5G的SSB原理和結構

1概述

NR系統采用波束賦形技術，對每類信道和信號都會形成能量更集中、方向性更強的窄波束。但是相對寬波束（比如LTE波束），窄波束的覆蓋范圍有限，一個波束無法完整的覆蓋小區內的所有用戶，因此NR引入了波束掃描的方法來覆蓋整個小區內的所有用戶，即基站在某一個時刻可以發送一個波束方向，通過多個時刻發送不同方向的波束以覆蓋整個小區。如圖4-1所示。

圖4-1波束掃描示意圖

在每個波束中，都要配置PSS、SSS、PBCH、DMRS for PBCH，以便UE實現下行同步，且PSS、SSS、PBCH、DMRS for PBCH必須同時發送。為了確保PSS、SSS、PBCH、DMRS for PBCH可以同時發送，NR系統將PSS、SSS、PBCH和DMRS for PBCH組合在一起，并稱其為同步信號塊SSB（SS and PBCH Block），對應的波束稱為SSB波束。

2SSB結構

如圖4-2示例，一個SSB在時域上連續占用4個符號，頻域上占用20個RB（即240個子載波）。其中：

PSS和SSS在時域上分別占用SSB中的符號0和符號2，頻域上分別占用127個子載波。

PBCH（含DMRS for PBCH）在時域上占用SSB中的符號1和符號3，頻域上分別占用240個子載波，此外還占用符號2中兩端各48個子載波。

PBCH信道占用的RE稱為主信息塊MIB（Master Information Block），MIB使用一條獨立的RRC消息下發，在傳輸信道BCH上發送。由于BCH的傳輸格式是預定義的，所以UE無需從網絡側獲取其他信息就可以直接在BCH上接收MIB，從而獲取接入的必要信息。

圖4-2SSB示意圖

3SSB頻域位置

NR支持SSB的頻域位置靈活配置，可通過參數配置小區SSB的頻域位置。

4SSB時域位置

針對不同SCS（Sub-Carrier Spacing）和頻段，NR給出了多種SSB在時域的Pattern，分別命名為Case A、Case B、Case C、Case D、Case E，當前支持的時域Pattern為：FDD僅支持Case A。TDD低頻支持Case A、Case C。不同Pattern下，SSB的最大個數和起始符號位置不同。

5SSB波束

為了方便UE接收，并增加單個SSB的覆蓋范圍，NR會對每個SSB進行波束賦形發送，一個SSB有一個SSB index，每個SSB波束對應一個SSB index。實際使用中，可以把一個周期內的不同SSB分配到不同的波束上發送，每個SSB的發送時間不同，每個波束依次發送，這種方式叫做SSB波束掃描。SSB波束掃描是面向整個小區的。

SSB波束個數

每個SSB都有一個唯一的編號，即SSB index。對于低頻，這個編號信息直接從PBCH的DMRS中獲??；

小區中發送的實際SSB波束數（每個SSB波束對應一個SSB index）依賴于時隙配比和場景化波束等配置，該數目必須小于等于協議中定義的最大SSB個數，SIB1或RRC信令可以指示哪些位置沒有發送SSB，這些空閑的位置，可以發送PDSCH數據。

SSB波束掃描周期

SSB調度周期為80ms，80ms內可在空口上按照既定的Case，gNodeB重復進行多次SSB波束掃描。SSB波束掃描周期可以通過參數配置，SSB波束掃描周期系統默認為20ms，在80ms內重復掃描4次，每輪掃描會在5ms內完成。SSB波束掃描周期

在初始小區選擇時，UE認為gNodeB以20ms的周期進行SSB波束掃描。如果SSB波束掃描周期大于20ms，可能會增大終端搜索SSB的平均時間，這取決于UE檢測SSB波束策略的實現。

圖4-3SSB時序示意圖（3.5G Case C為例）