4G和5G同步信号之异同

在4G和5G网络中终端(UE)开机就开始对无线网络进行测量。运营商在基站开通调测后所做的第一件事就是网络测试,测试覆盖范围,网络质量和服务水平。LTE和NR网络中重要的测量项目包括:RSRP,RSRQ,RSSI,SINR,CQI,调制和吞吐量等。

测量指标中RSRP、RSSI、RSRQ和SINR在移动网络中都是下行链路信号的测量结果。无线信号通过空中接口广播，终端(UE)在同步和信道上进行测量。

在LTE和5G网络中无线信道分别映射到RLC、MAC和物理层。RLC层的逻辑信道在RLC和MAC之间传输数据。传输信道(MAC)在MAC和物理层之间做同样的事情，物理信道通过基站和UE之间的空中接口传输控制和用户平面数据。

5G网络中下行链路信道和信号映射见表1。

物理下行链路信号分为两种:同步信号(SS)和参考信号(RS)。

在4G中同步信号用于同步,参考信号用于测量。

在5G中同步信号用于:同步和测量。

LTE 同步信号

终端(UE)要接入LTE网络,首先要做的就是解码同步信号。无论载波带宽是多少，同步信号(SS)都将位于62个中心子载波上，按照每5毫秒(半帧)以块的形式广播。LTE中同步信号分为:主同步信号(PSS)和次同步信号(SSS)。PSS/SSS块位置见图2中LTE无线帧。

PSS用于时域中的子帧,时隙和符号同步;也用于识别频域中信道带宽的中心，SSS仅用于帧同步。

PSS和SSS一起包含物理层小区标识信息(PCI)。SSS帮助识别PCI组,而PSS允许知道组内位置。PCI被组织成168个组,每组3个位置,从而生成504个可用的PCI 。

Figure 2. LTE FDD 3-MHz Radio Frame

LTE小区特定参考信号

小区特定参考信号(CRS)用于计算LTE中的 RSRP,RSSI,RSRQ和SINR。一旦同步信号被解码并推导出PCI，UE就能够推导出时域和频域中的CRS分配。图2中的红点是承载CRS的资源元素 (RE)。该图显示了3MHz 载波中一个天线端口的CRS。

可以看出CRS在整个无线电帧上的每个时隙广播，除非配置了MBSFN（多播-广播单频网络）子帧。这些用于处理多播多播服务 (MBMS)。

5G 同步信号

5G(NR)同步信号首先用于gNodeB和UE在时域和频域同步。与LTE一样5G 同步信号分为主同步信号和辅助同步信号(PSS和SSS);PSS和SSS都携带PCI信息,共336个PCI组,3个指针共1008个PCI。

PSS和SSS占用127个资源元素(子载波)，在SS/PBCH或SSB的4符号块中与物理广播信道 (PBCH) 一起广播。无论带宽或子载波间隔如何,PBCH本身都在两个符号中使用20个资源块(240个子载波),见附图3。

Figure 3. SS/PBCH block structure

SSB块可以使用不同的子载波间隔 (SCS):频率范围1(FR1)为15kHz和30kHz，FR2为120kHz和240kHz。SSB以突发或块组的形式广播，这取决于天线波束的数量。单个SS/PBCH块被分配给单个天线波束。具有8个SSB块和5ms周期的SSB突发如图4所示。

Figure 4. SSB burst with 8 blocks (for 8 antenna beams) and 5ms periodicity using 15 kHz SCS.

图4中的示例将8个SSB块用于5MHz载波。该载波不应使用多个天线波束，因为它们必须使用多个SSB块，因此会产生大量开销。只有中高频段应该使用多个波束，因为它们有更多可用带宽。

关于SS/PBCH块的另一个重要点是它们根据服务的需要以5、10、20、40、80或160毫秒的周期进行广播。这是与LTE相比的关键区别，因为 PSS/SSS块总是每5毫秒广播一次。

5G 用户设备使用来自次同步信号的接收功率来计算SS-RSRP、SS-RSRQ和SS-SINR。NR Carrier RSSI并不完全使用SSS功率，但它与SSS 功率有关。

现在很明显，LTE使用特定于小区的参考信号来计算基本测量值，而5G使用同步信号来实现相同的目的。5G 中还有用于其他测量的参考信号，但这些将在未来解决。