什么是ARFCN

 

ARFCN，英文全稱Absolute Radio Frequency Channel Number，即絕對(duì)無(wú)線頻道編號(hào)，是指在GSM無(wú)線系統(tǒng)中用來(lái)鑒別特殊射頻通道的編號(hào)方案。

 

“ARFCN”一詞源自于GSM技術(shù)，隨著新技術(shù)的發(fā)展，延伸出其他類似術(shù)語(yǔ)，如UMTS / WCDMA的UARFCN，E-UTRAN / LTE的EARFCN，以及現(xiàn)在5G / NR的NR-ARFCN。

 

計(jì)算公式：

 

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

其中，F_REF-Offs和N_REF-Offs由下表給出，N_REF為NR-ARFCN

 

 

 

補(bǔ)充說(shuō)明：

 

(1) 信道柵格是頻帶中相鄰載波（信道）之間的距離，也是UE在小區(qū)搜索過(guò)程中掃描特定band的步長(zhǎng)以獲得網(wǎng)絡(luò)所用頻率的準(zhǔn)確信息。

 

(2) 3G/4G的信道柵格固定為100k，以此編號(hào)ARFCN，且不同Band均受此約束。而5G由于引入更高頻段（FR2），且支持不同參數(shù)集混合配置，故區(qū)分為兩種：全局頻率柵格（Global frequency raster, ΔF_Global）和頻帶信道柵格（Operating bands channel raster, ΔF_Raster）。

 

(3) ΔF_Global用于定義絕對(duì)的NR-ARFCN，取值情況如上表；ΔF_Raster是ΔF_Global的整數(shù)倍，用于減小計(jì)算量（加快掃描速度），不同的Operating band有不同的N_REF計(jì)數(shù)步長(zhǎng)（ΔF_Raster），F(xiàn)R1多為15kHz或100kHz。

 

(4) ARFCN必須是正整數(shù)，且需要滿足不同頻段的整數(shù)倍要求，由此，會(huì)導(dǎo)致CRB中心位置未必落在載波的中心處。

 

什么是GSCN

 

GSCN，英文全稱Global Synchronization Channel Number，即全球同步信道號(hào)，是用于標(biāo)記SSB的信道號(hào)。

 

每一個(gè)GSCN對(duì)應(yīng)一個(gè)SSB的頻域位置SSREF（SSB的RB10的第0個(gè)子載波的起始頻率），GSCN按照頻域增序進(jìn)行編號(hào)。

 

相關(guān)圖表：

 

▎SSB的頻域位置SSREF與GSCN的關(guān)系參考如下表：

 

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

 

同步柵格（Synchronization raster）是5G第一次出現(xiàn)的概念，其目的在于加快終端掃描SSB所在頻率位置。

 

▎3GPP定義了3個(gè)同步柵格，如下表：

 

 

以n41頻段為例，100MHz帶寬的載波，SCS=30kHz，有273個(gè)RB。如果按照1.2MHz掃描，1200/30=40個(gè)SCS，需要掃描273×12/40=82次就能掃完整個(gè)載波；如果按照15kHz的信道柵格，則需要掃描6552次才能完成。這顯然非常有利于加快UE同步的速度。

 

▎常見的n41、n77和n78的GSCN如下表：

 

 

補(bǔ)充說(shuō)明：

 

在確定GSCN時(shí)，一般先根據(jù)SSB的中心頻率確定N值，再根據(jù)取整的N值去推算GSCN；但GSCN不是必須的，采用SSB中心頻率的ARFCN也是可以的。

 

GSCN一般用于SA組網(wǎng)模式下加快時(shí)頻同步速度，為繼續(xù)解讀MIB和SIB1消息；對(duì)于NSA則不太需要，RRC重配置消息中已經(jīng)攜帶了NR的SSB頻點(diǎn)、NR頻段以及NR的帶寬信息，故終端不需要去掃描NR的SSB。

 

5G的同異頻指的是SSB的中心頻點(diǎn)是否相同，在鄰區(qū)關(guān)系配置中，也是配置SSB的中心頻點(diǎn)。

 

相關(guān)參數(shù)

 

相比于4G，在5G的各個(gè)物理信道（SSB/BWP）位置是靈活可變的，且可能采用不同的子載波帶寬（SCS），因此就需要相應(yīng)的頻域參考坐標(biāo)系。坐標(biāo)系1以RB為步長(zhǎng)，原點(diǎn)叫做參考RB（RRB），通常標(biāo)記為NCRBXXX；坐標(biāo)系2以SCS為步長(zhǎng)，原點(diǎn)叫做PointA，通常標(biāo)記為KXXX。需要注意的是，在坐標(biāo)系概念下，SCS的大小是確定的，FR1固定為15kHz，FR2固定為60kHz。

 

 

 

公共資源塊：

 

Common Resource Block（CRB），是指整個(gè)物理載波頻率范圍內(nèi)，以固定的子載波間隔（SCS，大小由SCS-SpecificCarrier IE中的subcarrierSpacing指定）將頻段劃為為多個(gè)OFDM子載波，每12個(gè)子載波為一個(gè)CRB。

 

部分帶寬：

 

Bandwidth Part（BWP）由連續(xù)多個(gè)CRB組成，每個(gè)UE都有一個(gè)初始BWP，最多可以定義4個(gè)BWP，但任意時(shí)刻只能有一個(gè)處于激活狀態(tài)。不同BWP可以有不同的u值（不同子載波間隔，BWP IE 中的subcarrierSpacing），且各種物理信道（如PUCCH、PDCCH、PUSCH、PDSCH等）的只在BWP局限的范圍內(nèi)定義資源。

 

Point A：

 

定義為CRB0的第0個(gè)子載波中心對(duì)應(yīng)的頻率或ARFCN（L3為absoluteFrequencyPointA，L1為offset-ref-low-scs-ref-PRB）。

 

同步信號(hào)塊：

 

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

 

因此對(duì)于FR1有：

 

兩個(gè)公式：

 

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

 

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

 

一個(gè)計(jì)算實(shí)例

 

舉例：

 

下面是一個(gè)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際NSA組網(wǎng)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：

 

這是一個(gè)n41頻段，SCS=30kHz，總CRB數(shù)為273個(gè)。

 

Point A頻率=503172×5/1000=2515.86MHz

SSB中心頻率=512964×5/1000=2564.82MHz

載波中心頻率=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

載波下邊沿頻率=2515.86 - 30kHz / 2 = 2515.853MHz

 

載波下邊保護(hù)間隔=2515.853 - (2565 - 50) = 853kHz

載波上邊保護(hù)間隔=100 - 98.280 - 0.853 = 867kHz

兩側(cè)的保護(hù)間隔都滿足100MHz要求的最小保護(hù)間隔為845kHz的要求。

 

如以SA模式接入該NR小區(qū)，那么MIB消息中的ssb-SubcarrierOffset應(yīng)為0，SIB1消息中的offsetToPointA應(yīng)為252。

 

關(guān)于中心頻點(diǎn)

 

如上例，載波中心頻率為2565MHz，SSB中心頻率為2564.82MHz，二者并不完全相同，相差6個(gè)30KHz的子載波，ARFCN相差36，即中心頻點(diǎn)的ARFCN=512964+36=513000，滿足規(guī)范要求的步長(zhǎng)是6的整數(shù)倍。

 

由此可見，與4G的PSS/SSS同步信道中心必與載波中心、中心頻點(diǎn)ARFCN對(duì)齊不同，5G的三者之間可能是錯(cuò)開的。這是因?yàn)椋?/span>

 

1. 由于兩端的保護(hù)間隔可能不同，故載波ARFCN未必就對(duì)應(yīng)到載波的中心頻點(diǎn)。

 

2. 當(dāng)總的CRB數(shù)為偶數(shù)時(shí)，SSB中心與載波ARFCN對(duì)齊，否則SSB要低6個(gè)子載波。

 

因此，這些差異在參數(shù)配置時(shí)要特別注意，在gNodeB側(cè)要配置載波的ARFCN，在eNodeB側(cè)要配置NR的SSB ARFCN。

 

▎二者之間的換算關(guān)系，如下表：

 

 

▎下附不同載波帶寬、不同SCS帶寬下的最大可用CRB數(shù)，如下表：