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5G NR协议学习--TS38.211下行通道

2022-06-12 11:43:00 【CuteBaBaKiller】

1 概述

1.1 物理信道概述

下行链路物理信道对应于一组资源粒子（REs）的集合，用于承载源自高层的信息。

                物理下行共享信道（PDSCH，Physical Downlink Shared Channel）
                物理广播信道（PBCH，Physical Broadcast Channel）
                物理下行控制信道（PDCCH，Physical Downlink Control Channel）

1.2 物理信号概述

下行物理信号是物理层使用的但不承载任何来自高层信息的信号。

                解调参考信号（DM-RS，Demodulation reference signals）
                相位跟踪参考信号（PT-RS，Phase-tracking reference signals）
                信道状态信息参考信号（CSI-RS，Channel-state information reference signal）
                主同步信号（PSS，Primary synchronization signal）
                辅同步信号（SSS，Secondary synchronization signal）
                定位参考信号（PRS，Positioning reference signal）

2 物理资源

UE不应假设两个天线端口相对于任何QCL类型是准共址的。

                PDSCH相关的DM-RS使用以1000为起始的天线端口
                PDCCH相关的DM-RS使用以2000为起始的天线端口
                CSI-RS使用以3000为起始的天线端口
                SS/PBCH块传输使用以4000为起始的天线端口
                PRS使用以5000为起始的天线端口

3 物理信道

3.1 PDSCH

3.1.1 扰码（scrambling）、调制（modulation）、图层映射（layer mapping）

见PDSCH处理流程整理。

3.1.2 映射

交织和非交织

3.2 PDCCH

3.2.1 CCE

PDCCH由一个或多个控制信道单元（Control-channel element）组成，如下表所示。

Aggregation level（聚合级别）	Number of CCEs
1	1
2	2
4	4
8	8
16	16

3.2.2 控制资源集（CORESET）

1个控制资源集CORESET（control-resource set）频率上包含 $N_{RB}^{CORESET}$ 个RB，时域上包含 $N_{symb}^{CORESET}\in \left \{ 1,2,3 \right \}$ 个符号。

1个控制信道单元CCE包含6个REG，其中1个REG等于1个OFDM符号时域长的RB（RB本身在时域上未定义）。1个CORESET内的REG以时间优先的方式按递增顺序编号，第一个符号和CORESET内最低编号RB都从0开始。CCE的结构组成图如下所示，从左至右分别按照coreset duration为1、2和3进行表示（duration表示CORESET在时域上所占的OFDM符号数），横向为时域，纵向为频域，每6个reg组成一个CCE。（注：图中表示的均为非交织的情况）

CCE结构组成图

1个UE能配置多个CORESET。每个CORESET仅与一个CCE-to-REG映射相关联。CCE-to-REG映射可以是交织的或非交织的，REG bundles对此描述如下：

1个CORESET的包含的REG的个数为 $N_{REG}^{CORESET}=N_{RB}^{CORESET}N_{symb}^{CORESET}$ 。
                                1个CCE包含6个REG，故1个CORESET的包含的CCE的个数为 $N_{REG}^{CORESET}/6=N_{RB}^{CORESET}N_{symb}^{CORESET}/6$ 。
REG bundle包含L个REG，故1个CORESET中包含的REG bundle的个数为 $N_{REG}^{CORESET}/L$ ，1个CCE包含个REG bundle。
                                CCE 中的REG bundle的标号=f(x)为 $\left \{ f\left ( 6j/L \right ),f\left ( 6j/L+1 \right ),...,f\left ( 6j/L+6/L-1 \right ) \right \}$ ， $f\left ( x \right )$ 为交织器。
                                REG bundle 中的REG的序号为递增的 $\left \{ iL,iL+1,...,iL+L-1 \right \}$ 。

对于非交织的CCE-to-REG映射， L=6 且 $f\left ( x \right )=x$ 。

对于交织的CCE-to-REG映射， $\left\{\begin{matrix} L\in \left \{ 2,6 \right \} , N_{symb}^{CORESET}=1\\ L\in \left \{ N_{symb}^{CORESET},6 \right \},N_{symb}^{CORESET}=\left \{ 2,3 \right \} \end{matrix}\right.$ 。交织器 $f\left ( x \right )$ 定义为

$f\left ( x \right )=\left ( rC+c+n_{shift} \right ) mod \left ( N_{REG}^{CORESET}/L \right )$

x=cR+r

r=0,1,...,R-1

c=0,1,...,C-1

$C=N_{REG}^{CORESET}/\left ( LR \right )$ ,（C为整数）

                         $N_{RB}^{CORESET}$ 由高层参数frequencyDomainResources给出；
                         $N_{symb}^{CORESET}$ 由高层参数duration，当且仅当高层参数dmrs-TypeA-Position=3时 $N_{symb}^{CORESET}$ =3；
                        是否交织由高层参数cce-REG-MappingType给出；
交织映射时的L由高层参数reg-BundleSize给出；
交织深度尺寸 $R\in \left \{ 2,3,6 \right \}$ 由高层参数interleaverSize给出；
交织映射时的偏移索引 $n_{shift}\in \left \{ 0,1,...,274 \right \}$ 由高层参数shiftIndex给出，若该参数不存在则 $n_{shift}=N_{ID}^{cell}$ ；

无论是否交织映射，UE应假定：①如果高层参数precoderGranularity = sameAsREG-bundle，REG bundle内应使用相同的预编码；②如果更高层参数 precoderEranularity = allContiguousRBs，则在 CORESET 中的连续RBs集合中的所有REGs中使用相同的预编码。

CORESET 0比较特殊，其参数是预定义的。

详细见 5GNR CORESET介绍。

现假设 $N_{RB}^{CORESET}=18$ ， $N_{symb}^{CORESET}=2$ ， $n_{shift}=0$ 来分析CCE-to-REG映射：

$N_{REG}^{CORESET}=N_{RB}^{CORESET}N_{symb}^{CORESET}=18\times 2=36$ ， 1个CORESET中包含的CCE的个数为 $N_{REG}^{CORESET}/6=36/6=6$ 。

对于非交织映射：

因 L=6 ，1个CORESET中包含的REG bundle的个数为 $N_{REG}^{CORESET}/L$ =6，1个CCE包含 6/L =1个REG bundle（即一个CCE就是一个REG bundle）。

交织器 $f\left ( x \right )=x$ 。

非交织方式的CCE-to-REG映射（L=6,1个CCE包含6/L=1个REG bundle,f(x)=x⇒j=i）
CCE j	0						1						...	j				...	5
REG bundle i=f(x)	0						1						...	f(6j/L) = f(6j/L+6/L-1)=f(j) =j=i				...	5
REG	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	...	iL=6i	iL+1=6i+1	...	iL+L-1=6i+5	...	30	31	32	33	34	35

对于交织映射：

因 $N_{symb}^{CORESET}=2$ ，故 $L\in \left \{ 2,6 \right \}$ ， $R\in \left \{ 2,3,6 \right \}$ 且确保 $C=N_{REG}^{CORESET}/\left ( LR \right )$ 为整数。

情形一：

假设L=2时：

1个CORESET中包含的REG bundle的个数为 $N_{REG}^{CORESET}/L$ =18；

1个CCE包含 6/L =3个REG bundle；

CCE 中的REG bundle的标号=f(x)为 $\left \{ f\left ( 6j/L \right ),f\left ( 6j/L+1 \right ),...,f\left ( 6j/L+6/L-1 \right ) \right \}$ $\in \left \{ f\left ( 3j \right ),f\left ( 3j+1 \right ),f\left ( 3j+2 \right ) \right \}$ ；

REG bundle 中的REG的序号为递增的 $\left \{ iL,iL+1,...,iL+L-1 \right \}$ $\in \left \{ 2i,2i+1 \right \}$ 。

此时假设R=2时的情况： $C=N_{REG}^{CORESET}/\left ( LR \right )$ =9，故 r=0,1,...,R-1=0,1 且 c=0,1,...,C-1=0,1,...,8 。

3.3 PBCH

3.3.1 扰码、调制及映射到物理资源

4 物理信号

4.1 DMRS for PDSCH

4.1.1 序列生成

略

4.1.2 映射到物理资源

UE应当根据较高层参数dmrs-Type给出的配置类型1/2来假设dmrs映射到物理资源。

映射关系：

$a_{k,l}^{\left (p,\mu \right )}=\beta _{PDSCH}^{DMRS}\cdot w_{f}\left ( k{}' \right )\cdot w_{t}\left ( l{}' \right )\cdot r\left ( 2n+k{}' \right )$

$k=\left\{\begin{matrix} 4n+2k{}'+\Delta & Configuration \ type \ 1\\ 6n+k{}'+\Delta & Configuration \ type \ 2 \end{matrix}\right.$

$k{}',l{}'\in \left \{0,1 \right \}$

$l=l\bar{} +l{}'$

n=0,1,...

其中：p是DMRS的天线端口号， $\mu$ 是子载波间隔配置，k和l分别是DMRS映射的RE在频域和时域上的位置，另外 $w_{f}\left ( k{}' \right )$ 、 $w_{t}\left ( l{}' \right )$ 、 $\Delta$ 由下表给出。

4.2 PT-RS for PDSCH

4.2.1 序列生成

4.2.2 映射到物理资源

4.3 DMRS for PDCCH

4.3.1 序列生成

4.3.2 映射到物理资源

4.4 DMRS for PBCH

4.4.1 序列生成

4.4.2 映射到物理资源

4.5 CSI-RS

4.5.1 序列生成

4.5.2 映射到物理资源

5 SS（Synchronization signals）

5.1 Physical-layer cell identities

共有1008个唯一的物理层小区标识（Physical-layer cell identities），由下式表示

$N_{ID}^{cell}=3N_{ID}^{\left ( 1 \right )}+N_{ID}^{\left ( 2 \right )}$

其中 $N_{ID}^{\left ( 1 \right )}\in \left \{ 0,1,...,355 \right \}$ ， $N_{ID}^{\left ( 2 \right )}\in \left \{ 0,1,2 \right \}$ 。

5.2 PSS（Primary synchronization signal）

5.2.1 序列生成

5.2.2 映射到物理资源

见5.4

5.3 SSS（Secondary synchronization signal）

5.3.1 序列生成

5.3.2 映射到物理资源

见5.4

5.4 SS/PBCH

5.4.1 SS/PBCH块的时频结构

时域上，SS/PBCH块由4个连续的OFDM符号组成，l以0~3的编号递增；频域上，SS/PBCH块由240个连续的子载波（240/12=20个RB）组成，编号k由0~239递增。整体结构如下表及下图所示：

其中注意：

SSB置0的位置不可以放置其他东西；

SS/PBCH块的子载波0与公共资源块 $N_{CRB}^{SSB}$ 的子载波0之间偏移 $k_{SSB}$ 个子载波，而 $N_{CRB}^{SSB}$ 由高层参数 offsetToPointA 定义；

PBCH的每个RB上有3个DMRS，且有4中频域偏移，与小区ID有关：

$\nu =N_{ID}^{cell} \ mod \ 4$

5.4.2 SSB的时频位置

NR中定义每5ms的半帧内多个SS/PBCH块的集合被称为SS/PBCH突发（Burst）集合，其中的每个SS/PBCH块以波速扫描（某个时刻集中能量在一个方向可以把信号发送的更远）的方式进行发送。SS/PBCH块的突发集合周期由高层参数ssb-periodicityServingCell给出，且是可变的，可能是5/10/20（默认）/40/80/160ms。如下图所示：