5G系統小區搜索中PSS同步優化檢索算法

關鍵詞：5G；小區搜索；主同步信號（PSS）；輔同步信號（SSS）

中圖分類號：TN911.5 文獻標識碼：A

0 引言

5G 是在長期演進（long term evolution，LTE）基礎上延伸而來的新一代移動通信技術，具有高速率、低時延、大帶寬等技術優勢，與4G 相比，其峰值數據速率由1 Gb/s 提升至20 Gb/s，端到端時延從10 ms 降低到1 ms，網絡可用帶寬自100MHz 拓展到20 GHz 以上。5G 可以為增強移動寬帶（enhanced mobile broadband，eMBB）、海量機器類通信（massive machine type of communication，mMTC）、超高可靠與低時延通信（ultra-reliableand low latency communications，URLLC） 三大典型應用場景提供技術支撐，推動數字化經濟發展和社會進步[1]。

小區搜索作為用戶設備（user equipment，UE）連接基站的關鍵步驟，在5G 系統中扮演著至關重要的角色[2]。小區搜索的關鍵過程主要包括主同步信號（primary synchronization signal，PSS） 檢索以及輔同步信號（secondary synchronization signal，SSS）檢索。其中，傳統的PSS 檢索算法主要包括直接互相關算法[3] 和M 分段互相關算法[4]，但是在頻偏和頻譜噪聲較大時，導致本地PSS 和接收序列的相關性降低，無法準確判斷相關峰值點位置，造成PSS 檢索準確性下降；傳統的SSS 檢索算法是在PSS檢索結束后，利用本地SSS和接收SSS序列，在頻域進行互相關檢測，檢測精度取決于PSS 檢索的結果。

因此，研究一種同步精度高、計算速度快、抗干擾性強的PSS 檢索算法十分必要。本文提出了一種基于接收信號序列時域做M 分段處理、頻域互相關的PSS 優化檢索算法，仿真結果顯示，該算法不僅提高了檢測效率，而且抗干擾能力明顯提升。

1 小區搜索流程

在5G 通信系統中，小區搜索是建立UE 與基站之間的有效交互，實現時間和頻率上的同步。5G 小區搜索流程如圖1 所示，主要包括以下幾個過程[5-6]。

（1）頻率調諧：UE 開機后，根據自身支持的新無線（new radio，NR）頻段和同步格柵，掃描所有的射頻（radio frequency，RF）無線信道，搜索最強信號，并在最強信號頻點上開始檢測同步信號。

（2）PSS/SSS 檢索：UE 利用PSS 和SSS 完成下行同步，獲得與基站的符號同步和幀同步，同時獲得物理小區ID（Physical Cell ID，PCI）。若檢索失敗，UE 重新調整頻率，重復過程（1），直至檢索成功。

（3） 解碼物理廣播信道（physical broadcastchannel，PBCH）：PSS 和SSS 成功同步后，UE利用PSS 和SSS 提供的信息， 完成解調參考信號（demodulation reference signal，DMRS） 的解調，實現PBCH 解碼，獲得主系統模塊（masterinformation block，MIB）。

（4）CORESET0 和搜索空間：根據MIB 消息中的物理下行控制信道（physical downlink controlchannel，PDCCH） 有關SIB1 配置，UE 查找CORESET0 和檢索空間，完成盲檢測下行控制信息（downlink control information，DCI）格式1_0。

（5）獲取DCI 1_0 for SI-RNTI：利用盲檢測到的DCI 1_0，UE 會使用系統信息無線網絡臨時標識（system information-radio network temporary identifier，SI-RNTI） 來進一步驗證和獲取DCI 1_0 的具體內容。

（6）解碼PDSCH 上承載的SIB1 消息：利用DCI 1_0 中提供的信息，UE 完成物理下行共享信道（physical downlink shared channel，PDSCH） 上承載的SIB1 消息的解碼，實現UE 與基站之間的交互。

2 PSS檢索

PSS 檢索的準確性對于5G 小區搜索至關重要，直接決定下行UE 和基站之間的同步精度，影響UE 連接到正確小區的能力、通信鏈接的穩定性以及整體系統性能的提升。因此，必須探索一種抗干擾、性能優異的快速檢測算法。2 PSS檢索PSS 檢索的準確性對于5G 小區搜索至關重要，直接決定下行UE 和基站之間的同步精度，影響UE 連接到正確小區的能力、通信鏈接的穩定性以及整體系統性能的提升。因此，必須探索一種抗干擾、性能優異的快速檢測算法。

5 結語

5G 系統小區搜索是UE 與基站之間建立有效交互的關鍵一步，直接影響后續通信鏈路信息的有效傳遞、小區切換和快速接入等通信過程。本文在傳統PSS 檢索算法的基礎上提出了優化檢索算法，并將其和傳統檢索算法在AWGN 信道下進行仿真對比，結果表明PSS 優化檢索算法的抗頻偏性能及檢測準確率得到明顯提升，能夠較好地滿足通信測試儀表指標需求。