5G/NR SSB(同步訊號和PBCH塊)

1.1 SSB概念

同步訊號和PBCH塊(Synchronization Signal and PBCH block, 簡稱SSB)，它由主同步訊號(Primary Synchronization Signals, 簡稱PSS)、輔同步訊號(Secondary Synchronization Signals, 簡稱SSS)、PBCH三部分共同組成。

1.2 SSB特徵

SSB時域上共佔用4個OFDM符號，頻域共佔用240個子載波(20個PRB)，編號為0~239，如圖1.1所示。

圖1.1 SSB的時頻結構示意圖

從圖1.1可看出：

PSS位於符號0的中間127個子載波。

SSS位於符號2的中間127個子載波;為了保護PSS、SSS，它們的兩端分別有不同的子載波Set 0。

PBCH位於符號1/3，以及符號2，其中符號1/3上佔0~239所有子載波，符號2上佔用除去SSS佔用子載波及保護SSS的子載波Set 0以外的所有子載波。

DM-RS位於PBCH中間，在符號1/3上，每個符號上60個，間隔4個子載波，其中子載波位置偏移為：(其中物理小區總共為1008個)。

其中PSS、SSS、PBCH及其DM-RS佔用不同的符號如表1.1所示(協議38.211的7.4.3節)：

表1.1 PSS、SSS、PBCH及其DM-RS在SSB中佔用資源(協議38.211 Table 7.4.3.1-1)

注：

1) 其中k和l分別表示SSB內的頻域索引和時域索引;

2) 其中v的含義參見上面DM-RS的描述;

3) 其中“Set 0”表示表1.1中的該部分的RE被設定為0。

1.3 SSB頻域

對於SSB頻域位置的確定，其有兩種可能確定方式，如果UE在沒收到顯性指示SSB頻域位置時，UE如何確定SSB的頻域位置?如果顯性指示SSB的頻域位置，那麼又是如何指示?

未搜到SIB1之前的SSB頻域位置

1) 首先根據同步柵格(同步柵格指示當不存在SSB位置的顯示信令時，UE可用於系統獲取的SSB的頻域位置(UE開機時可根據同步柵格得到SSB的大致範圍，然後進行盲搜))確定SSB的頻域位置(參考協議38.104的5.4.3節)：

其中同步柵格定義了所有頻率，SSB的頻率位置定義為：SSBEF，其編號為GSCN(Global Synchronization Channel Number，簡稱GSCN)，定義所有頻率範圍的SSREF和GSCN的引數如表1.2所示。

表1.2 全球頻率柵格的GSCN引數(協議38.104 Table 5.4.3.1-1)

2) 然後UE根據頻點(對應GSCN)得到SSB pattern(該值可得到SSB的頻域位置，詳細見下文1.4節)，其每個頻帶的同步柵格如表1.3所示(對應FR1(Frequnecy Range))、表1.4(對應FR2)所示。

表1.3 每個運營頻帶適應的同步訊號柵格(FR1)(協議38.104 Table 5.4.3.3-1)

表1.4 每個運營頻帶適應的同步訊號柵格(協議38.104 Table 5.4.3.3-2)

對於一個SSB，UE將認為：

- 天線埠p = 4000用於傳輸PSS、SSS、PBCH及其DM-RS;

- 對於PSS、SSS、PBCH及其DM-RS具有相同CP長度和子載波;

- 對於SSB typeA(Sub6G)，子載波間隔(即對應15/30KHz)、的取值為，並且以15KHz子載波間隔表示;

- 對於SSB typeB(mmWave)，子載波間隔(即對應120/240KHz)、(由高層subCarrierSpacingCommon提供的子載波間隔所表示)的取值為，並且以60KHz子載波間隔表示;

- 資源塊的子載波0的中心與公共資源塊的子載波0的中心一致，其中子載波間隔由高層引數subCarrierSpacingCommon提供，該公共資源塊與SSB塊的第一個資源塊的子載波0重疊。

注：

1) 其中表示公共資源塊，即SSB所在的CRB編號，其由SIB1->ServingCellConfigCommonSIB->DownlinkConfigCommonSIB->FrequencyInfoDL-SIB->offsetToPointA引數獲得;

2) 表示公共資源塊中的子載波0到SSB的子載波0的子載波偏移，其中的低4位由MIB引數ssb-SubcarrierOffset給出;對於SSB typeA，的最高有效位由PBCH淨載荷給出。如果ssb-SubcarrierOffset沒有被高層提供，則的低4位來源於SSB和offsetToPointA之間的頻域差;

3) 接收到SIB1後確定週期SSB的頻域位置，其單個SSB的頻域位置示意圖如圖1.2所示。

圖1.2 SSB頻域位置示意圖

1.4 SSB時域

未搜到SIB1之前的SSB時域位置

根據GSCN得到了5種SSB pattern(如表1.3和1.4所示，下文的CaseA~CaseE)，其對應SSB的時域關係如下所述：

對於具有SSB的半幀(5ms)，候選SSB的數目和第一個符號索引位置根據SSB的子載波間隔確定如下(注：1)下面的case都是針對半幀而言;2){}中指示的是第1個OFDM符號位置)：

- CaseA-15KHz間隔：候選SSB的第一個符號的索引為{2, 8} + 14n(注：由於{}有兩個數，則每個1ms 1個slot內有2個SSB)。對於F(Frequent) <= 3GHz，n = 0,1(注：佔2個sot，{}中也是兩個數，則2ms總共有4個SSB，故Lmax = 4)。對於3GHz < F <= 6GHz，n = 0,1,2,3(即佔4個slot，4ms內Lmax = 8)。

- CaseB-30KHz間隔：候選SSB的第一個符號的索引為{4, 8, 16, 20} + 28n(1ms內2個slot，1 slot內有2個SSB)。對於F(Frequent) <= 3GHz，n = 0(即佔2個slot，1ms內故Lmax = 4)。對於3GHz < F <= 6GHz，n = 0,1,2,3(即佔4個slot，2ms內Lmax = 8)。

- CaseC-30KHz間隔：候選SSB的第一個符號的索引為{2, 8} + 14n(1ms內2個slot，1 slot內有2個SSB)。對於F(Frequent) <= 3GHz，n = 0, 1(即佔2個slot，2ms內故Lmax = 4)。對於3GHz < F <= 6GHz，n = 0,1,2,3(即佔4個slot，4ms內Lmax = 8)。

- CaseD-120KHz間隔：候選SSB的第一個符號的索引為{4, 8, 16, 20} + 28n，對於F > 6GHz，n = 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18(1ms內8個slot，1個slot內2個SSB，1ms佔16個SSB，共4組，則4ms內Lmax = 64)。

- CaseE-240KHz間隔：候選SSB的第一個符號的索引為{8, 12, 16, 20, 32, 36, 40, 44} + 56*n，對於F > 6GHz，n = 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 (1ms內16個slot，1個slot內2個SSB，1ms佔32個SSB，共2組，則2ms內Lmax = 64)。

5種SSB pattern的每個SSB的起始符號以及在不同頻率下的SSB個數如表1.5所示。

表1.5 每個子載波間隔和頻率的SSB時域的起始符號

注：表中S表示不同SSB在半幀中的起始位置。

舉例：子載波間隔為15KHz，對應CaseA，在頻率f <= 3GHz，則1 slot中有兩個SSB，半幀中共4個SSB，從表1.5中可以得知，其4個SSB的起始符號分別為s = 2,8,16,22，其示意圖如圖1.3所示。

圖1.3 caseA，f <= 3GHz下的SSB時域位置示意圖

搜到SIB1之後的SSB時域位置

1) 首先通過SIB1得到SSB在時域的週期SIB->ServingCellConfigCommonSIB->ssb->periodicityServingCellSIB引數獲得;

2) 然後在根據上述描述5個SSB pattern的時域位置確定方式進行SSB具體的時域位置。

1.5疑問

根據上述第1.3節可得到SSB的頻域位置，而根據第1.4節可知，由於子載波間隔和頻率的不同致使SSB的個數也不同，則UE在接收到SIB1之前通過盲檢去檢測SSB所有可能存在的位置，那麼當UE接收到SIB1之後呢?又如何從多個SSB中確定具體的某一個?

A：當UE盲搜到第一個SSB，由PBCH得到MIB之後，可確定SIB1的位置，而接收到SIB1之後會確定週期SSB的頻域位置，而UE不需要去整個頻帶上進行盲檢。同時也確定了SSB在時域的週期，此時在時域上看，還是有多個候選的SSB，則在SIB1中通過SIB1->ServingCellConfigCommonSIB->ssb-PositionsInBurst引數進行描述，其描述如下所示。

舉例說明：如果子載波間隔為15KHz，頻率小於等於3GHz，那麼對應第6.4節SSB時域部分CaseA，其中SSB的個數Lmax = 4，則其其意圖如上述圖1.3所示。那麼ssb-PositionInBurst中inOneGroup高4位有效，低4位無效，而此時頻率是小於等於3GHz的，那麼groupPresence的8bits應全為0。假如inOneGroup的8bits = 1010 0000，那麼UE就會去檢測圖1.3中的第1個SSB0和SSB2，而此時UE不會去檢測SSB1和SSB3的位置。