在任何無(wú)線系統(tǒng)(特別是蜂窩通信)中最重要的一步就是同步。而當(dāng)通信鏈路出現(xiàn)故障，對(duì)其進(jìn)行排除中這一步也是最棘手的。如果只是從設(shè)備表面或基站外觀，你得不到任何線索，也找不出問(wèn)題的原因。而且在大多數(shù)終端設(shè)備(UE)或基站（BTS)日志中，也不會(huì)看到有關(guān)失步的詳細(xì)信息。在日志中通常我們只會(huì)看到事件的“通過(guò)/失敗”(Pass / Fail)打印信息。即使找到一個(gè)特定日志,打印出失步過(guò)程的細(xì)節(jié)；大多數(shù)情況下這些信息會(huì)被打印成一系列的神秘?cái)?shù)字。如果對(duì)用于特定設(shè)備同步過(guò)程的算法沒(méi)有詳細(xì)的理解，那也幾乎不可能在日志中解析這些信息。但是如果對(duì)同步過(guò)程中的工作原理和進(jìn)程總體設(shè)計(jì)有一個(gè)大致的了解，那么其將是對(duì)問(wèn)題的分析很有幫助。

1.5G(NR)網(wǎng)絡(luò)同步

        在通信技術(shù)中談到同步時(shí)，通常包括同步發(fā)送和同步接收”兩方面；其中： 終端（UE）側(cè)的發(fā)送方向稱(chēng)為“上行”；而接收方向稱(chēng)為“下行”；

         根據(jù)同步過(guò)程，在5G(NR)無(wú)線通信中有兩種類(lèi)型的同步，它們分別是“下行同步”和“上行同步”；其中：

        下行同步：是指在下行同步過(guò)程中終端（UE）探測(cè)（小區(qū)）無(wú)線邊界（如無(wú)線幀起始時(shí)間，帶寬）和OFDM符號(hào)邊界（起始的OFDM符號(hào)）；

       該過(guò)程是通過(guò)對(duì)SSB（同步資源塊）的探測(cè)和分析獲取，這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜過(guò)程，在SSB相關(guān)文章中有詳細(xì)解析。

       上行同步：上行同步過(guò)程是終端（UE）（通過(guò)PUSCH/PUCCH）計(jì)算出正確時(shí)間向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù); 通常網(wǎng)絡(luò)(gNB)要處理多個(gè)用戶(hù)（發(fā)送的數(shù)據(jù)），網(wǎng)絡(luò)必須確保來(lái)自每個(gè)用戶(hù)的上行鏈路信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)公共接收計(jì)時(shí)器對(duì)齊。

所以這是一個(gè)更加復(fù)雜過(guò)程，有時(shí)候需要調(diào)整每個(gè)終端的 發(fā)送時(shí)序(上行時(shí)序),該過(guò)程就是接收（RACH）過(guò)程。在RACH相關(guān)文章中有詳細(xì)解析。

2.5G(NR)網(wǎng)絡(luò)同步和初始接入

      下圖分解了終端同步伴隨小區(qū)的初始接入過(guò)程，其中STEP1,2,3可理解為同步；通常所說(shuō)的“同步”一般是指下行同步；

      上行同步也非常重要，下圖中STEP 3 可認(rèn)為是上行同步和接入進(jìn)程，通常按照“接入”或“初始接入”處理；

       5G(NR)網(wǎng)絡(luò)在同步過(guò)程設(shè)計(jì)中考慮了很多因素，這在3GPP技術(shù)文檔（Tdocs）中有詳細(xì)說(shuō)明；

3.5G(NR)網(wǎng)絡(luò)同步方法

        由于終端UE已知(或派生)預(yù)定義同步信號(hào)的所有細(xì)節(jié)，它可以搜索和檢測(cè)到達(dá)的數(shù)據(jù)流。而同步信號(hào)在時(shí)間和位置上也都已預(yù)定義，UE可以從解碼后的同步信號(hào)中檢測(cè)到準(zhǔn)確的時(shí)間。同步常用的方法如下：

•        預(yù)先確定一個(gè)同步信號(hào)（預(yù)先定義一個(gè)數(shù)據(jù)序列：該信號(hào)稱(chēng)為同步信號(hào)）；

•        將這個(gè)信號(hào)加載在設(shè)定子幀上定義的OFDMA符號(hào)上，予以發(fā)送；

4.5G(NR)同步信號(hào)的信息

          同步信號(hào)中可檢索到與同步相關(guān)的定義，也可以推導(dǎo)出基礎(chǔ)信息如PCI及其他額外的信息；在5G(NR)網(wǎng)絡(luò)里同步信號(hào)中將包括以下信息：

•      無(wú)線幀位置（無(wú)線幀中第一個(gè)符號(hào)的位置）；

•      子幀位置（子幀中第一個(gè)符號(hào)的位置）；

•      其他信息（小區(qū)PCI,小區(qū)ID和系統(tǒng)ID等）；

 5.5G(NR)幀結(jié)構(gòu)中的同步信號(hào)

          5G(NR)幀結(jié)構(gòu)中的同步信號(hào)在3GPP TS.38.211中定義；需注意的是NR幀中的同步信號(hào)位置不完全相同，這是由于子載波間隔及傳輸方法不同的緣故。

         由于 5G(NR)網(wǎng)絡(luò)中支持單波束和多波束配置，所以網(wǎng)絡(luò)采用單波束還是多波束，同步信號(hào)位置設(shè)置可能會(huì)采用不同的策略。在每種波束管理類(lèi)型中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸SS信號(hào)方式設(shè)計(jì)是重復(fù)傳輸還是單次傳輸采用不同的策略。詳細(xì)內(nèi)容在R1-1611272中進(jìn)行了描述；

6.5G(NR)同步信號(hào)接收和發(fā)送

        5G(NR)同步信號(hào)傳輸方法在TS 38.211中有詳細(xì)說(shuō)明；本節(jié)主要說(shuō)明同步信號(hào)傳輸?shù)母鞣N選擇。關(guān)于5G(NR)同步信號(hào)的 接收和發(fā)送有四種方案A,B,C,D；它們分別具體有以下特點(diǎn)：

方案A:周期性發(fā)送

•     周期性發(fā)送

•     時(shí)域上位置固定

•     頻域上位置固定

 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，而且檢測(cè)同步的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單。

 缺點(diǎn)：不夠靈活，即使將來(lái)有更好的同步想法，也不能移除更改其結(jié)構(gòu)資源。而且網(wǎng)絡(luò)一直在傳輸同步信號(hào)，即使周?chē)鷽](méi)有用戶(hù)。所以這是對(duì)無(wú)線電資源和能源都是浪費(fèi)。

方案B:半靜態(tài)（周期）發(fā)送

•    時(shí)域上位移

•    頻域是位移

優(yōu)點(diǎn)：它具有更大的靈活性。

缺點(diǎn)：同步信號(hào)檢測(cè)過(guò)程會(huì)變得有點(diǎn)復(fù)雜，需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

方案C:根據(jù)請(qǐng)求發(fā)送

優(yōu)點(diǎn)：同步信號(hào)位置非常靈活，它可以最小化同步信號(hào)傳輸?shù)馁Y源分配和能量消耗，只在真正需要的時(shí)候才傳輸信號(hào)。

缺點(diǎn)：用戶(hù)端會(huì)增加更多的能量消耗，用戶(hù)必須發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)才能獲得同步信號(hào)。另一個(gè)缺點(diǎn)是，網(wǎng)絡(luò)上行鏈路更加復(fù)雜； 

方案D:基于隨機(jī)接入

            在訪方案中網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)下行幀的開(kāi)始發(fā)送同步信號(hào)作為前導(dǎo)信號(hào)，并從前導(dǎo)信號(hào)獲得同步。

優(yōu)點(diǎn)：類(lèi)似于隨需應(yīng)變的情況。

缺點(diǎn)：會(huì)使設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，同步信號(hào)開(kāi)銷(xiāo)會(huì)增加，因?yàn)槊總�(gè)下行幀都應(yīng)該為同步信號(hào)保留一定數(shù)量的資源。

整理：kangguoying20201105

"5G網(wǎng)絡(luò)共享方案介紹"已在微信公眾號(hào)"跟著老康學(xué)5G"中推出，敬請(qǐng)關(guān)注！