5G NR频率配置方法

张建国 徐恩 肖清华

【摘  要】首先介绍了5G NR和LTE在小区搜索和频率配置方面的差异，指出NR的频率配置涉及到信道栅格、同步栅格、Point A和系统带宽的配置。然后以3 400 MHz—3 500 MHz为例，给出了NR的信道栅格、同步栅格和Point A的配置方法，建议3 400 MHz—3 500 MHz的信道栅格配置为3 450 MHz（SCS=30 kHz）和3 450.18 MHz（SCS=60 kHz），同步栅格的位置配置为3 404.640 MHz，Point A的位置配置为3 400.860 MHz。最后，给出了3 400 MHz—3 500 MHz的信道栅格、同步栅格和Point A的示意图。

【关键词】5G NR;SSB;NR-ARFCN;Point A

1   引言

LTE的PSS/SSS和PBCH在载波的中心，UE搜索到PSS/SSS信号后可以确定载波的中心频率以及PCI（Physical Cell Identity，物理小区地址），通过读取PBCH信道，可以获得系统带宽。因此，LTE的频率配置只需要设置载波的中心频率和系统带宽即可，载波的中心频率通过信道栅格（Channel Raster）来定义，信道栅格固定为100 kHz。

相比于LTE，NR的小区搜索则复杂得多，UE首先搜索PSS/SSS信号，确定SSB（Synchronization Signal Block，同步块）的中心频率和PCI;然后通过读取PBCH信道，获得SSB的子载波频率偏移（即kSSB）和用于SIB1的PDCCH配置信息，确定CORESET0（Control Resource Set，控制资源集合）的频率位置和带宽;最后通过读取SIB1，获得Point A（通过高层参数offsetToPointA传递）的位置和系统带宽。因此，NR的频率配置涉及到同步栅格（Synchronization Raster）、信道栅格、Point A和系统带宽的配置等。

NR有两大FR，分别是FR1（450 MHz～6 000 MHz）和FR2（24 250 MHz～52 600 MHz）。国内5G初期部署在FR1，中国移动5G试验网频率是2 515 MHz—2 675 MHz（室外）和4 800 MHz—4 900 MHz（室分）;中国电信5G试验网频率是3 400 MHz—3 500 MHz;中国联通的5G试验网频率是3 500 MHz—3 600 MHz。为了简便起见，本文接下来以中国电信的3 400 MHz—

3 500 MHz为例来分析NR的频率配置，3 400 MHz—3 500 MHz在频段n77（3 300 MHz—4 200 MHz），可以配置的最大系统带宽是100 MHz，当系统带宽为100 MHz时，子载波间隔（Sub-Carrier Spacing，SCS）可以取值30 kHz或60 kHz。

2   信道栅格的配置方法

全局频率栅格（Global Frequency Raster）定义为一组RF参考频率，即FREF，定义的频率范围为0到100 GHz，粒度是FGlobal。RF参考频率由NR绝对无线频率信道号（NR Absolute Radio Frequency Channel Number， NR-ARFCN）来定义，NR-ARFCN的范围是[0， …， 3279165]，NR-ARFCN和FREF的关系根据公式（1）来计算：

FREF=FREF-Offs+ΔFGlobal（NREF-NREF-Offs）    （1）

在公式（1）中，FREF的单位是MHz;NREF是参考频率编号，也就是NR-ARFCN;FREF-Offs是频率起点，單位是MHz;NREF-Offs是频点起始号。FREF和NREF-Offs的含义如表1所示：

信道栅格FRaster是全局频率栅格ΔFGlobal的一个子集，也即FRaster的粒度可以等于或大于ΔFGlobal，信道栅格大于全局频率栅格的目的是为了减少UE的计算量。

信道栅格有两类，一类是基于100 kHz的信道栅格，一类是基于SCS的信道栅格，如15 kHz、30 kHz等。基于100 kHz信道栅格可以确保与LTE共存，因为LTE的信道栅格也是100 kHz，主要集中在2.4 GHz以下的频段。基于SCS的信道栅格可以确保在载波聚合的时候，聚合的载波之间不需要预留保护带，从而提高频率利用率。

对于SUL（Supplementary Uplink，补充上行）频带和频带n1、n2、n3、n5、n7、n8、n20、n28、n66和n71，还定义了FREF-shift，即在FREF的基础上增加了一个偏移，如公式（2）所示：

定义shift的目的是为了确保UE发射的LTE信号和NR信号不产生干扰。LTE上行信号使用的是SC-FDMA，实质是单载波时域调制，为了避免基带DC（Direct Current，直流成分）部分的发射信号造成频率选择性衰落，从而对该DFT内所有信号的EVM（Error Vector Magnitude，误差向量幅度）产生负面影响，LTE将基带数字的DC与模拟DC错开半个子载波宽度（即7.5 kHz），本振泄露在模拟DC部分产生的干扰，不会影响到DC处的信号，因此，基带DC信号被调制在了载波偏移7.5 kHz地方。由于NR上行可以使用OFDM信号，基带DC信号没有7.5 kHz的偏移，如果不设置7.5 kHz的偏移，则NR信号和LTE信号共存时就会产生干扰。

信道栅格上的RF参考频率与对应的资源单元（Resource Element， RE）之间的映射关系与传输信道带宽分配的RB数NRB有关系，其映射规则如下：

如果NRB mod2=0，则nPRB =NRB/2」， k=0;

如果NRB mod2=1，則nPRB =NRB/2」， k=6。

其中，nPRB是物理资源块编号，k是资源单元指示，该映射规则适用于DL和UL。

LTE的下行方向有一个未使用的子载波，即DC子载波，由于DC子载波不参与基带子载波的调制，因此信道栅格指示的频率正好是传输信道带宽的中心，而NR的DC子载波也参与基带子载波的调制，从而导致NR信道栅格指示的频率与传输信道带宽的中心频率之间有1/2个子载波的偏移。

在RF频率和配置带宽BWconfig给定的情况下，同时满足公式（3）和公式（4）的FREF，其对应的信道栅格NREF即为可用的信道栅格。

上式中，BWconfig=NRB×12×SCS，BWGuard为最小保护带，Flower_edge和Fhigh_edge为给定的起始频率和终止频率。

公式（3）和公式（4）适合于只有单个参数集（Numerology）的情形，如果配置了多个参数集，3GPP TR38.817协议给出了FR1在不同系统带宽下的底部和上部保护带。对于3 400 MHz—3 500 MHz，Flower_edge和Fhigh_edge分别是3 400 MHz和3 500 MHz，如果SCS=30 kHz，则NRB=273，对应的BWconfig=273×12×30 kHz=98.28 MHz，底部和上部的保护带分别是845 kHz和875 kHz，可以计算出NREF=

630 000，对应的频点是3 450 MHz。如果SCS=60 kHz，则NRB=135，对应的BWconfig=135×12×60=97.2 MHz，底部和上部的保护带分别是1 550 kHz和1 250 kHz，可以计算出NREF=630 006，对应的频点是3 450.18 MHz。

3   同步栅格的配置方法

同步栅格用于指示SSB的频率位置，UE可用同步栅格获取SSB的频率位置。同步栅格与对应的SSB的资源单元的映射规则如下：

全局同步栅格（Global Synchronization Raster）定义了在所有频率上，SSB的频率位置SSREF，其对应的编号是GSCN（Global Synchronization Channel Number），对于3 000 MHz—24 250 MHz，SSREF=3 000 MHz+N×1.44 MHz，其中N=0～14 756，对应的GSCN的编号是7 499+N，即GSCN的范围是7 499～22 255。

在RF频率和SSB的带宽BWSS给定的情况下，同时满足公式（5）和公式（6）的同步栅格即为可用的同步栅格。

上式中，BWSS为SSB的带宽，BWSS=NRB_SS×12×SCSSS，NRB_SS固定为20，BWGuard为最小保护带，Flower_edge和Fhigh_edge为给定的起始频率和终止频率。

对于3 400 MHz—3 500 MHz，其SSB的子载波间隔只能配置为30 kHz，因此BWSS=20×12×30 kHz=7.2 MHz，BWGuard=845 kHz。根据公式（5）和公式（6），可以计算出SSREF的可能位置是3 404.640+n×1.44 MHz，n=0， …， 63，对应的GSCN=7 780， …， 7 843。

SSB的放置服从同步栅格，而PDCCH/PDSCH所在载波中心频率的放置服从信道栅格，SSB的RB和公共资源块（Common Resource Block， CRB）之间不一定完全对齐，SSB的子载波0与SSB子载波0所在的CRB的第一个子载波之间的偏移为kSSB个子载波。对于FR1，kSSB的取值是0～23，单位是15 kHz;对于FR2，kSSB的取值是0～11，单位是60 kHz。SSB子载波0所在的CRB的第一个子载波与CORESET0的第一个子载波之间频率偏移为Offset个RB，单位是CORESET0的RB带宽。

通常SSB只占整个信道带宽的一部分，SSB放在信道的边缘，可以确保SSB所在的OFDM符号的数据信道，频率是连续的，因此有利于基站的调度。对于3 400 MHz—3 500 MHz，假定SSB在第一个可用的GSCN=7 780，其对应的SSREF=3 404.640 MHz，以SSREF=3 404.64 MHz为中心频点，可以计算出SSB的子载波0的中心频率是3 401.040。

4   Point A的配置方法

由于NR在同一个载波上支持多个参数集，不同参数集的RB在频域上占用的频率（以Hz为单位）是不相同的，为了保证不同参数集的RB对齐，NR引入了Point A、公共资源块（Common Resource Block， CRB）、物理资源块（Physical Resource Block， PRB）、虚拟资源块（Virtual Resource Block， VRB）等概念。

对于不同的子载波间隔配置，CRB的编号在频域上从0开始，并往上递增，CRB0的子载波0的中心就是Point A，PRB是CRB的一个子集。Point A采用绝对频点来表示，通过以下两种方式确定：

（1）PCell下行的offsetToPointA表示Point A与UE初始小区选择所使用的SSB的子载波0的中心频率之间的频率偏移，以PRB为单位来表示，且假定FR1采用15 kHz的子载波间隔，FR2采用60 kHz的子载波间隔。

（2）其它情况下，以ARFCN表示Point A的频率位置，ARFCN通过系统消息SIB1的高层参数absoluteFrequencyPointA通知给UE。

对于3 400 MHz—3 500 MHz，假设以SCS=30 kHz的子载波0的中心频点（3 400.860 MHz）为Point A，对应的NREF=626 628，对于SCS=30 kHz，第一个可用的PRB的子载波0的中心频点即为Point A，对应着CRB0;对于SCS=60 kHz，第一个可用的PRB的子载波0的中心频点是3 401.850 MHz，与Point A相差720 kHz，对应着CRB1。

SSB的子载波0的中心频率与Point A相差180 kHz，对应着1个PRB，因此offsetToPointA=1。由于SSB的子载波0的中心频率和Point A之间的频率差值正好是CRB的整数倍，因此kSSB=0。

上文中的Point A与SCS=30 kHz的CRB0的子载波0的中心频点恰好相一致。实际上，Point A也可以放在实际分配的载波之外，只要满足Point A与SCS=30 kHz的CRB0的子载波0（3 400.860 MHz）相差720 kHz即可。必须相差720 kHz的原因是SCS=60 kHz的一个CRB是720 kHz。

3 400 MHz—3 500 MHz的信道栅格、同步栅格和Point A的位置示意图如图1所示。

5   结束语

本文是以3 400 MHz—3 500 MHz为例给出了信道栅格、同步栅格和Point A的计算过程，其它频率的计算过程可以参照本文给出的计算方法。需要注意的是，本文的同步栅格放在了信道带宽的底部，在实际配置的过程，也可以根据干扰条件、信道带宽等因素合理确定同步栅格在频率上的位置，做到既能避免干扰又能确保对基站的调度的影响最小。

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