5G NR的同步過程

2021-09-21 01:23:20 字數 2712 閱讀 1621

同步過程是移動終端獲得無線網路的時間和頻率的過程,是終端接入網路的前提。終端要知道網路在哪個時間,哪個頻率上傳送什麼訊息,才能正確接收網路下發的資訊,而同步過程就是為了使終端知道這個時間和頻率資訊而進行的一系列神操作。

先來一張整體概念圖。

在具體的協議棧實現中,第一步的時間和頻率同步是可以和後面的pss和sss的解碼過程放在乙個過程中來實現的。例如,乙個可能的實現過程:

終端將射頻接收機調諧到指定頻點;

在時域對pss做互相關檢測以取得時域同步,同時獲得小區id(nid2);

(在ssb的第乙個symbol時間內,ssb頻域範圍內只有pss訊號,因此可以對它做相關檢測; 相反,因為sss所在的第三個symbol時間內還有pbch,所以無法對它做時域相關檢測,參見圖2)

根據pss的位置可以獲得sss的位置,在頻域對sss做互相關檢測,可以獲得頻域同步並同時獲得小區組id(nid1);

由小區id和小區組id可以獲得pci,由pci又可以進一步解碼pbch dmrs, 從而獲得ssb index和half frame number,因為這些都是生成dmrs的組成部分;(38.211 7.4.1.4)

最後利用對dmrs的通道估計,終端解碼pbch並獲得系統訊息mib。

這裡是乙個matlab對上述過程的模擬程式:

5g的同步過程整體上與lte的同步過程類似。不同的地方有以下幾點:

同步訊號時域和頻域位置不同

圖1如圖1, lte的pss和sss和pbch的時域和頻域位置在系統中是固定的,始終佔據系統頻寬的中心頻率部分,並且pss和sss和pbch並沒有嚴格的繫結關係。

但是在5g中,pss和sss和pbch被繫結在一起,稱為ssb,它的結構是下面這樣:

圖2另外,

圖3如圖3, 5g中ssb的時域和頻域位置不固定,並且在5ms的半幀週期內,可能有多個ssb。

其實,5ms內這些ssb的傳輸的起始位置是按照下面這個表確定的:

表中的lma

xl_lmax

​就是5ms內ssb傳輸的數目,n則表示ssb的index,這個index在5ms內是唯一的。

而在頻域上,ssb的位置是由網路根據gscn(global synchronization channel number)來確定的,一般位於系統頻寬的下部。(38.101 5.4.3.1)

子載波間隔不同

lte的子載波間隔固定為15k,但是nr中的pbch子載波間隔根據頻段不同而不同。gscn與頻段與pbch 子載波間隔的關係如下:

參考:生成方式不同

lte中pss是乙個長度為62的zadoff-chu序列;而nr中pss是乙個長度為127的m序列。

lte中sss是乙個長度為62的m序列,而nr中sss是長度為127的gold序列。

(其實我就是想講一下oai中pss和sss的生成**,沒想到得先把nr的同步過程給搬出來。)

pci數目不同

lte中定義了504個pci,分為168個組,分別對應168個sss;每組包含3個小區,分別對應3個pss。

nr中定義了1008個pci,分為336組,分別對應336個sss;每組包含3個小區,分別對應3個pss。

正是由於nr與lte在同步訊號上的差異,導致它的同步過程也有不同於lte的地方。

nr中普遍採用了beamforming,同步訊號ssb是在不同的beam上傳送的。因此,同步過程的乙個目的就是要找到最優的beam。這個過程是通過確定ssb的index來完成的。

5ms週期中ssb的index與beam是一一對應的關係,通過確定最優ssb的index就可以找到最優的beam direction。如下圖:

通過確定ssb的頻域位置可以根據其他引數(k_s

sbk\_ssb

k_ss

b, ncr

bssb

n_^nc

rbss

b​等)得出pointa的位置,從而實現對bwp的管理。

參考資料:

關於時頻同步,這方面的研究有很多,隨便舉幾個例子:

一篇關於同步過程的博士**,裡面討論了mimo和多使用者協調系統的同步,當然,我只參考了最簡單的siso的同步過程介紹。

2010到2014時間和頻率同步研究總結。

ofdm中的頻率同步研究

5g同步過程研究

關於lte的同步過程可以參考:

當然還有:

5G NR同步訊號之SSB概要

5g nr初始小區搜尋大致過程是 1 盲搜到ssb 2 根據ssb中的pss和sss確定系統幀起始位置和小區pci,3 確定dmrs位置,進而確定pbch時頻資源位置,4 獲得pbch資料後,進行頻偏估計和相位補償等,通道估計和均衡,解碼等,最終解析出mib資料。1 ssb概要介紹在nr中,同步訊號...

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