5G NR 频率和信道栅格
在5G系统中,为了减少小区搜索的时间和复杂性,特别是在应用更长的同步信号周期时,有以下建议:
频率栅格(用于同步和NR小区搜索)比载波/信道栅格更稀疏
频率栅格(用于同步和NR小区搜索)可能取决于频带
UE不应假定同步信号相对于载波中心的固定频率位置
同步信号的中心子载波如何选择?
稀疏频率栅格(比信道栅格)意味着同步信号(SS: synchronization signa)和物理载波(PC: physical carrier)的中心频率位置不同,这导致在SA下使用更大的最小PC带宽。这是因为物理载波带宽中的可用子载波的数目应该大于或等于(Ind_SS+N_SS/2)*2,其中Ind_SS是SS中心子载波的索引,N_SS是SS的带宽(子载波中),如图1所示。需要注意的是,较大的最小物理载波带宽将影响LTE频谱的再利用,即带宽低于最小PC带宽的LTE频谱只能由NR在NSA模式下再利用。

直观地说,SS中心应与其中一个频率栅格位置重合。这种严格的限制可能导致SS中心子载波选择的灵活性降低,从而导致更大的最小物理载波带宽。因此,应该放宽限制,并允许SS中心和最近的频率栅格位置之间存在频率偏移。频率偏移可以小于子载波间隔(SCS)的一半,就像NB-IoT一样,并且在下行同步的频率偏移校正过程中处理。
图2中显示了一个示例,其中纵轴表示PC RB网格中距离PC中心子载波最近的SS中心子载波的索引(“0”是PC中心子载波的索引),横轴是信道号。信道栅格和频率栅格分别假定为100 kHz和2000 kHz。本例中使用LTE的SS带宽。可以看出,当SS中心不需要与频率栅格位置一致时,对于某些信道号,距离PC中心子载波最近的SS中心子载波的索引为67。这意味着至少应有196(=(67+62/2)*2)个可用子载波,并且最小PC BW可以是5mhz(300个可用子载波)。另一方面,如果SS 中心被限制为恰好位于频率栅格位置之一,则对于一些信道号,最靠近PC中心子载波的SS中心子载波的索引为200。因此,应至少有462(=(200+62/2)*2)个可用子载波,这意味着最小PC BW为10mhz(600个可用子载波)。

频率和信道栅格
在LTE中,信道栅格为100 kHz,这使得能够很好地灵活地微调相邻载波之间的ACLR(Adjacent Channel Leakage power Ratio)。这种粒度也将有利于NR,并在为NR重新分配LTE频谱时避免额外的频谱规划工作。因此,建议在低频率下,NR与LTE共享相同的信道栅格。更高频率的信道栅格可以大于低频的信道栅格,例如N*100 kHz,这可能有助于降低相位噪声,因为合成器使用了更高的参考频率。
更稀疏的频率栅格意味着更快的小区搜索,但更高的最低系统带宽要求。数值结果如图3所示。可以看出,对于200khz频率栅格,距离PC中心子载波最近的SS中心子载波的索引是7,这意味着当假设LTE的SS带宽时,应该至少有76(=(7+62/2)*2)个可用子载波。因此,如果允许多4个子载波,NR仍可以在SA下使用1.4 MHz PC BW。另一方面,如果频率栅格为2000 kHz,则NR在SA下使用的最小PC BW应为5 MHz。
此外,频率栅格应为100 kHz的整数倍,以便于共享同一频率合成器的NR和LTE双模UE的集成。

初始接入频率资源
对于较小PC BW,频率上的单个SS就足够了。对于较大PC BW,可以考虑频率上的多个SS,这有利于进一步降低小区搜索复杂度。如果所有信道号的公共SS中心子载波索引不可用,则应为每个信道号预定义一个或多个SS的候选中心子载波。此外,为了减少对最小PC BW的影响,建议对于每个信道号,在预定义的SS中心子载波候选集中至少包括最靠近PC中心的子载波。对于预定义的SS候选中心子载波,SS和PC中心之间的频率偏移由SS中心子载波标识暗示,该标识可由例如不同的SS序列或PBCH指示。
每个SS应有一个BCH。SS和相应BCH之间的相对位置应固定,以避免显示BCH位置。
在初始接入期间,除SS/PBCH(例如PRACH)之外的信号/信道的资源分配应在虚拟载波内完成。这是因为在某些情况下,只有部分PC BW可用于初始访问。例如,当初始接入期间的参考子载波间隔为15khz并且FFT大小被限制为小于或等于2048(以避免额外的硬件复杂性)时,即使应用了更大的PC BW(例如100mhz),初始接入的BW也将小于20mhz。
当我们需要为初始接入分配更多的频率资源时,VC和PC更适合共享相同的中心子载波位置(可能不同于SS中心子载波),特别是在PC BW较小的情况下,如图4所示,这也有助于避免指示VC中心子载波的额外信令开销。

最后,应该注意的是,虽然在较大PC BW的情况下应用多个SS是有益的,但是显然,为每个SS定义VC是没有必要的。因此,建议无论发送多少SS,都定义一个VC。