5G中的频点计算及实例分析

http://www.waltek.com.cn/industry-news/456.html

什么是ARFCN

ARFCN，英文全称Absolute Radio Frequency Channel Number，即绝对无线频道编号，是指在GSM无线系统中用来鉴别特殊射频通道的编号方案。

“ARFCN”一词源自于GSM技术，随着新技术的发展，延伸出其他类似术语，如UMTS / WCDMA的UARFCN，E-UTRAN / LTE的EARFCN，以及现在5G / NR的NR-ARFCN。

计算公式：

F_REF = F_REF-Offs + ΔF_Global (N_REF – N_REF-Offs)

其中，F_REF-Offs和N_REF-Offs由下表给出，N_REF为NR-ARFCN

 

补充说明：

(1) 信道栅格是频带中相邻载波（信道）之间的距离，也是UE在小区搜索过程中扫描特定band的步长以获得网络所用频率的准确信息。

(2) 3G/4G的信道栅格固定为100k，以此编号ARFCN，且不同Band均受此约束。而5G由于引入更高频段（FR2），且支持不同参数集混合配置，故区分为两种：全局频率栅格（Global frequency raster, ΔF_Global）和频带信道栅格（Operating bands channel raster, ΔF_Raster）。

(3) ΔF_Global用于定义绝对的NR-ARFCN，取值情况如上表；ΔF_Raster是ΔF_Global的整数倍，用于减小计算量（加快扫描速度），不同的Operating band有不同的N_REF计数步长（ΔF_Raster），FR1多为15kHz或100kHz。

(4) ARFCN必须是正整数，且需要满足不同频段的整数倍要求，由此，会导致CRB中心位置未必落在载波的中心处。

什么是GSCN

GSCN，英文全称Global Synchronization Channel Number，即全球同步信道号，是用于标记SSB的信道号。

NR中，出现了SSB的概念，简单的说就是由原来的主同步序列、辅同步序列、物理广播信道和解调参考信号组合在一起构成的，也就是PSS、SSS、PBCH和DMRS在四个连续的OFDM符号内接收然后构成SSB，主要是用于下行同步。

每一个GSCN对应一个SSB的频域位置SSREF（SSB的RB10的第0个子载波的起始频率），GSCN按照频域增序进行编号。

相关图表：

▎SSB的频域位置SSREF与GSCN的关系参考如下表：

 

NOTE:The default value for operating bands with SCS spaced channel raster is M=3.

同步栅格（Synchronization raster）是5G第一次出现的概念，其目的在于加快终端扫描SSB所在频率位置。

▎3GPP定义了3个同步栅格，如下表：

 

以n41频段为例，100MHz带宽的载波，SCS=30kHz，有273个RB。如果按照1.2MHz扫描，1200/30=40个SCS，需要扫描273×12/40=82次就能扫完整个载波；如果按照15kHz的信道栅格，则需要扫描6552次才能完成。这显然非常有利于加快UE同步的速度。

▎常见的n41、n77和n78的GSCN如下表：

 

补充说明：

在确定GSCN时，一般先根据SSB的中心频率确定N值，再根据取整的N值去推算GSCN；但GSCN不是必须的，采用SSB中心频率的ARFCN也是可以的。

GSCN一般用于SA组网模式下加快时频同步速度，为继续解读MIB和SIB1消息；对于NSA则不太需要，RRC重配置消息中已经携带了NR的SSB频点、NR频段以及NR的带宽信息，故终端不需要去扫描NR的SSB。

5G的同异频指的是SSB的中心频点是否相同，在邻区关系配置中，也是配置SSB的中心频点。

相关参数

相比于4G，在5G的各个物理信道（SSB/BWP）位置是灵活可变的，且可能采用不同的子载波带宽（SCS），因此就需要相应的频域参考坐标系。坐标系1以RB为步长，原点叫做参考RB（RRB），通常标记为NCRBXXX；坐标系2以SCS为步长，原点叫做PointA，通常标记为KXXX。需要注意的是，在坐标系概念下，SCS的大小是确定的，FR1固定为15kHz，FR2固定为60kHz。

 

公共资源块：

Common Resource Block（CRB），是指整个物理载波频率范围内，以固定的子载波间隔（SCS，大小由SCS-SpecificCarrier IE中的subcarrierSpacing指定）将频段划为为多个OFDM子载波，每12个子载波为一个CRB。

部分带宽：

Bandwidth Part（BWP）由连续多个CRB组成，每个UE都有一个初始BWP，最多可以定义4个BWP，但任意时刻只能有一个处于激活状态。不同BWP可以有不同的u值（不同子载波间隔，BWP IE 中的subcarrierSpacing），且各种物理信道（如PUCCH、PDCCH、PUSCH、PDSCH等）的只在BWP局限的范围内定义资源。

Point A：

定义为CRB0的第0个子载波中心对应的频率或ARFCN（L3为absoluteFrequencyPointA，L1为offset-ref-low-scs-ref-PRB）。

同步信号块：

Synchronisation Signal Block（SSB）可以局限本地的SCS取值，由MIB消息中的subCarrierSpacingCommon确定，FR1取值15kHz或30kHz，FR2取值60kHz或120kHz。offsetToPointA指的SSB中的RB0相对CRB0的RB整个数，由于SSB的SCS和CRB的SCS不一定相同且未必按整CRB进行偏移，故需要由ssb-SubcarrierOffset确定剩余的SCS（CRB概念下的SCS）数。

因此对于FR1有：

两个公式：

1. absoluteFrequencyPointA + offsetToPointA×15×12/5 + ssb-SubcarrierOffset×15/5 = absoluteFrequencySSB - 10×12×subCarrierSpacingCommon/5

2. 载波中心ARFCN = absoluteFrequencyPointA + (Ceiling(N_CRB/2)×12+6) × subcarrierSpacing/5

一个计算实例

举例：

下面是一个现网实际NSA组网的RRC Connection Reconfiguration消息：

frequencyInfoDL=[absoluteFrequencySSB= 512964 frequencyBandList=[FreqBandIndicatorNR=41]

absoluteFrequencyPointA=503172

scs_SpecificCarrierList=[SCS_SpecificCarrier=[offsetToCarrier=0 subcarrierSpacing=kHz30 carrierBandwidth=273]

演算：

这是一个n41频段，SCS=30kHz，总CRB数为273个。

Point A频率=503172×5/1000=2515.86MHz

SSB中心频率=512964×5/1000=2564.82MHz

载波中心频率=2515.86+(136×12×30+6×30)/1000=2565MHz

offsetToPointA=(2564820-2515860-10×12×30)/(12×15)=252

Kssb=(2564820-2515860-10×12×30-252×12×15)/15=0

载波下边沿频率=2515.86 - 30kHz / 2 = 2515.853MHz

载波下边保护间隔=2515.853 - (2565 - 50) = 853kHz

载波上边保护间隔=100 - 98.280 - 0.853 = 867kHz

两侧的保护间隔都满足100MHz要求的最小保护间隔为845kHz的要求。

如以SA模式接入该NR小区，那么MIB消息中的ssb-SubcarrierOffset应为0，SIB1消息中的offsetToPointA应为252。

关于中心频点

如上例，载波中心频率为2565MHz，SSB中心频率为2564.82MHz，二者并不完全相同，相差6个30KHz的子载波，ARFCN相差36，即中心频点的ARFCN=512964+36=513000，满足规范要求的步长是6的整数倍。

由此可见，与4G的PSS/SSS同步信道中心必与载波中心、中心频点ARFCN对齐不同，5G的三者之间可能是错开的。这是因为：

1. 由于两端的保护间隔可能不同，故载波ARFCN未必就对应到载波的中心频点。

2. 当总的CRB数为偶数时，SSB中心与载波ARFCN对齐，否则SSB要低6个子载波。

因此，这些差异在参数配置时要特别注意，在gNodeB侧要配置载波的ARFCN，在eNodeB侧要配置NR的SSB ARFCN。

▎二者之间的换算关系，如下表：

 

▎下附不同载波带宽、不同SCS带宽下的最大可用CRB数，如下表：