5G基站建好了,5G手機也就位了,那麽,手機該怎麽知道5G基站的存在呢?
這就需要手機按照自己支持的頻段來進行逐一搜索信號了,一旦發現可用的5G信號,就具備了使用5G網絡的條件,手機上的5G信號LOGO也就可以顯示了。
這一過程就叫做:“小區搜索”。
1. 什麽是SSB?
說到小區搜索,必然是檢測某種形式的信號,這種信號在5G網絡中的名字叫“同步信號塊(Synchronization Signal Block,簡稱SSB)”。
爲什麽需要同步?因爲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,當前的幀號等信息,然後才能在這些頻率和時間上收發數據。不然兩眼一抹黑,就全亂了套。
這些同步信號塊(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。
同步信號塊(SSB)在頻域上包含20個RB,時域上爲4個OFDM符號,內部包含主同步信號,輔同步信號以及物理廣播信道這三類信息。
主同步信號的全稱爲:Primary Synchroniztion Singnal,簡稱PSS。PSS在SSB的第一個OFDM符號上發送,頻域占用了127個子載波,其余子載波爲空。
輔同步信號的全稱爲:Secondary Synchroniztion Singnal,簡稱SSS。SSS在SSB的第三個OFDM符號上發送,頻域占用了127個子載波,其余子載波用于PBCH及隔離帶。
PSS攜帶了3個小區號,SSS攜帶了336個小區組號,這兩者共同決定了5G系統中的1008個物理小區號(Physical Cell Identity,簡稱PCI)。一旦手機成功搜索到了PSS和SSS,也就知道了這個5G載波的物理小區號。
物理廣播信道的全稱爲:Physical Broadcast Channel,簡稱PBCH。PBCH在第二個和第四個OFDM符號上在SSB內全帶寬發送,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?
同步柵格:
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一樣把同步信號放在載波中心,手機按照100KHz的粒度來搜索的話,所需要的時間非常長,而且非常耗電,完全讓人無法接受。
因此,5G不再把SSB放在載波中心,而是放在每個頻段內一組有限的可能位置,稱作“同步柵格(Synchronization Raster)”。手機只需在這些稀疏的同步柵格上搜索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。手機在進行小區搜索時,不能在某一個頻點上等待過長時間,因此默認按照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,則認爲這個頻點上不存在5G載波,然後轉到同步柵格裏面的下一個頻點再次嘗試。
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,可以把一個周期內的不同SSB分配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,因此這種方式叫做SSB波束掃描,這些參與波束掃描的SSB集合就叫做同步信號突發集(SS Burst Set)。由于每個波束的能量更爲集中,這樣就有效增強了5G的覆蓋。
由于每周期不同頻段所支持的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突發集裏最多包含4個SSB,因此最多可掃描4個波束;
對于3GHz~6GHz的頻段,一個SS突發集裏最多包含8個SSB,因此最多可掃描8個波束;
對于高于6GHz的毫米波mmWave頻段,一個SS突發集裏最多包含64個SSB,因此最多可掃描64個波束。
由于MIB中包含的信息有限,還不足以支持手機接入5G小區。因此手機還必須再得到一些“必備”的系統消息。這個系統消息被稱爲RMSI,全稱是Remaining Minimum System Information,也就是剩余最少系統消息的意思,實質上就是前面提到的SIB1。
SIB1以160毫秒爲周期在普通的PDSCH(物理下行共享信道:Physical Downlink Shared Channel)上傳輸,由于手機已在PBCH所攜帶的MIB中獲取到了SIB1傳輸所使用的參數集以及調度它的控制資源分布情況,因此可以順利獲取到SIB1。
至此,手機已獲取到所有必須的系統消息,可以接入5G網絡了!至于其余的系統消息,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小區搜索的流程總結如下圖所示。