5G NR 協(xié)議學(xué)習(xí):物理層

5G是第五代移動(dòng)通信的簡(jiǎn)稱耳璧,當(dāng)然混驰,就像4G有另一個(gè)名字LTE一樣,5G也有另一個(gè)名字:NR(New Radio),新空口败潦。

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雖然5G的正式商用還沒(méi)有開(kāi)始,但是5G第一個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議已經(jīng)在2018年底凍結(jié)狸膏,本文主要總結(jié)了R15協(xié)議中物理層的主要內(nèi)容沟饥,方便后續(xù)查閱。

首先給出物理層協(xié)議的下載地址湾戳,3GPP協(xié)議的38.2xx系列:

http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/38_series/

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1贤旷、38.201:概述

物理層的協(xié)議是38.2xx系列幼驶,其中38.201是物理層的概述,簡(jiǎn)單介紹了物理層協(xié)議的主要內(nèi)容韧衣,包括:多址接入方式盅藻,幀結(jié)構(gòu)氏淑,物理信道和調(diào)整方式,信道編碼硕噩,物理層處理流程假残,以及物理層測(cè)量等。

除了38.201之外榴徐,物理層協(xié)議還有另外6個(gè)文檔守问,分別詳細(xì)介紹了上述主要內(nèi)容匀归,各個(gè)協(xié)議之間的關(guān)系可以用下圖表示:

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2、38.202:物理層的功能和服務(wù)

38.202是物理層協(xié)議除了概述之外最短的一個(gè)文檔耗帕,主要介紹了終端側(cè)物理層各個(gè)信道的模型和處理流程穆端。

從終端側(cè)到基站側(cè)的上行處理流程如下圖所示:

- Higher-layer data passed to/from the physical layer

- CRC and transport-block-error indication

- FEC and rate matching

- Data modulation

- Mapping to physical resource

- Multi-antenna processing

- Support of L1 control and Hybrid-ARQ-related signalling

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從終端側(cè)到基站側(cè)的上行處理流程如下圖所示:

- Higher-layer data passed to/from the physical layer;

- CRC and transport-block-error indication;

- FEC and rate matching;

- Data modulation;

- Mapping to physical resource;

- Multi-antenna processing;

- Support of L1 control and Hybrid-ARQ-related signalling.

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上下行的處理流程基本相同,唯一的差別就是方向相反仿便。

3体啰、38.211:物理信道和調(diào)制

物理層的核心協(xié)議之一,詳細(xì)介紹了物理層的幀結(jié)構(gòu)嗽仪,物理資源荒勇,上下行信道信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程等。

NR與LTE系統(tǒng)都基于OFDM傳輸闻坚。兩者主要有兩點(diǎn)不同:

(1)LTE只支持一種子載波間隔15KHz沽翔,而NR目前支持5種子載波間隔配置;

(2)LTE上行采用基于DFT預(yù)編碼的CP-Based OFDM窿凤,而NR上行可以采用基于DFT預(yù)編碼的CP-Based OFDM仅偎,也可以采用不帶DFT的CP-Based OFDM。

211協(xié)議主要包含下面內(nèi)容:

3.1雳殊、幀結(jié)構(gòu):

幀橘沥,子幀,時(shí)隙等夯秃。

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3.2座咆、物理資源

天線端口,時(shí)頻資源格仓洼,RB介陶,RE,載波帶寬色建。

3.3斤蔓、通用函數(shù)

各種調(diào)制方式、序列產(chǎn)生方式镀岛,OFDM時(shí)域信號(hào)。

3.4友驮、物理層上行信道/信號(hào):

PUSCH加擾漂羊、調(diào)制、層映射卸留、預(yù)編碼走越、資源映射等;

PUCCH Format0-4序列產(chǎn)生耻瑟、加擾旨指、調(diào)制赏酥、預(yù)編碼和映射;

PRACH序列產(chǎn)生和資源映射谆构;

DM-RS裸扶、PT-RS和SRS信號(hào)產(chǎn)生和映射等。

3.5搬素、物理層下行信道/信號(hào):

PDSCH加擾呵晨、調(diào)制、層映射熬尺、天線端口映射、資源映射等粱哼;

PDCCH CCE,加擾揭措、調(diào)制和資源映射等胯舷;

PBCH加擾蜂筹、調(diào)制和資源映射等需纳;

DM-RS,PT-RS艺挪,CSI-RS參考信號(hào)的產(chǎn)生和映射不翩;

SSS和PSS同步信號(hào)的產(chǎn)生和映射麻裳。

4、38.212:復(fù)用和信道編碼

212協(xié)議主要包含下面內(nèi)容:

4.1津坑、傳輸信道與物理信道的映射關(guān)系

4.2妙蔗、信道編碼相關(guān)流程

CRC計(jì)算,分段和CRC添加疆瑰;

信道編碼方式:Polar碼眉反,LDPC碼,小碼塊的編碼寸五;

速率匹配等。

4.3梳杏、上行傳輸信道和控制信息

上行共享信道(UL-SCH):CRC添加,LDPC Graph選擇,分段與CRC添加叛溢,信道編碼,速率匹配楷掉,碼塊拼接,數(shù)據(jù)和控制信心的復(fù)用减响;

上行控制信息(PUCCH上傳輸):UCI信息產(chǎn)生,分段和CRC添加支示,信道編碼,速率匹配颂鸿,碼塊拼接,復(fù)用嘴纺;

上行控制信息(PUSCH上傳輸):UCI信息產(chǎn)生,分段和CRC添加栽渴,信道編碼尖坤,速率匹配闲擦,碼塊拼接,復(fù)用墅冷。

4.4纯路、下行傳輸信道和控制信息

廣播信道:序列產(chǎn)生寞忿,加擾,CRC添加腔彰,信道編碼,速率匹配霹抛;

下行共享信道和尋呼信道:CRC添加宵溅,LDPC Graph選擇上炎,分段和CRC添加,信道編碼藕施,速率匹配寇损,碼塊拼接;

下行控制信道:DCI格式裳食,CRC添加矛市,信道編碼,速率匹配诲祸。

5浊吏、38.213:物理層過(guò)程(控制)

213協(xié)議主要包含下面內(nèi)容:

  1.   同步流程:小區(qū)搜索,傳輸時(shí)間調(diào)整救氯,輔小區(qū)激活時(shí)間
    
  2.   無(wú)限鏈路監(jiān)視:UE需要監(jiān)視主小區(qū)的鏈路質(zhì)量
    
  3.   鏈路重配流程
    
  4.   上行功率控制
    
  5.   隨機(jī)接入流程
    
  6.   UE報(bào)告控制信息流程:
    

HARQ-ACK碼本判決(CBG-based HARQ-ACK,Type-1 HARQ-ACK着憨,Type-2 HARQ-ACK)

在上行控制信道上報(bào)告UCI

在上行共享信道上報(bào)告UCI

  1.   UE接收控制信息流程
    
  2.   UE-Group公共信令:時(shí)隙配置信令,非連續(xù)傳輸指示甲抖,SRS切換
    
  3.   帶寬相關(guān)操作
    
  4.   UE監(jiān)視Type0-PDCCH公共搜索區(qū)域
    

6、38.214:物理層過(guò)程(數(shù)據(jù))

214協(xié)議主要包含下面內(nèi)容:

  1. 下行功率控制
    
  2. 物理下行共享信道相關(guān)流程
    

UE接收PDSCH信號(hào)流程:傳輸方案挫剑,資源分配(時(shí)域,頻域)柱衔,調(diào)制方式確定和對(duì)應(yīng)碼率等(TBS表格),資源映射(RB層次和RE層次)秀存,UE接收下行參考信號(hào)捶码;

UE發(fā)送CSI信道流程:CSI信息框架,報(bào)告配置惫恼,基于PUCCH和PUSCH傳輸;

UE PDSCH處理時(shí)間祈纯。

  1.  物理上行共享信道相關(guān)流程
    

UE發(fā)送PUSCH信號(hào)流程:傳輸方案(基于碼本傳輸,非碼本傳輸)腕窥,資源分配(時(shí)域,頻域)簇爆,變換預(yù)編碼(Transform precoding)癞松,調(diào)制方式確定和對(duì)應(yīng)碼率等入蛆;

UE參考信號(hào)流程:DM-RS响蓉,PT-RS,SRS哨毁;

UE PUSCH 調(diào)頻流程枫甲;

UE PUSCH準(zhǔn)備過(guò)程時(shí)間。

7想幻、38.215:物理層測(cè)量

215協(xié)議主要包含下面內(nèi)容:

  1. UE測(cè)量能力

  2. NR-RAN測(cè)量能力

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