5G 中小區搜索

 學習的博客原文：https://blog.csdn.net/GYK0812/article/details/90739007

基站上面小區激活后，在UE接入之前會干什么？發PBCH，PPSS，PSSS等在后面進行講解。

這個地方講述UE開機后，進行什么操作？當然就是小區搜索了。

小區搜索的組要目的是為了獲取下行同步。

和LTE相同，NR中小區搜索的主要目的也是獲得下行時頻資源的同步，兩者基本流程相同，只是由於NR中SSB的位置不再固定，導致了一些不同。

    1. LTE 小區搜索流程

時域資源的同步：因為PSS/SSS在FDD/TDD中擁有固定的時域位置，所以通過檢索PSS/SSS，以及比較兩個信號的相對位置就可以獲得幀結構的同步。

頻域資源的同步：因為PSS/SSS無論在FDD/TDD中，固定占據頻帶中間72個子載波，通過解調PSS/SSS就可以獲得中間72個子載波的位置以及中心頻點。

怎么說了，上面這個圖其實畫的不是很對，第一個框框里面，都已經確定駐留小區了？顯然不可能。第一步是在小區搜索，不可能確定駐留小區，后面要解調出MIB，SIB等一系列后通過S准則來判斷是否能夠進行小區駐留。

個人覺得用這個圖可能描述的更清晰：

一個LTE終端開機后做的第一件事是在它所支持的頻段上做同步過程-——synchronisation process,檢查這個頻段是否來自合法的運營商，一旦終端同步成功，終端將會讀取master information block 和 system information blocks.通過檢查sib1里的信息，來確定這個小區是否可以駐留。如果條件滿足終端則成功駐留小區。接下來終端會進行RRC Connection Establishment。在這個過程中會進行隨機接入(random access procedure)，網絡側第一次知道有終端要接入自己並為終端提供一些臨時的資源。

• 2. NR 小區搜索流程

與LTE不同，NR中SSB的時域位置和頻域位置都不再固定，而是靈活可變的。頻域上，SSB不再固定於頻帶中間；時域上，SSB發送的位置和數量都可能變化。所以，在NR中，僅通過解調PSS/SSS信號，是無法獲得頻域和時域資源的完全同步的，必須完成PBCH的解調，才能最終達到時頻資源的同步。

NR小區搜索流程：

從上面兩張圖可以看出，SSB相對的時頻位置在哪，但是時域和頻域起始位置怎么確定？可以看后面解釋。

下面我們就詳細來說說NR小區通過的過程：

1. 通過檢測PSS/SSS信號，UE選擇駐留小區。

2. 通過解調PSS/SSS 信號，得到PCI和symbol的同步，間接得到SSB的SCS和SSB的頻點（absoluteFrequencySSB）。但是，由於PSS/SSS在時域上的位置（具體SSB分布在哪幾個symbol上）是不固定的，在頻域上的位置（起始RB）也是不固定的，所以解調PSS和SSS之后，UE並沒有完成下行時頻資源的同步。

3. 獲得PCI之后，就可以確定PBCH DMRS的位置，從38.211中table 7.4.3.1-1中可以知道DMRS 的位置偏移量為PCI mod 4.解調PBCH DMRS，可以得到  i_{SSB} （SSB index），以及 n_{hf}半幀信息。

PBCH DMRS的scrambling sequence如下：

根據28.211，當Lmax=4時，\bar{i}_{SSB} = i_{SSB} + n_{hf}，其中 i_{SSB} 對應SSB index的最低2bits。n_{hf}對應半幀信息，0對應前半幀，1對應后半幀。當Lmax =8或64時，\bar{i}_{SSB} = i_{SSB}，其中 i_{SSB} 對應SSB index的最低3bits。

需要注意的是：

1. 當Lmax =8 或64時，\bar{i}_{SSB} = i_{SSB}，Scrambling sequece中不再包含半幀信息，所以我們需要在PBCH payload中解調出半幀信息。

2. 當Lmax=64時，需要 6bit 來指示64個SSB index，此時，除了PBCH DMRS中解調得到的3 bit i_{SSB}，仍然需要額外3bit信息，這3bit信息我們將在PBCH payload中得到。

至此，

時域上，當我們成功解調PBCH DMRS之后，如果Lmax=4, 那么我們就成功得到了SSB index和半幀信息，UE端可以獲得10ms幀同步。但是如果Lmax=8 /64, 那么UE還需要繼續解調出PBCH payload才能獲得10ms幀同步。

頻域上，我們得到了SSB的SCS 和 SSB的頻域位置。當我們通過解調PBCH獲取k_{SSB}之后，就可以根據k_{SSB}和CORESET#0相應的offsetRB來定位SIB1的搜索空間。
https://blog.csdn.net/GYK0812/article/details/90739007, 這個里面有詳細解釋！

3. PBCH

我們專門來介紹下PBCH。PBCH Payload以及對應的含義如下圖所示。

當我們成功解調出PBCH Payload之后，我們就得到了MIB，以及Lmax=8/64時，對應的SSB index和半幀信息，至此無論哪種SCS和頻域范圍，都取得了10ms幀同步。

MIB：

相比於LTE，5G MIB中的信息要更加豐富。

1> SFN, MIB中包含6bit SFN信息，再加上payload中額外的4bit信息，得到MIB所在的SFN。

2> subCarrierSpacingCommon, 也就是SIB1,msg2/4對應的SCS，也是FR2中 k_{SSB}對應的SCS信息。

如果 f<6G, subCarrierSpacingCommon 的 scs15or60 則對應使用15KHz， scs30 or120 則對應使用30KHz。

如果 f> 6G,  scs15or60 對應於60KHz， scs30or120 對應於120KHz。

 

3> ssb-SubcarrierOffset, 即k_{SSB}。取值范圍是0到15，也就是4bit信息。這對於FR2來說，是足夠的, k_{SSB}的取值范圍時0到11，4bit信息足夠可以指示。但是對於FR1來說，k_{SSB} 的取值范圍是0到23，需要5bit來指示，所以除了MIB中的4bit之外，需要PBCH Payload中的1bit來共同指示。

4> dmrs-TypeA-Position, 指示了dmrs占用的symbol

5> pdcch-ConfigSIB1, 8bit，指示了SIB1對應的搜索空間serch space。

6> cellBarred, 2bit, 第1bit，指示本小區是否准許結果，第2bit，指示鄰小區是否准許接入。比如在LTE雙鏈接情況下，5G的小區就是不准許UE接入的。

7> intraFrequencySelection，是否可以選擇同頻的其他小區接入。

那么時頻資源的具體發送位置是怎么確定的？？？？？

同步信號

5G定義了1008個物理小區ID，取值范圍0~1007，由如下公式表示

UE通過檢測PSS序列及SSS序列，就可以得到上述公式中的N(2)IDNID(2)​和N(1)ID

NID(1)​，具體怎么得到呢，我們來看一下這兩個信號的序列生成方式就知道了。

PSS信號的序列dPSS(n)dPSS​(n)定義如下見38.211-7.4.2.2.1

 

 

SS/PBCH block

SS/PBCH block定義了PSS、SSS、PBCH以及PBCH關聯的DMRS在時頻資源的映射。每個SS/PBCH block在時域上包含4個OFDM符號，編號0~3；在頻域上，一個SS/PBCH
block占用240個連續的子載波，子載波在block內編號0~239。具體的時頻資源映射見38.211-Table7.4.3.1-1：

表中的v值由物理小區ID決定，來自於v=NcellIDmod4

v=NIDcell​mod4，這樣做是為了把PBCH的DMRS在頻域上錯開，減少小區間干擾。根據上表，在一個SS/PBCH block中，PSS、SSS、PBCH的映射可以用下圖表示

 

 

SSB 時域位置：

 在5G中，每個SSB對應一個beam，我們討論SSB的最短時間跨度為5ms，也就是半幀。一個半幀中可能存在多個SSB，我們將一個半幀中存在的一個或多個SSB稱為SS Burst Set，一個SS Burst Set中的SSB包含的信息相同。

兩個SS Burst Set出現的時間，也就是存在SSB的半幀出現的時間是可以配置的，成為SS Burst Set Periodicity。默認為20ms，如上圖所示。

當UE初次進行小區搜索時，可以假設SSB Burst Set的周期時20ms，發送示意圖如上圖。

5ms內，SSB的最大個數定義為Lmax，對應不同的SCS和頻率，Lmax可以為4， 8，64。 見下表。

其中，s為SSB的其實symbol。

可見：當 f<3G, Lmax=4 ;  3G<f<6G, Lmax=8 ;  6G<f, Lmax=64 ;

SSB的index是按照時間順序升序排列，並且唯一的。當Lmax=4時，SSB的index依次為0，1，2，3.

還有個更詳細圖：

可以看到，對於不同的情況，候選SS/PBCH block時刻會有多個，即L=4、L=8、L=64。

UE要怎么確定小區最終選擇了哪個索引呢？從38.211-7.4.1.4.1章節可知，PBCH的DMRS序列與SS/PBCH block索引的低2bit（L=4）或低3bit（L>4）是一一對應的，所以UE檢測到PBCH的DMRS序列，就可以得到L=4、L=8的索引，以及L=64的索引的低3bit；L=64的高3bit從PBCH凈荷的

為了形象地表示上述表格，一下給出了具體幀時序。
case 3, 3- 6 GHz

對於初始小區選擇，UE可以假定攜帶有SS/PBCH block的半幀以2幀(20ms)為周期。

總結：頻域上位置偏移由MIB中的4bit和PBCH load信息的中a(A+5) 1bit來確定。

           時域上周期是20ms, 起始位置由解調DMRS得到3bit和PBCH load中的3bit一共6bit來確定。

有個疑問就是表格中SSB的index,如果是492， 是說在第492個symbol開始發送SSB嗎？

主要學習的博客原文是：
原文：https://blog.csdn.net/littleBird_2/article/details/88205793
原文：https://blog.csdn.net/GYK0812/article/details/90739007