精品文档_5GNR物理层解析(物理层帧结构、物理信道、随机接入)
- 格式:pdf
- 大小:378.17 KB
- 文档页数:3
同步过程小区搜索小区搜索过程是UE获得和小区时间和频率同步,并检测物理层小区ID的过程。
为进行小区搜索,UE需接收下列同步信号:主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)。
主辅同步信号在TS38.211中定义。
UE应假设PBCH、PSS和SSS在连续的OFDM符号内接收,并且形成SS/PBCH块。
对于半帧中的SS/PBCH块,候选SS/PBCH块的OFDM符号索引号和第1个OFDM 符号索引根据下列情况确定:o15KHz子载波间隔:候选SS/PBCH块的第1个OFDM符号有索引{2,8}+ 14*n。
对于载波频率小于等于3GHz,有n=0,1。
对于载波频率大于3GHz且小于6GHz,有n=0,1,2,3。
o30KHz子载波间隔:候选SS/PBCH块的第1个OFDM符号有索引{4,8,16,20} +28*n。
对于载波频率小于等于3GHz,有n=0。
对于载波频率大于3GHz且小于6GHz,有n=0,1。
o30KHz子载波间隔:候选SS/PBCH块的第1个OFDM符号有索引{2,8}+ 14*n。
对于载波频率小于等于3GHz,有n=0,1。
对于载波频率大于3GHz且小于6GHz,有n=0,1,2,3。
o120KHz子载波间隔:候选SS/PBCH块的第1个OFDM符号有索引{4,8,16, 20}+28*n。
对于载波频率大于6GHz,有n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12, 13,15,16,17,18。
o240KHz子载波间隔:候选SS/PBCH块的第1个OFDM符号有索引{8,12,16, 20,32,36,40,44}+56*n。
对于载波频率大于6GHz,有n=0,1,2,3,5,6,7, 8。
一个半帧中的候选SS/PBCH块在时域上以升序从0到L−1]L−1]进行编号。
对于L=4L=4或L>4L>4,UE应根据与每个半帧内SS/PBCH块索引一一对应的PBCH 中传输的DM-RS序列索引,分别确定SS/PBCH块索引的2或3个LSB比特。
5GNR物理层5GPHY层概述简介:2017年12⽉发布了第⼀个规范,该规范⽀持NSA(⾮独⽴),其中符合5G规范的UE依赖现有LTE进⾏初始访问和移动性。
2018年6⽉,SA版本的5G NR规格已完成,可独⽴于LTE运⾏。
5G NR技术有3个不同的⽤例,即。
eMBB(增强型移动宽带),mMTC(⼤型机器类型通信)和URLLC(超可靠的低延迟通信)。
3GPP TS 38.200系列⽂档中指定了5G PHY层。
5G NR⽹络即有两个主要组成部分。
UE(即移动⽤户)和gNB(即基站)。
5G NR⽀持两个频率范围FR1(低于6GHz)和FR2(毫⽶波范围,24.25⾄52.6 GHz)。
NR使⽤从LTE中使⽤的基本15 KHz⼦载波间隔中得出的灵活⼦载波间隔。
因此,选择CP长度。
µΔF= 2 µ 0.15循环前缀015KHz普通的130 KHz普通的260KHz普通,扩展3120KHz普通的4240KHz普通的5480KHz普通的⼀个5G NR帧的持续时间为10ms。
⼀帧具有10个⼦帧,每个⼦帧具有1ms的持续时间。
每个⼦帧的时隙数取决于⼦载波间隔。
根据循环前缀类型,每个时隙可以具有14个OFDM符号或12个OFDM符号。
对于15 KHz为1 ms,对于30 KHz为500 µs,依此类推。
15 KHz的⼦载波间隔每个⼦帧占⽤1个时隙,30 KHz的⼦载波间隔每个⼦帧占⽤2个时隙,依此类推。
每个时隙分别基于正常CP和扩展CP占⽤14个OFDM符号或12个OFDM符号。
每个5G NR帧被分为两个相等⼤⼩的半帧,每个半帧中有5个⼦帧。
半帧-0由⼦帧0⾄4组成,半帧1由⼦帧5⾄9组成。
上⾏链路帧i在下⾏链路帧i之前的提前的开始时间为T TA 。
T TA =(N TA + N TA,偏移量)* Tc其中,物理层时间单位Tc = 1 /(Δfmax* Nf)Δfmax= 480 KHz,Nf = 4096Tc = 0.509 ns 在时域中称为采样时间K = LTE采样时间/ 5G NR采样时间= Ts / Tc➤K= 64N TA,偏移量在TS 38.133⽂件中按表7.1.2-2定义。
5G NR性能需求和物理层设计要点分析摘要:无线网络接入大量智能终端后,移动通讯数据爆炸式增长,5G NR的应用,具有更高灵活性、传输速率及可靠性,广受国内外关注。
为提高5G NR运行效率,文章以5G NR性能需求为切入点,从频率设计、波形设计、子载波间隔、信道设计这几方面出发,明确物理层设计要点,从而为相关工作者提供参考。
关键词:5G NR;性能需求;物理信道;设计要点前言:自中国广电、中国电信、中国联通及中国移动获得5G牌照后,建设5G网络速度也随之加快,2020年三大运营商基于规模测试实现预商用,完成规模部署,5G凭借其低时延、高速率、设备海量接入的优势,实现大规模商用。
5G设计新一代移动通信网络,具有“复杂”且“灵活”的技术特点,为应对更多复杂场景挑战,5G NR应当做好物理层面设计,承载更多控制信息和用户数据,从而提高视频资源灵活性,适用于高可靠性、高速率的业务场景。
1 5G NR性能需求5G是移动物联网和互联网需求下产生,能够为人们提供可靠、快速的网络,国际电信联盟将5G划分为大规模机器类型通信(eMTC)、增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通信(uRLLC)[1]。
其中,uRLLC多用于工业领域,包括自动驾驶移动、远程医疗、机器自动响应等,对于时延较为敏感;eMBB是增加带宽满足人们数字生活要求,适应虚拟现实,增强现实应用程序;eMTC为高吞吐智能城市,多为大规模物联网项目,能够提供较高网络密度。
而5G场景性能需求及技术见表1。
表1 5G场景关键性能场景性能需求关键技术大规模机器类型通信体验速率100Mbit/s新型多址技术、大规模天线阵列增强型移动宽带体验速率1Gbit/s;流量密度10Tbit/s/k㎡;峰值流速10Gbit/s新型多址技术、大规模天线阵列、超密集组网超可靠低时延通信端到端时延ms量级;空口时延1ms;可靠性近似100%移动边缘计算、D2D技术、新型多址技术物理层处于无线通信最底层,负责基站和终端见比特流数据传输的功能,也是5G系统核心部分,物理层结构借鉴4G部分,增加灵活创新部分,具体如下:1.参数集。
5GNR系列(四)物理下⾏共享信道(PDSCH)物理层过程详解⼀、传输块CRC附加(⼀)⽅法步骤通过循环冗余校验(CRC)在每个传输块上提供错误检测。
整个传输块⽤于计算CRC奇偶校验⽐特。
传送到层1的传输块⽐特记为\(a_{0}, a_{1}, a_{2}, a_{3}, \dots, a_{A-1}\),奇偶校验⽐特记为\(p_{0}, p_{1}, p_{2}, p_{3}, \dots, p_{L-1}\),其中\(A\)是有效载荷的⼤⼩,\(L\)是校验⽐特的位数。
最低阶信息位\(a_{0}\)被映射到传输块的最有效位。
奇偶校验位根据协议所述规则计算并附加到DL-SCH传输块。
当\(A>3824\)时,设置\(L\)为24⽐特,并使⽤⽣成多项式\(g_{\mathrm{CRC} 24 \mathrm{A}}(D)\);否则,设置\(L\)为16⽐特,并使⽤⽣成多项式\(g_{\mathrm{CRCl} 6}(D)\)。
CRC附加之后的⽐特记为\(b_{0}, b_{1}, b_{2}, b_{3}, \ldots, b_{B-1}\),其中\(B=A+L\)。
(⼆)流程图⼆、码块分割及CRC附加(⼀)⽅法步骤码块分割的输⼊⽐特序列记为\(b_{0}, b_{1}, b_{2}, b_{3}, \dots, b_{B-1}\),其中\(B>0\)。
如果\(B\)⼤于最⼤码块长度\(K_{\mathrm{cb}}\),则需要进⾏码块分割,并对分割后得到的各个码块添加24⽐特CRC校验序列。
码块分割的输出⽐特记为\(c_{r 0}, c_{r 1}, c_{r 2}, c_{r 3}, \dots, c_{r\left(K_{r}-1\right)}\),其中\(0 \leq r<C\)表⽰码块编号,\(K_{r}=K\)表⽰每个码块中的⽐特数。
1.确定最⼤码块长度\(K_{\mathrm{cb}}\)对于BG1,最⼤码块长度为:\(K_{\mathrm{cb}}=8448\)对于BG2,最⼤码块长度为:\(K_{\mathrm{cb}}=3840\)2.确定码块数\(C\)当\(B \leq K_{\mathrm{cb}}\)时,不需要进⾏码块分割,即码块数\(C=1\),码块长度\(B^{\prime}=B\),不添加CRC,\(L=0\)。
5GNR-总体架构与物理层⼀ NR总体架构与功能划分1.1 总体架构 NG-RAN节点包含两种类型: l gNB:提供NR⽤户平⾯和控制平⾯协议和功能 l ng-eNB:提供E-UTRA⽤户平⾯和控制平⾯协议和功能 gNB与ng-eNB之间通过Xn接⼝连接,gNB/ng-eNB通过NG-C接⼝与AMF(Access and Mobility Management Function)连接,通过NG-U接⼝与UPF(User Plane Function)连接。
5G总体架构如下图所⽰,NG-RAN表⽰⽆线接⼊⽹,5GC表⽰核⼼⽹。
1.2 功能划分 5G⽹络的功能划分如下图所⽰。
NG-RAN包含gNB或ng-eNB节点,5G-C⼀共包含三个功能模块:AMF,UPF和SMF(Session Management Function)。
1.2.1gNB/ng-eNB l ⼩区间⽆限资源管理Inter Cell Radio Resource Management(RRM) l ⽆线承载控制Radio Bear(RB)Control l 连接移动性控制 Connection Mobility Control l 测量配置与规定Measurement Configuration and Provision l 动态资源分配Dynamic Resource Allocation1.2.2AMF l NAS安全Non-Access Stratum(NAS) Security l 空闲模式下移动性管理Idle State Mobility Handling1.2.3UPF l 移动性锚点管理 Mobility Anchoring l PDU处理(与Internet连接)PDU Handling1.2.4SMF l ⽤户IP地址分配 UE IP Address Allocation l PDU Session控制1.3 ⽹络接⼝1.3.1NG接⼝ NG-U接⼝⽤于连接NG-RAN与UPF,其协议栈如下图所⽰。
5G NR物理层概述(第16版)目录1范围 (2)2参考文献 (3)3定义、符号和缩写 (3)3.1定义 (3)3.2符号 (3)3.3专业缩写词 (4)4第一层的一般描述 (5)4.1与其他层的关系 (5)4.1.1通用协议架构 (5)4.1.2向更高层提供的服务 (6)4.2第1层的一般描述 (6)4.2.1多路访问 (6)4.2.2物理通道和调制 (6)4.2.3信道编码 (7)4.2.4物理层协议 (7)4.2.5物理层测量 (8)5物理层规范的文档结构 (8)5.1概览 (8)5.2TS 38.201:物理层;概述 (8)5.3TS 38.202:物理层提供的物理层服务 (8)5.4TS 38.211:物理信道和调制 (9)5.5TS 38.212:多路复用和信道编码 (9)5.6TS 38.213:物理层控制程序 (9)5.7TS 38.214:数据的物理层程序 (10)5.8TS 38.215:物理层测量 (10)5.9TS 37.213:共享频谱信道接入的物理层程序 (10)1范围本文件提供了天然橡胶无线电接口物理层的一般描述。
本文档还描述了3GPP物理层规范,即TS 38.200系列的文档结构。
2参考文献下列文件所载条款,通过在本文件中的引用,构成本文件的条款。
[1]3GPP TR 21.905:“3GPP规范词汇”[2]3GPP TS 38.202:“NR;物理层提供的服务”[3]3GPP TS 38.211:“NR;物理信道和调制”[4]3GPP TS 38.212:“NR;多路复用和信道编码”[5]3GPP TS 38.213:“NR;物理层控制程序”[6]3GPP TS 38.214:“NR;数据的物理层程序”[7]3GPP TS 38.215:“NR;物理层测量”3定义、符号和缩写3.1定义就本文件而言,TR 21.905 [1]中给出的术语和定义及以下内容适用。
本文件中定义的术语优先于TR 21.905 [1]中相同术语的定义(如果有)。
5G NR V2X物理层结构RAN1#94bis在sidelink物理层结构方面取得了重大进展,并在numerology、资源池和PSSCH/PSCCH复用方面做出了重要决策。
但还有一些未决策,如:●使用哪种波形(CP-OFDM或DFT-SOFDM)●哪个CP长度要支持哪个SCS●支持PSCCH/PSSCH复用的选项有哪些●是否为sidelink定义BWP,BWP和RP之间的关系是什么●SCI和SFCI包括什么,以及如何传达mode 1的SCI和SFCI●RS设计NumerologyNR sidelink在Uu口支持给定频率范围内的SCS,即FR1中的{15,30,60 kHz}和FR2中的{60,120 kHz},并为每个SCS定义正常CP长度。
此外,还支持60kHz的扩展CP,如表1所示。
表1: NR Uu Numerology具有更长的CP长度使得UE能够处理更大的延迟扩展并容忍更大的同步误差。
然而,这是有代价的:扩展CP(20%)的开销比普通CP(6.6%)大得多。
因此,应支持正常CP长度,以确保低开销通信。
对于sidelink,由于传播延迟导致的到达时间(TOA:Time of Arrival)差异可能很大。
表2显示了在理想条件下,根据CP长度(与表1类似,但具有距离),可容忍的最大TOA。
作为参考,UE之间的通信范围高达1000m(扩展传感器用例),扩展CP可支持60kHz。
表2:理想条件下CP长度和最大支持范围WaveformDFT-s-OFDM具有比CP-OFDM更低的峰均比,尤其是对于低调制阶数。
这在一些实现中可能有助于省电,但对于连接到12V/48V电池的车载UE来说不是一个重要问题。
此外,DFT-s-OFDM对链路性能有显著影响。
图1(a)显示了根据TR 37.885的链路级假设,在FR1中不同速度下,对于16-QAM和64-QAM,DFT-s-OFDM与CP-OFDM的性能比较。