5G系统小区搜索中PSS同步优化检索算法

关键词：5G；小区搜索；主同步信号（PSS）；辅同步信号（SSS）

中图分类号：TN911.5 文献标识码：A

0 引言

5G 是在长期演进（long term evolution，LTE）基础上延伸而来的新一代移动通信技术，具有高速率、低时延、大带宽等技术优势，与4G 相比，其峰值数据速率由1 Gb/s 提升至20 Gb/s，端到端时延从10 ms 降低到1 ms，网络可用带宽自100MHz 拓展到20 GHz 以上。5G 可以为增强移动宽带（enhanced mobile broadband，eMBB）、海量机器类通信（massive machine type of communication，mMTC）、超高可靠与低时延通信（ultra-reliableand low latency communications，URLLC） 三大典型应用场景提供技术支撑，推动数字化经济发展和社会进步[1]。

小区搜索作为用户设备（user equipment，UE）连接基站的关键步骤，在5G 系统中扮演着至关重要的角色[2]。小区搜索的关键过程主要包括主同步信号（primary synchronization signal，PSS） 检索以及辅同步信号（secondary synchronization signal，SSS）检索。其中，传统的PSS 检索算法主要包括直接互相关算法[3] 和M 分段互相关算法[4]，但是在频偏和频谱噪声较大时，导致本地PSS 和接收序列的相关性降低，无法准确判断相关峰值点位置，造成PSS 检索准确性下降；传统的SSS 检索算法是在PSS检索结束后，利用本地SSS和接收SSS序列，在频域进行互相关检测，检测精度取决于PSS 检索的结果。

因此，研究一种同步精度高、计算速度快、抗干扰性强的PSS 检索算法十分必要。本文提出了一种基于接收信号序列时域做M 分段处理、频域互相关的PSS 优化检索算法，仿真结果显示，该算法不仅提高了检测效率，而且抗干扰能力明显提升。

1 小区搜索流程

在5G 通信系统中，小区搜索是建立UE 与基站之间的有效交互，实现时间和频率上的同步。5G 小区搜索流程如图1 所示，主要包括以下几个过程[5-6]。

（1）频率调谐：UE 开机后，根据自身支持的新无线（new radio，NR）频段和同步格栅，扫描所有的射频（radio frequency，RF）无线信道，搜索最强信号，并在最强信号频点上开始检测同步信号。

（2）PSS/SSS 检索：UE 利用PSS 和SSS 完成下行同步，获得与基站的符号同步和帧同步，同时获得物理小区ID（Physical Cell ID，PCI）。若检索失败，UE 重新调整频率，重复过程（1），直至检索成功。

（3） 解码物理广播信道（physical broadcastchannel，PBCH）：PSS 和SSS 成功同步后，UE利用PSS 和SSS 提供的信息， 完成解调参考信号（demodulation reference signal，DMRS） 的解调，实现PBCH 解码，获得主系统模块（masterinformation block，MIB）。

（4）CORESET0 和搜索空间：根据MIB 消息中的物理下行控制信道（physical downlink controlchannel，PDCCH） 有关SIB1 配置，UE 查找CORESET0 和检索空间，完成盲检测下行控制信息（downlink control information，DCI）格式1_0。

（5）获取DCI 1_0 for SI-RNTI：利用盲检测到的DCI 1_0，UE 会使用系统信息无线网络临时标识（system information-radio network temporary identifier，SI-RNTI） 来进一步验证和获取DCI 1_0 的具体内容。

（6）解码PDSCH 上承载的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） 上承载的SIB1 消息的解码，实现UE 与基站之间的交互。

2 PSS检索

PSS 检索的准确性对于5G 小区搜索至关重要，直接决定下行UE 和基站之间的同步精度，影响UE 连接到正确小区的能力、通信链接的稳定性以及整体系统性能的提升。因此，必须探索一种抗干扰、性能优异的快速检测算法。2 PSS检索PSS 检索的准确性对于5G 小区搜索至关重要，直接决定下行UE 和基站之间的同步精度，影响UE 连接到正确小区的能力、通信链接的稳定性以及整体系统性能的提升。因此，必须探索一种抗干扰、性能优异的快速检测算法。

5 结语

5G 系统小区搜索是UE 与基站之间建立有效交互的关键一步，直接影响后续通信链路信息的有效传递、小区切换和快速接入等通信过程。本文在传统PSS 检索算法的基础上提出了优化检索算法，并将其和传统检索算法在AWGN 信道下进行仿真对比，结果表明PSS 优化检索算法的抗频偏性能及检测准确率得到明显提升，能够较好地满足通信测试仪表指标需求。