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NB-IoT信道学问解读,下行辅同步信号NSSS有讲究

2017/12/15
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阅读需 20 分钟
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吴老司已经谈到 NB 的下行主同步信号 NPSS,本篇接着讲解 NB 的下行辅同步信号 NSSS。
 
1   复习 ZC 序列
上篇讲述 NPSS 时已经强调过 ZC 序列是理解同步序列的基础,我们不妨将上张图再次复习下,因为在 NSSS 中 ZC 序列仍是当之无愧的主角,并且要远比 NPSS 复杂。
 
 
具体细节请小同学们自觉复习上篇《NB-IOT 之下行主同步信号 NPSS》讲解部分。
 
2   NSSS 信号作用和资源映射
◢NB 中的 NSSS 类似于 LTE 中的 SSS 信号
 
◢不同于 NPSS 是基于 11 位的短 ZC 序列,NSSS 是基于 131 位的长 ZC 序列
 
长短怎么界定?sorry,吴老司也没查到相关的规定,到底多长算长,多短算短。不过如果讲戏说乾隆的故事的话,就是 NPSS 在最初设计的时候有多种方案,一种是基于长 ZC 序列然后截断作为 NPSS,另外一种是直接生成 11 位的短序列,当前你已经知道 NPSS 采用的事短序列方案,所以后来也就将 11 位的叫做短序列了,自然 NSSS 采用的 131 位序列称为长序列了。这有点类似于当年对于 enode B 的取名一样,大家习惯了而已。
 
而实际上在使用中,NSSS 是 132 位的,那么这是如何得到的呢?简单理解就是先生成 131 的基础序列,然后再 copy 后接上原序列,这样序列长度就扩展到>131 了,接下来就要多少位截取多少位。这种方法又称为循环扩展。
 
下图给出的是 LTE 中上行参考信号生成的示意图,原理是一样的,供大家参考。
 
 
◢NSSS 的作用是用于终端获取 504 个小区 ID 信息(PCI)及 80ms 的帧定时信息(即在 80ms 中的哪一个无线帧)。
 
前面讲过 NB 中 NPSS 只有一条,不携带有 PCI 的信息,这是因为考虑到 NB 终端低成本,终端同步检测的复杂度尽量低。那么必定可以推出 NSSS 必须承担携带全部 PCI 信息的使命。
 
我们不妨来看看 LTE 中是怎样利用 PSS 和 SSS 来做到携带 PCI 信息的,这对后续的学习将会带来很大的帮助。
 
 
LTE 中通过检测 PSS 和 SSS 来获得小区 ID,具体方法为:
 
 
在下一小节我们马上可以看到,虽然 NB 中 NPSS 不携带 PCI 信息,但是 NSSS 仍然通过扰码序列和 ZC 序列的置位将 PCI 信息全部搞定,两个人的活得由一个人干,宝宝心里苦,但是我不说!
 
 
◢固定在每个偶数帧的第 9 号子帧上发送,周期为 20ms
 
同样,NSSS 占用一个子帧的宽度,频域分集增益的缺失需要时域分集增益来弥补,所以原 LTE SSS 占用 1 个符号宽度就被扩展到整个子帧了
 
◢与 NPSS 不同,NSSS 占据频域的 0~11 号 12 个子载波(占满了)
 
◢时域上固定预留前 3 个符号
 
同样,同步时还没获取到场景信息,也就是终端还不能了解到系统采用的是三种部署方式的哪种,即无法区分是 ST、IB 还是 GB,所以只能按最保守、最复杂的情况来做,即 IB。而 IB 中因为前 3 个符号需要为 LTE PDCCH 预留资源,所以 NB 干脆就不管你采用什么部署方式,统统将前 3 个符号预留出来,不去“撩”人家了。
 
◢Inband 场景下遇到 LTE CRS 的 RE 时按实际占用 RE 数量进行打孔处理
 
因为 NSSS 中本来就没传数据,只是信号,所以打几个孔也没关系。具体解释同 NPSS。
 
 
 
 
3   NSSS 信号的生成
实话实说,理解 NSSS 信号的生成是有很大难度的,下面尽量通过两个图来讲清楚。
 
第一个图:NSSS 信号生成详解,请对照备注看公式(吴老司纯手工打造,此处应该有掌声!):
 
 
再看 NSSS 生成示意图,重点注意橙色框中标记部分,这里将上图中的一些核心思想描述了。
 
 
主要思想就是 PCI 参与了 ZC 序列的置位,同时也参与了扰码序列的生成,最终得到了 NSSS 序列。但是因为 80ms 内帧定时关系,系统又设计了帧定时循环移位。
 
这里吴老司想再提两个问题:
 
1)为什么 NSSS 序列是 132 位?
 
请仔细盯着图看 NSSS 的资源占用,NSSS 占用的资源块正好是 11*12=132 个 RE,所以生成的 132 位的 NSSS 正好与 132 个 RE 一一对应。
 
2) 怎么将 PCI 是 504 个与 NSSS 对应起来?
 
如果将 u 和 q 一起联合起来看,可以认为 u 分 group(126),q 分小区 ID(4),126*4=504。是不是跟 LTE PCI 有异曲同工之妙呢?同样的配方同样的味道呀。
 
恍然大悟了没?
 
 
最后来将 NPSS 和 NSSS 串烧一下,看是啥个样子哦。
 
 
4   结束语
本篇主要讲到 NB 的下行辅同步信号 NSSS,重点是 PCI 如何与 NSSS 关联起来的,细节非常多,理解起来非常困难,但是如果一旦 get 到一些技能,相信后续的信道学习也会轻松很多。下期吴老司接着撩 NRS 信号。
 
 
本文授权转载自“吴老师聊通信”,如需转载请联系“吴老师聊通信”微信公共帐号。

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电子产业图谱

吴细刚,一位在移动通信行业耕耘十年的老兵。创办“吴老师聊通信”微信公号,并将“吴老司撩NB-IoT系列”文章汇集成册,发表《NB-IoT从原理到实践30讲》一书。