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5G x小區搜尋_手機怎麼知道5G基站的存在?

5G x小區搜尋_手機怎麼知道5G基站的存在?

5G基站建好了,5G手機也就位了,那麼,手機該怎麼知道5G基站的存在呢?

這就需要手機按照自己支援的頻段來進行逐一搜尋信号了,一旦發現可用的5G信号,就具備了使用5G網絡的條件,手機上的5G信号LOGO也就可以顯示了。

這一過程就叫做:“小區搜尋”。

1. 什麼是SSB?

說到小區搜尋,必然是檢測某種形式的信号,這種信号在5G網絡中的名字叫“同步信号塊(Synchronization Signal Block,簡稱SSB)”。

為什麼需要同步?因為基站和手機這一對搭檔,必須要協同工作。也就是說,手機必須知道基站使用的頻率,目前的幀号等資訊,然後才能在這些頻率和時間上收發資料。不然兩眼一抹黑,就全亂了套。

這些同步信号塊(SSB)是必然是在某段頻率上,在某些時間點發送的。要說明這個問題,我們先來看看5G空口資源最基本的單元:資源單元(RE)和資源塊(RB)的概念。

5G x小區搜尋_手機怎麼知道5G基站的存在?

上圖畫的是5G的資源栅格,看起來跟4G非常像。這是因為這倆技術都是基于OFDM的,縱軸是頻域,劃分為多個子載波,橫軸是時間,一般用1毫秒的子幀來衡量,最小機關是OFDM符号。

可以看出,5G的一個資源塊(RB)包含頻域上的12個子載波。注意這一點和4G不同,4G的RB是由頻域上12個子載波和時域上的0.5毫秒(7個OFDM符号)組成的二維結構,而5G的RB隻有頻域這一個次元。

5G的最小資源機關:資源單元(RE)由頻域的一個子載波和時域的一個OFDM符号組成,是無線資源的最小機關(如上圖中的小方格所示)。這一點是和4G一樣的。

這些用于5G小區搜尋的同步信号塊(SSB)就分布在這些資源栅格之上。

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同步信号塊(SSB)在頻域上包含20個RB,時域上為4個OFDM符号,内部包含

主同步信号

輔同步信号

以及

實體廣播信道

這三類資訊。

主同步信号

的全稱為:Primary Synchroniztion Singnal,簡稱PSS。PSS在SSB的第一個OFDM符号上發送,頻域占用了127個子載波,其餘子載波為空。

輔同步信号

的全稱為:Secondary Synchroniztion Singnal,簡稱SSS。SSS在SSB的第三個OFDM符号上發送,頻域占用了127個子載波,其餘子載波用于PBCH及隔離帶。

PSS攜帶了3個小區号,SSS攜帶了336個小區組号,這兩者共同決定了5G系統中的1008個實體小區号(Physical Cell Identity,簡稱PCI)。一旦手機成功搜尋到了PSS和SSS,也就知道了這個5G載波的實體小區号。

實體廣播信道

的全稱為:Physical Broadcast Channel,簡稱PBCH。PBCH在第二個和第四個OFDM符号上在SSB内全帶寬發送,另外也使用SSS兩端的48個子載波來發送。

2. SSB的時頻域位置?

同步栅格:

由于5G的系統帶寬動辄100MHz,高頻甚至能達到400MHz,遠大于4G的系統帶寬(最大20MHz),如果像4G一樣把同步信号放在載波中心,手機按照100KHz的粒度來搜尋的話,所需要的時間非常長,而且非常耗電,完全讓人無法接受。

是以,5G不再把SSB放在載波中心,而是放在每個頻段内一組有限的可能位置,稱作“

同步栅格

(Synchronization Raster)”。手機隻需在這些稀疏的同步栅格上搜尋SSB即可,速度更快。

SSB的周期:

SSB是周期性發送的,其周期可以從5毫秒到160毫秒之間變化。手機在進行小區搜尋時,不能在某一個頻點上等待過長時間,是以預設按照20毫秒來進行。

如果手機在某個頻點上等待了20毫秒的時間,一直未發現SSB,則認為這個頻點上不存在5G載波,然後轉到同步栅格裡面的下一個頻點再次嘗試。

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每個發送周期内SSB的發送時刻被限制在5毫秒的半幀内,且重複次數是和5G使用的頻段和子載波寬度相關的,最少4次,最多64次。比如說,在30KHz子載波配置下,載波頻段為3GHz~6GHz時,每個周期SSB可重複發送8次。具體有A~E共5種情況,如下圖所示。

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SSB的波束賦形:

5G相對于4G最大的優勢在于引入了波束賦形。實際使用中,可以把一個周期内的不同SSB配置設定到不同的波束上發送,每個SSB的發送時間不同,大家輪流依次發送,是以這種方式叫做SSB波束掃描,這些參與波束掃描的SSB集合就叫做同步信号突發集(SS Burst Set)。由于每個波束的能量更為集中,這樣就有效增強了5G的覆寫。

由于每周期不同頻段所支援的SSB發送次數不同,它們的波束賦形能力也各不相同。總體上來說,頻段越高,波束賦形能力越強。

對于3GHz以下的頻段,一個SS突發集裡最多包含4個SSB,是以最多可掃描4個波束;

對于3GHz~6GHz的頻段,一個SS突發集裡最多包含8個SSB,是以最多可掃描8個波束;

對于高于6GHz的毫米波mmWave頻段,一個SS突發集裡最多包含64個SSB,是以最多可掃描64個波束。

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手機搜尋到主同步信号(PSS)和輔同步信号(SSS)之後,即可在收發上和基站進行同步,并擷取到了小區的實體小區号(PCI)。這個時候就具備了解析SSB中包含的系統消息的能力。

3. 系統消息(MIB + RMSI)的擷取?

SSB中的系統消息是由PBCH信道攜帶的,由于這些資訊是手機要接入網絡所必須的,是以叫做主消息塊(Main Information Block,簡稱MIB)。

MIB中包含了以下資訊,主要是系統幀号,初始接入的子載波間隔,是否小區閉鎖,以及其他系統消息(最關鍵的SIB1)等資訊。

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由于MIB中包含的資訊有限,還不足以支援手機接入5G小區。是以手機還必須再得到一些“必備”的系統消息。這個系統消息被稱為RMSI,全稱是Remaining Minimum System Information,也就是剩餘最少系統消息的意思,實質上就是前面提到的SIB1。

SIB1以160毫秒為周期在普通的PDSCH(實體下行共享信道:Physical Downlink Shared Channel)上傳輸,由于手機已在PBCH所攜帶的MIB中擷取到了SIB1傳輸所使用的參數集以及排程它的控制資源分布情況,是以可以順利擷取到SIB1。

至此,手機已擷取到所有必須的系統消息,可以接入5G網絡了!至于其餘的系統消息,由于不是初始接入必須的,在需要的時候按需發送即可。

綜上,手機進行5G小區搜尋的流程總結如下圖所示。

5G x小區搜尋_手機怎麼知道5G基站的存在?

好了,本期的介紹就到這裡,希望對大家有所幫助。

非常感謝能堅持看到最後。

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