5G NR SSB概述

2024-03-17 09:29:04

SSB（Synchronization Signal/PBCH, 同步广播块）是5G中使用的最重要的导频信道之一，其作用关系到UE接入小区的很多方面，如小区搜索、波束测量、波束选择、波束恢复等。

1、SSB时频域结构

在5G中，SSB包括同步信号和广播信号，具体同步信号包括PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信号）和SSS（Secondary Synchronization Signal，辅同步信号）；广播信号包括PBCH Data和PBCH DMRS信号。具体SSB的时频域结构如下图所示，SSB在时域占据4个OFDM符号，在频域占据20个RB。

如上图所示，PSS和SSS分别位于SSB的sym0和sym2，频域上均占用127个RE，而对于sym0和sym2上20RB以内的其他空闲RE，则不能调度其他信道信号。PBCH数据和DMRS信号均位于SSB后三个符号，其中在sym2时，SSS的上下两端与PBCH分别间隔9个和8个RE，这样设计是为了在SSS和PBCH信号间留有一定的保护间隔，抑制子载波间干扰。
下表表示SSB中各信号具体的时频域位置，在表中，l表示时域符号索引（l=0，1，2，3），k表示频域RE索引（参考点为SSB RB0的RE0，k=0，1，2…，239）。

2、SSB时域传输

       SSB的时域传输先要从SSB Burst Set（SSB块集合）说起，是指在一定周期内的多个SSB的集合，在高频，SSB Burst Set内的多个SSB可用于波束扫描，增强小区覆盖；在低频，UE也可以通过接收一个SSB Burst Set中的多个SSB进行信号合并，从而提高SSB的解调能力。
       目前SSB Burst Set的周期有6种：5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms，在小区搜索过程中，假定周期为20ms，后续可在信令ServingCellConfigCommon中，对SSB Burst Set的周期通过ssb-periodicityServingCell参数进行配置，并且规定SSB Burst Set内的波束在其周期内的前5ms内发送完毕。
       目前针对SSB Burst Set内的SSB时域分布情况，R15规定了5种时域图样：Case A，Case B，Case C，Case D，Case E，其中Case A-C规定FR1频带范围内的图样，Case D和Case E规定FR2频带范围的图样。具体协议内容如下：

3、同步信号

SSB同步信号包括PSS和SSS，主要用于下行同步过程中的时域同步、频域同步和获取小区ID。下面分别对PSS和SSS进行介绍
PSS使用3条长度为127的m序列，对应PCI中N2_id的三个取值。小区PCI共有1008个取值，计算公式如下

PSS序列使用3条长度为127的m序列，序列生成公式如下所示

序列具体生成过程如下图

在时域上，PSS位于SSB的第一个符号，在频域上占据127个RE，从第56RE到182RE，并且没有避开直流子载波。而且与LTE的PSS序列使用ZC序列不同，5G中的PSS序列使用m序列，这是因为在存在时频偏的场景，相比m序列，ZC序列的相关函数会产生较大的旁瓣，主瓣峰值也会降低，从而会带来一定的相关检测模糊性，降低检测性能，尤其是在高频场景，这种现象更为明显。
SSS使用336条长度为127的Gold序列，序列生成公式如下

在时域上，SSS位于SSB的第三个符号，在频域上同样占据127个RE，频域位置同PSS相同。SSS总共有1008条序列，其中每一条PSS序列对应336条SSS序列，两者相组合共同确定1008个PCI。SSS的gold序列由两个生成多项式确定，并且m1共有112种取值，由N1_id确定；m0共有9种取值，N1_id和N2_id共同确定，m0的取值与N2_id关联的目的是为了降低PCI检测错误的概率，另外，相邻m0取值间隔5，是为了降低SSS序列之间的相关性。