5G-NR mmW frame structure

5G-NR 毫米波段帧结构（关注两个功能块：同步信号SS和CSI参考信号CSI-RS）

• 帧长TF=20ms
• 5G 毫米波段OFDM子载波间隔120KHZ或者240KHZ。
• 如图1，一个帧中有一个SS信号，SS包括M=64个burst block，每一个burst block持续时间TB，BS和UE的使用一个特定的波束对。
• 如图1，一个帧中有周期为TR的多个CSI-RS block，每个CSI-RS block持续时间TR（可设定），专门用来UE fine beam training and tracking
• 如图1，Synchronization Signal SS:每一个burst block中有4个OFDM符号（PSS，PBCH，SSS，PBCH)
  P（primary）SS用于cell detection and synchronization，分配在第一个OFDM符号的中间P=128个子载波，在4G中PSS基于ZC序列由于良好的循环自相关和傅里叶对偶，而5G-NR中PSS使用的是Maximum Length Sequence （M-Sequences），PSS和SSS分别由3、336个独特的序列，组成1008种组合定义了BS的cell identifier。
• Beamformed Initial Access:BS周期性的发送IA block，UE可以对这些信号进行处理用于establish the initial access，reconnect after beam misalignment and search for additional BSs for potential handover。在没有先验CSI可用的时候，SS中的sounding beam用于促进BS和UE的多天线处理。如图1，在DIA方案中BS使用MT种发射波束，UE使用MR种发射波束，用于覆盖所有的角度空间，每个beam用一次，所以需要M=MT*MR个SS bursts。
• Beam Training:目的在于识别和上报BS和UE最好的波束对。在DIA中sound’ing beam有large beam-width and flat response inside angular sectors。这种设计在M个burst内可以覆盖角度空间，但只能实现粗传播方向估计。因此，在CSI-RS阶段，DIA依靠定向波束训练来改善角分辨率，BS和UE在感兴趣的区域内控制窄测深波束。

UE寻找BS进行初始连接阶段，接收信号模型示意图

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• 如图2，NB是一个SS burst的采样点总数，每个SS都包含有NCP个采样点长度的循环前缀用于对抗多径时延。因此0,…,N种前NCP是循环前缀，后是PSS信号对应的采样点。BS和UE在每一个burst block的NB个采样点中从IA beam codebook中选择一个波束，然后再在下一个block切换波束，假设切换波束不引入延迟和相位偏移。
• 其中式1中的H同样是常用的extended S-V model。
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• 其中pc(t)是时域响应滤波器due to limited temporal resolution $T_s$

参考文献：Compressive Initial Access and Beamforming Training for Millimeter-Wave Cellular Systems.