【5G RRC】5G系统消息SIB2介绍

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
       5G/6G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

一、5G系统消息SIB2介绍

       在5G NR中，SIB2提供了同频、异频和异系统（NR与LTE）小区重选相关的通用信息。它也提供了专门用于同频小区重选相关的信息。

       在5G中，小区重选可以是基于小区的测量，也可以是基于波束的测量。当gNB发射多个波束时，UE需要从一个或多个波束测量中产生小区的测量信息。

1.1 传输细节

• 信令无线承载： 未使用；
• RLC-SAP：TM；
• 逻辑信道：BCCH；
• 传输信道：DL-SCH；
• 物理信道：PDSCH；
• RNTI扰码：SI-RNTI；
• 方向：gNB–>UE；

二、SIB2 消息内容类别

SIB2 提供的信息包括：

• 通用小区重选信息；
• 小区重选的服务频点信息；
• 同频小区重选信息；

2.1 通用小区重选信息

SIB2的 cellReselectionInfoCommon 结构体提供了用于同频、异频和异系统间的小区重选的通用信息。相关结构如下图：

• nrofSS-BlocksToAverage 和 absThreshSS-BlocksConsolidation
  此参数仅适用于同频小区重选。5G NR小区操作是一种多波束操作，因此对于小区重选来说，是基于相同小区中的多个波束的SSBs来做小区质量测量的。相关流程如下：

  • 如果SIB2中没有配置上述两个字段，则UE会基于最强的SSB波束，作为每个小区的测量量；
  • 如果SIB2配置了这两个字段，则UE根据一组SSB波束的线性平均值，推导出每个小区的测量量。波束的选择是这样的，波束的测量值高于给定阈值 absThreshSS-BlocksConsolidation，且用于计算平均值的最大波束数量不超过 nrofSS-BlocksToAverage ；

• rangeToBestCell
  此参数用于同频和相同优先级的异频间小区重选流程。UE首先根据3GPP规范38.304 5.2.4.6节中指定的R-criteria对小区进行排名，然后使用参数 rangeToBestCell 来决定候选小区：

  • 如果没有配置 rangeToBestCell ，终端将重选排名最高的小区；
  • 如果配置了 rangeToBestCell ，则UE将对高于阈值（例如，absThreshSS-BlocksConsolidation ）的波束数最多的小区进行小区重选，且这个小区的R值应位于排名最高小区R值的 rangeToBestCell 范围内；
  • 如果有多个这样的小区, UE将对其中排名最高的小区进行小区重选；
  • 网络应该仅为该参数配置非负（以dB为单位）值；

• q-Hyst
  用于指示排名标准的迟滞值。它是服务小区R标准中使用的参数Q_hyst，用于同频和同等优先级的异频间小区重选；

• speedStateReselectionPar
  此参数用来确定UE的移动状态；

• q-HystSF
  它是根据终端移动速度的伸缩因子，sf-Medium 和 sf-High 分别是在中速和高速移动状态下应用于TS 38.304中定义的Q_hyst的附加迟滞量。例如，dB-6对应-6dB, dB-4对应-4dB，依此类推；

2.2 小区重选的服务频率信息

下面总结了每个IE的参数细节：

• s-NonIntraSearchP是TS38.304中的 S_{nonIntraSearchP} ，s-NonIntraSearchQ是TS38.304中的 S_{nonIntraSearchQ}。这些参数分别指定了同频和异系统间的S_rxlev （RSRP）和S_qual（RSRQ）的测量门限;

  • 对于s-NonIntraSearchP，实际值等于该字段的值*2（dB），如果该字段不存在，则使用默认值，即无穷大；
  • 对于s-NonIntraSearchQ，实际值等于该字段的值，如果该字段不存在，则采用默认值0 dB；
  • 对于系统信息提供的异频和异系统频率，UE根据系统消息中提供的优先级信息，按照以下规则使用这些参数：
    • Higher priority：对于重选优先级高于服务NR频率重选优先级的异频或异系统间的频率，UE将会测量优先级更高的异频或异系统间的频率，而不考虑 s-NonIntraSearchP 和 s-NonIntraSearchQ ；
    • Equal or Lower Priority：对于重选优先级等于或低于NR服务频率重选优先级的异频，以及对于重选优先级低于NR服务频率重选优先级的异系统间的频率。则服务小区会根据这些参数来判断是否启动测量；
  • 如果服务小区满足 S_rxlev > S_{nonIntraSearchP} 并且 S_qual > S_{nonIntraSearchQ}, 则UE不必执行相同或更低优先级的NR异频或异系统频率的小区测量；
  • 否则，UE应测量同等或更低优先级的NR异频或异系统频率；

• threshServingLowP 和 threshServingLowQ 参数，并分别指定RSRP和RSRQ阈值，当向比当前服务小区优先级较低的RAT或频率进行重选时，由服务小区上的UE使用：

  • threshServingLowP的实际值等于该字段值*2（dB）；
  • threshServingLowQ的实际值等于该字段值；
  • 如果SIB2中配置了 threshServingLowQ，则当UE服务小区的质量低于阈值 threshServingLowQ， 且目标小区的质量高于给定的阈值，则UE会向优先级低的rat或频率执行小区重选；
  • 如果SIB2中没有配置 threshServingLowQ，则UE将根据 threshServingLowP 参数，来判断是否向优先级低的rat或频率执行小区重选。只有当服务小区的RSRP低于 threshServingLowP 给出的阈值，而目标小区的RSRP高于某个阈值时，UE才会进行重选；

• CellReselectionPriority 参数提供了有关载波频率的绝对优先级，并用于小区重选过程。最高优先级为7，最低优先级为0。这是一个必填项；

• CellReselectionSubPriority 参数指示了一个小数值，将其与 cellReselectionPriority 的值相加，以获得E-UTRA和NR中相关载波频率的绝对优先级。值oDot2 对应于0.2，而oDot4 对应于0.4，以此类推。这是一个可选字段；

• 绝对优先级 = cellReselectionPriority + CellReselectionSubPriority（如果配置了）；

2.3 同频小区重选信息

SIB2的 intraFreqCellReselectionInfo 结构体中包含了同频小区重选的通用信息。 intraFreqCellReselectionInfo 参数详细说明如下：

• Q-RxLevMin 用于表示NR小区重选中要求的最小接收RSRP值（单位:dBm）。实际值Q_rxlevmin =字段值* 2dbm；

• Q-RxLevMinSUL 如果UE支持该小区下的SUL频率，则从该字段获得Q_rxlevmin。实际值Q_rxlevmin =字段值* 2dbm；

• Q-QualMin 用于表示NR小区重选中所需的最小RSRQ值（单位为dB）。如果该字段不存在，UE将默认Q_qualmin的值为负无穷大，这意味着无论接收到的信号质量如何，RSRQ的检查将始终通过；

• s-IntraSearchP 对应于参数S_IntraSearchP，而s-IntraSearchQ对应于参数S_IntraSearchQ。这些参数分别指定了同频测量的S_rxlev （RSRP）阈值和S_qual（RSRQ）阈值（单位为dB）；

  • 对于s-IntraSearchP，实际值等于该字段值*2 （dB），如果字段不存在，则默认该值为无穷大。对于s-IntraSearchQ，实际值等于该字段的值，如果字段不存在，则默认值为0 dB；
  • 如果服务单元满足S_rxlev >S_IntraSearchP和S_qual >S_IntraSearchQ终端不需要执行同频测量。否则，UE应进行同频测量；

• t-ReselectionNR 参数定义了相关NR频率的小区重选定时器值；

• frequencyBandList 定义了一系列可用于NR小区重选的频段信息；

• p-Max 指示了同频邻小区允许的最大发射功率，单位为dBm；

• smtc 定义了同频测量的测量时序配置，即UE测量SSB的测量时机。如果该字段不存在，则UE假设同频小区的SSB周期为5ms。它包含以下两个IE：

  • duration 配置了在测量窗口的子帧中接收SSB的持续时间；
  • periodicityAndOffset 配置了接收SSB的测量窗口的周期和偏移量；

• ss-RSSI-Measurement 用于配置基于同步参考信号的RSSI测量。ss-RSSI-Measurement 包括 measurementslots 和 endsymbol 信息，如下所示：

  • measurementSlots 指示了终端可进行RSSI测量的slot信息。BIT STRING的长度等于配置的SMTC窗口的slot数（由duration和SCS决定）。位图中的第一个（最左边）比特对应SMTC窗口中的第一个slot，位图中的第二个比特对应SMTC窗口中的第二个slot，依此类推。UE可执行测量的slot，在对应的位图中设置为1；
  • endSymbol 指示了在一个配置了RSSI测量的slot中，UE从符号0到给定的endSymbol符号内执行RSSI测量；

• ssb-ToMeasure 配置了一组要在SMTC测量时间内进行测量的SSB。当该字段不存在时，UE会测量所有的SSB。ssb-ToMeasure 参数用位图表示，如下所示：

  • shortBitmap： 长度为4 bit，适用于 f_c ≤ 3 GHz，且SSB burst set 中的SSB最大数量为4；
  • mediumBitmap：长度为8 bit，适用于3 GHz < f_c ≤ 6 GHz，且SSB burst set 中的SSB最大数量为8；
  • longBitmap：长度为64 bit，适用于f_c > 6 GHz，且SSB burst set 中的SSB最大数量为64；

• deriveSSB-IndexFromCell 表示UE是否可以利用服务小区的时间来推导邻小区传输的SSB index。如果该字段设置为true, UE将假定SFN和帧边界与服务频率上的邻小区对齐；

• t-ReselectionNR-SF 是 TS38.304 中对 Treselection_NR 的基于速度的伸缩因子：

  • 根据当前移动状态（高速或中速），将Treselection_NR与 sf-High 或 sf-Medium 相乘；
  • 应用相应缩放因子后的 Treselection_NR 的值将始终小于或等于缩放前的Treselection_NR；
  • 这通常意味着，在高速或中速移动状态下，允许更快地发生重选（基于缩放因子）；

三、总结

• 5G中的三种系统信息，即MSI、RMSI和OSI；
• SIB2是第三类系统信息，即其它系统信息（OSI）；
• SIB2提供了同频、异频和异系统（NR与LTE）小区重选相关的通用信息；
• SIB2的调度信息由SIB1提供；
• SIB2可以周期性广播或按需广播，也可以以专用方式发送给UE；
• SIB2可以配置为 小区特定的 或 区域特定的 ；
• SIB2映射到BCCH逻辑通道、DL-SCH传输通道和PDSCH物理通道；

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