LTE的初始同步過(guò)程如圖1所示，一旦識(shí)別出頻帶，UE就掃描頻率柵格（例如：LTE的典型100khz光柵）。對(duì)于光柵上的每個(gè)值，通過(guò)嘗試檢測(cè)主同步信號(hào)（PSS）和輔同步信號(hào)（SSS）來(lái)執(zhí)行下行信息獲取。對(duì)于LTE，PSS和SSS都攜帶特定小區(qū)的參數(shù)。PSS攜帶小區(qū)ID NID（0、1、2），而SSS攜帶小區(qū)ID組NID（168個(gè)）和幀定時(shí)信息。因此，總共有168x3=504個(gè)小區(qū)ID可用。PSS檢測(cè)（稱(chēng)為第1階段小區(qū)搜索）產(chǎn)生粗定時(shí)和頻率偏移校正，此外還估計(jì)了頻率偏移。除了幀和幀定時(shí)估計(jì)之外，SSS檢測(cè)還產(chǎn)生CP長(zhǎng)度和TDD/FDD檢測(cè)（如果需要）。

一旦檢測(cè)到小區(qū)ID候選，UE通過(guò)RSRP測(cè)量和PBCH檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證檢測(cè)到的小區(qū)ID候選。由于存在CRC，PBCH檢測(cè)提供了一種故障保護(hù)機(jī)制，可用于刪除錯(cuò)誤檢測(cè)到的小區(qū)ID。對(duì)于相鄰小區(qū)搜索，可能需要檢測(cè)多個(gè)小區(qū)ID候選。

在小區(qū)搜索過(guò)程鐘，需要區(qū)分兩種主要類(lèi)型的小區(qū)搜索過(guò)程，因?yàn)槊總€(gè)過(guò)程都有不同的約束：1）初始小區(qū)搜索，2）相鄰小區(qū)搜索。

1.?初始小區(qū)搜索：較大的定時(shí)和頻率偏移，但捕獲時(shí)間要求并不嚴(yán)格（即：當(dāng)UE打開(kāi)并嘗試檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)存在時(shí)）。

2.?相鄰小區(qū)搜索：對(duì)于同步網(wǎng)絡(luò)（典型場(chǎng)景），定時(shí)和頻率偏移往往很小。但采集時(shí)間要求非常嚴(yán)格（即切換場(chǎng)景）。由于相鄰小區(qū)搜索往往更具挑戰(zhàn)性，因此關(guān)于相鄰小區(qū)的一些輔助信息通常由網(wǎng)絡(luò)提供。

對(duì)于NR，重用相同的小區(qū)搜索過(guò)程。但是，NR帶來(lái)一系列附加要求，例如：

• ?用例（如eMBB、URLLC和mMTC）：不同的用例需要不同的小區(qū)搜索要求（如最短采集時(shí)間）、程序和同步信號(hào)設(shè)計(jì)。注意，由于較窄的UE帶寬和覆蓋增強(qiáng)，mMTC需要不同的過(guò)程和同步信號(hào)。

• ?額外的小區(qū)特定參數(shù)：除了小區(qū)ID、幀定時(shí)、CP長(zhǎng)度和TDD/FDD檢測(cè)之外，在小區(qū)搜索過(guò)程中還需要檢測(cè)以下新的小區(qū)特定參數(shù)：

1.?多個(gè)numerology 集，例如子載波間距

2.?用于PBCH檢測(cè)的天線(xiàn)端口數(shù)量（如果PBCH使用非UE透明Tx分集方案）

3.?子幀幀定時(shí)（如果PSS/SSS的多個(gè)實(shí)例在一個(gè)子幀內(nèi)被傳輸，例如：由于對(duì)于高于6Ghz或?qū)τ诘陀?Ghz的覆蓋受限場(chǎng)景使用特定的模擬/混合波束賦形策略，類(lèi)似于LTE NB-IoT）

如果新的初始接入設(shè)計(jì)引入與所有這些附加要求相關(guān)的特征，則包括同步信號(hào)檢測(cè)的小區(qū)搜索過(guò)程的UE實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性可能顯著增加。因此，需要研究初始接入過(guò)程中所需的特性。

5G小區(qū)搜索流程會(huì)碰到哪些問(wèn)題呢？

同步網(wǎng)絡(luò)中的單頻網(wǎng)絡(luò)（SFN：Single-frequency-network）效應(yīng)

在同步網(wǎng)絡(luò)中，UE（特別是在小區(qū)邊緣）收到來(lái)自不同NR基站信號(hào)的疊加。因此，如果針對(duì)NR從所有基站發(fā)送公共信號(hào)，則UE經(jīng)歷的下行信道是來(lái)自所有NR 基站信道的疊加。如果一個(gè)小區(qū)共用PSS用于網(wǎng)絡(luò)中的所有小區(qū)，則這對(duì)于階段1捕獲是有問(wèn)題的。UE看到的有效信道沖激響應(yīng)不再是從期望gNB到UE的信道（與UE嘗試獲取的小區(qū)相關(guān)聯(lián)），而是從所有gNB到UE的信道的總和。這被稱(chēng)為單頻網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。

當(dāng)階段1捕獲嘗試從接收的下行信號(hào)和PSS的副本的相關(guān)中檢測(cè)峰值時(shí)，UE可能檢測(cè)到錯(cuò)誤的定時(shí)，導(dǎo)致UE在CP之外采樣，從而導(dǎo)致時(shí)隙干擾ISI。在LTE中，通過(guò)引入多個(gè)PSS來(lái)緩解這個(gè)問(wèn)題。這些PSS可用于不同小區(qū)，以避免UE看到來(lái)自多個(gè)相鄰小區(qū)（包括所需小區(qū)）的信道的疊加。

SSS錯(cuò)誤檢測(cè)

對(duì)于LTE，小區(qū)ID基本上是從3個(gè)部分檢測(cè)出來(lái)的：1）PSS 、2）SSS的段1，3）SSS的段2。如圖2所示。當(dāng)UE位于小區(qū)邊緣（在小區(qū)A和B之間）上執(zhí)行相鄰小區(qū)搜索時(shí)，這種三層設(shè)計(jì)導(dǎo)致表1中列出的許多問(wèn)題：

1.?當(dāng)PSS看到的信道與SSS不同時(shí)，會(huì)發(fā)生相位失配（類(lèi)似于SFN效應(yīng)）。如果在不使用PSS的情況下從SSS檢測(cè)到SSC（secondary synchronization code），則可以避免這種情況。也就是說(shuō)，在不使用從PSS導(dǎo)出的任何信道估計(jì)的情況下，非相干地檢測(cè)SSC。

2.?當(dāng)來(lái)自小區(qū)A和B的兩個(gè)SSS段中只有一個(gè)重合時(shí)發(fā)生碰撞。正如相位失配一樣，盡管這個(gè)問(wèn)題不嚴(yán)重，但它會(huì)導(dǎo)致更差的互相關(guān)特性。

3.?當(dāng)來(lái)自小區(qū)A和B的兩個(gè)SSS段不同時(shí)，無(wú)論來(lái)自小區(qū)A和B的PSS是否相同，都會(huì)出現(xiàn)模糊。觀察到當(dāng)來(lái)自小區(qū)A和B的PSS相同時(shí)，UE可以檢測(cè)到2x2＝4個(gè)小區(qū)ID值，而只有2個(gè)小區(qū)ID（與小區(qū)A和B相關(guān)聯(lián)）是有效的。更糟糕的是，當(dāng)來(lái)自小區(qū)A和B的PSS不同時(shí)，UE可以檢測(cè)到2x2x2＝8個(gè)小區(qū)ID值，而只有2個(gè)小區(qū)ID（與小區(qū)A和B相關(guān)聯(lián)）是有效的。

在上述三個(gè)問(wèn)題中，模糊性可能是最嚴(yán)重的一個(gè)。因此，基于第一SSS段的索引對(duì)第二SSS段進(jìn)行加擾，并且基于（來(lái)自PSS）的值對(duì)整個(gè)SSS進(jìn)行加擾。然而，由于加擾只能改善SSS的互相關(guān)特性，模糊問(wèn)題不能完全消除。

然而，由于基于PBCH的故障保護(hù)機(jī)制，當(dāng)對(duì)所有檢測(cè)到的候選小區(qū)ID重復(fù)PBCH檢測(cè)時(shí)，可以剔除無(wú)效的候選小區(qū)ID。無(wú)效的候選小區(qū)ID很可能會(huì)使CRC檢查失敗，從而被刪除。然而，這是以UE鄰近小區(qū)搜索復(fù)雜性（功耗）為代價(jià)的。

對(duì)于NR，在以下情況下，可以避免（或至少減少）上述問(wèn)題：

(1)?PSS不支持小區(qū)ID的假設(shè)，但這比較大膽，需謹(jǐn)慎

(2)?不使用兩段SSS設(shè)計(jì)

(3)?非相干SSC檢測(cè)用作SSS的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

6GHz以上頻段

對(duì)于6GHz以上頻段（例如28 GHz），需要模擬波束掃頻結(jié)構(gòu)來(lái)補(bǔ)償嚴(yán)重的傳輸損耗。由于這些模擬波束中的每一個(gè)都是窄的（高度方向性），因此，對(duì)于窄帶掃頻波束，合理地在子幀內(nèi)的多個(gè)窄帶OFDM符號(hào)中重復(fù)同步信號(hào)傳輸。注意，在多個(gè)子幀之間重復(fù)同步信號(hào)的替代方案可能會(huì)產(chǎn)生更大的采集時(shí)間。在這種情況下，由于無(wú)法盲檢子幀定時(shí)（OFDM符號(hào)），因此需要將其指示為同步信號(hào)的一部分或作為新的小區(qū)搜索參數(shù)。

所以，同步信號(hào)設(shè)計(jì)需考慮以下幾個(gè)方面

(1)?·與PSS定時(shí)采集相關(guān)的SFN效應(yīng)

(2)?·多層小區(qū)ID檢測(cè)（LTE的三層）導(dǎo)致的歧義問(wèn)題

(3)?·對(duì)于6GHz以上頻段，如何處理由于波束掃頻機(jī)制而產(chǎn)生的額外定時(shí)假設(shè)