專欄文章

3GPP於Rel.15版本制定了新的無線介面—New Radio (NR)，其中不乏承襲自LTE並加以增強的設計，同步訊號區塊(Synchronization Signal Block, SSB)便是其中一個例子，本篇對此作概括地介紹。

在LTE時期，終端在連線之前，會先接收基地台發射的主同步訊號(Primary Synchronization Signal, PSS)及次同步訊號(Secondary Synchronization Signal, SSS)以進行同步以及對基地台進行識別，再來將接收基地台在實體廣播通道(Physical Broadcast Channel, PBCH)上發送的主資訊區塊(Master information block, MIB)以獲取獲取主要系統資訊，而在Rel.15 NR中同樣也延續PSS、SSS以及PBCH的設計，並組合成一個區塊，稱為同步訊號區塊(SSB, Synchronization Signal Block)。

一個SSB在時頻資源上分別佔了4個OFDM symbols以及240個子載波，實際上的大小將依所使用的子載波間距(SCS)而有所不同，在FR1(sub-6GHz)支援15及30kHz子載波間距，而FR2(mmWave)則支援120及240kHz子載波間距，然而實際配置也會依頻段而有所不同。

如圖所示，在SSB中第一行symbol擺放的是主同步訊號(PSS)，PSS作為終端搜尋細胞時第一優先搜尋的訊號，其為長度127的M序列，在頻域上佔據了127個子載波。再來為次同步訊號(SSS)，SSS擺放於SSB中的第三行symbol，為由兩個M序列所組成，總長度也為127的序列，在頻域上同樣佔據了127個子載波。標準中對於NR介面定義了3種的PSS序列，336種SSS序列，搭配起來共有1008種組合，並分別對應至1008種的PCI。這部分與LTE的設計相似，然而在LTE中僅設計了512種的PCI。

PBCH則是擺放在SSB中第二~第四行的symbol，如圖所示，PBCH內將乘載MIB等系統資訊。另外與LTE不同之處在於LTE的PSS及SSS為固定擺放在系統頻寬的中央，擺放的位置依循著載波的中心位置，並由通道柵格(Channel raster)所規範；在NR的設計下SSB可不用擺放在系統頻寬的中央，擺放位置由另外的同步柵格(Synchronization raster)所規範，而NR載波擺放位置仍是由通道柵格(Channel raster)所規範，設計上同步柵格將比通道柵格更寬而可減少掃頻所需時間。

圖、NR SSB structure

在本篇中介紹了NR同步訊號區塊的基本設計，包括同步訊號區塊的組成，大小以及頻域上擺放的位置，然而時域上還有更多設計細節，將於下篇中說明。

參考資料

[1] 3GPP TS 38.211 (Rel.15) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Physical channels and modulation

[2] Y. Jeon, H. Park and E. Choi, "Synchronization and Cell Search Procedure in 3GPP 5G NR Systems," 2019 21st International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), PyeongChang Kwangwoon_Do, Korea (South), 2019, pp. 475-478

[3] Bertenyi, Balazs & Nagata, Satoshi & Kooropaty, Havish & Zhou, Xutao & Chen, Wanshi & Kim, Younsun & Dai, Xizeng & Xu, Xiaodong. (2018). 5G NR Radio Interface. Journal of ICT Standardization. 6. 31-58.