5G NR中的两套绝对频域位置:GSCN和ARFCN

由于NR的带宽更大,信道栅格的粒度更小,所以如果仍然像4G那样,UE在全部带宽的全部频点上都搜索一遍同步信号,就会需要很长的时间,所以在NR中,用于同步的栅格不再与信道栅格相同,而是另外一个更稀疏的同步栅格。也就是说用于同步的SSB和channel bandwidth是与不同的频点对齐的,就会涉及到两种不同的频率栅格——Channel raster和Synchronization raster,也就是信道栅格和同步栅格。基站为UE配置的channel bandwidth其中心要与Channel raster对齐,所有的SSB中心要与Synchronization raster。这两个频率栅格都是绝对的频域位置。

1.global frequency raster和 NR-ARFCN

先说global frequency raster和NR Absolute Radio Frequency Channel Number (NR-ARFCN)。我们知道5G的频段范围是0-100GHz,在这个宽广的频段范围内,global frequency raster——我们暂时理解为全局频率栅格,将这100GHz的频段划出了总共3279165个栅格,这些栅格从0开始编号,一直编号到3279165。每个编号都代表着一个绝对的频域位置,这些编号就叫做NR-ARFCN。

编号和频域位置会通过下式来对应:
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式中的各参数如下表所示,表中第一列代表频率范围,第二列代表栅格的间隔大小,最后一列代表编号范围。
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将参数代入上式,比如:
编号为0的栅格频域位置为:F = 0 + 5kHz×(0-0)= 0kHz
编号为599999的栅格频域位置为:F = 0 + 5kHz×(599999-0)= 2999995kHz
编号为600000的栅格频域位置为:F = 3000MHz + 15kHz×(600000-600000)= 3GHz

2.Channel raster

在定义了上述的频域栅格,也就是ARFCN后,5G用ARFCN将0-100GHz的频段分成了若干operating band,如下图所示(只截取了部分)。
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以operating band n1为例,其上行的频段范围是ARFCN从384000到396000的部分,然后第二列指示的是该operating band的channel raster的粒度,比如粒度为100kHz,那么两个channel raster之间就会包含20个ARFCN,因为该频段小于3GHz,ARFCN的粒度为5kHz,5*20=100kHz。

也就是说channel raster是ARFCN的一系列子集,在该operating band内,从384000开始,每第20个ARFCN即为1个channel raster,其余operating band同理。

3.GSCN和Synchronization raster

对于同步来说,所有的SSB都会与Synchronization raster对齐,Synchronization raster与channel raster不同,它不是ARFCN的子集,而是另外一套绝对的频域位置,每个频域位置同样有唯一的编号——GSCN(全局同步信道号)。每个编号对应的频域位置如下表所示:
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比如在0-3GHz频段内,N=1,M={1 3 5}时,GSCN为3N+(M-3)/2 = {2 3 4},所以:
编号为2的GSCN,其频域位置为1×1200kHz+150kHz=1250kHz
编号为3的GSCN,其频域位置为1×1200kHz+3
50kHz=1350kHz
编号为4的GSCN,其频域位置为1×1200kHz+5*50kHz=1450kHz
当N=2时,M={1 3 5},GSCN为{5 6 7},所以编号为5 6 7的GSCN频域位置分别为:2450kHz、2550kHz和2650kHz…三个三个为一组。

在定义了GSCN后,由于ARFCN的频域位置是绝对的,GSCN的频域位置也是绝对的,所以对于用ARFCN范围划分的每个operating band,其内的GSCN也就固定了,如下表所示(只部分截取),表中同时会指示该operating band内SSB的子载波间隔和时域pattern。
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有了这些GSCN,终端就可以在这些频域位置来搜索SSB了。

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