5G NR中的SSB的时频位置分析

5G通信技术

2019-09-29 09:45:33

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在5G NR中，主同步信号（PSS）、辅同步信号（SSS）和PBCH共同构成一个SSB（SS/PBCH block）。

在时域中，SS / PBCH块由4个OFDM符号组成，在SS / PBCH块内从0到3递增的顺序进行编号。

在频域上，SS / PBCH块由240个连续的子载波组成(即20个PRB)，子载波编号从0到239顺序递增。

其中PSS、SSS和PBCH及其相关的DMRS被映射到表7.4.3.1-1所示的符号上。

如表所示，每个SSB中PSS/SSS/PBCH的时/频域位置信息为：

-PSS：时域上位于SSB块中第0个OFDM符号的位置，频域占据第56到182之间的126个子载波。

-SSS：时域上位于SSB块中第2个OFDM符号的位置，频域占据第56到182之间的126个子载波。

-PBCH：

• 占用SSB块中第1个和第3个OFDM符号位置时，频域占据第0到239之间的240个子载波；

• 占用SSB块中第2个符号位置时，频域占据第0到47以及第192到239之间的96个子载波。

表中 “Set to 0” 表示RE的复值符号被设置为零。也就是说，SSB中的第0个符号上，第0~55和183~239个子载波用作保护带，不能使用；SSB中的第2个符号上，第48~55和183~191个子载波用作保护带，不能使用。

PBCH信号与其所对应的DMRS信号之间采用频率复用方式。表中的计算公式为

这意味着PBCH所对应的DMRS的位置与小区号有关。

在SSB中第1和3个符号上，PBCH占据240个子载波，其中每隔4个子载波存在1个DMRS信号，而DMRS信号的起始位置取决于小区号与4之间求模的结果v。
符号2上，不同v的取值下，对应子载波编号的起始和终止位置以及取值范围不同，但是其位置排布关系相类似。

PBCH及DMRS之间关系如下图所示，该图摘自www.sharetechnote.com。

时域上，SSB只位于某些特定的符号位置上，其特点如下：

- 半帧即5ms内，SSB的数目和位置根据子载波间隔和频段来计算确定。

- 半帧即5ms内的多个SSB 形成ss burst set。

- ss burst set以一定的周期进行发送。

如果半帧(即5ms)中存在SS/PBCH，则SS/PBCH块的数目以及各个SS/PBCH块的起始符号受子载波间隔和频段的限制和影响。具体设计原则如下。

- 情况A：子载波间隔15kHz。

SSB所在的首个符号的索引是 {2，8} + 14*n。载波频率f <= 3GHz时，n=0和1；载波频率3GHz

- 情况B：子载波间隔30kHz。

SSB所在的首个符号的索引是 {4，8，16，20} + 28*n。载波频率f <= 3GHz时，n=0；载波频率3 GHz < f <= 6GHz时，n=0和1。

- 情况C：子载波间隔30kHz。

SSB所在的首个符号的索引是 {2，8} + 14*n。载波频率f <= 3GHz时，n=0和1；载波频率3GHz

- 情况D：子载波间隔120kHz。

SSB所在的首个符号的索引是 {4，8，16，20} + 28*n。载波频率f > 6GHz时，n=0、1、2、3、5、6、7、8、10、11、12、13、15、16、17和18。

- 情况E：子载波间隔240kHz。

SSB所在的首个符号的索引是 {8，12，16，20，32，36，40，44} + 56*n。载波频率f > 6GHz时，n=0、1、2、3、5、6、7和8。

下图简单表示了不同情况下的SSB在半帧中所占用的时隙数，摘自Keysight文档。

根据以上设计原则举例进行计算。假设为情况C，子载波间隔为30KHz，频率为3~6GHz，则n = 0、1、2和3，起始符号编号 = {2，8}+14*n。计算如下：

- n =0时，起始符号编号 = {2，8}+14*0 = {2，8}。该时隙中有2个SSB，起始符号分别为2和8。

- n =1时，起始符号编号 = {2，8}+14*1 = {2+14*1，8+14*1} = {16，22}。该时隙中有2个SSB，起始符号分别为16和22。

- n =2时，起始符号编号 = {2，8}+14*2 = {2+14*2，8+14*2} = {30，36}。该时隙中有2个SSB，起始符号分别为30和36。

- n =3时，起始符号编号 = {2，8}+14*3 = {2+14*3，8+14*3} = {44，50}。该时隙中有2个SSB，起始符号分别为44和50。

由此可知，半帧范围内SSB总共占用4个时隙，每个时隙中各有2个SSB，故SSB总数(L)为8 ，SSB的起始符号编号分别为 {2，8，16，22，30，36，44，50}。

对于30KHz来说，每个时隙的长度为0.5ms，每个子帧中包含2个时隙，每个时隙中的符号数为14个，故每5ms的半帧中包含140个符号。其中，8个SSB所占的符号总数为32个。SSB的分布示意图如下，该图摘自www.sharetechnote.com。

<6GHz下，SSB的分布示意图如下，该图摘自Keysight文档。

>6GHz的情况下SSB的示意图如下，该图摘自Keysight文档。

根据TS38.331可知，将64个SSB分为8组，每组包含8个SSB。

每半帧中的多个SSB组成ss burst set，并按照一定的周期进行传送。

其周期由参数ssb-periodicityServingCell来配置，取值范围为{ms5,ms10, ms20, ms40, ms80, ms160, spare1, spare2}。UE假定服务小区中所有的SS/PBCH块的周期是相同的。如果没有为UE配置接收SSB的周期，则UE假设SS/PBCH块的接收周期为1个半帧。