5GNR SS Block

1 SSB

为了让UE在开机进入系统时能找到小区,每个NR小区会在下行周期地发送同步信号,同步信号包括:

  1. PSS(主同步信号)和SSS(辅同步信号)
  2. PBCH(物理广播信道)
SSB时频结构.png

从图可知:

  • SSB在时域持续4个OFDM符号,频域持续20个RB,240个子载波。
  • PSS位于SSB的第1个OFDM符号频域位置中间的127个子载波,其余的子载波为空。
  • SSS位于SSB的第3个OFDM符号频域位置中间的127歌子载波,与PSS占据相同的子载波,两端分别空余8个和9个子载波。
  • PBCH占第2/4个OFDM符号全部240个子载波以及第3个OFDM符号两端各48个子载波。共576个子载波。
Channel or signal SSB中OFDM符号l位置 SSB中子载波k的位置
PSS 0 56,57,\ldots,182
SSS 2 56,57,\ldots,182
设置为0 0 0,1,\ldots,55,183,184,\ldots,239
2 48,49,\ldots,55,183,184,\ldots,191
PBCH 1,3 0,1,\ldots,239
2 0,1,\ldots,47 \quad 192,193,\ldots,239
PBCH DM-RS 1,3 0+v,4+v,8+v,\ldots,236+v
2 0+v,4+v,8+v,\ldots,44+v \quad 192+v,196+v,\ldots,236+v

SSB可以使用不同的参数集发送,但是为了避免UE需要同时搜索不同的参数集,大多数情况下对于给定的频段只定义一套SSB参数集,如下表:

Numerology(kHz) SSB带宽(MHz) SSB持续时间(\mu s 频率范围
15 3.6 = 15 * 240(RE) \approx 285 FR1(<3GHz)
30 7.2 \approx 143 FR1
120 28.8 \approx 36 FR2
240 57.6 \approx 18 FR2

需要注意的是表中没有60kHz的SSB,60kHz不能用于任何频率范围的SSB。

2 SSB时域位置

在LTE中,PSS和SSS的周期是固定,但是在5G中,SSB的周期是可变的,可以配置为5ms/10ms/20ms/40ms/80ms/160ms。在每个周期内,SSB只在某个半帧(5ms)上传输。根据SSB的子载波间隔位置不同,SSB在时域的位置有一下5种。

2.1 Case A

Case A.png

SSB的子载波间隔为15kHz,候选的SSB第1个OFDM符号位置是\{2,8\}+14\times n

  • f <= 3GHz \quad n=0,1 SSB在某个半帧的子帧0/1上进行传输,一共有4个候选位置,L_{max} = 4
  • 3GHz < f <= 6GHz \quad n=0/1/2/3 SSB在某个半帧的子帧0/1/2/3上传输,共有8个候选位置,L_{max}=8

2.2 Case B

Case B.png

SSB的子载波间隔为30kHz,候选的SSB的第1个OFDM符号的位置是\{4,8,16,20\}+28\times n

  • f <= 3GHz \quad n=0 SSB在某个半帧的子帧0上进行传输,一共有4个候选位置,L_{max} = 4
  • 3GHz < f <= 6GHz \quad n=0/1 SSB在某个半帧的子帧0/1上传输,共有8个候选位置,L_{max}=8

2.3 Case C

Case C.png

SSB的子载波间隔为30kHz,候选的SSB的第1个OFDM符号的位置是\{2,8\}+14\times n

  • f <= 3GHz \quad n=0,1 SSB在某个半帧的子帧0上进行传输,一共有4个候选位置,L_{max} = 4
  • 3GHz < f <= 6GHz \quad n=0/1/2/3 SSB在某个半帧的子帧0/1上传输,共有8个候选位置,L_{max}=8

2.4 Case D

SSB的子载波间隔为120kHz,候选的SSB的第1个OFDM符号的位置是\{4,8,16,20\}+28\times n

  • f > 6GHz \quad n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18 SSB在某个半帧的子帧0/1/2/3/4上进行传输,一共有64个候选位置,L_{max} = 64

2.5 Case E

SSB的子载波间隔为240kHz,候选的SSB的第1个OFDM符号的位置是\{8,12, 16,20,32,36,40,44\}+56\times n

  • f > 6GHz \quad n=0,1,2,3,5,6,7,8 SSB在某个半帧的子帧0/1/2上进行传输,一共有64个候选位置,L_{max} = 64
候选SSB在时域的可能位置.png

2.6 SSB Bitmap

前面5节只是介绍了SSB可能存在的位置,实际部署网络的时候可以根据需要,不需要把所有可能的位置都配置。由参数ssb-PositionsInBurst通知UE网络的具体部署情况。但是不同的消息中这个参数的结构不同。

SA的SIB1中。

ServingCellConfigCommonSIB ::=      SEQUENCE {
    ssb-PositionsInBurst                    SEQUENCE {
        inOneGroup                          BIT STRING (SIZE (8)),
        groupPresence                       BIT STRING (SIZE (8))                                                                                                                                       OPTIONAL -- Cond FR2 only
    },
    ssb-periodicityServingCell       ENUMERATED { ms5, ms10, ms20, ms40, ms80, ms160,
                                                spare2, spare1 }
}

NSA的RRC重配消息:

ServingCellConfigCommon ::= SEQUENCE {
    ssb-PositionsInBurst CHOICE {
        shortBitmap                  BIT STRING (SIZE (4)),
        mediumBitmap                 BIT STRING (SIZE (8)),
        longBitmap                   BIT STRING (SIZE (64))
    },
    ssb-periodicityServingCell       ENUMERATED { ms5, ms10, ms20, ms40, ms80, ms160,
                                                spare2, spare1 }

}

ssb-PositionsInBurst

Indicates the time domain positions of the transmitted SS-blocks in a half frame with SS/PBCH blocks as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1. The first/ left most bit corresponds to SS/PBCH block index 0, the second bit corresponds to SS/PBCH block index 1, and so on. Value 0 in the bitmap indicates that the corresponding SS/PBCH block is not transmitted while value 1 indicates that the corresponding SS/PBCH block is transmitted. The network configures the same pattern in this field as in the corresponding field in ServingCellConfigCommonSIB.

ssb-periodicityServingCell

The SSB periodicity in ms for the rate matching purpose. If the field is absent, the UE applies the value ms5. (see TS 38.213 [13], clause 4.1)

3 SSB频域位置

在LTE中,PSS和SSS总是位于载波的中心位置。所以,当UE找到了PSS和SSS,那么它就知道了载波的中心频率。但是缺点是,UE事先不知道载波频域的位置,只能在所有可能的载波位置就行搜索PSS和SSS。但是5G中,载波带宽比较大,同样的搜索相对于LTE会耗时很多。所以5G中采用了不同的方式。

在5G中,SSB不在是总是位于载波的中心位置了,而是位于每个频段内有一组有限的可能位置,称为同步栅格(synchronization raster)。UE只需要在这些同步栅格上搜索SSB的位置就可以了。虽然,SSB定义了4中参数集,但是对于给定的频段标准中已经定义好了对应的子载波间隔和类型。

TS38101-5.4.3.3-1部分示例:

TS38101-5.4.3.3-1.png

Reference

TS38101

TS38213

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