4. NR小区搜索与初始接入信令测试

NR终端从开机到进入RRC_CONNECTED，必须依次完成小区搜索、系统信息获取、随机接入和RRC连接建立四个阶段。这四个阶段在空口上表现为SSB/PBCH、SIB1、Msg1~Msg4等一串具有严格时序关系的信令。使用R&S仪表（如CMX500或CMW500配合NR选件）进行测试时，核心任务不是"看有没有信号"，而是把这条信令链在正确的时频位置上捕获出来，并逐段验证其内容与协议一致性。

一、SSB/PBCH：小区搜索的时频锚点

SSB由PSS、SSS、PBCH和PBCH DMRS组成，占用20个RB（240个子载波）、4个OFDM符号。PSS/SSS提供物理小区ID（PCI = 3×N_ID(1) + N_ID(2)），PBCH DMRS提供SSB索引和半帧指示，PBCH承载MIB。SSB在时域上以5ms为半帧周期、以20ms为完整周期重复，具体候选位置由FR1的Case A~C或FR2的Case D~E决定。

在R&S仪表上，小区搜索测试通常这样组织：仪表作为gNB模拟器，配置SSB周期（如20ms）、SSB突发内候选位置（如Case B、SCS=30kHz时每半帧最多8个候选）、PCI和SSB索引映射。终端侧通过SSB测量事件上报RSRP/RSRQ，仪表侧则通过物理层日志确认终端是否在正确的SSB波束上完成同步。关键观察点是：终端上报的PCI是否与仪表配置一致、SSB索引是否落在仪表实际发射的波束上、PBCH DMRS的加扰序列是否与PCI匹配。若终端能解出PCI但无法稳定解PBCH，常见原因是SSB功率配置过低或PBCH DMRS功率偏移（powerControlOffsetSS）设置不当。

二、MIB与SIB1解码：从系统信息到接入参数

MIB通过PBCH以BCCH-BCH承载，周期80ms，内容包含systemFrameNumber、subCarrierSpacingCommon、ssb-SubcarrierOffset、pdcch-ConfigSIB1、cellBarred等。其中pdcch-ConfigSIB1的8比特直接决定CORESET#0的频域位置、时域符号数和PDCCH监测时机，是终端找到SIB1调度信息的关键。

SIB1通过DL-SCH在PDSCH上以SI-RNTI加扰的PDCCH调度，周期160ms，内容包含cellSelectionInfo、cellAccessRelatedInfo、si-SchedulingInfo、servingCellConfigCommon、rach-ConfigCommon等。测试时，仪表需正确配置CORESET#0和SearchSpace#0，否则终端即使解出MIB也无法定位SIB1。验证要点包括：MIB中的systemFrameNumber与仪表SFN是否对齐、SIB1中的q-RxLevMin是否允许终端驻留、rach-ConfigCommon中的前导格式和PRACH配置是否与仪表一致。

三、RACH前导与响应：Msg1~Msg2

随机接入分为基于竞争的4步流程（Msg1~Msg4）和2步流程（MsgA/MsgB）。4步流程中，终端根据SIB1的rach-ConfigCommon选择PRACH前导格式（如Format 0、A1、B4等）、时频资源和前导序列。前导由ZC序列生成，根序列由prach-RootSequenceIndex和logicalRootSequenceIndex决定，循环移位由zeroCorrelationZoneConfig决定。

仪表侧需要配置PRACH的时频资源（msg1-FrequencyStart、msg1-FDM、msg1-TimeDomainAllocation）和根序列参数。终端发送Msg1后，仪表在RAR窗口（由ra-ResponseWindow指定，通常为10~80个时隙）内以RA-RNTI加扰的PDCCH调度PDSCH，承载RAR（MAC PDU）。RAR包含Timing Advance、UL Grant和Temporary C-RNTI。验证时重点看：RA-RNTI是否与终端发送前导的时频位置匹配、TA值是否在合理范围（如0~3846）、UL Grant是否指向Msg3可用的PUSCH资源。

四、RRC连接建立：Msg3~Msg4

终端收到RAR后，在UL Grant指示的PUSCH上发送Msg3，即RRCSetupRequest，包含ue-Identity（5G-S-TMSI或随机值）和establishmentCause。仪表以TC-RNTI加扰的PDCCH调度Msg4，即RRCSetup，包含radioBearerConfig、masterCellGroup等。终端回复RRCSetupComplete，携带selectedPLMN-Identity和registeredAMF，至此进入RRC_CONNECTED。

在R&S仪表上，这一阶段的捕获通常通过协议日志（如CMX500的NR信令分析）完成。需要确认的字段包括：Msg3中的ue-Identity是否与后续Msg4中的initialUE-Identity一致、establishmentCause是否为mo-Signalling或mo-Data、RRCSetup中的rlc-BearerToAddModList是否与仪表配置的SRB1匹配。若终端在Msg4后未回复RRCSetupComplete，常见原因是TC-RNTI到C-RNTI的转换失败，或SRB1的PDCP/RLC配置不匹配。

五、仪表捕获与验证的实操要点

在CMX500上执行上述流程时，建议按以下顺序建立测试环境：首先配置小区参数（PCI、SSB周期、SCS、TDD/FDD模式），然后配置CORESET#0和SearchSpace#0，再配置PRACH资源（前导格式、根序列、时频位置），最后配置SRB1的PDCP/RLC/MAC参数。仪表启动小区后，终端应能自动完成小区搜索并驻留。

捕获信令时，使用仪表的"NR信令分析"视图，按时间顺序查看SSB→MIB→SIB1→Msg1→Msg2→Msg3→Msg4→Msg5的完整链路。若某一步缺失，可结合物理层日志定位：例如Msg1未发出，检查PRACH配置是否与SIB1一致；Msg2未收到，检查ra-ResponseWindow是否过短或RA-RNTI计算是否错误；Msg4后无Msg5，检查TC-RNTI转换和SRB1配置。

整个初始接入流程的验证，本质上是对"配置—发射—捕获—解码—比对"闭环的检查。仪表配置决定了空口上实际存在的信号，终端行为反映了协议栈对信号的解析结果，而信令日志则是两者之间的桥梁。只有把SSB/PBCH、MIB/SIB1、RACH和RRC连接建立这四个阶段放在同一条时间轴上观察，才能快速判断问题出在哪个环节。