NR小区搜索中MIB、SIB1消息解码过程

UE能够与网络通信之前，第一步必须执行小区搜索和选择过程并获得初始系统信息。该过程的第一步是获取帧同步，找出小区标识并解码MIB和SIB1。本文是介绍使用工具来模拟解码MIB、SIB消息，先看下各网元的功能。

Waveform generation：使用5G工具箱中的下行波形发生器，配置并生成携带MIB、CORESET0、PDCCH和携带SIB1的PDSCH的同步信号突发。发射机可以提高一个SS块的信噪比，但不进行波束形成。有关SSB波束形成的更多信息，请参阅NR SSB波束扫描。

AWGN：对波形应用加性高斯白噪声。

接收机Receiver：对接收到的波形进行各种同步和解调处理，建立系统帧号、小区标识和SSB，并对MIB进行解码。它们提供PDCCH中的下行链路控制信息（DCI）的盲解码所需的信息。接收机使用DCI配置PDSCH解调器，解码DL-SCH，最后恢复SIB1。

下图显示了接收器内部的处理步骤。

接收机Receiver配置。要同步和解调接收到的波形，需要以下信息：

• 解调接收波形的波形采样率。
• 将符号相位补偿应用于接收波形的载波中心频率。
• 确定CORESET0频率资源的最小信道带宽。
• 用于确定SSB的子载波间隔的SSB模式（CaseA…E）。UE基于NR工作频带搜索SSB模式。
• 脉冲中SSB的数目Lmax用于计算PBCH DM-RS序列和PBCH解扰的参数。

PSS搜索与频偏校正，接收机按照以下步骤执行PSS搜索和粗略频率偏移估计：

• 频移接收到的具有候选频率偏移的波形。候选偏移间隔半个子载波。使用searchBW控制频率偏移搜索带宽。
• 将频移接收波形与三个可能的PSS序列（NID2）中的每一个相关联，并提取最强的相关峰值。参考PSS序列以频率为中心。因此，最强相关峰值提供关于载波的中心频率的粗略频率偏移的度量。峰值还指示在接收波形中检测到三个PSS（NID2）中的哪一个以及最佳信道条件的时间瞬间。
• 通过将SSB中的每个OFDM符号的循环前缀与OFDM符号的相应有用部分相关来估计低于半个子载波的频率偏移。这种相关性的相位与波形中的频率偏移成比例。

时间同步与OFDM解调

接收机通过使用在频率搜索过程中检测到的参考PSS序列来估计到最强SSB的定时偏移。在频率偏移校正之后，接收机可以假设参考PSS和接收波形的中心频率对齐。最后，接收机对同步波形进行解调并提取SS块。

同步块的时间偏移（Time offset）：2200个采样（0.1432 ms）

SSS搜索

接收机从接收到的grid中提取与SSS相关联的资源元素(RE)，并将它们与本地生成的每个可能的SSS序列相关联。结合最强PSS和SSS序列的指数给出物理层小区的特性，这是PBCH DM-RS和PBCH处理所需要的。

PBCH DM-RS搜索

在类似于SSS搜索的过程中，接收机构造每个可能的PBCH DM-RS序列并执行信道和噪声估计。具有最佳信噪比的PBCH DM-RS的索引决定PBCH加扰初始化所需的SSB索引的LSB。协议在这个过程定义了好多表。

基于PBCH DM-RS和SSS的信道估算

接收机使用在前面的步骤中检测到的SSS和PBCH DM-RS来估计整个SSB的信道。还对PBCH DM-RS和SSS上的加性噪声进行了估计。

PBCH解调

接收器使用小区标识来确定并从接收到的grid中提取与PBCH相关联的RE。此外，接收机使用信道和噪声估计来执行MMSE均衡。然后对均衡的PBCH符号进行解调和解扰以给出编码BCH块的比特估计。

-- PBCH解调与BCH解码--

PBCH RMS EVM: 8.740%

BCH解码

接收机利用来自MMSE均衡器的信道状态信息（CSI）对BCH比特估计进行加权，并对BCH进行解码。BCH解码包括速率恢复、极性解码、CRC解码、解扰，以及将24个BCH传输块位与8个额外的定时相关有效负载位分离。

BCH CRC: 0

SSB index: 0

MIB解析

该示例将24个解码的BCH传输块位解析为表示MIB消息字段的结构。该过程包括从MIB中的6个MSB和PBCH有效负载位中的4个LSB重构10位系统帧号（SFN）NFrame。它还包括在每脉冲L_max＝4或8个SSB的情况下，合并来自PBCH有效负载比特的子载波偏移k_SSB的MSB。

BCH/MIB Content:

NFrame: 0

SubcarrierSpacingCommon: 15

k_SSB: 0

DMRSTypeAPosition: 3

PDCCHConfigSIB1: 4

CellBarred: 0

IntraFreqReselection: 0

全带宽OFDM解调

一旦MIB被解码，接收机使用公共子载波间隔和支持带宽的CORESET0来解调包含检测到的SSB的帧的OFDM。接收机通过从检测到的SSB的位置的偏移量和TS 38.213第13节表13-1到13-10中指定的带宽来确定公共numerology中的CORESET0频率资源。频率校正过程将OFDM资源grid的中心与SS脉冲的中心频率对齐。然而，这些中心不一定与CORESET0的中心频率对齐。此图显示了SSB、CORESET0频率资源和相关PDCCH监视场合之间的关系。

与SS脉冲不同，控制和数据信道必须在频率上与其公共资源块（CRB）光栅对齐。MIB中KSSB的值表示SSB与该CRB光栅的频率偏移。由于频率校正过程在频率上以SSB为中心，因此在OFDM解调之前，应用由k_SSB确定的频移将数据和控制信道与其CRB对齐.

PDCCH解调与DCI解码

为了在CORESET/SS中盲目搜索系统信息DCI消息，接收器执行以下步骤：

1. 确定PDCCH监控时机并提取包含控制信息的OFDM资源网格。

2. 配置CORESET0、Search spaces和PDCCH。

3. 盲搜索格式1_0 DCI消息。

接收机通过时隙和从检测到的SSB的位置偏移的OFDM符号来确定PDCCH监视时机，如TS 38.213表13-11和13-12中所述。

配置CORESET、search space和其他PDCCH参数。CORESET资源和Search spaces根据TS 38.213第13节表13-1至13-15配置。在TS 38.211第7.3.2.2节中描述了CCE到REG交织映射参数（REGBundleSize=6、InterleaverSize=2和ShiftIndex=NCellID）。对于CORESET 0，BWP是TS 38.212第7.3.1.0节中描述的CORESET尺寸。PDCCH加扰参数为nRNTI=0和nID=NCellID，如TS 38.211第7.3.2.3节所述。

搜索DCI消息。UE通过使用SI-RNTI监视每个聚合级别的所有PDCCH候选来盲解接收到的PDCCH符号，以识别正确的候选（或实例）。

-- Downlink control information message search in PDCCH --

Decoded PDCCH candidate #1 at aggregation level 8

PDCCH RMS EVM: 11.870%

PDCCH CRC: 0

PDSCH解调、DL-SCH解码和SIB1提取

为了解码出第一个系统信息块，接收器执行以下步骤：

1. 使用CellID、MIB和DCI确定PDSCH配置

2. PDSCH符号的信道估计、均衡和解调

3. 解码DL-SCH和SIB1提取

PDSCH解调和DL-SCH解码

为了补偿符号相位补偿和信道估计中载波频率失配的负面影响，接收机OFDM在fPhaseComp周围的搜索带宽上用一组载波频率解调波形。当DL-SCH解码成功或达到最后一个频率时，搜索结束。对于公共子载波间隔15、30、60和120khz，产生相等符号相位补偿的最小搜索带宽分别为1920、3840、7680和15360khz。当SIB1解码失败并且均衡的PDSCH符号导致严重失真和旋转星座时，将搜索带宽增加到这些值。

PDSCH RMS EVM: 11.154%

PDSCH CRC: 0

SIB1 decoding succeeded.