5G NR 信道（通道）

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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