手机怎么知道5G基站的存在？(小区搜索和SSB简介)

  5G基站建好了，5G手机也就位了，那么，手机该怎么知道5G基站的存在呢?

  这就需要手机按照自己支持的频段来进行逐一搜索信号了，一经发现可用的5G信号，就具备了使用5G网络的条件，手机上的5G信号LOGO也就可以显示了。

  说到小区搜索，必然是检测某种形式的信号，这种信号在5G网络中的名字叫“同步信号块(Synchronization Signal Block，简称SSB)”。

  为什么需要同步?因为基站和手机这一对搭档，必须要协同工作。也就是说，手机必须知道基站使用的频率，当前的帧号等信息，然后才能在这些频率和时间上收发数据。不然两眼一抹黑，就全乱了套。

  这些同步信号块(SSB)是必然是在某段频率上，在某些时间点发送的。要说明这样的一个问题，我们先来看看5G空口资源最基本的单元：资源单元(RE)和资源块(RB)的概念。

  上图画的是5G的资源栅格，看起来跟4G非常像。这是因为这俩技术都是基于OFDM的，纵轴是频域，划分为多个子载波，横轴是时间，一般用1毫秒的子帧来衡量，最小单位是OFDM符号。

  可以看出，5G的一个资源块(RB)包含频域上的12个子载波。注意这一点和4G不同，4G的RB是由频域上12个子载波和时域上的0.5毫秒(7个OFDM符号)组成的二维结构，而5G的RB只有频域这一个维度。

  5G的最小资源单位：资源单元(RE)由频域的一个子载波和时域的一个OFDM符号组成，是无线资源的最小单位(如上图中的小方格所示)。这一点是和4G一样的。

  同步信号块(SSB)在频域上包含20个RB，时域上为4个OFDM符号，内部包含主同步信号，辅同步信号以及物理广播信道这三类信息。

  PSS携带了3个小区号，SSS携带了336个小区组号，这两者共同决定了5G系统中的1008个物理小区号(Physical Cell Identity，简称PCI)。一旦手机成功搜索到了PSS和SSS，也就知道了这个5G载波的物理小区号。

  物理广播信道的全称为：Physical Broadcast Channel，简称PBCH。PBCH在第二个和第四个OFDM符号上在SSB内全带宽发送，另外也使用SSS两端的48个子载波来发送。

  由于5G的系统带宽动辄100MHz，高频甚至能达到400MHz，远大于4G的系统带宽(最大20MHz)，如果像4G一样把同步信号放在载波中心，手机按照100KHz的粒度来搜索的话，所需要的时间很长，而且非常耗电，完全让人无法接受。

  因此，5G不再把SSB放在载波中心，而是放在每个频段内一组有限的可能位置，称作“同步栅格(Synchronization Raster)”。手机只需在这些稀疏的同步栅格上搜索SSB即可，速度更快。

  SSB是周期性发送的，其周期可以从5毫秒到160毫秒之间变化。手机在进行小区搜索时，不能在某一个频点上等待过长时间，因此默认按照20毫秒来进行。

  如果手机在某个频点上等待了20毫秒的时间，一直未发现SSB，则认为这个频点上不存在5G载波，然后转到同步栅格里面的下一个频点再次尝试。

  每个发送周期内SSB的发送时刻被限制在5毫秒的半帧内，且重复次数是和5G使用的频段和子载波宽度相关的，最少4次，最多64次。比如说，在30KHz子载波配置下，载波频段为3GHz~6GHz时，每个周期SSB可重复发送8次。具体有A~E共5种情况，如下图所示。

  5G相对于4G最大的优点是引入了波束赋形。实际使用中，可以把一个周期内的不同SSB分配到不同的波束上发送，每个SSB的发送时间不同，大家轮流依次发送，因此这样的形式叫做SSB波束扫描，这些参与波束扫描的SSB集合就叫做同步信号突发集(SS Burst Set)。由于每个波束的能量更为集中，这样就有效增强了5G的覆盖。

  由于每周期不同频段所支持的SSB发送次数不同，它们的波束赋形能力也各不相同。总体上来说，频段越高，波束赋形能力越强。

  对于3GHz以下的频段，一个SS突发集里最多包含4个SSB，因此最多可扫描4个波束;

  对于3GHz~6GHz的频段，一个SS突发集里最多包含8个SSB，因此最多可扫描8个波束;

  对于高于6GHz的毫米波mmWave频段，一个SS突发集里最多包含64个SSB，因此最多可扫描64个波束。

  手机搜索到主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)之后，即可在收发上和基站进行同步，并获取到了小区的物理小区号(PCI)。这样一个时间段就具备了解析SSB中包含的系统消息的能力。

  SSB中的系统消息是由PBCH信道携带的，由于这一些信息是手机要接入网络所必须的，因此叫做主消息块(Main Information Block，简称MIB)。

  MIB中包含了以下信息，主要是系统帧号，初始接入的子载波间隔，是否小区闭锁，以及其他系统消息(最关键的SIB1)等信息。

  由于MIB中包含的信息有限，还不足以支持手机接入5G小区。因此手机还必须再得到一些“必备”的系统消息。这个系统消息被称为RMSI，全称是Remaining Minimum System Information，也就是剩余最少系统消息的意思，实质上就是前面提到的SIB1。

  SIB1以160毫秒为周期在普通的PDSCH(物理下行共享信道：Physical Downlink Shared Channel)上传输，由于手机已在PBCH所携带的MIB中获取到了SIB1传输所使用的参数集以及调度它的控制资源分布情况，因此能顺利获取到SIB1。

  至此，手机已获取到所有必须的系统消息，可以接入5G网络了!至于其余的系统消息，由于不是初始接入必须的，在需要的时候按需发送即可。

  6月6日中国正式对外发布了5G商用牌照，这样就从另一方面代表着中国真正开始了5G的商用时代。开始一步一步的进入5G时代。而前几天又公布了一个更加劲爆的消息，那就是中国发布了首批5G商用的名单，这也让更多人开始激动不已，觉得今年的6月带来了的惊喜实在是太多。先看一下这一次的首批5G城市有没有你所在的城市。