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点点滴滴学5G—一文掌握PBCH/MIB和下行同步的基本原理

1. PBCH/MIB基本概念1.1 PBCHPBCH其实就是一个物理信道 ， 使用Polar码进行信道编码 ， 调制方式为QPSK 。 PBCH上承载着MIB消息 ， 物理信道PBCH上的内容包括23bit MIB+8 bit additional PBCH payload 。 PBCH上额外加的8bit与timing相关的addition bit在协议38212中有详细描述（如图1所示） ， 当我们成功解调出PBCH Payload之后 ， 我们就得到了MIB ， 以及Lmax=8/64时 ， 对应的SSB index和半帧信息 ， 至此无论哪种SCS和频域范围 ， 都取得了10ms帧同步 。
点点滴滴学5G—一文掌握PBCH/MIB和下行同步的基本原理文章插图
图1
1.2 MIB 相比于LTE ， 5G MIB中的信息要更加丰富,其内容如图2所示
点点滴滴学5G—一文掌握PBCH/MIB和下行同步的基本原理文章插图
图2
MIB参数详解如下：
1> SFN, MIB中包含6bit SFN信息 ， 再加上payload中额外的4bit信息 ， 得到MIB所在的SFN 。 2> subCarrierSpacingCommon, 也就是SIB1,msg2/4对应的SCS ， 也是FR2中 k_{SSB}对应的SCS信息 。 如果 f<6G, subCarrierSpacingCommon 的 scs15or60 则对应使用15KHz ，scs30 or120 则对应使用30KHz 。 如果 f> 6G, scs15or60 对应于60KHz ，scs30or120 对应于120KHz 。
【点点滴滴学5G—一文掌握PBCH/MIB和下行同步的基本原理】3> ssb-SubcarrierOffset, 即k_{SSB} 。 取值范围是0到15 ， 也就是4bit信息 。 这对于FR2来说 ， 是足够的, k_{SSB}的取值范围时0到11 ， 4bit信息足够可以指示 。 但是对于FR1来说 ， k_{SSB} 的取值范围是0到23 ， 需要5bit来指示 ， 所以除了MIB中的4bit之外 ， 需要PBCH Payload中的1bit来共同指示 。 Kssb表示的是一个频域间隔 ， 是指从SSB的子载波0到与SSB重叠的Common RB的子载波0相差的频域间隔 。 Kssb有两个作用 ， 第一个作用是计算CORSET0或者载波带宽频域起点过程中会用到；第二个作用就是根据Kssb的取值可以推测出当前的SSB是否配置了相关联的SIB1或者说Type0-PDCCH CSS 。 4> dmrs-TypeA-Position, 指示了dmrs占用的symbol5> pdcch-ConfigSIB1, 8bit ， 指示了SIB1对应的搜索空间search space 。 6> cellBarred, 2bit, 第1bit ， 指示本小区是否准许结果 ， 第2bit ， 指示邻小区是否准许接入 。 比如在LTE双链接情况下 ， 5G的小区就是不准许UE接入的 。 7> intraFrequencySelection ， 是否可以选择同频的其他小区接入 。
2. 下行同步的基本原理2.1 下行同步的基本流程LTE不同 ， NR中SSB的时域位置和频域位置都不再固定 ， 而是灵活可变的 。 频域上 ， SSB不再固定于频带中间；时域上 ， SSB发送的位置和数量都可能变化 。 所以 ， 在NR中 ， 仅通过解调PSS/SSS信号 ， 是无法获得频域和时域资源的完全同步的 ， 必须完成PBCH的解调 ， 才能最终达到时频资源的同步 。 其NR下行同步的基本流程如图3所示 。
点点滴滴学5G—一文掌握PBCH/MIB和下行同步的基本原理文章插图
图3
基本流程说明如下：
1. 通过检测PSS/SSS信号 ， UE选择驻留小区 。
2. 通过解调PSS/SSS 信号 ， 得到PCI和symbol的同步 ， 间接得到SSB的SCS和SSB的频点（absoluteFrequencySSB） 。 但是 ， 由于PSS/SSS在时域上的位置（具体SSB分布在哪几个symbol上）是不固定的 ， 在频域上的位置（起始RB）也是不固定的 ， 所以解调PSS和SSS之后 ， UE并没有完成下行时频资源的同步 。3. 获得PCI之后 ， 就可以确定PBCH DMRS的位置 ， 从38.211中table 7.4.3.1-1中可以知道DMRS 的位置偏移量为PCI mod 4.解调PBCH DMRS ， 可以得到 i_{SSB} （SSB index） ， 以及 n_{hf}半帧信息 。
时域上 ， 当我们成功解调PBCH DMRS之后 ， 如果Lmax=4, 那么我们就成功得到了SSB index和半帧信息 ， UE端可以获得10ms帧同步 。 但是如果Lmax=8 /64, 那么UE还需要继续解调出PBCH payload才能获得10ms帧同步 。频域上 ， 我们得到了SSB的SCS 和 SSB的频域位置 。 当我们通过解调PBCH获取k_{SSB}之后 ， 就可以根据k_{SSB}和CORESET#0相应的offsetRB来定位SIB1的搜索空间


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