5G无线技术基础自学系列 | 物理广播信道

Posted 2022-12-07 COCOgsta

素材来源：《5G无线网络优化实践》

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2.1.1 PBCH位置

NR将主同步信号（PSS）、辅同步信号（SSS）和PBCH组合在一起，共同构成一个SSB（SS/PBCH Block）。SSB在时域占用4个OFDM符号，在频域共占用240个子载波（20个PRB），使用天线端口4000发送。SSB块组成如图2-4所示。SSB burst和SSB波束示意图如图2-5所示。

图2-4　SSB组成

PBCH时域占用SSB中第2、3、4个OFDM符号，第2、4个OFDM符号全部被PBCH使用。第3个OFDM符号由PBCH和SSS频分复用，PBCH占用两边各4个RB。PSS/SSS时域上分别使用SSB块内第1个和第3个OFDM符号，频域上映射到SSB中间的12个PRB，占用中间连续127个子载波。PSS两侧保护带以零功率发射，SSS两边分别预留8或9个子载波作为保护带，以零功率发射。

图2-5　SSB burst和SSB波束示意图

一个SSB burst的发送周期为5ms（半帧），发送周期内可以配置多个SSB，通常满足下面条件。

■　ƒ≤3GHz，每个半帧最多定义4个SSB。

■　3GHz<ƒ≤6GHz，每个半帧最多定义8个SSB。

■　ƒ>6GHz，每个半帧最多定义64个SSB。

需要注意的是，SSB采用CaseC-30kHz配置且非成对频谱（如TDD模式）分配时各个频段可定义的最大SSB数会有所不同。

■　ƒ≤2.4 GHz，每个半帧最多定义4个SSB。

■　2.4 GHz<ƒ≤6 GHz，每个半帧最多定义8个SSB。按此定义，中国移动2.6G频段最大可支持8个SSB波束。

■　ƒ>6 GHz，每个半帧最多定义64个SSB。

广播波束最多设计为64个方向固定的波束。通过在不同时刻发送方位不同的波束完成小区SS/PBCH覆盖。UE通过扫描每一个波束，获得最优波束，完成同步和系统消息的解调。每个SSB块都能够独立解码，并且UE解析出来一个SSB后，可以获取小区PCI、系统帧号（SFN）、SSB波束索引（SSB Index）等信息。广播信道波束扫描如图2-6所示。

在一个无线帧中，SSB（见图2-7）既可以在前5ms（前半帧）发送，也可以在后5ms（后半帧）发送，具体发送位置可以从PBCH消息中获取。半帧中SSB的第一个符号位置由子载波带宽和所在的频段决定，如表2-4所示。NR小区SSB波束索引如图2-8所示。

图2-6　广播信道波束扫描

图2-7　SSB位置图

表2-4　SSB时域位置（3GPP TS38.213-4.1节）

图2-8　NR小区SSB波束索引

SSB在时隙内位置如图2-9所示。

图2-9　SSB块在时隙内位置（CaseB-30kHz示例）

SSB不仅用于小区搜索，还作为UE进行小区测量的参考信号。通过测量SSB，UE可以进行信道状态指示CSI上报。

■　基于SSB的L1-RSRP测量，进行小区选择、重选和切换。

■　获取SSB波束索引，用于初始波束管理。

目前国内用于部署5G的SSB图样如表2-5所示。

表2-5　国内用于部署5G的SSB图样（TS38.104表5.4.3.3-1）

Case C的SSB块在时域内位置如图2-10所示。

图2-10　SSB块在时隙内位置

2.1.2 PBCH内容解析

PBCH承载MIB消息，通过SSB发送给UE，修改周期为80ms，每隔20ms重发一次。PBCH Payload如图2-11所示（Lmax表示SSB个数）。

在PBCH Payload中，a0，a1，a2，…，aA-1为物理层收到的PBCH传输块，即MIB消息。在PBCH Payload中，aA，aA+1，…，aA+7为额外增加的8bit，携带系统帧号SFN、半帧位置、SSB Index、kSSB等信息，用于小区搜索中的帧同步和SIB1消息搜索。

图2-11　PBCH Payload（3GPP TS38.212第7.1.1节）

MIB消息内容如下所示。

MIB信息主要信元解析如表2-6所示。

表2-6　MIB消息主要信元解析（3GPP TS38.331 6.2.2节）

当UE成功解调出PBCH后，就得到了MIB信息、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。接下来根据MIB消息解析获取SIB1调度信息，根据SIB1得到OSI的调度信息。SIB1（RMSI）消息主要用于广播UE初始接入网络时需要的基本信息，包括其他SI调度信息、初始BWP信息、下行信道配置等。