5G NR的小区搜索网优学习笔记

NR的小区搜索（一）这个系列介绍NR的小区搜索。从无线接入角度看，UE开机后第一件事（暂且忽略NAS层的PLMN选择），就是小区搜索。UE先进行下行同步，再在基站“不知情”的情况下，获得小区的基本信息，包括MIB（MasterInformationBlock）和RMSI（RemainingMinimumSystemInformation）等。这一篇的目标是MIB。

文章还参考了3GPP文档（TS38.104、TS38.211、TS38.213、TS38.331），人民邮电出版社的《5G空口特性与关键技术》，以及ShareTechNote的《5G/NR-Type0PDCCHCommonSearchSpace》。由于本人的理论水平有限，也没有无线专业的工作经历，文章难免存在错漏，欢迎各位专家批评和指正。

先说下行同步。

在LTE中，PSS（PrimarySynchronizationSignal，主同步信号）、SSS（SecondarySynchronizationSignal，辅同步信号）和PBCH（PhysicalBroadcastChannel，物理广播信道）在时域上是分散的，但在频域上固定放置在载波的正中间（C位），UE选择LTE频带（Band）后，按照ARFCN（AbsoluteRadioFrequencyChannelNumber）搜索对应的信道栅格（ChannelRaster），就可以找到同步信号。

在NR中，PSS、SSS和PBCH被捆绑在一起，形成固定的图样，称为SS/PBCHBlock或SSB（SynchronizationSignalBlock）。不过，这并没有降低SSB搜索的复杂性。特别是在频域，SSB的位置不再固定，SSB既可能在中间，也可能在两边。更进一步的，基站可能配置额外的SSB，用于辅助UE测量。UE必须找到关联CORESET0（ControlResourceSet0）的CDSSB（CellDefinedSSB），才能获得RMSI。另一方面，相对LTE，NR的频率范围大幅增加，NRARFCN也多了许多，特别是在高频区域。UE如果按照信道栅格搜索SSB，会消耗大量能源和时间，就算电池可以支撑，用户也无法接受。为了让UE可以快速搜索SSB，NR引入了同步栅格（SynchronizationRaster）和同步信道。显然，同步栅格的间隔应远大于信道栅格，以减少同步信道的数量。比如说，在3000MHz~24250MHz之间，同步栅格的间隔为1.44MHz，这比LTE的100kHz要大很多。同步信道通过GSCN（GlobalSynchronizationChannelNumber）识别。在NSA（EN-DC）场景中，eNB会通过LTE的RRCConnectionReconfiguration将NR小区的信息告诉UE，包括频率、SCS、PointA等；在SA场景中，UE就只能按照GSCN搜索SSB了（自力更生）。下图为FR1各个频带的GSCN范围。按照SSB的SCS，协议将SSB分为两类：TypeA和TypeB。TypeASSB用于FR1，对应μ为0（15kHz）或1（30kHz）；TypeBSSB用于FR2，对应μ为3（120kHz）或4（240kHz）。60kHz不会作为SSBSCS使用。大部分频带只支持一种SSBSCS，UE确定了频带，就同时确定SSBSCS。不过，也有部分频带（n5、n41、n66、n90）支持两种SSBSCS（15kHz和30kHz），UE需要用两种SCS分别进行盲检，以确定小区的SSBSCS（具体实现取决于终端）。看一下SSB具体长啥样。在时域上，SSB占用连续的4个符号。PSS占用第1个符号，SSS占用第3个符号，PBCH占用第2、3、4个符号。在频域上，SSB占用连续的20个RB，即240个SC。由下往上，第121个SC（k=120）的中心频率，就是SSB的GSCN对应的SSREF（同步参考频率）。对于PBCH，l=1和l=3占用240个SC，l=2只占用两侧各48个SC。在频域上，PSS和SSS各占用127个SC（k=56~182），对应长度为127的序列。PSS和SSS的上方和下方，各保留9个SC和8个SC作为保护间隔。将PSS和SSS收窄，信号能量更为集中，可提高UE检出的成功率。UE从PSS获知N_(2)_ID，从SSS获知N_(1)_ID，结合起来就是小区ID（PCI，PhysicalCellIdentifier）：N_cell_ID=3xN_(1)_ID+N_(2)_ID。由N_(2)_ID取值范围为{0,1,2}，N_(1)_ID取值范围为{0,1,…,335}，NR共有336x3=1008个N_cell_ID，取值范围为{0,1,…,1007}。

PSS和SSS是“信号”，而不是“信道”。这意味着，PSS（或SSS）是“相对确定”的，基站会生成什么样的序列，UE心里是基本有数的（不管基站如何七十二变，都逃不出UE的五指山）。因此，PSS（或SSS）应视为一个整体，而不是一组符号。PSS（或SSS）携带的“信息”是“检测”出来的，具体实现取决于终端。

先看PSS。PSS占用127个SC，对应长度为127的伪随机序列（BPSKM序列）。这个序列是这样生成的：第一步，将x(6)、x(5)、x(4)、x(3)、x(2)、x(1)、x(0)分别赋为1、1、1、0、1、1、0，通过x(i+7)=(x(i+4)+x(i))mod2递推。简单的说，从第七项开始，每一项（x(i+7)）都等于“往前第七项”（x(i)）和“往前第三项”（x(i+4)）的异或（XOR）结果。举个例子，x(7)=x(4)XORx(0)=1XOR0=1。可见，初始序列是一个确定的序列——UE和基站都知道。第二步，对初始序列进行循环移位（CyclicShifting）处理，由于N_(2)_ID取值范围为{1,3,5}，循环移位只有三种取值：0、43和86（接近平分0~126区间）。第三步，对循环移位序列进行BPSK（BinaryPhaseShiftKeying）调制——如果输入为0，输出为+1；如果输入为1，输出为-1。由上可见，输出序列是相对确定的，只有三种可能，且和N_(2)_ID对应。UE成功检出PSS，就获知N_(2)_ID和SSBSCS（频域同步）。再看SSS。SSS也占用127个SC，对应长度为127的伪随机序列。SSS的序列生成复杂一些，两个多项式分别生成两个初始序列，在循环移位时分别加入N_(1)_ID和N_(2)_ID（此时UE已知N_(2)_ID），最后在BPSK调制时合并为一个序列。相似的，SSS输出序列也是相对确定的，“只”有336种可能，且和N_(1)_ID对应。UE成功检出SSS，就获知N_(1)_ID，可和N_(2)_ID构成N_cell_ID。

UE的下一个目标，是解调PBCH。在此之前，UE要先检出PBCH的DM-RS（DemodulationReferenceSignal，解调参考信号）。在频域上，各个DM-RS间隔4个SC，初始偏移由N_cell_ID确定。更具体的，在l=1和l=3处，DM-RS在频域上的位置为k=0+v，4+v，…，236+v；在l=2处，位置为k=0+v，4+v，…，44+v（SSS下方），192+v，196+v，…，236+v（SSS上方）。v=N_cell_IDmod4，示例中v=1。PBCH的DM-RS还有一个作用：识别SSBIndex（SSB索引）。在NR中，SSB支持波束管理（SSB和SSB波束的关联取决于实现），SSB波束就像“照射灯”一般，分片完成小区的覆盖。基站在5ms周期内多次发送SSB，最大发送次数记为L——在FR1中，3GHz以上频段L为8，3GHz以下频段L为4（经过CM努力，在TDD中，2.4GHz以上L也可以为8），在FR2中，L为64。SSBIndex用于区分不同“时刻”的SSB。UE识别SSBINDEX还有很多用处。比如，如果CORESET0和SSB的复用样式为Pattern1，UE需要按照SSBINDEX找到CORESET0的时域位置。另外，在后续的随机接入中，UE需要在和SSBINDEX关联的RACH时机（PRACHOccasion）发送MSG1（RandomAccessPreamble），这样基站可以获知UE接收（性能最佳）的SSB，并选择合适的下行波束发送MSG2（RandomAccessResponse）。

协议定义了5种SSBPattern（SSB分布样式）：在FR1中，可用CaseA、CaseB和CaseC，在FR2中，可用CaseD和CaseE。对于特定的SSBPattern，各个SSB占用的时域资源是固定的。以CaseA为例，如果L=8，在5ms周期内，8个SSB分别占用子帧0~3的符号2~5和8~11（也可以这样表达，SSB第一个符号的索引是{2,8}+14n，n为{0,1,2,3}），SSBINDEX分别为0~7。特定的SSBPattern的SSBSCS是确定的，CaseA为15kHz，CaseB和CaseC为30kHz，CaseD为120kHz，CaseE为240kHz。大部分频带只支持一种SSBPattern，UE选择了频带，就同时确定了SSBPattern。前面提到，部分频带支持两种SSBSCS（15kHz或30kHz），UE检出PSS后，也可通过SSBSCS推出SSBPattern。

SSBIndex和SSB在SSBPattern的位置对应，而不是基站实际发送SSB的序号（基站不一定按最大数量发送SSB）。比如说，在CaseA中，在子帧2的l=2~5发送的SSB，SSBINDEX总是4（SSBPattern的第5个SSB）。有意思的是，SSBIndex不以explicit方式给出（就是，不明说），UE通过PBCH的DM-RS，结合PBCH（物理层）额外编码信息获得SSBIndex。在5ms周期内，不同位置的SSB，PBCH携带的MIB相同，但包含的DM-RS（序列）可能不同。PBCH的DM-RS也是“信号”，对应一个相对确定的序列。由图可见，在N_cell_ID确定的情况下，初始序列Cinit和输出序列r(m)只有8种可能，和iSSB（SSBINDEX）对应（由于编辑器限制，这里用下划线替代上划线）。iSSB和iSSB相关。如果L=4，iSSB为2位（bit），在iSSB前加上半帧标识（nhf）就是iSSB；如果L=8，iSSB为3位，正好和iSSB对应；如果L=64，iSSB为6位，低3位和iSSB对应，高3位从PBCH（物理层）额外编码信息（a（A+5）、a（A+6）、a（A+7））获得。

反过来说，UE在确定N_cell_ID后，由N_cell_ID生成8个序列，对DM-RS进行盲检，确定DM-RS对应的iSSB——如果L=4，低2位为iSSB，如果L=8，iSSB即为iSSB，如果L=64，由PBCH（物理层）额外编码信息的3位和iSSB构成iSSB。由此，UE获得了SSBINDEX，结合SSBPattern，获得完整的下行timing。PBCH（物理层）额外编码还有几个作用：1、如果L为4或8，a（A+5）为kssb（SSB和CRB_SSB的偏移SC数量）的最高位（此时a（A+6）和a（A+7）保留）；2、a（A+4）为半帧标识（halfframe），指示SSB在前半帧还是后半帧；3、a（A）、a（A+1）、a（A+2）、a（A+3）指示SSB所在帧的SFN（SystemFrameNumber）的低4位。

最后，看一下PBCH的payload——MIB：SystemFrameNumber表示SFN的高6位，和PBCH额外编码的4位（a（A）、a（A+1）、a（A+2）、a（A+3））构成完整的SFN（10位）。CellBarred表示在SA场景中是否允许UE接入（对EN-DC场景接入NR没有影响）。IntraFreqReselection表示是否允许UE同频重选。SubCarrierSpacingCommon表示RMSI（SIB1）、随机接入的MSG2/MSG4、SI-message使用的SCS，又称为RMSISCS。SSBSubcarrierOffset和PDCCHConfigSIB1和CORESET0相关——UE找到CORESET0，才能在PDSCH接收RMSI——DMRSTypeAPosition又和PDSCH默认资源分配有关。这些内容后面再说。NR的小区搜索（二）向RMSI前进之前，再讲一下SSB。SSB就像一块“跳板”，UE先搜索到SSB，在SSB基础上，才能找到CORESET0。上一篇提到，UE检出PSS，就知道SSB的GSCN和同步参考频率SSREF。不过，这是绝对频率，没有和载波结合起来。在NR中，为了描述各种资源的位置，在频域上，每个载波定义了一个参考点：PointA。这里先讲一下SSB和PointA的相对偏移。PointA就像标记为“零”的里程碑。在PointA基础上定义CRB（CommonResourceBlock），不论使用哪个参数集（μ）定义CRB，CRB0的第一个SC的中心频率，都对应PointA的频率。于是，SSB和PointA的相对偏移，可以用SSB和特定SCS的“CRB0”的相对偏移来替代——3GPP就是这么干的。

问题是，SSB是按照GSCN（同步栅格）分布的，而CRB是按照NRARFCN（信道栅格）分布的，并且SSB和CRB的SCS也不一定相同。由此，SSB和“CRB0”的相对偏移，可分为两部分的叠加：一部分为RB粒度偏移，一部分为SC粒度偏移——简单的说，前者实现“RB对齐”（相当于粗调），后者实现“SC对齐”（相当于细调）。同样的，协议需要为SC粒度偏移定义参考SCS（见下文）。

更具体的，我们需要先找到一个参考CRB——这个CRB和SSB部分重合（overlap），且频率最小，这里记为CRB_SSB（协议似乎没有给这个RB命名）。CRB_SSB和SSB之间的偏移不超过1个RB，且N_SSB_CRB和“CRB0”之间的偏移总是整数RB。这样，CRB_SSB和“CRB0”之间的偏移，就分为RB粒度偏移和SC粒度偏移两部分。

这里有个大坑！

CRB_SSB的SCS和“CRB0”的SCS是相互独立的，请注意字体颜色——CRB_SSB的SCS不是固定的，由MIB的SubCarrierSpacingCommon确定（即RMSISCS）：在FR1中，取值0表示15kHz，取值1表示30kHz；在FR2中，取值0表示60kHz，取值1表示120kHz。“CRB0”的SCS是固定的：在FR1中，为15kHz；在FR2中，为60kHz。

CRB_SSB和“CRB0”之间的RB粒度偏移，单位是“CRB0”对应的RB（12个SC），数量记为N_SSB_CRB——UE由FrequencyInfoDL的offsetToPointA获知。不过，这是UE后来才知道的。在SA场景的初始接入中，UE只能先搜索SSB，再从SSB反推PointA的位置（在EN-DC（NSA场景）中，MN直接把PointA的NRARFCN转告UE）。可见，在初始接入中PointA不重要，但CRB_SSB（参考CRB）很重要，这是找到CORESET0的下一个跳板。此时，UE既不知道PointA，也不知道offsetToPointA，只能从SSB推算CRB_SSB的位置。SSB和CRB_SSB之间的SC粒度偏移，数量记为kssb（或KSSB），单位（参考SCS）是这么定义的：在FR1中，SCS固定为15kHz；在FR2中，SCS由MIB的subCarrierSpacingCommon确定——取值0表示60kHz，取值1表示120kHz。由于FR1和FR2的单位（参考SCS）定义不同，kssb的取值范围也不同。

如图所示，在CRB_SSB频率最小的SC和SSB（注意，示图中SSB没有完整呈现）频率最小的SC对齐时，kssb=0。接着，将CRB_SSB逐步往下移动，每次移动幅度为参考SCS（绿色小格子，注意，不是指SSB的SCS），一直到CRB_SSB和SSB重叠部分只有1个SCS，可移动次数就是kssb的最大值。由此可见，kssb的取值范围，主要取决于CRB_SSB的频域长度（分子）和参考SCS（分母）。SSB的SCS影响kssb=0的位置，对kssb最大值的影响，幅度大概是1（比如说，22还是23，没时间仔细琢磨）。在FR2中，CRB_SSB的SCS和参考SCS都由subCarrierSpacingCommon确定，取值相同，因而kssb取值范围为0~11（示图右侧）。在FR1中，参考SCS固定为15kHz，CRB_SSB的SCS由subCarrierSpacingCommon确定，可为15kHz或30kHz，因而kssb取值范围为0~11（CRB_SSB的SCS为15kHz，示图右侧）或0~23（CRB_SSB的SCS为30kHz，示图左侧）——取较大值，即0~23。

FR2的kssb只需要用4位表示，UE可从MIB的ssbsubcarrieroffset获得。FR1的kssb需要多用1位，低4位同样从MIB的ssbsubcarrieroffset获得，最高位则从PBCH物理层额外编码（a（A+5））获得。有趣的是，在FR2中，a（A+5）用于表示SSBINDEX（L=64）的高位，而kssb取值范围为0~11，正好用不上a（A+5）；在FR1中，a（A+5）用于表示kssb高位，而L最大为8，正好也用不上a（A+5）。PBCH的每一位都很珍贵（广播开销大啊），3GPP把所有价值都“压榨”出来了（一滴也没有了）。

3GPP说：不，我做的还不够。4位可以表示16个值，FR2的kssb只用了12个（0~11），5位可以表示32个值，FR1的kssb只用了24个（0~23），剩下的值完全不用太浪费了——同志们，这是犯罪啊！为此，3GPP将kssb又分为两部分：正常kssb（在FR1中，kssb为0~23；在FR2中，kssb为0~11）和异常kssb（好吧，协议没有这么称呼）。那么，异常kssb有什么作用呢？

这要从RMSI说起。

在LTE中，UE需要获取小区的MIB、SIB1和SIB2，才可以接入小区。在NR中，协议将MIB以外“必备”的SIB称为RMSI——RemainingMinimumSystemInformation（意思是，不能更少了）。在R15中，RMSI等同于SIB1。和LTE相似，NR的SIB1通过PDSCH发送，而PDSCH又需要PDCCH的DCI调度。因此，UE应从MIB中获得调度RMSI的PDCCH信息，随后，UE（使用SI-RNTI）在PDCCH进行盲检，根据调度（DCI1_0）从PDSCH获得RMSI。和LTE相似，NR的PDCCH也包括公共搜索空间（CommonSearchSpace）和UE专用搜索空间（DedicatedSearchSpace）。显然，RMSI大家都要用（又不是你家的），UE应使用公共搜索空间，Type0CSS就是专门用于RMSI调度的公共搜索空间。

和LTE不同的是，NR引入了CORESET（ControlResourceSet）概念。CORESET是PDCCH所在物理资源的集合。一个小区可以有多个CORESET，以CORESETID区分。CORESET0就是Type0CSS对应物理资源的集合。UE搜索SSB，读取MIB后，下一个目标就是找到CORESET0，而CORESET0的信息就在MIB里面。

然而...

CORESET0的位置并不以explicit方式给出，UE需要在SSB基础上进行推算，具体过程下一篇再讲。这里只要知道，和COREST0（RMSI）关联的SSB，称为CellDefiningSSB（小区定义SSB）。除此以外，在频域的不同位置上，小区还可能定义多个测量SSB——这些SSB不和CORESET0关联，又或者说，不存在Type0CSS。测量SSB，对连接态的UE来说，是“锦上添花”，但对（初始接入的）空闲态的UE来说，就是“画蛇添足”了。在初始接入中，UE可谓“一心一意”，只想快点找到CellDefiningSSB，从而获得MIB和RMSI，但又难免会碰上几个测量SSB，怎样才能快速跳过，少走点弯路呢？这时异常kssb就起作用了（终于绕回来了）。

在FR1中，如果kssb>23，或在FR2中，如果kssb>11，都属于异常kssb，都表示SSB不存在Type0CSS。不过，异常kssb的作用不仅于此，为了让UE快点找到CellDefiningSSB，异常kssb还可以作为索引，结合RMSIPDCCHConfig（MIB的PDCCHConfigSIB1），（间接的）指示下一个SSB的GSCN。举个例子。在FR1中，如果kssb=26（>23），RMSI-PDCCH-Config=255，则N_offset_GSCN=768，对应FR1表格中第三行的最后一项；在FR2中，如果kssb=13（>11），RMSI-PDCCH-Config=0，则N_offset_GSCN=-1，对应FR2表格中第二行的第一项。UE获得N_offset_GSCN后，即可结合当前SSB的GSCN推算下一个SSB的GSCN（不用按照同步信道的间隔依次搜索）——N_Reference_GSCN（当前SSB的GSCN）+N_offset_GSCN（下一个SSB相对于当前SSB的GSCN偏移）。示例中，kssb=25，RMSI-PDCCH-Config=255，N_offset_GSCN=512。除了kssb=30（FR1）和kssb=14（FR2）保留，还有两条“漏网之鱼”：kssb=31（FR1）和kssb=15（FR2）。在这种取值时，表示在当前SSB的“方圆几里”内，都没有CellDefiningSSB（UE就别白费劲啦）——更具体的，这个范围为[N_Reference_GSCN–N_start_GSCN,N_Reference_GSCN+N_end_GSCN]。N_start_GSCN对应PDCCHConfigSIB1的高四位，而N_end_GSCN对应PDCCHConfigSIB1的低四位。NR的小区搜索（三）这一篇的目标是CORESET0。前面提到，UE要获得在PDSCH发送的RMSI，先得找到调度PDSCH的CORESET0（Type0CSS对应的PDCCH物理资源）。UE搜索SSB，读取MIB后，就可以在SSB基础上，通过CORESET0和SSB的相对关系找到CORESET0。下面来看具体的实现过程。SSB和CORESET0各对应一块时频资源。根据SSB和CORESET0的分布，SSB和CORESET0的复用样式（MultiplexingPattern）分为三种——Pattern1为时分复用（此时CORESET0的频域长度总大于SSB，频域范围包含SSB），Pattern2和Pattern3为频分复用（CORESET0在SSB同一系统帧）。Pattern2和Pattern3的差异在于，在时域上，Pattern2的CORESET0比SSB位置靠前，但离的不远（CORESET0在SSB同一时隙，或前一时隙）。由上可见，无论是时域还是频域，只要知道CORESET0和SSB之间的关系，就可以SSB为跳板，找到CORESET占用的时频资源。CORESET0和SSB之间的关系，就包含在MIB里面，包括subCarrierSpacingCommon（RMSISCS）、ssbSubcarrierOffset（kssb的低四位）和PDCCHConfigSIB1——最后一个最为关键。PDCCHConfigSIB1由8位组成，将高4位和低4位拆开，可获得两个索引（Index），取值范围均为0~15。使用高4位索引（蓝色部分）查询3GPPTS38.213表格13-1到13-10，可获得CORESET0的复用样式、符号数量（时域长度）、RB数量（频域长度）和RB偏移（频域偏移），使用低4位索引（橙色部分）查询3GPPTS38.213表格13-11到13-15，可获得CORESET0的SFN、时隙索引和起始符号等。可见，高4位索引对应CORESET0的属性和频域信息，暂且称为“频域索引”，低4位索引对应时域信息，暂且称为“时域索引”。

先看“频域索引”。

将3GPPTS38.213表格13-1到13-10进行汇总，可对CORESET0的属性有大致了解：1、FR1只有Pattern1（TDM），FR2才有Pattern2或Pattern3。2、CORESET0的频域长度（N_CORESET_RB）可为24、48或96RB（RMSISCS），在大多数情况下大于SSB；3、CORESET0的时域长度（N_CORESET_symbol）为1到3个符号。这么多表格，UE如何选择呢？依据是中间的两列：SSB/RMSISCS和MinimumChannelBandwidth（最小信道带宽）。UE检出PSS后，可获知SSBSCS（部分频带只支持一种SSBSCS，UE可以未卜先知），读取MIB后，可获知RMSISCS（SubCarrierSpacingCommon），再结合最小信道带宽，就可以找到对应表格。举个例子，如果SSBSCS为15kHz，RMSISCS为30kHz，最小信道带宽为40MHz，那么UE应该查询表格13-6。在频域上，从SSB找CORESET0，方法和找PointA相似，上一篇的CRBSSB和kssb在这里意义是相同的，只要将offsetToPointA替换为表格（13-1到13-10）中最后一列的offset就可以了。offset的单位为RB（RMSISCS）。注意offset的方向（指向低频），如果offset为正数，CORESET0起始位置低于SSB，如果offset为负数，CORESET0起始位置高于SSB。

先看Pattern1。示例SSBSCS为30kHz，RMSISCS为15kHz，最小信道带宽为5或10MHz，对应表格13-3。以index=0和index=1为例，CORESET0频域长度（N_CORESET_RB）为48（RB），时域长度（N_CORESET_symbol）为1（symbol），频域偏移（Offset）为2和6（RB）。可见，如果Offset为正数，CORESET0起始位置低于SSB。CORESET0起始位置，就是SSB起始位置上减去Offset，如果index=0，减去2RB，如果index=1，减去6RB。注意，示图中假设kssb=0，如果kssb>0，先减去kssbxSCS（在FR1中，SCS为15kHz，在FR2中，SCS为RMSISCS）。Pattern1的频域比较简单，CORESET0和SSB是时分复用关系，CORESET0的频域范围总包含SSB。

再看Pattern2。示例SSBSCS为240kHz，RMSISCS为120kHz，对应表格13-10。以index=6和index=7为例，CORESET0频域长度为48，时域长度为1。如果index=7，频域偏移为49，SSB起始位置减去kssbxSCS，再减去49RB，就是CORESET0起始位置。49RB正好是CORESET0频域长度（48）加1，确保CORESET0和SSB不会overlap——由于SSBSCS和RMSISCS不同，为了不影响（OFDM）子载波的正交性，加一个RB作为保护间隔（GAP）。如果index=6，频域偏移为-41或-42。负数意味着反方向偏移，SSB起始位置减去kssbxSCS，再加上频域偏移（绝对值），就是CORESET0起始位置。如果kssb=0，频域偏移为-41，正好是SSB频域长度（SSBSCS为RMSISCS两倍，20RB折算为40RB）加1，刚好越过SSB和GAP。如果kssb>0，频域偏移为-42，因为减去kssbxSCS后，参考位置向下移动了一点，频域偏移多了（负）1RB。Pattern2的频域复杂一点，CORESET0和SSB是频分复用关系，在频域上不能存在overlap，CORESET0起始位置需要考虑SSB的频域长度（Pattern1也需要考虑，但影响的是频域偏移的上限）。最后看Pattern3。示例SSBSCS为120kHz，RMSISCS为120kHz（只有这个组合可以用Pattern3），对应表格13-8。以index=6和index=7为例，CORESET0频域长度为48，时域长度为2。和Pattern2示例相比，这里SSBSCS和RMSISCS相同，CORESET0和SSB之间不需要额外的间隔，频域偏移小1RB。如果index=7，频域偏移为48。如果index=6，频域偏移为-20（kssb=0）或-21（kssb>0）。

再看“时域索引”。

UE通过“时域索引”查询表格（13-11到13-15），可获得CORESET0的时域信息。由上可见，TDM样式（Pattern1）的频域相对简单，FDM样式（Pattern2和Pattern3）的频域就相对复杂；反过来，FDM样式的时域相对简单，TDM样式的时域就相对复杂。这就是“复杂度平衡原理”——上帝还是公平的（好吧，这是我编的）。先看相对简单的FDM样式。Pattern2和Pattern3仅适用于FR2，SSBSCS（120kHz或240kHz）和RMSISCS（60kHz或120kHz）的组合不多，表格也只有三张（（240kHz+60kHz组合只能用Pattern1）：13-13（120kHz+60kHz，Pattern2）、13-14（240kHz+120kHz，Pattern2）、13-15（120kHz+120kHz，Pattern3）。

Pattern2和Pattern3中，CORESET0和SSB是频分复用关系。在时域上，CORESET0和SSB在同一系统帧的同一时隙，或相邻时隙（仅适用于Pattern2），即SFN_c=SF_SSBi，n_c=n_SSBi（同一时隙）或n_c=n_SSBi–1（相邻时隙）。UE确定CORESET0所在系统帧（SFN_c）和时隙（n_c）后，再根据SSBINDEX（i）找到CORESET0的起始符号（FirstSymbolIndex）。

如果SSBSCS为120kHz，RMSISCS为60kHz，UE使用“频域索引”查询表格13-7。如果“频域索引”为8~11，CORESET0时域长度为1，复用样式为Pattern2。UE使用“时域索引”查询表格13-13（此时“时域索引”只能为0，R15只定义了这个值）。由图可见，SFN_c=SF_SSBi，n_c=n_SSBi，CORESET0在对应SSB所在系统帧的同一时隙。SSBSCS为120kHz，SSBPattern为CaseD——在5ms周期内，SSB的起始符号为{4,8,16,20}+28n，n={0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18}，L=64。示图包含2个SSB时隙，对应1个RMSI时隙。对于SSBINDEX为4k、4k+1、4k+2、4k+3的SSB，CORESET0的起始符号分别为{0,1,6,7}——都比SSB靠前（Pattern2的定义）。

如果SSBSCS为240kHz，RMSISCS为120kHz，UE使用“频域索引”查询表格13-10。如果“频域索引”为4~7，CORESET0时域长度为1，复用样式为Pattern2。UE使用“时域索引”查询表格13-14（此时“时域索引”只能为0，R15只定义了这个值）。由图可见，SFN_c=SF_SSBi，n_c=n_SSBi或n_SSBi-1，CORESET0在对应SSB所在系统帧的同一时隙，或前一时隙。SSBSCS为240kHz，SSBPattern为CaseE——在5ms周期内，SSB的起始符号为{8,12,16,20,32,36,40,44}+56n，n={1,2,…,8}，L=64。示图包含4个SSB时隙，对应2个RMSI时隙。对于SSBINDEX为8k、8k+1、8k+2、8k+3、8k+4、8k+5、8k+6、8k+7的SSB，CORESET0的起始符号分别为{0,1,2,3,12,13,0,1}——注意，对于SSBINDEX为8k+4和8k+5，CORESET0的起始符号在SSB对应RMSI时隙的前一时隙，即n_c=n_SSBi-1。

如果SSBSCS为120kHz，RMSISCS为120kHz，UE使用“频域索引”查询表格13-8。如果“频域索引”为4~7，CORESET0时域长度为2，复用样式为Pattern3。UE使用“时域索引”查询表格13-15（此时“时域索引”只能为0，R15只定义了这个值）。由图可见，SFN_c=SF_SSBi，n_c=n_SSBi，CORESET0在对应SSB所在系统帧的同一时隙。SSBSCS为120kHz，SSBPattern为CaseD——在5ms周期内，SSB的起始符号为{4,8,16,20}+28n，n={0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18}，L=64。示图包含2个SSB时隙，对应1个RMSI时隙。对于SSBINDEX为4k、4k+1、4k+2、4k+3的SSB，CORESET0的起始符号分别为{4,8,2,6}，时域长度为2——和SSB时域重叠（Pattern3的定义）。

再看Pattern1。CORESET0和SSB是时分复用关系，SSB发送时刻又各不相同，CORESET0时域表达式变得有点复杂，这里重点看时隙。根据3GPPTS38.213描述，对于Pattern1，UE从时隙n0开始，连续监听2个时隙。n0表达式如下图所示，参数M和O可从表格13-11（FR1）或13-12（FR2）获得。O表示SSBINDEX=0对应的CORESET0相对于偶数帧起始位置的偏移，单位为ms。由于1ms包含2^μ时隙，Ox2^μ表示Oms包含的时隙数（方便后面数时隙）。在FR1中，O取值可为0、2、5、7；在FR2中，O取值可为0、2.5、5、7.5。后续提到的时隙序号，都指偏移Oms之后的序号。O指示第一个SSB对应的CORESET0，其他SSB对应的CORESET0依次排在后面。第一个SSB对应的CORESET0总在偶数帧内，往后的CORESET0就不一定了。M表示相邻两个SSB对应的CORESET0的间隔，单位为时隙。在表格中，O和M之间还有一列，指示1个时隙包含的搜索空间数量，这里记为N。

如下图所示，N=1，N_CORESET_symbol=1，FirstSymbolIndex为0。如果M=2，SSBINDEX=0的搜索空间为第1、2时隙，SSBINDEX=1的搜索空间为第3、4时隙，两个SSB的搜索空间的间隔为2（3–1=2）时隙。如果M=1，SSBINDEX=0的搜索空间的第1、2时隙，SSBINDEX=1的搜索空间为第2、3时隙。两个SSB的搜索空间的间隔为1（2–1=1）时隙——在这种情况下，SSBINDEX=0和SSBINDEX=1的搜索空间共享第2时隙的符号0，SSBINDEX=1和SSBINDEX=2的搜索空间共享第3时隙的符号0，以此类推。再看另一种场景。N=2，M=1/2，N_CORESET_symbol=1，SSBINDEX为偶数时，FirstSymbolIndex为0，SSBINDEX为奇数时，FirstSymbolIndex为N_CORESET_symbol（1）。SSBINDEX=0/1的搜索空间的第1、2时隙，SSBINDEX=2/3的搜索空间为第2、3时隙——1个时隙包含2个搜索空间（N=2），各使用不同的符号（符号0或符号1）。SSBINDEX=0/1的搜索空间在同一时隙内，视为间隔M=1/2（时隙）。在这种情况下，SSBINDEX=0和SSBINDEX=2（相邻的偶数SSBINDEX）的搜索空间共享第2时隙的符号0。SSBINDEX=1和SSBINDEX=3（相邻的奇数SSBINDEX）的搜索空间共享第2时隙的符号1，以此类推。NR的小区搜索（四）这一篇的目标是RMSI，在R15即为SIB1。UE找到CORESET0之后，使用SI-RNTI（0xFFFF）在PDCCH进行“盲检”，根据DCIformat1_0指示，在PDSCH接收RMSI（SIB1）。Type0CSS（CORESET0）的聚合等级（CCEAggregationLevel）和候选个数（NumberofCandidates）在3GPPTS38.213表格10.1-1定义，可见，为了提高“盲检”成功率，聚合等级至少为4。UE更关心DCIformat1_0的内容，包括：FrequencyDomainResourceAssignment（频域资源分配指示，长度和CORESET0频域长度相关）、TimeDomainResourceAssignment（时域资源分配指示，4位）、VRB-toPRBMapping（VRB到PRB映射是交织还是非交织，1位）、ModulationandCodingScheme（调制与编码策略（即MCS阶数），5位）、RedundancyVersion（HARQ冗余版本，2位）、SystemInformationIndicator（用于SIB1还是OtherSI，1位，这里自然就是0了）。和查找CORESET0（PDCCH的时频资源）相似，UE根据DCIformat1_0的信息，查找PDSCH的“时频资源”。在DCIformat1_0内容中，最重要的是前两项：FrequencyDomainResourceAssignment（频域）和TimeDomainResourceAssignment（时域）。下面，分别看一下“频域”和“时域”是如何实现的。

先看频域。

在NR中，频域资源分配有两种类型：Type0和Type1。在Type0中，基站以RBG为粒度分配。RBG是若干个RB的集合。RBG包含的RB数量，由BWP大小（BandwidthPartsize）和PDSCH配置（PDSCHConfig），根据3GPPTS38.214的表格.1-1确定。BWP以位图（bitmap）方式表示分配哪些RBG，每个RBG对应1位。Type0支持连续资源分配，也支持非连续资源分配。举个例子，BWP大小为24RB，PDSCH配置为Configuration1，查表可知RBG大小为2，位图长度为24/2=12——示图左侧分配的RBG（蓝色部分）可用位图“100101100111”表示。在Type1中，以起始位置（S）和RB数量（L）表示分配的资源，单位为RB。举个例子，BWP大小为24RB，示图右侧分配的RB（橙色部分），可用S=7（第8个RB），L=11（长度为11RB）表示。Type1只支持连续资源分配，没有Type0灵活。不过，Type1也有自己的优点，就是编码效率高。

更具体的，基站不直接将S和L告知UE，而是将S和L联合编码，构成RIV（ResourceIndicationValue）。在BWP大小（N_size_BWP，以下简称N）确定的情况下，（S,L）组合和RIV一一对应，基站从（S,L）组合推算RIV，并发送给UE，UE从RIV反向推算（S,L）组合。举个例子：如果N=24，S=7，L=11，RIV=24x(11–1)+7=247；如果N=24，S=6，L=13，RIV=24x(24–13+1)+24–1–6=305。为什么RIV分为两个区间计算呢？个人理解，是为了节省1bit（苍蝇腿也是肉啊）。假设N为7（为了说明RIV原理，不考虑N是否可行），横轴对应S=0~6，数轴对应L=1~7。如果只用第一个公式（RIV=Nx(L–1)+S）计算RIV，结果（蓝色格子）如左侧所示。RIV最大为42（S=0,L=7）。在0~42之间，灰色格子的值没有利用（S+L>N），编码效率不高。如果按协议的方法，对L>int(N/2)部分，使用第二个公式（RIV=Nx(N-L+1)+N–1-S）计算RIV，结果（黄色格子）如左侧所示，正好是第一种方式没有利用的部分。RIV最大为27，在0~27（最大值）之间，所有值都利用到了，编码效率提升一倍。如果N为偶数，呈现略有不同，但结论一致。由此，RIV所需位数可由左侧的蓝色阶梯（所有满足S+L<=N的（S，L）组合）推算。RIV总个数为N+(N–1)+(N–2)+…+2+1=N(N+1)/2（高斯求和）。所需位数为log2(N(N+1)/2)。

对于RMSI（SIB1）的PDSCH频域资源分配，采用Type1类型。FrequencyDomainResourceAssignment包含一个RIV，UE可从RIV和N推算S和L，RIV位数和N有关。问题是，初始下行BWP配置要通过SIB1下发，而UE现在的目标就是SIB1，这不是陷入“先有鸡还是先有蛋”的困境吗？因此，UE暂时将CORESET0的频域长度视为N，代入公式推算S和L。

再看时域。

在NR中，PDSCH资源支持符号级别的调度，这比LTE灵活许多，但也增加了调度的复杂性。通常来说，基站先通过RRC高层配置发送时域资源分配表，DCI调度时再发送索引，UE根据索引查表获知具体配置。这就好像“洪七公”（基站）教了你（UE）一套“降龙十八掌”（时域资源分配表），他一喊“十八”（索引），你就知道要摇尾巴了（开个玩笑，哈哈）。和频域相似，此时UE没有时域资源分配表（基站甚至不知道UE的存在）。因而，3GPPTS38.214预先定义了几张表，让UE按照复用模式（SSB/CORESETMultiplexingPattern）选择使用——Pattern1选择表格.1-2（DefaultA，假定使用常规CP）；Pattern2选择表格.1-4（DefaultB）；Pattern3选择表格.1-5（DefaultC）。

以PatternA为例。DCIformat1_0的TimeDomainResourceAssignment（0~15）就是上文提到的“索引”，和表格中的“RowIndex”（1~16）对应。PDSCH时域资源由3个字段描述：K0、S和L。K0表示PDSCH和PDCCH的相对位置——K0=0表示PDSCH在PDCCH同一时隙，K0=1表示PDSCH在PDCCH下一时隙，以此类推。S表示起始符号，L表示时域长度（符号数量）。在NR中，PDSCH资源的起始符号和时域长度不固定。和RIV相似，S和L也会联合编码，构成SLIV（StartandLengthIndicatorValue），以节省编码的位数。不过，协议对SLIV编码的S和L有更强的约束，对于PDSCH和PUSCH，S和L需要满足表格（3GPPTS38.214Table-1和-1）给出的条件。PDSCH映射类型（PDSCHMappingType）分为TypeA和TypeB，约束条件和适用场景不同。更具体的，TypeA的S比较靠前（必须为0~3，S=3仅适用于dmrsTypeAPosition为3场景），L比较长（对于NormalCP，3~14个符号），PDSCH资源不能超过时隙边界，即S+L<=14。典型配置是符号0~2为PDCCH，符号3~14为PDSCH（占满时隙），因而TypeA也称为slotbased（基于时隙）调度，更适合EMBB（EnhancedMobileBroadband）业务。TypeB的S比较灵活，L比较短（对于NormalCP，限制为2、4、7个符号），同样的，PDSCH资源不能超过时隙边界，即S+L<=14。一个时隙可以多次调度TypeB资源，因而TypeB也称为minislotbased调度或nonslotbased调度，更适合URLLC（Ultra-ReliableLowLatencyCommunication）业务。当然，一个时隙也可以调度TypeA+TypeB资源，但TypeA必须在前。

SSB/CORESETMultiplexingPattern2对应DefaultB，在调度RMSI时，部分RowIndex（12~14）不会使用，这里没有呈现。示例SSBSCS为120kHz，RMSISCS为60kHz，SSBPattern为CaseD。SSB和CORESET0（PDCCH）的时域资源已经确定（详见《NR的小区搜索（三）》），PDSCH的时域资源就基本确定了。如上图所示，SSBINDEX=4k、4k+1、4k+2、4k+3对应CORESET0起始符号分别为0、1、6、7，长度均为1。DCIformat1_0的TimeDomainResourceAssignment分别为0、1、3、4，对应分配表RowIndex为1、2、4、5。以RowIndex=5为例，K0=0，S=10，L=2，即PDSCH在PDCCH同一时隙，起始符号为10，长度为2。SSB/CORESETMultiplexingPattern3对应DefaultC。示例SSBSCS为120kHz，RMSISCS为120kHz，SSBPattern为CaseE。如上图所示，SSBINDEX=4k、4k+1、4k+2、4k+3对应CORESET0起始符号分别为4、8、2、6，长度均为2。DCIformat1_0的TimeDomainResourceAssignment分别为2、4、1、3，对应分配表RowIndex为3、5、2、4。以RowIndex=4为例，K0=0，S=8，L=2，即PDSCH在PDCCH同一时隙，起始符号为8，长度为2。由此，UE终于到达终点，获得RMSI（SIB1）。简单看一下SIB1（示图没有完整呈现），可见包含cellSelectionInfo（小区选择信息）、C