5G NR物理层概述.docx
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5GNR物理层概述
5GNR物理层概述
（第16版）
1范围
本文件提供了天然橡胶无线电接口物理层的一般描述。
本文档还描述了3GPP物理层规范，即TS38.200系列的文档结构。
2参考文献
下列文件所载条款，通过在本文件中的引用，构成本文件的条款。
[1]3GPPTR21.905:
“3GPP规范词汇”
[2]3GPPTS38.202:
“NR；物理层提供的服务”
[3]3GPPTS38.211:
“NR；物理信道和调制”
[4]3GPPTS38.212:
“NR；多路复用和信道编码”
[5]3GPPTS38.213:
“NR；物理层控制程序”
[6]3GPPTS38.214:
“NR；数据的物理层程序”
[7]3GPPTS38.215:
“NR；物理层测量”
3定义、符号和缩写
1
2
3
3.1定义
就本文件而言，TR21.905[1]中给出的术语和定义及以下内容适用。
本文件中定义的术语优先于TR21.905[1]中相同术语的定义（如果有）。
定义格式
<定义的术语>:
<定义>。
示例:
通过字面应用来阐明抽象规则的文本。
3.2符号
为本文件的目的，下列符号适用:
符号格式
<符号><说明>
3.3专业缩写词
就本文件而言，TR21.905[1]中给出的缩写及以下内容适用。
本文件中定义的缩写优先于TR21.905[1]中相同缩写的定义（如果有）。
BPSK二进制相移键控
CP循环前缀
DFT-s-OFDM离散傅立叶变换-扩展-正交频分复用
DU分布式单元
E-UTRA演进的通用陆地无线接入
FDD频分双工
FEC前向纠错
HARQ混合自动重复请求
IAB集成访问
LDPC低密度奇偶校验
MAC介质访问控制
MIMO多输入多输出
MT移动终端
OFDM正交频分复用
PBCH物理广播信道
PDCCH物理下行控制信道
PDSCH物理下行共享信道
PRACH物理随机接入信道
PSBCH物理侧链路广播信道
PSCCH物理侧链路控制信道
PSFCH物理侧链路反馈信道
PSSCH物理侧链路共享信道
PUCCH物理上行控制信道
PUSCH物理上行链路共享信道
QAM正交幅度调制
QPSK正交相移键控
RLC无线电链路控制
RRC无线电资源控制
SAP服务访问点
SRS探测参考信号
TDD时分双工
UE用户设备
4第一层的一般描述
4.1与其他层的关系
4.1.1通用协议架构
本规范中描述的无线电接口包括用户设备和基站之间的接口、基站之间的接口、基站节点设备和基站节点移动终端/用户设备之间的接口以及用户设备之间的接口。
无线电接口由第1层、第2层和第3层组成。
TS38.200系列描述了第1层（物理层）规范。
38.300系列中描述了第2层和第3层。
图1:
物理层的无线电接口协议架构
图1显示了物理层（第1层）周围的无线接口协议体系结构。
物理层连接第2层的媒体访问控制（MAC）子层和第3层的无线资源控制（RRC）层。
不同层/子层之间的圆圈表示服务接入点。
物理层为媒体访问控制提供了一个传输通道。
传输信道的特征在于信息如何通过无线电接口传输。
媒体访问控制向第2层的无线链路控制（RLC）子层提供不同的逻辑信道。
逻辑信道的特征是传输的信息类型。
4.1.2向更高层提供的服务
物理层向更高层提供数据传输服务。
对这些服务的访问是通过使用经由媒体访问控制子层的传输信道。
详情见[2]。
4.2第1层的一般描述
4.2.1多路访问
用于自然资源物理层的多址方案是基于具有循环前缀的正交频分复用（正交频分复用）。
对于上行链路，也支持带循环前缀的离散傅里叶变换扩频正交频分复用。
为了支持成对和不成对频谱传输，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）均已启用。
基于资源块以带宽不可知的方式定义第1层，允许第1层适应各种频谱分配。
资源块以给定的子载波间隔跨越12个子载波。
无线电帧的持续时间为10ms，由10个子帧组成，子帧持续时间为1毫秒。
子帧由一个或多个相邻时隙组成，每个时隙有14个相邻符号。
框架结构的更多细节在[2]中有详细说明。
4.2.2物理通道和调制
下行链路中定义的物理信道是：
-物理下行链路共享信道（PDSCH），
-物理下行链路控制信道（PDCCH），
-物理广播频道（PBCH），
上行链路中定义的物理信道有：
-物理随机接入信道（PRACH），
-物理上行链路共享信道（PUSCH），
物理上行链路控制信道（PUCCH）。
侧链接中定义的物理通道有:
-物理链路广播信道（PSBCH），
-物理侧链路控制信道（PSCCH），
-物理侧链反馈通道（PSFCH），
-和物理侧链路共享信道（PSSCH）。
此外，信号被定义为参考信号、初级和次级同步信号。
支持的调制方案有
-在下行链路中，QPSK，16QAM，64QAM和256QAM，
-在上行链路中，QPSK，16QAM、64QAM和256QAM用于带CP的正交频分复用，π/2-BPSK，QPSK，16QAM、64QAM和256QAM用于带CP的DFT-s-正交频分复用
4.2.3信道编码
传输块的信道编码方案是准循环LDPC码，每个基本图分别有2个基本图和8组奇偶校验矩阵。
一个基本图用于大于特定大小或初始传输码率高于阈值的码块；否则，使用另一个基础图。
在LDPC编码之前，对于大的传输块，传输块被分割成大小相等的多个码块。
PBCH和控制信息的信道编码方案是基于嵌套序列的极坐标编码。
穿孔、缩短和重复用于速率匹配。
[4]中详细说明了信道编码方案。
4.2.4物理层协议
涉及到几个物理层过程。
物理层涵盖的这些过程是:
-手机搜索
-电源控制
-上行链路同步和上行链路定时控制
-随机访问相关程序
-HARQ相关程序
-波束管理和CSI相关程序
-侧链相关程序
-渠道准入程序
通过在频域以及时间和功率域中控制物理层资源，在NR中提供了对干扰协调的隐式支持。
4.2.5物理层测量
无线电特性由用户设备和网络测量，并报告给更高层。
这些包括例如频率内和频率间切换的测量、RAT间切换、定时测量以及RRM的测量。
为支持向东UTRA的移交，定义了RAT间移交的测量。
5物理层规范的文档结构
5.1概览
物理层规范由一个通用文档（TS38.201）和七个文档（TS38.202、38.211至38.215和37.213）组成。
图2显示了高层环境中物理层规范之间的关系。
图2:
物理层规范之间的关系
5.2TS38.201:
物理层；概述
范围是描述:
-第1层文件的内容（TS38.200系列）；
5.3TS38.202:
物理层提供的物理层服务
范围是描述物理层提供的服务，并指定:
-物理层的服务和功能；
-用户设备的物理层模型；
-同时物理信道和SRS的并行传输；
-物理层提供的测量。
5.4TS38.211:
物理信道和调制
范围是建立第1层物理信道的特性、物理层信号的产生和调制，并规定:
-上行链路、下行链路和侧链路物理信道的定义；
-框架结构和物理资源；
-调制映射（BPSK、QPSK等）；
正交频分复用信号生成；
-加扰、调制和上变频；
-层映射和预编码；
-上行链路、下行链路和侧链路中的物理共享信道；
-上行链路、下行链路和侧链路中的参考信号；
-物理随机接入信道；
-初级和次级同步信号。
5.5TS38.212:
多路复用和信道编码
范围是描述传输信道和控制信道数据处理，包括多路复用、信道编码和交织，并规定:
-信道编码方案；
-费率匹配；
-上行链路传输信道和控制信息；
-下行链路传输信道和控制信息；
-侧链传输通道和控制信息。
5.6TS38.213:
物理层控制程序
范围是建立控制的物理层过程的特征，并指定:
-同步程序；
上行链路功率控制；
-随机访问程序；
-用于报告控制信息的用户设备程序；
-用于接收控制信息的用户设备程序。
5.7TS38.214:
数据的物理层程序
范围是建立数据物理层过程的特征，并指定:
-功率控制；
-物理下行链路共享信道相关程序；
-物理上行链路共享信道相关程序；
-物理侧链共享通道相关程序。
5.8TS38.215:
物理层测量
范围是建立物理层测量的特征，并指定:
-对用户终端/运行网络测量的控制；
-天然橡胶的测量能力。
5.9TS37.213:
共享频谱信道接入的物理层程序
范围是为共享频谱信道建立物理层过程的特征，并规定:
-下行链路信道接入程序；
-上行链路信道接入程序。
附件A（信息性）:
下表包含L1文件中使用的首选数学符号。
item
notation
multiplyproduct
crosssign,e.g.a´b
matrixproduct
dotsign,e.g.a×b
scalarproduct（productofamatrixbyascalar）
dotsign,scalarshouldprecedematrixe.g.
matrixdimensioning
numberofrows´numberofcolumn,e.g.:
R´C
Kroneckerproduct
aÄb
bracketingofsets（allelementsofsametype,notorderedelements）
curlybrackets{},e.g.
{a1,a2,…,ap},or
bracketingoflists（allelementsnotnecessaryofsametype,orderedelements）
roundbrackets（）,e.g.（A,u,x）
bracketingofsequences（allelementsofsametype,orderedelements）
anglebrackets,e.g.or
bracketingoffunctionargument
roundbrackets,e.g.f（x）
bracketingofarrayindex
squarebrackets,e.g.a[x]
bracketingofmatrixorvector
squarebrackets[],e.g.
or
Separationofindexes
useacomma:
e.g.Ni,j
useofitalicforsymbols
asymbolshouldbeeitherinitalicorinnormalfont,butmixingupshouldbeavoided.
bracketingofarithmeticexpressiontoforceprecedenceofoperations
roundbrackets:
e.g.
necessityofbracketingarithmeticexpressions
Whenonly+and´bracketingisnotnecessary.Whenthemodoperatorisusedexplicitbracketingofmodoperandsandpossiblyresultshouldbedone.
numbertype
inacontextofnonnegativeintegernumbers,somenotesshouldstresswhenanumberissigned,orpossiblyfractional.
binaryxorandand
respectivelyuse+or×.Ifno"mod2"isexplicitlyintheexpressionsometextshouldstressthattheoperationismodulo2.
matrixorvectortranspose
vT
1´1matrices
implicitlycasttoitsuniqueelement.
vectordotproduct
uT×vforcolumnvectors,andu×vTforlinevectors
complexconjugate
v*
matrixorvectorHermitiantranspose
vH
realpartandimaginarypartofcomplexnumbers.
Re（x）andIm（x）
Modulooperation（includingnegativevalue）
Let
betheintegerquotientof
and
isinteger,
isremainderthen
where
forall
and
（Notethat
isflooroperationtoroundtheelementsof
tothenearestintegerstowardsminusinfinity）
附件B（信息性）:
Changehistory
Date
Meeting
TDoc
CR
Rev
Cat
Subject/Comment
Newversion
2017-05
RAN1#89
R1-1708435
Draftskeleton
0.0.0
2017-07
AH_1706
R1-1712012
InclusionofagreementsuptoandincludingRAN1NRAd-Hoc#2
0.0.1
2017-08
RAN1#90
R1-1713894
Updatesaccordingtoemaildiscussion"[NRAH2-03-201]TS38.201"
0.0.2
2017-08
RAN1#90
R1-1715069
Cleanversion
0.1.0
2017-08
RAN1#90
R1-1715319
InclusionofagreementsuptoandincludingRAN1#90
0.1.1
2017-09
RAN#77
RP-171998
ForinformationtoRAN
1.0.0
2017-11
RAN1#90b
R1-1719242
InclusionofagreementsuptoandincludingRAN1#90bis
1.0.1
2017-11
RAN1#91
R1-1721046
EndorsedversionbyRAN1#90bis（emailthread）
1.1.0
2017-12
RAN1#91
R1-1721339
Editorialupdate-EndorsedversionbyRAN1#91（emailthread）
1.2.0
2017-12
RAN#78
RP-172530
Endorsedversionforapprovalbyplenary.
2.0.0
2017-12
RAN#78
Approvedbyplenary–Rel-15specunderchangecontrol
15.0.0
2019-12
RAN#86
RP-192661
0001
-
B
IntroductionofV2X,NR-basedaccesstounlicensedspectrum,integratedaccessbackhaulforNRandremoteinterferencemanagement
16.0.0
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