5G/NR SSB学习总结[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

6.1 SSB概念

        同步信号和PBCH块(Synchronization Signal and PBCH block, 简称SSB)，它由主同步信号(Primary Synchronization Signals, 简称PSS)、辅同步信号(Secondary Synchronization Signals, 简称SSS)、PBCH三部分共同组成。

6.2 SSB特征

       SSB时域上共占用4个OFDM符号，频域共占用240个子载波(20个PRB)，编号为0~239，如图6.1所示。

                                                                          图6.1 SSB的时频结构示意图

       从图6.1可看出：

       PSS位于符号0的中间127个子载波。

       SSS位于符号2的中间127个子载波；为了保护PSS、SSS，它们的两端分别有不同的子载波Set 0。

       PBCH位于符号1/3，以及符号2，其中符号1/3上占0~239所有子载波，符号2上占用除去SSS占用子载波及保护SSS的子载波Set 0以外的所有子载波。

       DM-RS位于PBCH中间，在符号1/3上，每个符号上60个，间隔4个子载波，其中子载波位置偏移为：(其中物理小区总共为1008个)。

       其中PSS、SSS、PBCH及其DM-RS占用不同的符号如表6.1所示(协议38.211的7.4.3节)：

                                表6.1 PSS、SSS、PBCH及其DM-RS在SSB中占用资源(协议38.211 Table 7.4.3.1-1)

       注：

      1) 其中和分别表示SSB内的频域索引和时域索引；

      2) 其中的含义参见上面DM-RS的描述；

      3) 其中“Set 0”表示UE可假定表6.1中的该部分的RE被设置为0。

6.3 SSB频域

       对于SSB频域位置的确定，其有两种可能确定方式，如果UE在没收到显性指示SSB频域位置时，UE如何确定SSB的频域位置？如果显性指示SSB的频域位置，那么又是如何指示？

      未搜到SIB1之前的SSB频域位置

      1) 首先根据同步栅格(同步栅格指示当不存在SSB位置的显示信令时，UE可用于系统获取的SSB的频域位置(UE开机时可根据同步栅格得到SSB的大致范围，然后进行盲搜))确定SSB的频域位置(参考协议38.104的5.4.3节)：

      其中同步栅格定义了所有频率，SSB的频率位置定义为：SSBEF，其编号为GSCN(Global Synchronization Channel Number，简称GSCN)，定义所有频率范围的SSREF和GSCN的参数如表6.2所示。

                                                       表6.2 全球频率栅格的GSCN参数(协议38.104 Table 5.4.3.1-1)

       2) 然后UE根据频点(对应GSCN)得到SSB pattern(该值可得到SSB的频域位置，详细见下文6.4节)，其每个频带的同步栅格如表6.3所示(对应FR1(Frequnecy Range))、表6.4(对应FR2)所示。

                                       表6.3 每个运营频带适应的同步信号栅格(FR1)(协议38.104 Table 5.4.3.3-1)

                                      表6.4 每个运营频带适应的同步信号栅格(协议38.104 Table 5.4.3.3-2)

      对于一个SSB，UE将认为：

       –  天线端口p = 4000用于传输PSS、SSS、PBCH及其DMRS；

       –  对于PSS、SSS、PBCH及其DMRS具有相同CP长度和子载波；

       –  对于SSB typeA(Sub6G)，子载波间隔(即对应15/30KHz)、的取值为，并且以15KHz子载波间隔表示；

       – 对于SSB typeB(mmWave)，子载波间隔(即对应120/240KHz)、(由高层subCarrierSpacingCommon提供的子载波间隔所表示)的取值为，并且以60KHz子载波间隔表示；

       – 资源块的子载波0的中心与公共资源块的子载波0的中心一致，其中子载波间隔由高层参数subCarrierSpacingCommon提供，该公共资源块与SSB块的第一个资源块的子载波0重叠。

注：

       1) 其中表示公共资源块，即SSB所在的CRB编号，其由SIB1->ServingCellConfigCommonSIB->DownlinkConfigCommonSIB->FrequencyInfoDL-SIB->offsetToPointA参数获得；

       2)表示公共资源块中的子载波0到SSB的子载波0的子载波偏移，其中的低4位由MIB参数ssb-SubcarrierOffset给出；对于SSB typeA，的最高有效位由PBCH净载荷给出。如果ssb-SubcarrierOffset没有被高层提供，则的低4位来源于SSB和offsetToPointA之间的频域差；

       3) 接收到SIB1后确定周期SSB的频域位置，其SSB的频域位置示意图如图6.2所示。

                                                                 图6.2 SSB周期频域位置示意图

6.4 SSB时域位置

       未搜到SIB1之前的SSB时域位置

       根据GSCN得到了5种SSB pattern(如表6.3和6.4所示，下文的CaseA~CaseE)，其对应SSB的时域关系如下所述：

对于具有SSB的半帧(5ms)，候选SSB的数目和第一个符号索引位置根据SSB的子载波间隔确定如下(注：1)下面的case都是针对半帧而言；2){}中指示的是第1个OFDM符号位置)：

      – CaseA–15KHz间隔：候选SSB的第一个符号的索引为{2, 8} + 14*n(注：由于{}有两个数，则每个1ms 1个slot内有2个SSB)。对于F(Frequent) <= 3GHz，n = 0,1(注：占2个sot，{}中也是两个数，则2ms总共有4个SSB，故Lmax = 4)。对于3GHz < F <= 6GHz，n = 0,1,2,3(即占4个slot，4ms内Lmax = 8)。

      – CaseB–30KHz间隔：候选SSB的第一个符号的索引为{4, 8, 16, 20} + 28*n(1ms内2个slot，1 slot内有2个SSB)。对于F(Frequent) <= 3GHz，n = 0(即占2个slot，1ms内故Lmax = 4)。对于3GHz < F <= 6GHz，n = 0,1,2,3(即占4个slot，2ms内Lmax = 8)。

      – CaseC–30KHz间隔：候选SSB的第一个符号的索引为{2, 8} + 14*n(1ms内2个slot，1 slot内有2个SSB)。对于F(Frequent) <= 3GHz，n = 0, 1(即占2个slot，2ms内故Lmax = 4)。对于3GHz < F <= 6GHz，n = 0,1,2,3(即占4个slot，4ms内Lmax = 8)。

      – CaseD–120KHz间隔：候选SSB的第一个符号的索引为{4, 8, 16, 20} + 28*n，对于F > 6GHz，n = 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18(1ms内8个slot，1个slot内2个SSB，1ms占16个SSB，共4组，则4ms内Lmax = 64)。

     – CaseE–240KHz间隔：候选SSB的第一个符号的索引为{8, 12, 16, 20, 32, 36, 40, 44} + 56*n，对于F > 6GHz，n = 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 (1ms内16个slot，1个slot内2个SSB，1ms占32个SSB，共2组，则2ms内Lmax = 64)。

        5种SSB pattern的每个SSB的起始符号以及在不同频率下的SSB个数如表6.5所示。

                                                    表6.5 每个子载波间隔和频率的SSB时域的起始符号

                            注：表中S表示不同SSB在半帧中的起始位置。

        举例：子载波间隔为15KHz，对应CaseA，在频率f <= 3GHz，则1 slot中有两个SSB，半帧中共4个SSB，从表6.5中可以得知，其4个SSB的起始符号分别为s = 2,8,16,22，其示意图如图6.3所示。

                                                             图6.3 caseA，f <= 3GHz下的SSB时域位置示意图

         搜到SIB1之后的SSB时域位置

        1) 首先通过SIB1得到SSB在时域的周期SIB->ServingCellConfigCommonSIB->ssb->periodicityServingCellSIB参数获得；

        2) 然后在根据上述描述5个SSB pattern的时域位置确定方式进行SSB具体的时域位置。

疑问

        根据上述第6.3节可得到SSB的频域位置，而根据第6.4节可知，由于子载波间隔和频率的不同致使SSB的个数也不同，则UE在接收到SIB1之前通过盲检去检测SSB所有可能存在的位置，那么当UE接收到SIB1之后呢?又如何从多个SSB中确定具体的某一个？

        A：当UE接收到第一个SSB从PBCH中得到MIB之后就确定了SIB1的位置，而接收到SIB1之后会确定之后SSB周期的频域位置，而UE不需要去整个频带上进行盲检。同时也确定了SSB在时域的周期，此时在时域上看，还是有多个候选的SSB，则在SIB1中通过SIB1->ServingCellConfigCommonSIB->ssb-PositionsInBurst参数进行描述，其描述如下6.4所示。

       举例说明：如果子载波间隔为15KHz，频率小于等于3GHz，那么对应第6.4节SSB时域部分CaseA，其中SSB的个数Lmax = 4，则其其意图如上述图6.3所示。那么ssb-PositionInBurst中inOneGroup高4为有效，低4位无效，而此时频率是小于等于3GHz的，那么groupPresence的8bits应全为0。假如inOneGroup的8bits = 1010 0000，那么UE就会去检测图6.3中的第1个SSB0和SSB2，而此时UE不会去检测SSB1和SSB3的位置。

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