5G NR小区搜索和同步

小区搜索是UE获取与小区的时间和频率同步.

小区搜索是UE获取与小区的时间和频率同步并对该小区的小区ID进行解码的过程。在5G NR中,在将主要同步信号(PSS)和次要同步信号(SSS)解码为物理小区ID(PCI)方面,5G NR的小区搜索与LTE类似。

在5G NR中,UE可以通过两种方法访问5G-NR小区。

1. 非独立模式(NSA)部署:EUTRA – NR双重连接[EN-DC]

在EN-DC中,UE终端通过LTE eNB中RRC重新配置消息,通过小区搜索提供诸如频率(NR-ARFCN)、小区ID、RACH接入参数等的信息,U尝试接入NR小区。

2. 独立[SA]部署:仅NR单元

在Standalone中,NR小区搜索过程遵循以下步骤:

  • UE调谐到特定频率
  • UE尝试检测PSS,SSS,如果UE无法检测到此信号,它将转到下一个频率
  • UE成功检测到PSS / SSS后,UE尝试解码PBCH
  • UE成功解码PBCH后,它将尝试针对RMSI和OSI进行PDCCH和PDSCH

在3GPP 38.104第5.4.3.3节定义,UE通过小区搜索,在同步栅格上扫描该频段,并根据搜索结果调谐特定频率。同步栅格(SYNC RASTER)指示当不存在同步块位置的显式信令时,UE可以将其用于系统获取的同步块的频率位置。对于每个频带,同步光栅和同步块的子载波间隔分别取决于。

UE对主要和次要同步信号进行解码,以获得位于同步光栅上的物理小区ID [PCI]和PBCH DMRS。其中PSS、SSS和NR-PBCH在同步信号块(SS Block)中发送。SSB由4个符号、1个符号的PSS、1个符号的SSS和2个符号的PBCH组成。通过PSS / SSS实现符号级和时隙级的时间同步以及频率同步。

NR支持多达1008个PCI,是LTE的两倍。336个唯一的单元标识组,每个组包含三个唯一的组,可以通过以下公式计算:

其中:

  • N (1)ID =次级同步信号(SSS),范围为{0,1….335}
  • N (2)ID =主同步信号(PSS),范围为{0,1,2}

通过形成SS Burst(每个波束一个SSB)来分批发送SSB,在每次扫频期间通过更改每次SSB传输的波束方向来使用该SS Burst。UE使用波束扫描机制来测量和标识UE的最佳波束。

一组SS Bursts被称为SS Burst集。SS Burst和SS Burst Set都可以包含一个或多个元素,而SS Burst中最大SSB的数量取决于频率,并且可以为4(低于3GHz)、8(3至6 GHz)或64(6至52.6GHz)。SSB的周期由网络配置,而初始小区选择的默认传输周期,而SS突发集的周期对于所有频率范围(即2个NR帧)默认为20 ms。该间隔是LTE(5 ms)中的间隔的四倍,旨在减少“始终在线”的传输开销。帧和时隙定时由SBS的标识符定义并且由UE获取。

gNB定义了无线电帧内SSB的多个候选位置,并且该数目对应于在特定方向上辐射的波束的数目。可以通过称为SSB索引的唯一编号来标识每个SSB,并且检测到哪个SSB的标识取决于UE的位置。UE测量在一定时间段(一个SSB集的时间段)中检测到的每个SSB的解调参考信号(PBCH DMRS)的信号强度。根据测量结果,UE可以识别出具有最强信号强度的SSB索引。具有最强信号强度的SSB是UE的最佳波束。

上图显示了两个UE的示例,UE#1将SB#1视为最佳波束,UE#2将SB#4视为最佳波束。

UE选择最佳波束并对PBCH内容信息进行解码,例如SFN、SSB索引、光栅偏移、默认DL数值、RMSI配置、DM-RS位置等。PBCH的成功解码后,可以接收后续的物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)。这些信道信息中包含最小系统信息(RMSI、其他系统信息(OSI)。PDCCH配置的RMSI由PBCH承载。RMSI的控制资源集(CORESET)配置与SSB突发集中的SS块相关联。PBCH中的一位信息比特用于向RMSI的SCS以及OSI和其他消息发出信号,以进行初始访问。


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