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  • 哈喽同学们~这篇文章我们来学习5G的上行物理信道和上行物理信号。...大家还记不记得在4G中,上行物理信道包括哪些呢? 4G的上行物理信道包括: (1)PUSCH (物理上行共享信道Physical Uplink Shared Cha

    哈喽同学们~这篇文章我们来学习5G的上行物理信道和上行物理信号。在学习LTE物理信道的时候,我们已经知道物理信道是物理层用于传输信息的通道,可以分为上行信道和下行信道。在生活中通常基站处于较高位置,挂在高高的抱杆上,而用户处于较低的位置,所以由用户端(也就是手机)向基站发送信息的通道被称为上行信道,而由基站向用户端发送信息的通道被称为下行信道。

    大家还记不记得在4G中,上行物理信道包括哪些呢?

    4G的上行物理信道包括:
    (1)PUSCH (物理上行共享信道Physical Uplink Shared Channel) 用于承载上行用户数据
    (2)PUCCH(物理上行共享信道Physical Uplink Control Channel)用于承载调度请求、信道质量等信息
    (3)PRACH(物理随机接入信道Physical Random Access Channel) 用于承载随机接入前导信息。

    那么在5G中,上行物理信道包括哪些呢?我们来一起看一下。

    在5G中定义的上行物理信道主要包括三种,分别是物理上行共享信道(PUSCH,The Physical Uplink Shared Channel)、物理上行控制信道( PUCCH,The Physi cal Uplink Control Channel)和物理随机接入信道(PRACH,The physi cal Random Access Channel)三种。

    大家可能已经发现了,5G中的上行物理信道和4G相比并没有发生改变。那我们来具体看一下每种信道的功能。

    (1)PUCCH信道
    5G的物理上行控制信道PUCCH用于承载上行控制信息,包括 ACK/NACK、信道质量指示(CQI)、大规模多入多出(Massive MIMO)回馈信息以及调度请求(SR,RI)信息等。 PUCCH是在没有数据需要发送的情况下发送的,不同带宽和网络负荷、用户数以及复用系数的情况下,需要配置的 PUCCH数目有所区别。

    (2)PUSCH信道
    5G的物理上行共享信道 PUSCH用于承载上行业务数据。上行资源只能选择连续的PRB,并且PRB个数满足2、3、5的倍数。在RE映射时, PUSCH映射到子帧中的数据区域上。 PUSCH支持的调制方式见下表,其中,传输预编码相对于非传输预编码多了π/2-BPSK调制。

    (3)PRACH信道
    物理随机接入信道( PRACH)用于承载随机接入前导序列的发送,基站通过对序列的检测以及后续信令交流,建立起上行同步。5G在每个 PRACH定义了64个前导,以递增的顺序从逻辑根序列的循环移位Cv,然后在逻辑根序列索引的递增顺序中,从高层参数 PRACH Root Sequence Index中获得的索引开始。序列编号u从逻辑根序列索引中获得的。循环移位Cv的公示如下:

    我们再来看一看5G的上行物理信号又包括哪些呢?首先还是复习一下4G的上行物理信号。

    在4G中,上行物理信号包括两种,分别是解调参考信号DMRS,和探测参考信号SRS。

    而在5G中,上行物理信号包括三种:
    DM-RS:Demodulation reference signals / 解调参考信号
    PT-RS:Phase-tracking reference signals / 位相跟踪参考信号
    SRS:Sounding reference signal / 探测参考信号

    还可以根据信道的不同重新划分为四种:
    (1)在PUSCH中传输的DMRS
    (2)在PUSCH中传输的PT-RS
    (3)在PUCCH中传输的DMRS
    (4)SRS

    其中,
    DMRS用于特定UE并按需传输,用于估计无线信道。另外,可以分配多个正交DMRS以支持MIMO传输。

    PTRS的主要功能是跟踪发送器和接收器的本地振荡器的相位,尤其在毫米波频率上起着至关重要的作用,以最大程度地减小振荡器相位噪声对系统性能的影响。与LTE上行物理信号相比,PTRS是NR新增的功能,主要用于高频。

    SRS作为UL信号,UE发送SRS以帮助5G基站(gNB)获得每个用户的信道状态信息(CSI)。信道状态信息描述了NR信号如何从UE传播到gNB,并表示散射、衰落和功率衰减随距离的综合影响。该系统使用SRS进行资源调度,链路自适应,大规模MIMO和波束管理。

    over~!

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  • 上行物理信道包括PRACH随机接入信道、PUCCH控制信道、PUSCH共享信道,上行参考信号包括解调参考信号DMRS(Demodulation Reference Signals)和侦听参考信号SRS(Sounding reference signal)。它们的作用分别是:(1...

    1.上行传输机制

    与下行类似,当UE需要给eNB传递信息时,也是通过物理信道和参考信号发送的。上行物理信道包括PRACH随机接入信道、PUCCH控制信道、PUSCH共享信道,上行参考信号包括解调参考信号DMRS(Demodulation Reference Signals)和侦听参考信号SRS(Sounding reference signal)。它们的作用分别是:

    (1)PRACH信道用于传输前导码,这个已经在随机接入过程中介绍了,此处不再说明。

    (2)PUCCH信道按照承载信息类别的不同,划分为两种不同的格式,分别为PUCCH格式1/1a/1b和PUCCH格式2/2a/2b,不同的PUCCH格式作用稍有不同。PUCCH格式1/1a/1b用于传输SR和/或HARQ ACK/NACK的UCI(Uplink Control Information)上行控制信息,而PUCCH格式2/2a/2b则用于传输CQI/PMI/RI和/或HARQ ACK/NACK的UCI上行控制信息。

    上行控制信息UCI是PUCCH信道中承载的具体内容,类似于DCI是PDCCH信道中承载的内容。我们知道DCI包括了很多格式,比如DCI0/1/1A/2/2A/3/3A等,UCI也有不同的类型,比如SR/ACK/NACK/CQI/PMI/RI等等。关于更详细的UCI方面的内容,在以后的博文中再继续介绍。

    (3)PUSCH信道可以传输层2的PDU、层3的信令、UCI控制信息以及用户数据。

    (4)DMRS参考信号是eNB用来对上行PUSCH或PUCCH作相干解调而进行的信道估计用的,eNB可以通过检测DMRS解调参考信号来评估上行信道,从而获取信噪比SINR等参数,类似于UE通过检测小区专用参考信号CRS来评估下行信道的CQI。DMRS需要伴随着PUCCH或PUSCH一起传输,类似于GSM中的SACCH信道,既可以伴随SDCCH信道传输,也可以伴随TCH信道传输。   

    (5)SRS参考信号被eNB用来进行信道状态的估计,以支持上行信道资源的自适应调度,作用与DMRS类似,都可以计算得到信噪比SINR,但需要注意:

    第一,如果某个UE在上行子帧n中没有上行传输,即没有任何信息需要通过PUCCH或PUSCH传输,那么由于DMRS是伴随信号,所以在子帧n中也就没有DMRS参考信号了,但此时仍然存在着SRS信号。在很多时候,上行子帧里是没有PUCCH和PUSCH信道的,也就没有DMRS参考信号,此时eNB可以对SRS信号进行评估获取SINR,为上行调度提供依据。

    第二,DMRS是和PUCCH或PUSCH伴随着传输的,因此是从相同的频率位对上行信道进行的评估,而SRS信号并伴随PUCCH或PUSCH一起传输,因此是从不同的频率位置对上行信道进行的评估。对于同一个UE,如果同一个上行子帧同时存在这两种参考信号,那么eNB如何使用两种不同的SINR,是由设备厂家的算法决定的。从后文的图5和图6,可以看到这两个参考信号的位置是不同的。

    第三,通过对SRS的检测,还可以获取当前上行时间提前量TA值,该TA值可以上报给MAC,由MAC通过PDU配置到UE侧。

    2.上行物理信道在子帧中的位置

    与下行不同的是,PUCCH控制信道分布在带宽高低频率的两端,如图1所示。每个PUCCH信道也都需要一个RB对承载,组成这个RB对的两个RB分别位于带宽的高低频率两侧。比如m=0的PUCCH信道,第一个时隙的RB位置位于RB-ID号最小的地方,即RB0,第二个时隙的RB位置则位于整个带宽RB-ID号最大的地方。由于同一个RB不能同时传输PUCCH和PUSCH,因此除了PUCCH实际占用的RB外,其余的RB均可以用于PUSCH信道的传输。对于同一个UE而言,同一个上行子帧不能同时使用PUCCH和PUSCH信道传输。

    那为什么PUCCH信道要放在PUSCH信道的高低两端呢?因为对于LTE的上行RB,需要连续的分配,如果PUCCH放在PUSCH信道的中间,会影响单个TTI里上行RB的最大可分配个数。

    设备厂家可以静态或动态的分配PUCCH信道占用的RB个数,总的原则是在满足PUCCH传输要求的情况下,尽量少的分配PUCCH占用的RB个数。因为PUCCH占用的RB个数越多,用于PUSCH传输的RB个数就越少。但如果为PUCCH分配的RB个数过少,则可能导致无法在PUCCH中反馈ACK/NACK的情况。

        

    (图1 PUCCH和PUSCH位置)

    3.上行参考信号在子帧中的位置

    无论是上行参考信号,还是下行参考信号,它们的位置在子帧里都是固定的,这样做可以方便空口中另一方的检测。

    (1)DMRS在PUSCH中的位置。当解调参考信号DMRS伴随在PUSCH中传输时,它的位置可以表述为:如果是普通CP,则占用每个时隙的第四个OFDM符号;如果是扩展CP,则占用每个时隙的第三个OFDM符号。也就是位于每个时隙中间的那个OFDM符号或倒数第四个符号,如图2中红色标识的OFDM符号。


    (图2 PUSCH信道中DMRS解调参考信号的位置)

    (2)DMRS在PUCCH中的位置。PUCCH有两种不同类别的格式,在不同的PUCCH格式中,DMRS的位置也不同。具体位置则如图4绿色区域所示。


    (图3 PUCCH信道中DMRS解调参考信号的位置)

    SRS侦听参考信号位于子帧最后一个OFDM符号中(除特殊子帧),且每隔一个子载波映射一个RE,如图4所示。关于SRS更多详细的内容,以后有机会再介绍。


    (图4 SRS参考信号位置)

    至此,所有上行物理信道和参考信号的位置已经确定,如果画在一张图上,会是什么样子呢?请参考图5所示。


    (图5 普通CP时上行物理信道和参考信号的位置示意图)

    一个更好看、更有意思的示意图是下面这个样子。其中的PUCCH格式3是R10协议版本引入的,这里大家不用关心,R9协议里是没有这种PUCCH格式的。


    (图6 普通CP时上行物理信道和参考信号的位置示意图)

    参考:

    (1)3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures

    (2)3GPP TS 36.211 V9.1.0 (2010-03) Physical Channels and Modulation

    (3)Lauro,http://lteuniversity.com/get_trained/expert_opinion1/b/lauroortigoza/archive/2012/05/29/format-2-pucch-capacity-calculations.aspx

    (4)http://cn.mathworks.com

    (5)《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》

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  • 目录 第1章 物理下行共享信道PDSCH概述 1.1 PDSCH概述 1.2 PBCH在启动流程中的位置 ...LTE物理下行信道中的一种,是LTE承载主要用户数据的下行链路通道,所有的用户数据都可以使用,还包括没有在PBCH中传输...

     


     

    第1章 物理下行共享信道PDSCH概述

    1.1 PDSCH概述

    PDSCH: physical Downink Shared Channel, 物理下行共享信道。

    PDSCH是LTE物理下行信道中的一种,是LTE承载主要用户数据的下行链路通道,所有的用户数据都可以使用,还包括没有在PBCH中传输的系统广播消息SIB消息和寻呼消息, LTE中没有特定的物理层寻呼信道

    1.2 PUSCH

    Physical Uplink Shared Channel -- 物理上行共享信道 物理上行共享信道. 

    PDSCH是LTE物理上行信道中的一种,可作为物理层主要的上行数据承载信道,用于上行数据的调度传输,可以承载控制信息。

     

    1.3 SIB消息

    SIB: System Information Block, SIB消息是通过PDSCH信道进行承载的。

     

    1.4 终端的启动流程

    1.5 信道映射

    PDSCH主要用于传输来自DL-SCH和PCH的数据,更确切地说,RAR、Paging、SIB、RRC消息(不包括MIB)和用户数据等最终会在PDSCH上传输,

    PDSCH的3种资源分配类型:Type 0、Type 1和Type 2。

     

    第2章 4G LTE物理下行共享信道PDSCH

    2.1 时频资源

    • 频域:除了用于下行控制的子载波之外的所有子载波,都可以作为PDSCH信道。
    • 时域:除了用于下行控制的子载波之外的符号外,都可以作为PDSCH信道。
    • 调制:动态可控

    备注:PDSCH无线资源是为所有终端用户分时共享的,器调度是由物理下行控制信道PDCCH信道中的DCI来进行调度的。

    2.2 传输内容

    • 下行业务数据
    • 寻乎指示
    • 控制信令
    • 系统SIB消息

     

    第3章 4G LTE物理上行共享信道PUSCH

    3.1 时频资源

    • 频域:除了用于上行控制的子载波之外的所有子载波,都可以作为PUSCH信道。
    • 时域:除了用于上行控制的子载波之外的符号外,都可以作为PUSCH信道。
    • 调制:动态可控

    备注:PUSCH无线资源是为所有终端用户分时共享的,器调度是由物理下行控制信道PDCCH信道中的DCI来进行调度的。

    3.2 传输内容

    • 上行业务数据
    • CQI,下行信道指示
    • PMI:预编码指示
    • RI: Rank指示
    • ACK/NACK
    • 上行信道参考信号:用于基站在解调上行用户数据时,来确定特定用户的无线信道的环境的。

     

    第4章 SIB消息

    系统信息可分为MIB ( MasterInformationBlock)和多个 SIB (SystemInformationBlock)。

    每个系统信息包含了与某个功能相关的一系列参数集合。

    系统信息类型如下:

     

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    参考书目:LTE/LTE-Advanced-UMTS 长期演进理论与实践第二版第16章

    LTE上行链路的物理层传输包括三种物理信道和两种信号,PRACH,PUSCH,PUCCH;DMRS(解调参考信号),SRS(探测参考信号)。


    上行控制信令分为两种:与数据有关的控制信令,这主要是用来处理上行数据的,包括传输格式指示、新数据指示、MIMO参数;

    与数据无关的控制信令,这与任何上行数据包的发送相互独立,包括下行数据包的HARQ确认(ACK\NACK)、支持自适应的CQI和用于下行传输的MIMO反馈(RI、PMI)、上行传输的调度请求SR。


    PUCCH的控制信令在系统带宽边缘的一个频率区域发送。频率分集的意思是说不同的频率发送相同的内容吧,所以一个子帧中的两个时隙上,前一个时隙上在系统带宽边缘的一个RB上是控制信道,后一个时隙在系统带宽的另一头上的第0号RB上是控制信道。

    控制信道如此定位好处多多:

    待续~


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空空如也

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