192, 193,\cdots,239 k=0,1,⋯,47,192,193,⋯,239)。
- PBCH DM-RS:虽然PBCH在每个SSB内的第2 ~ 4个OFDM符号上占用了
240
×
2
+
48
+
48
=
576
240 \times 2+48+48 = 576
240×2+48+48=576个子载波或者说RE(Resource Element),但是其中有
576
/
4
=
144
576/4 = 144
576/4=144个RE要用于发送DM-RS(
l
=
1
,
3
l=1,3
l=1,3:
k
=
0
+
v
,
4
+
v
,
8
+
v
,
⋯
,
236
+
v
k=0+v, 4+v, 8+v,\cdots,236+v
k=0+v,4+v,8+v,⋯,236+v;
l
=
2
l=2
l=2:
k
=
0
+
v
,
4
+
v
,
8
+
v
,
⋯
,
44
+
v
,
192
+
v
,
196
+
v
,
236
+
v
k=0+v,4+v,8+v,\cdots,44+v, 192+v,196+v,236+v
k=0+v,4+v,8+v,⋯,44+v,192+v,196+v,236+v),即DM-RS序列在所在OFDM符号上每隔4个子载波间隔分布,且有
v
v
v个子载波的频率偏移。
- v = N I D c e l l mod 4 v=N_{\rm ID}^{\rm cell}~\text{mod}~4 v=NIDcell mod 4: N I D c e l l N_{\rm ID}^{\rm cell} NIDcell表示小区的PCI。这样的设计,同频邻区的频率偏移不同,从而可以降低不同小区DM-RS之间的干扰。
- Set to 0:
- 在每个SSB内的第1个OFDM符号上( l = 0 l=0 l=0),前56个子载波( k = 0 , 1 , ⋯ , 55 k=0, 1, \cdots, 55 k=0,1,⋯,55)和后57个子载波( k = 183 , 184 , ⋯ , 239 k=183, 184, \cdots, 239 k=183,184,⋯,239)不传输任何信号。这样的设计可以使PSS与其他信号之间有较大的频率间隔,以便UE把PSS与其他信号区分开来 [3]。
- 在每个SSB内的第3个OFDM符号上( l = 2 l=2 l=2),在SSS和PBCH之间各有8个( k = 48 , 49 , ⋯ , 55 k=48, 49, \cdots, 55 k=48,49,⋯,55)和9个子载波不传输任何信号( k = 183 , 184 , ⋯ , 191 k=183, 184, \cdots, 191 k=183,184,⋯,191)。这样的设计既便于把SSS和PBCH区分开来,又可以充分利用子载波资源。
3. SSB时域位置
3.1 SSB周期
与LTE中PSS/SSS的传输周期固定为5 ms不同,NR中SSB的传输周期从5 ms到160 ms不等。NR中,SSB的周期可以配置为5 ms、10 ms、20 ms、40 ms、80 ms和160 ms,由高层参数ssb-periodicityServingCell给出。但是,当UE在进行初始小区搜索,以及在空闲状态下作小区搜索以作移动时,UE可以假设SSB的传输周期为20 ms。这样,UE就可以知道在某个频率上搜索SSB需要停留的时间。如果UE在这段时间内没有搜索到PSS/SSS,则UE会转换到同步栅格上的下一个频率上继续搜索 [3]。
注释:
较长的SSB周期可以使基站处于深度睡眠状态,从而可以达到降低基站功耗以节能的目的,也有利于节约OFDM符号等系统开销。缺点是会导致UE长时间停留在某个频率上以搜索SSB,即会增加UE开机后的搜索复杂度及搜索时间。
但是,SSB周期的增加不一定会影响用户的体验,一是因为现在终端的开关机频次较低,开机搜索复杂度和时间的适当增加并不一定会严重影响用户的体验;二是NR使用了比LTE更稀疏的同步栅格,这在一定程度上抵消了由于SSB周期增加所导致的搜索复杂度的增加。
在实际网络部署的时候,可以根据基站类型、业务类型等设置SSB周期。例如,宏基站覆盖范围大,接入用户多,因此可以设置较短的SSB周期以便快速同步和接入;而微基站覆盖范围小,接入用户少,因此可以设置较长的SSB周期以节约系统开销和基站功耗。再例如,对于时延要求高的uRLLC业务,可以设置较短的SSB周期;而对于时延要求不高的mMTC业务,则可以设置较长的SSB周期 [3]。
3.2 SSB突发集合
NR中,SSB通过波束扫描的方式传输,即通过时分复用的方式在不同的波束上传输SSB。一个波束扫描内SSB的集合就称作SSB突发集合(SS Burst Set)。需要指出的是,上面3.1节所说的SSB周期其实是指SSB突发集合的传输周期。但在每个SSB周期内,SSB突发集合总是被限制在5 ms的时间间隔内,要么在每个帧的第一个半帧内,要么在每个帧的第二个半帧内,如下图3-1所示 [5]。
注释:
SSB突发集合这一术语源于3GPP早期的讨论。在3GPP早期讨论中,假设SSB组成SSB突发,而SSB突发又组成SSB突发集合。但是,中间的SSB突发这一术语最终并未被使用,而SSB突发集合这一术语被保留了下来 [5]。
3.3 SSB图样
每个SSB突发集合内的最大SSB数因频带不同而不同。SSB在每个SSB突发集合(长度为半帧)内可能的位置(因此此处的SSB称作候选SSB),即SSB图样(Pattern),具体有如下A、B、C、D、E共5种情况 [6]。
3.3.1 Case A
Case A中,子载波间隔(Sub-carrier Spacing,SCS)为15 kHz,即SCS=15 kHz,候选SSB的第一个符号在其所在半帧中的索引为 { 2 , 8 } + 14 × n \{2,8\} + 14 \times n {2,8}+14×n,如下图3-2所示(注意,该处的索引是指OFDM符号在半帧中的索引,范围为 0 0 0 ~ 5 × N s l o t s u b f r a m e , μ × N s y m b s l o t − 1 5 \times N_{\rm slot}^{\rm subframe,\mu} \times N_{\rm symb}^{\rm slot}-1 5×Nslotsubframe,μ×Nsymbslot−1):
- 当载波频率小于等于3 GHz时, n = 0 , 1 n=0,1 n=0,1。候选SSB位于某个半帧的子帧0、1(第1个子帧和第2个子帧)上,且候选SSB的第一个符号位于这些子帧的OFDM符号2、8(第3个OFDM符号和第9个OFDM符号)上,因此每个半帧内可以传输最多4个SSB( L m a x = 4 L_{\rm max}=4 Lmax=4)。
- 当载波频率在FR1内且大于3 GHz时, n = 0 , 1 , 2 , 3 n=0,1,2,3 n=0,1,2,3。候选SSB位于某个半帧的子帧0、1、2、3上,且候选SSB的第一个符号位于这些子帧的OFDM符号2、8上,因此每个半帧内可以传输最多8个SSB( L m a x = 8 L_{\rm max}=8 Lmax=8)。
我们来解读一下Case A。我们知道每个半帧由5个长度为1 ms的子帧组成。当SCS=15 kHz时,每个子帧由1个时隙组成,而每个时隙又由14个OFDM符号组成。因此,当SCS=15 kHz时,每个子帧由14个OFDM符号组成。所以,当 n = 0 , 1 n=0,1 n=0,1时,索引 { 2 , 8 } + 14 × n \{2,8\} + 14 \times n {2,8}+14×n正好落在子帧0和子帧1的OFDM符号索引范围内,且位于这些子帧的OFDM符号2和OFDM符号8上。以此类推,当 n = 0 , 1 , 2 , 3 n=0,1,2,3 n=0,1,2,3时,索引 { 2 , 8 } + 14 × n \{2,8\} + 14 \times n {2,8}+14×n正好落在子帧0、1、2、3的OFDM符号索引范围内,且位于这些子帧的OFDM符号2和OFDM符号8上。
通过观察可以发现,Case A中,候选SSB所在时隙的OFDM符号0、1、6、7、12、13并未用于SSB。这样的设计主要是考虑到PDCCH和PUCCH的传输,以及与SCS=30 kHz的数据和控制信道共存 [3]:
- OFDMA符号0、1需用于传输PDCCH,而OFDM符号12、13需用于传输PUCCH。实际上,对于所有SCS,每个时隙的前后2个OFDM符号均需保留,以传输PDCCH和PUCCH。
- SCS=15 kHz的OFDM符号6和7分别对应SCS=30 kHz的OFDM符号12、13和0、1。如上所述,SCS=30 kHz的OFDM符号12、13和0、1需分别传输PUCCH和PDCCH。因此,为降低SCS=15 kHz的SSB对SCS=30 kHz的数据和控制信道的影响, SCS=15 kHz的OFDM符号6和7也需保留,如下图3-3所示。
由于NR允许SSB与数据和控制信道使用不同的SCS,这样的设计可以保证,无论数据及其相应的控制信道使用的是SCS=15 kHz还是SCS = 30 kHz,都可以最大程度降低由于SSB的传输导致的对数据传输的影响 [3]。
3.3.2 Case B
Case B中,SCS=30 kHz,候选SSB的第一个符号在其所在半帧中的索引为 { 4 , 8 , 16 , 20 } + 28 × n \{4,8,16,20\} + 28 \times n {4,8,16,20}+28×n,如下图3-4所示:
- 当载波频率小于等于3 GHz时, n = 0 n=0 n=0。候选SSB位于某个半帧的子帧0上,且候选SSB的第一个符号位于子帧0的OFDM符号4、8、16、20上,因此每个半帧内可以传输最多4个SSB( L m a x = 4 L_{\rm max}=4 Lmax=4)。
- 当载波频率在FR1内且大于3 GHz时, n = 0 , 1 n=0,1 n=0,1。候选SSB位于某个半帧的子帧0、1上,且候选SSB的第一个符号位于这些子帧的OFDM符号4、8、16、20上,因此每个半帧内可以传输最多8个SSB( L m a x = 8 L_{\rm max}=8 Lmax=8)。
和Case A类似,可以参考下面的注释来理解Case B,在此我们不再赘述。不同的是,当SCS=30 kHz,每个子帧由28个OFDM符号组成。
通过观察可以发现,Case B中,偶数时隙的的前4个和后2个OFDM符号,奇数时隙的前2个和后4个OFDM符号未用于SSB。这样的设计主要是考虑到PDCCH和PUCCH的传输(如上所述,不再赘述),以及与SCS = 15 kHz的数据和控制信道共存 [3]:
- SCS=15 kHz的偶数时隙的前4个OFDM符号对应SCS = 15 kHz的每个时隙的前2个OFDM符号(如图3-2所示),这2个OFDM符号需用于传输PDCCH。
- SCS=15 kHz的奇数时隙的后4个OFDM符号对应SCS = 15 kHz的每个时隙的后2个OFDM符号(如图3-2所示),这2个OFDM符号需用于传输PUCCH。
为保证与SCS= 15 kHz的数据和控制信道共存,这些OFDM符号不能用于传输SSB。
3.3.3 Case C
Case C中,SCS=30 kHz,候选SSB的第一个符号在其所在半帧中的索引为 { 2 , 8 } + 14 × n \{2,8\} + 14 \times n {2,8}+14×n,如图3-5所示:
-
对称频谱(FDD):
- 当载波频率小于等于3 GHz时, n = 0 , 1 n=0,1 n=0,1。候选SSB位于某个半帧的子帧0上,且候选SSB的第一个符号位于子帧0中每个时隙的OFDM符号2、8上(或者说子帧0的OFDM符号2、8、16、22上),因此每个半帧内可以传输最多4个SSB( L m a x = 4 L_{\rm max}=4 Lmax=4)。
- 当载波频率在FR1内且大于3 GHz时, n = 0 , 1 , 2 , 3 n=0,1,2,3 n=0,1,2,3。候选SSB位于某个半帧的子帧0、1上,且候选SSB的第一个符号位于这些子帧中每个时隙的OFDM符号2、8上(或者说这些子帧的OFDM符号2、8、16、22上),因此每个半帧内可以传输最多8个SSB( L m a x = 8 L_{\rm max}=8 Lmax=8)。
-
非对称频谱(TDD):
- 当载波频率小于等于1.88 GHz时, n = 0 , 1 n=0,1 n=0,1。候选SSB位于某个半帧的子帧0上,且候选SSB的第一个符号位于子帧0中每个时隙的OFDM符号2、8上(或者说子帧0的OFDM符号2、8、16、22上),因此每个半帧内可以传输最多4个SSB( L m a x = 4 L_{\rm max}=4 Lmax=4)。
- 当载波频率在FR1内且大于1.88 GHz时, n = 0 , 1 , 2 , 3 n=0,1,2,3 n=0,1,2,3。候选SSB位于某个半帧的子帧0、1上,且候选SSB的第一个符号位于这些子帧中每个时隙的OFDM符号2、8上(或者说这些子帧的OFDM符号2、8、16、22上),因此每个半帧内可以传输最多8个SSB( L m a x = 8 L_{\rm max}=8 Lmax=8)。
注释:
TDD下,载波频率界限一直在变。3GPP TS 38.213从v15.3.0版本开始,该界限从3 GHz调整为2.4 GHz。但是v16.2.0版本,该界限又调整为了2.3 GHz,而到了v16.3.0版本又调整为了1.88 GHz。
和Case A类似,可以参考下面的公式来理解Case C,在此我们不再赘述。
通过观察可以发现,Case C中,候选SSB所在时隙的OFDM符号0、1、6、7、12、13未用于SSB。这样的设计主要是考虑到PDCCH和PUCCH的传输(如上所述,不再赘述),以及与SCS = 60 kHz的数据和控制信道共存。即SCS=30 kHz的OFDM符号6对应SCS=60 kHz的OFDM符号12、13,而SCS=30 kHz的OFDM符号7对应SCS=60 kHz的OFDM符号0、1,需分别传输PUCCH和PDCCH [3]。
3.3.4 Case D
Case D中,SCS=120 kHz,候选SSB的第一个符号在其所在半帧中的索引为 { 4 , 8 , 16 , 20 } + 28 × n \{4,8,16,20\} + 28 \times n {4,8,16,20}+28×n,如下图3-6所示:
- 当载波频率在FR2内时, n = 0 , 1 , 2 , 3 , 5 , 6 , 7 , 8 , 10 , 11 , 12 , 13 , 15 , 16 , 17 , 18 n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18 n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18。候选SSB位于某个半帧的子帧0、1、2、3、4上,每个半帧内可以传输最多64个SSB( L m a x = 64 L_{\rm max}=64 Lmax=64)。
和Case A类似,可以参考下面的公式来理解Case D:
Case D共占用16个时隙对(1个时隙对包含2个时隙,共28个OFDM符号),每个时隙对包含4个SSB。4个时隙对为一组,等于1个子帧,每组之间间隔1个时隙对 [3]。
通过观察可以发现,和Case B类似,Case D中,偶数时隙的的前4个和后2个OFDM符号,奇数时隙的前2个和后4个OFDM符号未用于SSB。这样的设计主要是考虑到PDCCH和PUCCH的传输,以及与SCS = 60 kHz的数据和控制信道共存,在此不再赘述 [3]。
3.3.5 Case E
Case E中,SCS=240 kHz,候选SSB的第一个符号在其所在半帧中的索引为 { 8 , 12 , 16 , 20 , 32 , 36 , 40 , 44 } + 56 × n \{8,12,16,20,32,36,40,44\} + 56 \times n {8,12,16,20,32,36,40,44}+56×n,如图3-7所示:
- 当载波频率在FR2内时, n = 0 , 1 , 2 , 3 , 5 , 6 , 7 , 8 n=0,1,2,3,5,6,7,8 n=0,1,2,3,5,6,7,8。即,候选SSB位于某个半帧的子帧0、1、2上,每个半帧内可以传输最多64个SSB( L m a x = 64 L_{\rm max}=64 Lmax=64)。
和Case D类似,可以参考下面的公式来理解Case E:
Case D共占用8个时隙组(1个时隙组包含4个时隙,共56个OFDM符号),每个时隙组包含8个SSB。4个时隙组为一组,等于1个子帧,每组之间间隔1个时隙组 (注:时隙组为我个人为方便表达所定义,实际并无此术语)。
通过观察可以发现,Case E中,每个时隙组的前8个OFDM符号和后8个OFDM符号未用于SSB,这主要是为了与SCS=60 kHz的数据和控制信道共存。即SCS=240 kHz的每个时隙组的前8个OFDM符号和后8个OFDM符号分别对应SCS=60 kHz的OFDM符号0、1和12、13,如下图3-8所示。而每个时隙组中偶数时隙的前4个OFDM符号和奇数时隙的后4个OFDM符号未用于SSB,这主要是为了与与SCS=120 kHz的数据和控制信道共存。即SCS=240 kHz的每个时隙组中偶数时隙的前4个OFDM符号和奇数时隙的后4个OFDM符号分别对应SCS=120 kHz的OFDM符号0、1和12、13,如下图3-8所示。
下表3-1对Case A ~ Case E进行了总结。表3-1总结了在不同载波频率和SCS情况下,候选SSB在每个半帧内起始OFDM符号的索引。需要注意的是,下表3-1中的“s”(红色部分)表示候选SSB在每个半帧内起始OFDM符号的索引。
下图3-9是SCS = 15 kHz,载波频率介于3 GHz ~ 6GHz情况下的例子。
下图3-10展示了一个子帧范围内Case A ~ CaseE之间的区别和联系。从图3-10可以看出,每个时隙的最前面和最后面2个OFDM符号都不能用于SSB,这主要是为了数据和控制信道传输PDCCH和PUCCH。
3.4 激活SSB
SSB图样给出的是在SSB突发集合内,SSB可能的候选位置以及SSB的最大值 L m a x L_{\rm max} Lmax。实际激活的SSB的数量可以小于 L m a x L_{\rm max} Lmax。基站通过系统消息SIB1或UE专用的RRC信令的高层参数ssb-PositionsInBurst通知给UE具体是哪些SSB被激活使用 [3]:
- SIB1中的ServingCellConfigCommonSIB:基站通过ServingCellConfigCommonSIB中的高层参数ssb-PositionsInBurst通知用户使用了哪些SSB,如下图3-11所示 [8]
- inOneGroup :8位长度的位图,用于指示使用了哪些SSB。0表示未使用该SSB;1表示使用该SSB,具体如下:
- 频带 f c ≤ 3 G H z f_{c} \leq 3~{\rm GHz} fc≤3 GHz:如3.3节所述,SSB突发集合内的SSB最多为4,即 L m a x = 4 L_{\rm max}=4 Lmax=4,因此4位足够指示使用了哪些SSB。在该情况下,只有inOneGroup中的低(左)4位有效。
- 频带 3 G H z < f c ≤ 6 G H z 3~{\rm GHz}< f_{c} \leq 6~{\rm GHz} 3 GHz<fc≤6 GHz:如3.3节所述,SSB突发集合内的SSB最多为8,即 L m a x = 8 L_{\rm max}=8 Lmax=8,因此8位足够指示使用了哪些SSB。
- 频带 f c > 6 G H z f_{c} > 6~{\rm GHz} fc>6 GHz:如3.3节所述,SSB突发集合内的SSB最多为64,即 L m a x = 64 L_{\rm max}=64 Lmax=64。在该情况下,需要一个额外的字段 groupPresence 来指示使用了哪些SSB组。64个SSB可以被划分为8个组。groupPresence的最低(左)位代表索引为0 ~ 7的SSB,次低(左)位代表索引为8 ~ 15的SSB,以此类推。0表示未使用该SSB组;1表示使用该SSB组,而inOneGroup则表示每个SSB组中哪些SSB被使用,如下图3-12所示。
上图3-12中, g r o u p P r e s e n c e = { 1 0 1 0 0 0 0 0 } groupPresence=\{1 ~ 0 ~ 1 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0\} groupPresence={1 0 1 0 0 0 0 0}, i n O n e G r o u p = { 1 1 0 0 0 0 0 0 } inOneGroup=\{1~1~0~0~0~0~0~0\} inOneGroup={1 1 0 0 0 0 0 0},表示索引为0和2的SSB组(对应的SSB集合分别为 { 0 1 2 3 4 5 6 7 } \{0~1~2~3~4~5~6~7\} {0 1 2 3 4 5 6 7}和 { 16 17 18 19 20 21 22 23 } \{16~17~18~19~20~21~22~23\} {16 17 18 19 20 21 22 23})中的第1个和第2个SSB被使用,即索引为0、1、16、17的SSB被使用。
- UE专用RRC信令中的ServingCellConfigCommon:基站通过ServingCellConfigCommon中的高层参数ssb-PositionsInBurst通知用户使用了哪些SSB,如下图3-11所示 [8]
- 频带 f c ≤ 3 G H z f_{c} \leq 3~{\rm GHz} fc≤3 GHz: L m a x = 4 L_{\rm max}=4 Lmax=4,因此使用4位长度的shortBitmap来指示。
- 频带 3 G H z < f c ≤ 6 G H z 3~{\rm GHz}< f_{c} \leq 6~{\rm GHz} 3 GHz<fc≤6 GHz: L m a x = 8 L_{\rm max}=8 Lmax=8,因此使用8位长度的mediumBitmap来指示。
- 频带 f c > 6 G H z f_{c} > 6~{\rm GHz} fc>6 GHz: L m a x = 64 L_{\rm max}=64 Lmax=64,因此使用64位长度的longBitmap来指示。
需要注意的是,两种方式应该一致,即ServingCellConfigCommonSIB中的ssb-PositionsInBurst应该和ServingCellConfigCommon中的ssb-PositionsInBurst指示使用的SSB应一致。
注释:
SSB突发集合内的SSB数量与天线的波束宽度密切相关。天线发射的波束越窄,需要配置的SSB数量越多,而波束的宽度与载波频率和天线增益有关。对于定向天线,频率越高、增益越大、波束越窄,因此需要配置的SSB数量越多。宏基站需要通过较大的天线增益和较窄的波束实现较大的覆盖范围,因此需要配置的SSB数量较多;而微基站由于覆盖范围较小,波束较窄、波束较少,因此配置的SSB数量也较少。波束数量较多的优点是可以通过波束扫描获得较大的覆盖增益,缺点是增加了系统复杂性和开销;波束较少的情况则相反。
对于配置了载波聚合的小区,SSB的数量还与小区类型有关。由于UE是在主服务小区(PCell)上进行小区搜索和随机接入,为了较少系统开销,辅小区可以不配置SSB,UE通过同一组小区内的主服务小区或主辅服务小区(PSCell)的SSB获得时间和频率同步。
另外,SSB的数量还和时隙配置有关,这是因为SSB只能配置在下行符号上 [3]。
4. SSB频域位置
频域上,SSB的子载波0相对公共资源块(Common Resource Block,CRB) N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB的子载波0偏移了 k S S B k_{\rm SSB} kSSB个子载波(The quantity k S S B k_{\rm SSB} kSSB is the subcarrier offset from subcarrier 0 in common resource block N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB to subcarrier 0 of the SS/PBCH block)[4],如下图4-1所示。这里的CRB N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB就是Point A部分提到的与SSB重叠的最低的公共资源块(the lowest resource block, which overlaps with the SS/PBCH block used by the UE for initial cell selection)。 N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB的值通过高层参数offsetToPointA获得,并以RB为单位来表示 [4]。
从上图4-1可以看出,SSB与资源网格之间不一定完全对齐,之间错开了 k S S B k_{\rm SSB} kSSB个子载波(注意单位是子载波,子载波间隔由所属频率范围决定,详见下面SSB type部分内容)。这是因为NR的数据信道和同步信道可以使用不同的子载波间隔配置。因此,SSB子载波0与Point A(即CRB 0的子载波0)之间偏移了 N C R B S S B × 12 × C R B 的 子 载 波 间 隔 单 位 + k S S B × k S S B 的 子 载 波 间 隔 单 位 N_{\rm CRB}^{\rm SSB} \times 12 \times CRB的子载波间隔单位+ k_{\rm SSB} \times k_{\rm SSB}的子载波间隔单位 NCRBSSB×12×CRB的子载波间隔单位+kSSB×kSSB的子载波间隔单位 kHz。
上图4-1中的SSB type A和SSB type B的定义如下 [4]:
- SSB type A
- 适用FR1,SSB子载波间隔为15 kHz或30 kHz,即子载波间隔配置 μ ∈ { 0 , 1 } \mu \in \{0,1\} μ∈{0,1}
-
k
S
S
B
∈
{
0
,
1
,
2
,
⋯
,
23
}
k_{\rm SSB} \in \{0,1,2,\cdots,23\}
kSSB∈{0,1,2,⋯,23},以15 kHz子载波间隔表示
- k S S B k_{\rm SSB} kSSB的4个最低有效位(Least Significant Bit,LSB)由MIB中高层参数ssb-SubcarrierOffset给出,另外1个最高有效位(Most Significant Bit,MSB)由PBCH中编码的PBCH payload中的 a ˉ A ˉ + 5 \bar{a}_{\bar{A}+5} aˉAˉ+5给出
- N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB,以15 kHz子载波间隔表示
- SSB type B
- 适用FR2,SSB子载波间隔为120 kHz或240 kHz,即子载波间隔配置 μ ∈ { 3 , 4 } \mu \in \{3,4\} μ∈{3,4}
-
k
S
S
B
∈
{
0
,
1
,
2
,
⋯
,
11
}
k_{\rm SSB} \in \{0,1,2,\cdots,11\}
kSSB∈{0,1,2,⋯,11},以MIB中高层参数subCarrierSpacingCommon表示
- k S S B k_{\rm SSB} kSSB的4个最低有效位由MIB中高层参数ssb-SubcarrierOffset给出
- N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB,以60 kHz子载波间隔表示
如果ssb-SubcarrierOffset没有给出, k S S B k_{\rm SSB} kSSB可以从SSB和Point A之间的频率差推断出来 [4]。有关Point A、CRB N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB、 k S S B k_{\rm SSB} kSSB之间的关系,可参考 [10] ~ [12]。
上面的描述只是为了说明SSB在频域上的相对位置,即SSB和CRB N C R B S S B N_{\rm CRB}^{\rm SSB} NCRBSSB及Point A的相对位置。实际上,NR定义了同步栅格,用于指示SSB在频域上的绝对位置,如下图4-2所示。关于同步栅格,请参考 [13]。
得到了SSB的频域位置,我们就可以根据上述的相对位置关系反推出Point A的位置,具体可以参考 [12] [14]。
参考文献
[1]: 3GPP TS 38.300, NR; NR and NG-RAN Overall Description; Stage 2 [2]: http://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_SS_Block.html [3]: 5G NR物理层规划与设计 [4]: 3GPP TS 38.211, NR; Physical channels and modulation [5]: 5G NR: the Next Generation Wireless Access Technology [6]: 3GPP TS 38.213, NR; Physical layer procedures for control [7]: http://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_FrameStructure.html#SS_PBCH_FrequencyDomainResourceAllocation [8]: https://howltestuffworks.blogspot.com/search?q=SSB [9]: 5G NR: Architecture, Technology, Implementation, and Operation of 3GPP New Radio Standards [10]: https://blog.csdn.net/wowricky/article/details/102986189 [11]: https://blog.csdn.net/kakamilan/article/details/97616321 [12]: http://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_ResourceBlockIndexing.html [13]: https://blog.csdn.net/Graduate2015/article/details/118736654 [14]: https://blog.csdn.net/travel_life/article/details/110038572?spm=1001.2014.3001.5501标签:kHz,OFDM,符号,rm,5G,NR,SCS,SSB 来源: https://blog.csdn.net/Graduate2015/article/details/118613213