5G NR 信道

简介

在UE和5G基站之间的空中接口上,5G New Radio在各种物理通道上承载信息。这些通道同时承载用户平面(UP)或控制平面(CP)信息。

但是,5G NR协议栈有许多层,每一层都以不同的抽象级别与其对等方进行通信。高层PDU(protocal data unit)不会直接映射到物理层进行传输。而是将一层的PDU映射到适合该层功能和抽象的通道类型。因此,RLC通过逻辑通道将其PDU传递给MAC。PHY的MAC PDU在传输通道上。

通道channels有以下三种:

逻辑通道:由MAC提供给RLC。控制通道携带CP数据包。话务通道携带UP(user plane)数据包 。每个逻辑通道映射到来自RLC(radio link control)层的RLC通道。

传输通道:由PHY提供给MAC。MAC层将一个或多个逻辑通道复用到传输通道。逻辑通道描述了承载的内容,而传输通道描述了承载方式。

物理通道:在空中接口上承载信息的通道。传输通道映射到物理通道。还有一些独立的物理通道不承载更高层的信息。

下行通道映射:

下行逻辑通道包括广播控制通道(BCCH),寻呼控制通道(PCCH),公共控制通道(CCCH),专用控制通道(DCCH)和专用业务通道(DTCH)。下行链路传输通道包括广播通道(BCH),寻呼通道(PCH)和下行链路共享通道(DL -SCH)。 下行链路物理通道包括物理广播通道(PBCH),物理下行链路控制通道(PDCCH)和物理下行链路共享通道(PDSCH)。

在映射方面,我们注意以下几点:

主信息块(MIB)的BCCH在BCH上进行,而在PBCH上进行。用于系统信息块(SIB)的BCCH在DL -SCH上进行,而在PDSCH上进行。UE使用PBCH进行小区获取,选择和重选。

PCCH->PCH->PDCH。这用于寻呼其小区位置未知的UE。

当没有RRC(radio resource control)连接时,UE在初始访问期间使用CCCH 。一旦建立连接,DCCH和DTCH就可用于UE。

PDSCH承载各种传输通道。它可以适应当前的链路条件。

PDCCH用于调度PDSCH和PUSCH上的传输。

上行通道映射:

上行逻辑通道包括公共控制通道(CCCH),专用控制通道(DCCH)和专用业务通道(DTCH)。上行链路传输通道包括随机接入通道(RACH)和上行链路共享通道(UL -SCH)。 上行链路物理通道包括物理随机接入通道(PRACH),物理上行链路控制通道(PUCCH)和物理上行链路共享通道(PUSCH)。

在映射方面,我们注意以下几点:

PRACH承载没有映射逻辑通道的RACH。UE使用PRACH进行网络的初始访问。RACH上携带的随机接入前同步码有助于克服由于多个UE同时发送而导致的消息冲突。

PUSCH承载UL -SCH,UL -SCH承载CCCH,DCCH和DTCH逻辑通道。像下行链路中的PDSCH一样,PUSCH具有可以适应链接条件的灵活配置。

尽管PUCCH也可以在PUSCH上发送,但是PUCCH携带上行链路控制信息。

CCCH,DCCH和DTCH也存在于下行链路中。DTCH是用UP户平面中唯一的。作为示例,我们注意到RRC信令消息和NAS消息(也通过RRC)使用DCCH。 应用程序数据使用DTCH。

5G NR物理信号

对于下行链路同步,存在主要同步信号(PSS)和次要同步信号(SSS)。这些与PBCH一起发送。

对于采集和信道估计,在下行链路和上行链路中都使用了解调参考信号(DM- RS)。适用于PBCH,PDCCH,PDSCH,PUCCH和PUSCH。在上行链路中,当未调度PUCCH和PUSCH时,将探测参考信号(SRS)用于信道估计。

对于下行链路定位,使用定位参考信号(PRS)。上行链路定位基于SRS。

对于PDSCH和PUSCH的相位跟踪和相位噪声补偿,使用了相位跟踪参考信号(PT-RS)。通过精细的时间和频率跟踪,可以抵制路径延迟扩展和多普勒扩展。

信道状态信息参考信号(CSI - RS)在下行链路中被使用,用于管理波束去连接UE。

5G NR物理信号与LTE比较

在NR中,没有特定于小区的参考信号(C-RS)

引入了新的参考信号PTRS,用于时间/频率跟踪

已为下行链路和上行链路信道引入了DMRS

在NR中,仅在有必要(如LTE中不断交换参考信号以管理链路)的情况下才发送参考信号。

5G NR天线端口--逻辑和物理天线端口

多输入多输出(MIMO)传输是在下行链路中的一项关键技术。从5G NR gNB / LTE eNB通过不同的天线发送的信号或经过不同的信号,对于未知的接收器,即使MIMO天线位于同一站点,多个天线预编码也将经历不同的无线信道。

通常,对于UE而言,需要根据不同的下行链路传输所经历的无线信道之间的关系来考虑。

例如,UE需要了解哪些参考信号用于某个下行链路的信道估计。确定调度和链路自适应目的所需的相关信道状态信息。

在5G NR中使用天线端口的概念,遵循与4G LTE中相同的原理。

"天线端口"是与物理层(L1)相关的逻辑概念,不是与塔上的类似RF天线的物理概念有关。

每个单独的下行链路传输都是从特定的天线端口,UE的身份已知,只有它们是从特定的天线端口发送的,UE才能假定两次发送的信号经历了相同的无线信道。

以下列出了3gpp规范38.211中针对5G NR定义的一组天线端口:

下行链路

PDSCH(Dwonlink共享信道):天线端口从1000开始(1000系列)

PDCCH(控制信道):天线端口从2000开始(2000系列)

CSI-RS(信道状态信息):天线端口从3000开始(3000系列)

SS块/ PBCH(广播信道):天线端口从4000开始(4000系列)

上行链路

PUSCH / DMRS(上行共享信道):天线端口从1000开始(0系列)

SRS,预编码的PUSCH:天线端口从1000开始(1000系列)

PUCCH(上行控制通道):天线端口从2000开始(2000系列)

PRACH(随机访问):天线端口从4000开始(4000系列)

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