SSB概述

SSB的作用

同步广播块 (SSB, Synchronization Signal Block) 在5G NR（新无线电）中的作用非常重要，主要包括以下几个方面：

时间和频率同步：SSB提供了初始的时间和频率同步信号，帮助用户设备（UE）在接入网络时与基站进行同步，是UE与网络进行通信的前提条件
小区搜索和小区选择：SSB包含有主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）。它们协助UE进行小区搜索和小区选择。通过PSS和SSS,UE能够识别小区ID,从而选择合适的小区进行连接
广播信息传递：SSB包含了广播信道(BCH),其上承载有主广播控制信道(PBCH),用来传递系统信息块（SIB1）,这包括系统的基本配置信息，如小区的频率，带宽、系统帧结构。
信道质量评估：通过接收SSB,UE能够评估信道质量，如信号强度和信噪比（SNR）,这对于后续的链接和通信质量有重要作用。
波束管理：在毫米波频段，SSB用于波束成形和波束管理。SSB在不同方向上的波束上周期形地发送，UE可以通过测量各个波束上的SSB信号强度来选择最优波束，从而实现波束追踪和最佳连接

SSB组成

SSB(同步广播块）是进行小区搜索的基本单元，包含主同步信号（PSS），辅同步信号(SSS)、物理广播信道数据(PBCH-DATA)和物理广播信道解调参考信号（PBCH-DMRS）
对于非连接态的终端是基于SSB来进行同步，对于连接态的终端使用CSI-RS进行小区搜索
SSB在时域持续4个OFDM符号，频域上持续240个子载波。

PSS在SSB在第一个OFDM符号上发送，频域上占据127个子载波，其余子载波为空
SSS在SSB上的第三个OFDM符号上发送，与PSS占据相同的子载波，SSS两端分别空出8个和9个子载波。
PBCH在SSB的第二个和第四个OFDM符号上发送，另外，PBCH还是使用SSS两端各48个子载波发送。

在这里插入图片描述

发射端SSS信号生成（TS 38.211- 7.4.2.3.1）

refSSS为协议TS 38.211 Section 7.4.2.3.1中生成的127个本地SSS。
在这里插入图片描述
MATLAB中refSSS生成过程如下：
事先定义好d_SSS0和d_SSS1两个序列

根据输入的小区id生成SSS序列

发射端PBCH-DMRS信号生成（TS 38.211-7.4.1.4）

在这里插入图片描述

SSB测量指标

SSB的信道测量下面的参数：
参考信号接收功率（RSRP）、接收信号强度指示（RSSI）和参考信号接收质量（RSRQ）以及SINR(信干燥比)

SS-RSRP(TS 38.215-5.1.1)

定义

SS参考信号接收功率（SS-RSRP）定义为携带次级同步信号（SSS）的资源元素的功率贡献的线性平均值（以[W]为单位）。SS-RSRP的测量时间资源被限制在SS/PBCH块测量时间配置（SMTC）窗口持续时间内。如果SS-RSRP被用于L1-RSRP，根据TS 38.214 [6]中定义的报告配置进行配置，则SMTC窗口持续时间对测量时间资源的限制不适用。
用于SS-RSRP确定的解调参考信号为物理广播信道（PBCH）的解调参考信号，以及如果由高层指示，还可以使用CSI参考信号，除了次级同步信号（SSS）。使用PBCH的解调参考信号或CSI参考信号的SS-RSRP应通过对携带相应参考信号的资源元素的功率贡献进行线性平均，考虑到在TS 38.213 [5]中定义的参考信号的功率缩放。如果SS-RSRP不用于L1-RSRP，则不适用于使用CSI参考信号进行SS-RSRP确定的额外用途。
SS-RSRP应仅在具有相同SS/PBCH块索引和相同物理层小区标识的SS/PBCH块对应的参考信号之间进行测量。
如果SS-RSRP不用于L1-RSRP，并且高层指示某些SS/PBCH块用于执行SS-RSRP测量，则仅从指示的一组SS/PBCH块中测量SS-RSRP。
对于频率范围1，SS-RSRP的参考点应为UE的天线连接器。对于频率范围2，应基于与给定接收分支对应的天线元素的组合信号来测量SS-RSRP。对于频率范围1和2，如果UE使用接收分集，则报告的SS-RSRP值不得低于任何单个接收分支的相应SS-RSRP。

计算

使用SSS和DMRS测量的RSRP
MATLAB公式:

其中的sssInd为SSS在SSB中的索引（一共127个），如下图所示，为固定值（536,537，…，661，662）。

SSB 突发集

SS-RSSI(TS 38.215-5.1.3)

定义

NR载波接收信号强度指示器（NR carrier RSSI）包括在测量带宽内，从所有源（包括共信道服务和非服务小区、邻信道干扰、热噪声等）的N个资源块中，在测量时间资源的某些OFDM符号中观察到的总接收功率（以[W]为单位）的线性平均值。对于小区选择，根据TS 38.211 [12]第4.1条款，NR载波RSSI的测量时间资源不受限制。否则，NR载波RSSI的测量时间资源被限制在SS/PBCH块测量时间配置（SMTC）窗口持续时间内。
如果由高层指示，如果未使用测量间隙，则NR载波RSSI在由高层参数measurementSlots指示的SMTC窗口持续时间内的时隙中以及由表5.1.3-1给出的OFDM符号中测量；如果使用测量间隙，则NR载波RSSI在SMTC窗口持续时间内由高层参数measurementSlots指示的时隙中以及由表5.1.3-1给出且与测量间隙重叠的OFDM符号中测量，测量间隙在TS38.133 [12]中定义。
在这里插入图片描述
如果高层指示某些SS/PBCH块用于执行SS-RSRQ测量，则SS-RSRP仅从指示的SS/PBCH块集合中测量。

对于频率范围1，SS-RSRQ的参考点应为UE的天线连接器。对于频率范围2，NR载波RSSI应基于与给定接收分支对应的天线元素的组合信号测量，其中NR载波RSSI的组合应与用于SS-RSRP测量的组合相同。对于频率范围1和2，如果UE使用接收分集，则报告的SS-RSRQ值不得低于任何单个接收分支的相应SS-RSRQ。

计算

每个OFDM符号的功率的线性平均值。
MATLAB公式：
在这里插入图片描述
即960（240*4=960）个复数取绝对值的平方后再除以4（4个OFDM符号）。

SS-RSRQ(TS 38.215-5.1.3)

定义

次级同步信号参考信号接收质量（SS-RSRQ）定义为N×SS-RSRP / NR载波RSSI的比值，其中N是NR载波RSSI测量带宽中的资源块数量。分子和分母中的测量应在相同的资源块集合上进行。

计算

RSRQ=N*RSRP/RSI，其中N是在RSSI测量。对于SS块，N将始终是20。
MATLAB公式：
在这里插入图片描述

SS-SINR(TS 38.215-5.1.5)

SS信号与噪声和干扰比（SS-SINR）被定义为携带次级同步信号（sss）的资源元素的功率贡献（以[W]为单位）的线性平均值除以在相同频带内携带次级同步信号的资源元素的噪声和干扰功率贡献（以[W]为单位）的线性平均值。SS-SINR的测量时间资源被限制在SS/PBCH块测量时间配置（SMTC）窗口持续时间内。
对于SS-SINR的确定，除次级同步信号外，还可以使用物理广播信道（PBCH）的解调参考信号。
如果高层指示某些SS/PBCH块用于执行SS-SINR测量，则SS-SINR仅从指示的SS/PBCH块集合中测量。
对于频率范围1，SS-SINR的参考点应为UE的天线连接器。对于频率范围2，SS-SINR应基于与给定接收分支对应的天线元素的组合信号测量。对于频率范围1和2，如果UE使用接收分集，则报告的SS-SINR值不得低于任何单个接收分支的相应SS-SINR。

SSB burst（突发集）（TS 38.214-4.1）

5G学习(三)-SSB与初始接入

SSB Pattern

完成一次波束扫描所需要的SSB组成了一个SSB的突发集
通过arfcn确定频带号，通过频带号确定GSCN,通过GSCN确定ssb图样（TS 38.104-5.4.3.3）
SSB在一个SSB burst周期半帧5ms内，根据pattern的不同可以发射多次，最大发送次数记为L;SSB与波束关联的，不同的SSB波束在空间发送就完成了小区的覆盖（基站，小区，扇区，载频）。协议定义了以下中SSB pattern；

在FR1中，可用case A,case B,case C
在FR2中，可用case D,case E,case F,case G
对于特定的SSB Pattern，各个SSB占用的时域资源是固定的。具体分布情况如下：
对于含有SS/PBCH块的半帧，候选SS/PBCH块的第一个符号索引根据SS/PBCH块的子载波间隔（SCS）确定，其中索引0对应于半帧中第一个时隙的第一个符号。

子载波间隔	OFDM符号索引	f < 3GHz	3GHz < f < 6GHz	f > 6GHz	start_ofdm_symbol
A-15kHz	({2,8} + 14n)	n=0,1,2,3,4	n=0,1,2,3,4	({2,8})	({2,8})
B-30kHz	({4,8,16,20} + 28n)	n=0	n=0,1,2	({4,8},{2,6})	({4,8},{2,6})
C-30kHz	({2,8} + 14n)	n=0,1	n=0,1,2,3,4	({2,8})	({2,8})
D-120kHz	({4,8,16,20} + 28n)	n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18	n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18	({4,8},{2,6})	({4,8},{2,6})
E-240kHz	({8,12,16,20,32,36,40,44} + 56n)	n=0,1,2,3,5,6,7,8	n=0,1,2,3,5,6,7,8	({8,12}/{4,8,12}/{2,6})	({8,12}/{4,8,12}/{2,6})
F-480kHz	({2,9} + 14n)	n=0	n=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18	n=0	({2,9})
G-960kHz	({2,9} + 14n)	n=0	n=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18	n=0	({2,9})

其中f是载波频率。从表中可以看出，SSB在时域上不是连续排列的。
对于A, B, C三种情况， $l_{max}$ 的取值可能为4或8；对于D-G情况， $l_{max}$ 的取值只能为64。下图中给出了情形1的同步广播块集合图样。
在这里插入图片描述

对于这几种case，SSB周期内发送的最大个数L=4/8/64,每个SSB的索引从0到L-1，UE要从PBCH块中获取当前SSB块索引信息，才能得到空口完整的下行timing。