点点滴滴学5G—一文带您认识5G网络的SSB

引言

有别于4G将小区下行同步信号以及物理广播信道分离设计，5G中将小区主辅同步信号（Synchronization Signal）与物理广播信道（PBCH，Physical Broadcast Channel）进行了某种程度上的耦合，以SS/PBCH资源块的形式出现，简称为SSB（同步信号和PBCH块Synchronization Signal and PBCH block, 简称SSB），本文主要带您认识SSB的基本原理。

1. SSB结构

SSB时域上共占用4个OFDM符号，频域共占用240个子载波(20个PRB)，编号为0~239，如图1所示。

从图1可以看出：

（1）PSS位于符号0的中间127个子载波。

（2）SSS位于符号2的中间127个子载波；为了保护PSS、SSS，它们的两端分别有不同的子载波Set 0。

（3） PBCH位于符号1/3，以及符号2，其中符号1/3上占0~239所有子载波，符号2上占用除去SSS占用子载波及保护SSS的子载波Set 0以外的所有子载波。

（4） DM-RS位于PBCH中间，在符号1/3上，每个符号上60个，间隔4个子载波，其中子载波位置偏移为：(其中物理小区总共为1008个)。

2．SSB时域位置

LTE中广播信道采取周期传输的机制提升解调成功率，5G NR中在时域传输中也承袭了这一设计思路，但有所不同的是，LTE的广播信道是无波束赋型技术的传统广播宽波束，而5G NR引入了赋型窄波束的理念，波束的样式没有明确规定，在一个SSB传输周期内，不同候选传输时刻中SSB发送的赋型窄波束不尽相同，SSB的物理层传输周期可通过高层参数ssb-periodicityServingCell进行配置，取值范围{5ms，10ms，20ms，40ms，80ms，160ms}，但在初始小区搜索的时候，UE还没有收到SIB1，所以会按照默认20ms的周期搜索SSB。

根据协议中的描述，按照不同的SSB子载波间隔，一个半帧内的SSB位置会有5种不同的情况（如图2所示）

以图2case A为例，SSB的子载波间隔为15kHz，SSB的第一个符号所处的位置是，其中当载频小于3GHz时，n=0，1，当载频在3G到6GHz时，n=0,1,2,3。从下面这个图中可以比较直观的看到SSB在一个半帧的一个时隙内的位置。其他几种情况类似不做过多介绍。那么对于不同的子载波间隔，一个SSB set里的SSB数量也不一样，可能有4个也可能有8个也可能有64个（如图3所示）。

3.SSB频域位置

对于SSB频域位置的确定，其有两种可能确定方式，如果UE在没收到显性指示SSB频域位置时，UE如何确定SSB的频域位置？如果显性指示SSB的频域位置，那么又是如何指示？

1) 首先根据同步栅格(同步栅格指示当不存在SSB位置的显示信令时，UE可用于系统获取的SSB的频域位置(UE开机时可根据同步栅格得到SSB的大致范围，然后进行盲搜))确定SSB的频域位置(参考协议38.104的5.4.3节)：

其中同步栅格定义了所有频率，SSB的频率位置定义为：SSBEF，其编号为GSCN(Global Synchronization Channel Number，简称GSCN)(如图4所示)

2) 接收到SIB1后确定周期SSB的频域位置，其SSB的频域位置示意图如图5所示

其中N_SSB_CRB表示公共资源块，即SSB所在的CRB编号，其由SIB1->ServingCellConfigCommonSIB->DownlinkConfigCommonSIB->FrequencyInfoDL-SIB->offsetToPointA参数获得, Kssb表示公共资源块中的子载波0到SSB的子载波0的子载波偏移

而Point A是什么，point A是公共资源，也就是CRB的0号子载波，由point A和N_SSB_CRB和KSSB可以知道SSB的位置。

这里需要注意一个问题，到底UE是先获取pointA的位置还是SSB的位置呢？这个问题对于初学者来说比较容易混淆，在这里本文已经明确强调了，UE最先接收的是SSB，然后再进行时频同步，所以UE是先知道SSB的位置，再根据N_SSB_CRB和KSSB偏移得到pointA的位置。