5GNR UE开机到时间同步的全过程
**博主未授权任何人或组织机构转载博主任何原创文章感谢各位对原创的支持**有问题欢迎评论区讨论交流大家一起学习~文章目录概要场景设定1 接收下行IQ数据2 检测CP确认符号边界3 寻找SSB → 连续4个符号确认为SSB block4 从采样位置算出 slot 和 symbol → 确定几楼几号房4.1 UE都已经找到了SSB为什么还不知道是属于前半帧还是后半帧5 解码SSB符号1 — PSS检测 → 确定NID26 解码SSB符号3 — SSS检测 → 确定NID17 解码SSB符号24 — PBCH/MIB → 确定哪栋楼、A座还是B座8 UE开始接入小区9 总结对照表概要本文用生动形象的例子说明下行同步的过程。假如你在一栋楼里醒来什么都不知道。这栋楼有A座和B座结构完全相同你需要搞清楚我在哪栋楼(SFN)A座还是B座(半帧)几楼(slot)哪个房间(symbol)场景设定基站配置:30kHz SCS (numerology 1)PCI 148 (NID149, NID21)SSB在SFN83帧的后半帧发送SSB#2 (起始在半帧内符号16)1 接收下行IQ数据比喻: 你刚醒来先确认眼睛能看到东西有光/有信号UE开始接收下行IQ采样流:…0000000000[有信号有信号有信号有信号有信号]00000…检查: 整个IQ数据里面是否有数据长度是否非零2 检测CP确认符号边界比喻:你开始用手摸墙壁找到了重复的花纹CP是符号尾部的拷贝原理:CP是OFDM符号尾部拷贝到开头的一段找到重复就是符号边界IQ流中某段:[CP][数据尾部]↑ ↑这两段相同方法:取一段采样和距离FFT size后的采样做对比相似度高 → 这里是CP开始的位置 → 符号边界相似度低 → 不是边界继续滑动位置100: 对比相似度 0.1 (低, 不是)位置200: 对比相似度 0.2 (低, 不是)…位置4416: 对比相似度 0.95 (高!) → 找到一个CP位置6608: 对比相似度 0.93 (高!) → 又找到一个CP位置8800: 对比相似度 0.94 (高!) → 又一个位置10992: 对比相似度 0.92 (高!) → 又一个结果:找到了多个CP位置 → 哪个对比度高就当作CP位置从而知道了符号边界在哪但还不知道: 哪些符号是SSB3 寻找SSB → 连续4个符号确认为SSB block比喻: 你发现走廊里有4扇连续的特殊门和普通门不一样这就是公告栏区域(SSB)SSB的4个symbol是连续的所以从找到的多个CP匹配结果中去寻找找是否有连续的4个符号找到的CP位置:…| sym | sym | sym | sym | sym | sym | sym | sym |…↑ ↑ ↑ ↑CP✓ CP✓ CP✓ CP✓连续4个→ 这很可能是SSB4 从采样位置算出 slot 和 symbol → 确定几楼几号房SSB的位置一旦确定后就可以知道了采样点smaples的绝对位置。1个slot是14symbol14个symbols 包含长短symbol所以1个slot samples长度 长symbol fftSize CP 13*(短symbols fftSize CP) samples例子假如有如下设定找到的SSB的位置是 35136 samples1个slot 30720 samples长symbol长度(含CP) 2224 samples短symbol长度(含CP) 2192 samples计算slot位置 35136/20720 1计算symbol位置 35135%20720 4416samples symbol2slot内sym0: 0~2223 → 不是sym1: 2224~4415 → 不是sym2: 4416~6607 → 在这里 → symbol 2确定SSB所在 半帧内符号编号 需要查表不同numerology下SSB的候选起始符号位置这里是slot1, sym2, 所以 1x14 2 16 → 查表 → SSB#2结果:✓ 半帧内 slot 1, symbol 2, SSB#2✗ 但不知道是前半帧还是后半帧A座还是B座4.1 UE都已经找到了SSB为什么还不知道是属于前半帧还是后半帧38.213 ch4.1 给出了SSB的候选位置是5ms为周期定义。For a half frame with SS/PBCH blocks, the first symbol indexes for candidate SS/PBCH blocks are determined according to the SCS of SS/PBCH blocks as follows, where index 0 corresponds to the first symbol of the first slot in a half-frame.所以上一个章节中的SSB sample inde位置只是“半帧内的相对位置”不是”帧内的相对位置“即UE不知道这个5ms窗口是帧的哪个5ms这同一个slot和symbol来自前半帧或者后半帧都有可能。帧(10ms):|─────── 5ms ────────|─────── 5ms ────────|前半帧(slot0~9)后半帧(slot10~19)情况A: SSB在前半帧的slot1, sym2 → 帧内slot1 情况B: SSB在后半帧的slot1, sym2 → 帧内slot11Note:只有解码MIB才能确认前/后半帧前后半帧原始是哪里得到的: 是GNB告诉UE是前还是后半帧GNB在发送SSB时把halfRadioFrame这个bit编码在PBCH里 UE解码后读到5 解码SSB符号1 — PSS检测 → 确定NID2比喻: 走进SSB区域的第1扇门墙上写着子小区编号1方法: 对SSB第1个符号做相关检测接收信号 x PSS_0 → corr 0.3 (小)接收信号 x PSS_1 → corr 7.8 (大!超门限) ← 匹配接收信号 x PSS_2 → corr 0.1 (小)结果:✓ NID2 16 解码SSB符号3 — SSS检测 → 确定NID1比喻: 走进第3扇门墙上写着小区组49方法: 利用已知NID21遍历336个候选SSS序列做相关NID148: corr 1.2 (小)NID149: corr 7.6 (大!超门限) ← 匹配NID150: corr -0.3 (小)结果:✓ NID1 49✓ PCI 49x3 1 1487 解码SSB符号24 — PBCH/MIB → 确定哪栋楼、A座还是B座比喻:你在一栋楼里醒来发现自己在3楼左边第二个房间。但这栋楼有A座和B座结构完全相同。你不知道自己在A座还是B座。然后你看到门上贴着标签“第83栋B座”。 ← 这就是MIB方法:用PCI148解调PBCH → 极化码解码 → CRC校验 → 提取字段 → 信道估计 → 均衡 → QPSK解调 → 解扰 → 解码 → CRC通过!MIB内容:┌─────────────────────────────────────────────────┐│ mibSfnMsb 5 → SFN高6位 ││ sfnLsb 3 → SFN低4位 ││ halfRadioFrame 1 → 后半帧 (B座!) ││ ssbBlockIndex 2 → SSB#2 ││ pdcchConfigSIB1 0x4A → 去哪找SIB1 ││ cellBarred 0 → 允许接入 │└─────────────────────────────────────────────────┘计算SFNSFN (5 4) | 3 83结果:✓ SFN 83 → “第83栋楼”✓ 后半帧 → “B座”✓ SSB#2 → beam编号✓ 知道去哪找SIB1最终结果: 时间同步完成UE现在完全知道┌─────────────────────────┐│ 小区身份: PCI 148 ││ 帧号: SFN 83 ││ 半帧: 后半帧 (5~10ms) ││ 位置: slot 11, symbol 2 (帧内) ││ beam: SSB#2 │└─────────────────────── ─┘对应到帧结构SFN83:┌──────────────────────────────────────┬│ 前半帧(A座) │ 后半帧(B座) ││ slot 0 ~ 9 │ slot 10~19 ││ │ ╔═════╗ ││ │ slot11 ║SSB #2║ ← 你在这 ││ │ sym2 ╚═════╝ │└──────────────────────────────────────┴8 UE开始接入小区完成下行同步后后续过程如下章节会持续更新。。。时间同步完成↓监听PDCCH (pdcchConfigSIB1告诉了位置)↓接收SIB1 (获取完整小区配置)↓随机接入 (上报SSB#2给基站告诉基站用beam#2和我通信)↓连接建立 ✓ 可以打电话/上网了9 总结对照表步骤技术结果比喻检测数据确认有信号确认眼睛能看到东西检测CP符号边界摸到墙上重复的花纹找SSB定位4个连续特殊符号找到4扇连续的特殊门算偏移slotsymbol数台阶→3楼2号房PSS检测N I D ( 2 ) 1 N_{\mathrm{ID}}^{(2)}1NID(2)1第1扇门写着子编号SSS检测N I D ( 1 ) 49 ⇒ P C I 148 N_{\mathrm{ID}}^{(1)}49 \Rightarrow \mathrm{PCI}148NID(1)49⇒PCI148第3扇门写着组号MIB解码S F N 83 \mathrm{SFN}83SFN83后半帧门上标签:“第83栋B座”
)
