5G 中小区搜索

 学习的博客原文：https://blog.csdn.net/GYK0812/article/details/90739007

基站上面小区激活后，在UE接入之前会干什么？发PBCH，PPSS，PSSS等在后面进行讲解。

这个地方讲述UE开机后，进行什么操作？当然就是小区搜索了。

小区搜索的组要目的是为了获取下行同步。

和LTE相同，NR中小区搜索的主要目的也是获得下行时频资源的同步，两者基本流程相同，只是由于NR中SSB的位置不再固定，导致了一些不同。

    1. LTE 小区搜索流程

时域资源的同步：因为PSS/SSS在FDD/TDD中拥有固定的时域位置，所以通过检索PSS/SSS，以及比较两个信号的相对位置就可以获得帧结构的同步。

频域资源的同步：因为PSS/SSS无论在FDD/TDD中，固定占据频带中间72个子载波，通过解调PSS/SSS就可以获得中间72个子载波的位置以及中心频点。

怎么说了，上面这个图其实画的不是很对，第一个框框里面，都已经确定驻留小区了？显然不可能。第一步是在小区搜索，不可能确定驻留小区，后面要解调出MIB，SIB等一系列后通过S准则来判断是否能够进行小区驻留。

个人觉得用这个图可能描述的更清晰：

一个LTE终端开机后做的第一件事是在它所支持的频段上做同步过程-——synchronisation process,检查这个频段是否来自合法的运营商，一旦终端同步成功，终端将会读取master information block 和 system information blocks.通过检查sib1里的信息，来确定这个小区是否可以驻留。如果条件满足终端则成功驻留小区。接下来终端会进行RRC Connection Establishment。在这个过程中会进行随机接入(random access procedure)，网络侧第一次知道有终端要接入自己并为终端提供一些临时的资源。

• 2. NR 小区搜索流程

与LTE不同，NR中SSB的时域位置和频域位置都不再固定，而是灵活可变的。频域上，SSB不再固定于频带中间；时域上，SSB发送的位置和数量都可能变化。所以，在NR中，仅通过解调PSS/SSS信号，是无法获得频域和时域资源的完全同步的，必须完成PBCH的解调，才能最终达到时频资源的同步。

NR小区搜索流程：

从上面两张图可以看出，SSB相对的时频位置在哪，但是时域和频域起始位置怎么确定？可以看后面解释。

下面我们就详细来说说NR小区通过的过程：

1. 通过检测PSS/SSS信号，UE选择驻留小区。

2. 通过解调PSS/SSS 信号，得到PCI和symbol的同步，间接得到SSB的SCS和SSB的频点（absoluteFrequencySSB）。但是，由于PSS/SSS在时域上的位置（具体SSB分布在哪几个symbol上）是不固定的，在频域上的位置（起始RB）也是不固定的，所以解调PSS和SSS之后，UE并没有完成下行时频资源的同步。

3. 获得PCI之后，就可以确定PBCH DMRS的位置，从38.211中table 7.4.3.1-1中可以知道DMRS 的位置偏移量为PCI mod 4.解调PBCH DMRS，可以得到  i_{SSB} （SSB index），以及 n_{hf}半帧信息。

PBCH DMRS的scrambling sequence如下：

根据28.211，当Lmax=4时，ar{i}_{SSB} = i_{SSB} + n_{hf}，其中 i_{SSB} 对应SSB index的最低2bits。n_{hf}对应半帧信息，0对应前半帧，1对应后半帧。当Lmax =8或64时，ar{i}_{SSB} = i_{SSB}，其中 i_{SSB} 对应SSB index的最低3bits。

需要注意的是：

1. 当Lmax =8 或64时，ar{i}_{SSB} = i_{SSB}，Scrambling sequece中不再包含半帧信息，所以我们需要在PBCH payload中解调出半帧信息。

2. 当Lmax=64时，需要 6bit 来指示64个SSB index，此时，除了PBCH DMRS中解调得到的3 bit i_{SSB}，仍然需要额外3bit信息，这3bit信息我们将在PBCH payload中得到。

至此，

时域上，当我们成功解调PBCH DMRS之后，如果Lmax=4, 那么我们就成功得到了SSB index和半帧信息，UE端可以获得10ms帧同步。但是如果Lmax=8 /64, 那么UE还需要继续解调出PBCH payload才能获得10ms帧同步。

频域上，我们得到了SSB的SCS 和 SSB的频域位置。当我们通过解调PBCH获取k_{SSB}之后，就可以根据k_{SSB}和CORESET#0相应的offsetRB来定位SIB1的搜索空间。
https://blog.csdn.net/GYK0812/article/details/90739007, 这个里面有详细解释！

3. PBCH

我们专门来介绍下PBCH。PBCH Payload以及对应的含义如下图所示。

当我们成功解调出PBCH Payload之后，我们就得到了MIB，以及Lmax=8/64时，对应的SSB index和半帧信息，至此无论哪种SCS和频域范围，都取得了10ms帧同步。

MIB：

相比于LTE，5G MIB中的信息要更加丰富。

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

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

如果 f<6G, subCarrierSpacingCommon 的 scs15or60 则对应使用15KHz， scs30 or120 则对应使用30KHz。

如果 f> 6G,  scs15or60 对应于60KHz， scs30or120 对应于120KHz。

3> ssb-SubcarrierOffset, 即k_{SSB}。取值范围是0到15，也就是4bit信息。这对于FR2来说，是足够的, k_{SSB}的取值范围时0到11，4bit信息足够可以指示。但是对于FR1来说，k_{SSB} 的取值范围是0到23，需要5bit来指示，所以除了MIB中的4bit之外，需要PBCH Payload中的1bit来共同指示。

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

5> pdcch-ConfigSIB1, 8bit，指示了SIB1对应的搜索空间serch space。

6> cellBarred, 2bit, 第1bit，指示本小区是否准许结果，第2bit，指示邻小区是否准许接入。比如在LTE双链接情况下，5G的小区就是不准许UE接入的。

7> intraFrequencySelection，是否可以选择同频的其他小区接入。

那么时频资源的具体发送位置是怎么确定的？？？？？

同步信号

5G定义了1008个物理小区ID，取值范围0~1007，由如下公式表示

UE通过检测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)​，具体怎么得到呢，我们来看一下这两个信号的序列生成方式就知道了。

PSS信号的序列dPSS(n)dPSS​(n)定义如下见38.211-7.4.2.2.1

 

SS/PBCH block

SS/PBCH block定义了PSS、SSS、PBCH以及PBCH关联的DMRS在时频资源的映射。每个SS/PBCH block在时域上包含4个OFDM符号，编号0~3；在频域上，一个SS/PBCH
block占用240个连续的子载波，子载波在block内编号0~239。具体的时频资源映射见38.211-Table7.4.3.1-1：

表中的v值由物理小区ID决定，来自于v=NcellIDmod4

v=NIDcell​mod4，这样做是为了把PBCH的DMRS在频域上错开，减少小区间干扰。根据上表，在一个SS/PBCH block中，PSS、SSS、PBCH的映射可以用下图表示

 

SSB 时域位置：

 在5G中，每个SSB对应一个beam，我们讨论SSB的最短时间跨度为5ms，也就是半帧。一个半帧中可能存在多个SSB，我们将一个半帧中存在的一个或多个SSB称为SS Burst Set，一个SS Burst Set中的SSB包含的信息相同。

两个SS Burst Set出现的时间，也就是存在SSB的半帧出现的时间是可以配置的，成为SS Burst Set Periodicity。默认为20ms，如上图所示。

当UE初次进行小区搜索时，可以假设SSB Burst Set的周期时20ms，发送示意图如上图。

5ms内，SSB的最大个数定义为Lmax，对应不同的SCS和频率，Lmax可以为4， 8，64。 见下表。

其中，s为SSB的其实symbol。

可见：当 f<3G, Lmax=4 ;  3G<f<6G, Lmax=8 ;  6G<f, Lmax=64 ;

SSB的index是按照时间顺序升序排列，并且唯一的。当Lmax=4时，SSB的index依次为0，1，2，3.

还有个更详细图：

可以看到，对于不同的情况，候选SS/PBCH block时刻会有多个，即L=4、L=8、L=64。

UE要怎么确定小区最终选择了哪个索引呢？从38.211-7.4.1.4.1章节可知，PBCH的DMRS序列与SS/PBCH block索引的低2bit（L=4）或低3bit（L>4）是一一对应的，所以UE检测到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从PBCH净荷的

为了形象地表示上述表格，一下给出了具体帧时序。
case 3, 3- 6 GHz

对于初始小区选择，UE可以假定携带有SS/PBCH block的半帧以2帧(20ms)为周期。

总结：频域上位置偏移由MIB中的4bit和PBCH load信息的中a(A+5) 1bit来确定。

           时域上周期是20ms, 起始位置由解调DMRS得到3bit和PBCH load中的3bit一共6bit来确定。

有个疑问就是表格中SSB的index,如果是492， 是说在第492个symbol开始发送SSB吗？

主要学习的博客原文是：
原文：https://blog.csdn.net/littleBird_2/article/details/88205793
原文：https://blog.csdn.net/GYK0812/article/details/90739007