文章目录
- 16.1.4 SS BURST SET: MULTIPLE SS BLOCKS IN THE TIME DOMAIN
- 16.1.5 DETAILS OF PSS, SSS, AND PBCH
- 16.1.5.1 The Primary Synchronization Sequence (PSS)
- 16.1.5.2 The Secondary Synchronization Sequence (SSS)
- 16.1.5.3 PBCH
- 16.1.6 PROVIDING REMAINING SYSTEM INFORMATION
16.1.4 SS BURST SET: MULTIPLE SS BLOCKS IN THE TIME DOMAIN
SS块与LTE对应信号之间的一个关键区别是可以对SS块传输应用波束扫描，即在时间复用的方式下，通过不同的波束传输SS块（见图16.2）。在波束扫描中的SS块集合被称为SS突发集（SS burst set）。注意，上一节中讨论的SS块周期是指在特定波束内SS块传输之间的时间，即它实际上是SS突发集的周期性。这是有意义的，因为位于某个下行波束中的设备可能只能“看到”单个SS块，而无法意识到来自小区的其他SS块的存在。
通过对SS块应用波束成形，单个SS块传输的覆盖范围得以增加。SS块传输的波束扫描还使接收端能够进行波束扫描，用于接收上行随机接入传输以及用于随机接入响应的下行波束成形（见第16.2.1.5节的更多细节）。
虽然SS突发集的周期性灵活，最小周期为5毫秒，最大周期为160毫秒，每个SS突发集始终被限定在10毫秒帧的前半或后半的5毫秒时间间隔内。
SS突发集中SS块的最大数量在不同的频段中是不同的。
- 对于低于3 GHz的频段，在一个 SS burst 中可以有最多四个SS块，允许对最多四个波束进行SS块波束扫描；
- 对于3 GHz到6 GHz之间的频段，在SS突发集中可以有最多八个SS块，允许对最多八个波束进行波束扫描；
- 对于更高频段（FR2），在SS突发集中可以有最多64个SS块，允许对最多64个波束进行波束扫描。
有两个原因解释了为什么SS突发集中的SS块最大数量，以及SS块可以扫描的最大波束数量，在较高频段上会更大。
- 高频场景下通常会使用更多的波束，并且每个波束的宽度更窄；
- 由于SS块的持续时间依赖于 SS-block numerology（见表16.1），在低频场景下，必须使用较低的 SS-block numerology（15或30 kHz），这意味着更多的时间开销。
SS块的PSS和SSS仅依赖于物理小区标识（physical cell identity）。因此，小区内所有SS块的PSS和SSS是相同的，设备无法通过它们来确定已获取的SS块在可能的SS块位置集中的相对位置。为此，每个 SS block，具体来说，PBCH包括一个“时间索引”（time index），它明确提供了SS块在可能的SS块位置序列中的相对位置（见第16.1.5.3节的进一步详细信息）。知道SS块的相对位置很重要，原因有以下几点：
- 它使设备能够确定帧的定时（见第16.1.5.3节）；
- 它使设备能够关联不同的SS块，实际上是不同的波束，具有不同的RACH时隙。反过来，这也是在随机接入接收时使用网络侧波束成形的前提（见第16.2节的进一步详细信息）。
16.1.5 DETAILS OF PSS, SSS, AND PBCH
上面我们已经描述了SS块的整体结构及其由三个部分组成：PSS、SSS和PBCH。我们还描述了多个SS块在时域上如何构成SS突发集，以及SS块如何映射到某些OFDM符号。在本节中，我们将描述不同SS块组件的详细结构。
16.1.5.1 The Primary Synchronization Sequence (PSS)
PSS是设备进入系统后首先搜索的信号。在此阶段，设备对系统时间没有任何了解。此外，即使设备在给定载波频率下搜索小区，由于设备内部频率参考的不准确，设备与网络载波频率之间可能存在相对较大的偏差。尽管存在这些不确定性，PSS仍被设计为可以被检测到。
一旦设备找到了PSS，它就找到了与PSS周期性同步的时刻。然后它还可以使用来自网络的传输作为其内部频率生成的参考，从而在很大程度上消除设备与网络之间的任何频率偏差。
如上所述，PSS扩展到127个资源元素上，PSS序列 x n = x n ( 0 ) , x n ( 1 ) , … , x n ( 126 ) {x_n} = x_n(0), x_n(1), \dots, x_n(126) xn=xn(0),xn(1),…,xn(126)（见图16.4）。
有三种不同的PSS序列 { x 0 } \{x_0\} {x0}、 { x 1 } \{x_1\} {x1} 和 { x 2 } \{x_2\} {x2}，它们通过对基本长度为127的M序列的不同循环移位生成[70]，其中 x = x ( 0 ) , x ( 1 ) , … , x ( 126 ) {x} = x(0), x(1), \dots, x(126) x=x(0),x(1),…,x(126)，并根据递归公式生成（见图16.5）：
x ( n ) = x ( n − 7 ) ⊕ x ( n − 3 ) x(n) = x(n - 7) \oplus x(n - 3) x(n)=x(n−7)⊕x(n−3)
通过对基本M序列 x ( n ) x(n) x(n)应用不同的循环移位，可以生成三种不同的PSS序列 x 0 ( n ) x_0(n) x0(n)、 x 1 ( n ) x_1(n) x1(n)和 x 2 ( n ) x_2(n) x2(n)，生成方式如下：
在某个小区中使用哪一个三种PSS序列是由该小区的物理小区标识（physical cell identity，PCI）决定的。当设备在搜索新小区时，必须搜索所有三个PSS。
16.1.5.2 The Secondary Synchronization Sequence (SSS)
一旦设备检测到PSS，它就知道SSS的传输时序。通过检测SSS，设备可以确定检测到的小区的PCI（物理小区标识）。共有1008个不同的PCI。然而，设备从PSS检测开始就已经将候选PCI的集合缩小了三倍。因此，只有336个不同的SSS，这些SSS与已经检测到的PSS一起提供了完整的PCI。请注意，由于SSS的定时对设备是已知的，因此每个序列的搜索复杂度相比PSS有所降低，从而使得能够处理更多的SSS序列。
SSS的基本结构与PSS相同（见图16.4），即SSS由127个子载波组成，在这些子载波上应用SSS序列。
在更详细的层面上，每个SSS是从两个基本的M序列生成的，使用递归公式：
x ( n ) = x ( n − 7 ) ⨁ x ( n − 3 ) y ( n ) = y ( n − 7 ) ⨁ y ( n − 6 ) \begin{aligned} &x(n) = x(n-7) \bigoplus x(n-3)\\ &y(n) = y(n-7) \bigoplus y(n-6) \end{aligned} x(n)=x(n−7)⨁x(n−3)y(n)=y(n−7)⨁y(n−6)
实际的SSS序列是通过将这两个 M M M 序列相加生成的，同时对这两个序列应用不同的移位：
x m 1 , m 2 ( n ) = x ( n + m 1 ) + y ( n + m 2 ) x_{m_1,m_2}(n)=x(n+m_1)+y(n+m_2) xm1,m2(n)=x(n+m1)+y(n+m2)
16.1.5.3 PBCH
虽然PSS和SSS是具有特定结构的物理信号，但PBCH是一个更常规的物理信道，通过该信道传输明确的信道编码信息。PBCH承载主信息块（MIB），其中包含设备需要的少量信息，以便能够获取网络广播的其余系统信息。
表16.2列出了PBCH中承载的信息。请注意，信息会根据载波是否在较低频段（FR1）或较高频段（FR2）中运行而略有不同。
如前所述，SS块时间索引标识了SS块在SS突发集中的位置。如第16.1.4节所述，每个SS块在SS突发集中都有一个明确的定位，该突发集又包含在5毫秒帧的前半或后半中。因此，通过SS块时间索引，并结合半帧位（见下文），设备可以确定帧边界。
SS块时间索引通过两部分提供给设备：
- 通过应用于PBCH的扰码编码的隐式部分；
- 包含在PBCH有效负载中的显式部分。
PBCH可以使用八种不同的扰码模式，允许隐式指示最多八个不同的SS块时间索引。这对于低于6 GHz（FR1）下的操作来说是足够的，因为在SS突发集中最多可以有八个SS块。
SIB1 numerology 提供了用于传输所谓的 SIB1（系统信息的一部分）的子载波间隔信息（参见第 16.1.6 节）。相同的SIB1 numerology也用于下行链路消息 2 和消息 4，这些是随机接入过程的一部分（参见第 16.2 节）。尽管 NR 支持四种不同的numerology（15 kHz、30 kHz、60 kHz 和 120 kHz）用于数据传输，但对于给定的频段，只有两种可能的numerology。因此，SIB1 numerology 用 1bit 表示足够了。
SIB1 configuration 提供了设备需要监控的搜索空间、相应的 CORESET 和其他 PDCCH 相关参数，以便调度 SIB1。
CRB 网格偏移（CRB grid offset）提供了 SS 块和公共资源块网格之间的频率偏移信息。如第 16.1.2 节所述，SS 块相对于载波的频域位置是灵活的，甚至不需要与载波 CRB 网格对齐。然而，对于 SIB1 接收，设备需要了解 CRB 网格。因此，关于 SS 块与 CRB 网格之间的频率偏移的信息，必须在 PBCH 中提供，以便设备在 SIB1 接收之前可用。
请注意，CRB 网格偏移只提供 SS 块和 CRB 网格之间的偏移。有关 SS 块在整体载波内绝对位置的信息，则是在 SIB1 中提供的。
半帧位（Half-frame bit）指示 SS 块是否位于 10 毫秒帧的第一个或第二个 5 毫秒部分。如上所述，半帧位与 SS 块时间索引一起，可以让设备确定小区的帧边界。
上述所有信息，包括 CRC，都是联合信道编码并进行速率匹配，以适应 SS 块的 PBCH 负载。
虽然所有上述信息都携带在 PBCH 中并进行联合信道编码和 CRC 保护，但严格来说，其中一些信息并不属于 MIB。MIB 被假定为在 80 毫秒时间间隔（八个子帧）内相同，适用于所有 SS 块。 因此，SS 块时间索引，本质上对于不同的 SS 块在 SS 波束集内是不同的，半帧位和 SFN 的四个最低有效位是携带在 MIB 外的 PBCH 信息。
16.1.6 PROVIDING REMAINING SYSTEM INFORMATION
系统信息（system information）是设备为了在网络中正确操作所需的所有通用（非设备特定）信息的统称。通常，系统信息通过不同的系统信息块（System Information Blocks，SIBs）传输，每个块包含不同类型的系统信息。
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在 LTE 中，所有系统信息都会定期广播，覆盖整个小区区域，使其始终可用，但也意味着即使小区内没有设备，信息仍然会被传输。
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对于 NR，采用了一种不同的方法，将系统信息（MIB中只承载非常有限的系统信息）分为两个部分。
SIB1，有时也称为剩余最小系统信息（remaining minimum system information，RMSI），包括设备在访问系统之前需要知道的系统信息。SIB1 始终在整个小区区域内定期广播。SIB1 的一个重要任务是提供设备需要的信息，以便进行初始随机接入（参见第 16.2 节）。
SIB1 是通过常规调度的 PDSCH 传输提供的，周期为 160 毫秒。如上所述，PBCH/MIB 提供了关于用于 SIB1 传输的参数集、搜索空间和相应的 CORESET 的信息，设备随后在该 CORESET 内监测 SIB1 的调度，SIB1 的调度由一个特殊的系统信息 RNTI（SI-RNTI）指示。
剩余的 SIBs（不包括 SIB1）包括设备在访问系统之前不需要知道的系统信息。这些 SIBs 也可以像 SIB1 一样定期广播。或者，这些 SIBs 可以根据需求传输，即仅在明确请求的连接设备上进行传输。这意味着网络可以避免在没有设备处于小区的情况下定期广播这些 SIB，从而提高网络性能。
