系统信息分类

系统信息与各个信道的映射图示:
在这里插入图片描述

在5G高层中,系统信息可以分为三类:

  1. 最少系统信息(Minimum System Information,MSI):
    • MSI包括MIB和RMSI
    • MIB的RRC消息 MasterInformationBlock
    • MIB信息通过BCH和PBCH信道传输,传输模式为TM
    • MIB 对应的 RRC 参数:

MIB ::= SEQUENCE {
systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (6)),
subCarrierSpacingCommon ENUMERATED {scs15or60, scs30or120},
ssb-SubcarrierOffset INTEGER (0…15),
dmrs-TypeA-Position ENUMERATED {pos2, pos3},
pdcch-ConfigSIB1 INTEGER (0…255),
cellBarred ENUMERATED {barred, notBarred},
intraFreqReselection ENUMERATED {allowed, notAllowed},
spare BIT STRING (SIZE (1))
}

  1. 剩余最少系统信息(Remaining Minimum System Information,RMSI):
    • RMSI包括SIB1
    • SIB的RRC消息 SystemInformationBlock1
    • SIB1信息通过DL-SCH和PDSCH信道传输
  2. 其它系统信息(Other System Information,OSI):
    • OSI包括SIB2 ~ SIB9
    • SIB2 ~ SIB9被封装在一个称为 SystemInformation 的通用RRC消息中
    • SIBs信息通过DL-SCH和PDSCH信道传输
      注:
      (1) MSI是周期性广播的,而OSI可以由网络触发或根据终端请求,以广播或以专用方式提供。
      (2) 当终端需要OSI时,在发送OSI请求之前,终端需要知道在当前小区内需要的OSI是否可以获得,是否可以被广播。
      (3) 当UE处于RRC_IDLE或RRC_INACTIVE时,UE能够在不需要状态转移的情况下请求OSI;对于处于RRC_CONNECTED的UE,可以使用专用的RRC信令来请求和反馈OSI;
      (4) OSI可以在一定的时间内,按照配置的周期进行广播。OSI是通过广播还是通过UE专用的RRC信令反馈,这是由网络决定的。

3GPP标准定义的系统信息

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MIB和SIB相关信息说明

1、MIB在BCH上传输,周期为80 ms,重复在80 ms内完成,它包括从小区获取SIB1所需的参数。 MIB承载必要的基础信息:SFN,hich-config及dl带宽信息(band-width);
2、SIB1在DL-SCH上以160ms的周期和160ms内的可变传输重复周期发送.SIB1的默认传输重复周期是20ms但实际传输重复周期取决于网络实施。对于SSB和CORESET复用模式1,SIB1重复传输周期为20ms。对于SSB和CORESET复用模式2/3,SIB1传输重复周期与SSB周期相同。 SIB1包括关于其他SIB的可用性和调度(例如,SIB到SI消息的映射,周期性,SI窗口大小)的信息,其指示是否仅按需提供一个或多个SIB,并且在这种情况下,需要配置由UE执行SI请求。
3、SIB1以外的SIB在SystemInformation(SI)消息中携带,该消息在DL-SCH上传输。只有具有相同周期性的SIB才能映射到相同的SI消息。每个SI消息在周期性出现的时域窗口内发送(称为所有SI消息具有相同长度的SI窗口)。每个SI消息与SI窗口相关联,并且不同SI消息的SI窗口不重叠。也就是说,在一个SI窗口内仅发送相应的SI消息。可以在SI窗口内多次发送SI消息。除SIB1之外的任何SIB都可以使用SIB1中的指示配置为特定小区或特定区域。特定于小区的SIB仅适用于提供SIB的小区,而特定于区域的SIB适用于称为SI区域的区域,该区域由一个或多个小区组成,并由systemInformationAreaID标识;

  • 对于处于RRC_CONNECTED的UE,网络可以使用RRCReconfiguration消息通过专用信令提供系统信息,例如,如果UE具有活动BWP,没有配置公共搜索空间来监视系统信息或寻呼。
  • 对于PSCell和SCell,网络通过专用信令提供所需的SI,即在RRCRe配置消息内。然而,UE将获取PSCell的MIB以获得SCG的SFN定时(其可以与MCG不同)。在改变SCell的相关SI时,网络释放并添加相关的SCell。对于PSCell,只能通过使用同步重新配置来更改所需的SI。
    注意:物理层对SIB可以采用的最大大小施加限制。最大SIB1或SI消息大小为2976位。

MIB 的获取和处理

MIB / SIB获取过程因情况而异。在这里,我们将讨论TS 38.331 NR-RRC规范中定义的整个MIB/SIB获取过程。

  • 情况一:UE上电没有存储之前的SIB消息,也没有On-Demand系统信息
    UE 上电

    (1)小区搜索(PSS和SSS),解码PBCH 以获取MIB;
    (2)解码和存储MIB;
    (3)检查小区是否 Barred,如果小区 Barred,则停止这个流程,否则继续下面的流程;
    (4)使用存储的MIB参数解码SIB1,并将解码的结果存储起来;
    (5)当SIB1指示没有 demand SI 时,解码其它的系统消息(OSIs).
  • 情况二: UE刚刚上电,没有存储之前的SIB消息,但是有On-Demand系统信息
    UE 上电

    (1)小区搜索(PSS和SSS),解码PBCH 以获取MIB;
    (2)解码和存储MIB;
    (3)检查小区是否 Barred,如果小区 Barred,则停止这个流程,否则继续下面的流程;
    (4)使用存储的MIB参数解码SIB1,并将解码的结果存储起来;
    (5)当SIB1指示有 demand SI 时,检查RRC状态;
    (6)如果UE 的 RRC 的状态是 RRC-IDLE 或者 RRC-INACTIVE状态:
    • 触发UE底层发起RACH流程;
    • 当收到SI请求的确认消息时,获取需要的SI消息;
      (7)如果UE 的 RRC 状态是 RRC-Connected:
    • 协议并没有定义之后的操作,取决于实现;

MIB描述

消息处理

收到MIB后,UE应:

  • 存储获取的MIB;
  • 如果UE处于RRC_IDLE或RRC_INACTIVE中,或者如果UE在T311运行时处于RRC_CONNECTED状态:
  • 如果获取的MIB中的cellBarred设置为禁止:

认为该小区是禁止的;
如果intraFreqReselection设置为notAllowed:
将小区重新选择到与禁止小区相同频率的其他小区。
else:
将小区重新选择到与允许的禁止小区相同频率的其他小区。

  • else:

应用收到的systemFrameNumber,pdcch-ConfigSIB1,subCarrierSpacingCommon,ssb-SubcarrierOffset和dmrs-TypeA-Position。

消息参数

MIB ::= SEQUENCE {
systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (6)),
subCarrierSpacingCommon ENUMERATED {scs15or60, scs30or120},
ssb-SubcarrierOffset INTEGER (0…15),
dmrs-TypeA-Position ENUMERATED {pos2, pos3},
pdcch-ConfigSIB1 PDCCH-ConfigSIB1,
cellBarred ENUMERATED {barred, notBarred},
intraFreqReselection ENUMERATED {allowed, notAllowed},
spare BIT STRING (SIZE (1))
}

  • 系统帧号SFN:与LTE相同,NR系统帧为10 bits,从0—1023;Mib 承载10位中的6个高位(MSB) ,作为信道编码的一部分在PBCH传输块中传输SFN剩余4个LSB;
  • 子载波公共间隔:RMSI/MSG2/MSG4使用的子载波间隔;<6GHz的子载波间隔为15和30 kHz,>6GHz的子载波间隔为60和120 kHz
  • SSB子载波偏滞:表示SSB相对于CRB(Common Resource Block)的频域偏移量。该字段可能表明这个小区不提供SIB1,因此没有共同的CORESET。在这种情况下,pdcch-ConfigSIB1字段可以指示频率位置,其中UE可以(不)找到一个带有控制资源集的SS/PBCH,并且搜索SIB1的空间;
  • dmrs-TypeA位置:指示(首个)DL DM-RS的位置;对应于L1中参数“DL-DMRS-typeA-pos”
  • PDCCH SIB1配置:根据38.213[13]第4.1节中的RMSI-PDCCH-Config,确定PDCCH/SIB 带宽、公共控制资源集(CORESET))、公共搜索空间和必要的PDCCH参数。 如果字段 ssb-SubcarrierOffset 表示SIB1不存在,那么字段pdcch-ConfigSIB1表示用户可能找到具有SIB1的SS/PBCH块的频率位置,或者网络不提供具有SIB1的SS/PBCH块的频率范围(见 ts 38.213[13] ,第13节)。
  • 小区接入禁止:[根据TS 38.304]指示小区是否禁止UE驻留;
  • 频间重选指示:指示是否允许进行同频小区重选;[根据TS 38.304]当高优级级小区禁止接入时,控制同频重选。

SIB 描述

SIB 1 小区选择, 小区接入, SI调度
SIB 2 RACH,接入禁止,下行频率信息,MBSFN配置
SIB 3 同频小区重选
SIB 4 同频邻区
SIB 5 异频小区
SIB 6 UTRAN邻区(UMTS Terrestrial Radio Access Network,通用移动通信系统陆地接入网络)
SIB 7 GERAN邻区(GSM EDGE Radio Access Network)
SIB 8 CDMA邻区(CodeDivisionMultipleAccess)
SIB 9 毫微微蜂窝应用的家庭eNB
SIB 10/SIB 11 ETWS(Earthquake and Tsunami Warning System,地震海啸报警系统)
SIB 12 CMAS
SIB 14 扩展接入禁止
SIB 13/SIB 15/SIB 20 MBMS
SIB 16 GPS
SIB 17 GPS
SIB 18/SIB 19/SIB 21 Sidelink
SIB 24 NR 邻区

总体说明

  • MIB 和 SIB1 被称为 5G NR 中的最小系统信息(MSI,Minimum System Information);
  • SIB1 也可以被称为剩余最小系统信息(RMSI,Remaining Minimum System Information);
  • MIB 会向终端提供所有解码 SIB1 所需的信息;
  • SIB1 是小区特定的信息,仅对服务小区有效;
  • SIB1 携带了UE接入小区所需的关键信息;
  • SIB1 还包括其它系统消息的可用性和调度相关的信息,例如, SIBs 到系统消息(SI)的映射、周期、SI窗口大小等;
  • SIB1 的传输周期是160ms,并在160ms的传输周期内具有可变的传输重复周期;
  • 当在 ENDC 或 NSA 模式下工作时,不需要进行 SIB1 传输;
  • SIB1 的PDSCH资源使用DCI Format 1_0进行分配,并在公共搜索空间集内进行传输的;
  • 在 vRAN 或 Open RAN 架构(CU-DU gNB架构)中,DU负责生成 MIB 和 SIB1 的内容;
  • 通过 DU 发送的 F1AP: F1 Setup Request 或 F1AP: gNB DU Configuration Update 消息中包含的gNB-DU系统信息参数,将 MIB 和 SIB1 转发给CU;
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