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5G是第五代移动通信的简称,当然,就像4G有另一个名字LTE一样,5G也有另一个名字:NR(New Radio),新空口。

虽然5G的正式商用还没有开始,但是5G第一个版本的标准协议已经在2018年底冻结,本文主要总结了R15协议中物理层的主要内容,方便后续查阅。

首先给出物理层协议的下载地址,3GPP协议的38.2xx系列:

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

1、38.201:概述

物理层的协议是38.2xx系列,其中38.201是物理层的概述,简单介绍了物理层协议的主要内容,包括:多址接入方式,帧结构,物理信道和调整方式,信道编码,物理层处理流程,以及物理层测量等。

除了38.201之外,物理层协议还有另外6个文档,分别详细介绍了上述主要内容,各个协议之间的关系可以用下图表示:

2、38.202:物理层的功能和服务

38.202是物理层协议除了概述之外最短的一个文档,主要介绍了终端侧物理层各个信道的模型和处理流程。

从终端侧到基站侧的上行处理流程如下图所示:

- 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

从终端侧到基站侧的上行处理流程如下图所示:

- 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.

上下行的处理流程基本相同,唯一的差别就是方向相反。

3、38.211:物理信道和调制

物理层的核心协议之一,详细介绍了物理层的帧结构,物理资源,上下行信道信号的产生过程等。

NR与LTE系统都基于OFDM传输。两者主要有两点不同:

(1)LTE只支持一种子载波间隔15KHz,而NR目前支持5种子载波间隔配置;

(2)LTE上行采用基于DFT预编码的CP-Based OFDM,而NR上行可以采用基于DFT预编码的CP-Based OFDM,也可以采用不带DFT的CP-Based OFDM。

211协议主要包含下面内容:

3.1、帧结构:

帧,子帧,时隙等。

3.2、物理资源

天线端口,时频资源格,RB,RE,载波带宽。

3.3、通用函数

各种调制方式、序列产生方式,OFDM时域信号。

3.4、物理层上行信道/信号:

PUSCH加扰、调制、层映射、预编码、资源映射等;

PUCCH Format0-4序列产生、加扰、调制、预编码和映射;

PRACH序列产生和资源映射;

DM-RS、PT-RS和SRS信号产生和映射等。

3.5、物理层下行信道/信号:

PDSCH加扰、调制、层映射、天线端口映射、资源映射等;

PDCCH CCE,加扰、调制和资源映射等;

PBCH加扰、调制和资源映射等;

DM-RS,PT-RS,CSI-RS参考信号的产生和映射;

SSS和PSS同步信号的产生和映射。

4、38.212:复用和信道编码

212协议主要包含下面内容:

4.1、传输信道与物理信道的映射关系

4.2、信道编码相关流程

CRC计算,分段和CRC添加;

信道编码方式:Polar码,LDPC码,小码块的编码;

速率匹配等。

4.3、上行传输信道和控制信息

上行共享信道(UL-SCH):CRC添加,LDPC Graph选择,分段与CRC添加,信道编码,速率匹配,码块拼接,数据和控制信心的复用;

上行控制信息(PUCCH上传输):UCI信息产生,分段和CRC添加,信道编码,速率匹配,码块拼接,复用;

上行控制信息(PUSCH上传输):UCI信息产生,分段和CRC添加,信道编码,速率匹配,码块拼接,复用。

4.4、下行传输信道和控制信息

广播信道:序列产生,加扰,CRC添加,信道编码,速率匹配;

下行共享信道和寻呼信道:CRC添加,LDPC Graph选择,分段和CRC添加,信道编码,速率匹配,码块拼接;

下行控制信道:DCI格式,CRC添加,信道编码,速率匹配。

5、38.213:物理层过程(控制)

213协议主要包含下面内容:

  1. 同步流程:小区搜索,传输时间调整,辅小区激活时间

  2. 无限链路监视:UE需要监视主小区的链路质量

  3. 链路重配流程

  4. 上行功率控制

  5. 随机接入流程

  6. UE报告控制信息流程:

HARQ-ACK码本判决(CBG-based HARQ-ACK,Type-1 HARQ-ACK,Type-2 HARQ-ACK)

在上行控制信道上报告UCI

在上行共享信道上报告UCI

  1. UE接收控制信息流程

  2. UE-Group公共信令:时隙配置信令,非连续传输指示,SRS切换

  3. 带宽相关操作

  4. UE监视Type0-PDCCH公共搜索区域

6、38.214:物理层过程(数据)

214协议主要包含下面内容:

  1. 下行功率控制

  2. 物理下行共享信道相关流程

UE接收PDSCH信号流程:传输方案,资源分配(时域,频域),调制方式确定和对应码率等(TBS表格),资源映射(RB层次和RE层次),UE接收下行参考信号;

UE发送CSI信道流程:CSI信息框架,报告配置,基于PUCCH和PUSCH传输;

UE PDSCH处理时间。

  1. 物理上行共享信道相关流程

UE发送PUSCH信号流程:传输方案(基于码本传输,非码本传输),资源分配(时域,频域),变换预编码(Transform precoding),调制方式确定和对应码率等;

UE参考信号流程:DM-RS,PT-RS,SRS;

UE PUSCH 调频流程;

UE PUSCH准备过程时间。

7、38.215:物理层测量

215协议主要包含下面内容:

  1. UE测量能力

  2. NR-RAN测量能力

(完)