5GNR物理信道与调制5G技术方案5G关键技术.docx

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5GNR物理信道与调制5G技术方案5G关键技术

Marshall：

v1.0.0版本已过时，5GNR物理层规范已更新到v1.1.0版本。

帧结构与物理资源

一、概述

在本规范中，除非另有说明，在时域中的各个域的大小表示为若干时间单位

Ts=1/（Δfmax⋅Nf）Ts=1/（Δfmax⋅Nf），其中Δfmax=480⋅103Δfmax=480⋅

103Hz，Nf=4096Nf=4096。

常量κ=ΔfmaxNf/（ΔfrefNf,ref）=64κ=ΔfmaxNf/（ΔfrefNf,ref）=64，其中Δfref=15⋅103HzΔfref=15⋅103Hz，

Nf,ref=2048Nf,ref=2048。

二、波形参数

支持多种OFDM波形参数，如Table4.2-1所示，其中载波带宽部分的μμ和CP由高层参数给定，下行链路由DL_BWP_mu和DL_BWP_cp给定，上行链路由UL_BWP_mu

和UL_BWP_cp给定。

三、帧结构

帧和子帧

下行与上行链路传输于帧中，一帧的时域为Tf=（ΔfmaxNf/100）⋅Ts=10msTf=（ΔfmaxNf/100）⋅Ts=10ms，一帧包含10个子帧，每个子帧时域为Tsf=（ΔfmaxNf/1000）⋅Ts=1msTsf=（ΔfmaxNf/1000）⋅Ts=1ms。

每个子帧中的连续OFDM符号数为Nsubframe,μsymb=NslotsymbNsubframe,μ

slotNsymbsubframe,μ=NsymbslotNslotsubframe,μ。

每帧分为两个相等大小的半帧，每个半帧包含5个子帧。

Thereisonesetofframesintheuplinkandonesetofframesinthedownlinkonacarrier.

来自UE的上行帧ii应在UE对应的下行帧开始前TTA=NTATsTTA=NTATs传输。

Figure4.3.1-1:

Uplink-downlinktimingrelation

时隙

对于子载波间隔配置μμ，时隙在子帧内按递增顺序编号nμs∈{0,…,Nsubframe,μslot

−1}nsμ∈{0,…,Nslotsubframe,μ−1}，在帧内按递增顺序编号nμs,f∈{0,…,Nframe,

μslot−1}ns,fμ∈{0,…,Nslotframe,μ−1}。

一个时隙内有NslotsymbNsymbslot个连续的OFDM符号，NslotsymbNsymbslot依赖于CP长度，并且由Tables4.3.2-1和4.3.2-2给定。

子帧内的起始时隙nμsnsμ与子帧内起始OFDM符号nμsNslotsymbnsμNsymbslot在时间上对齐。

Agreements:

oAslotcancontainalldownlink,alluplink,or{atleastonedownlinkpartandatleastoneuplinkpart}

oTherearealsoagreementsonvarioussemi-staticconfigurationswithdifferentperiodicities

四、物理资源

天线端口

天线端口定义为，在同一天线端口上，某一符号上的信道可以由另一符号上的信道推知。

如果一个天线端口上某一符号传输的信道的大尺度性能可以被另一天线端口上某一符号传输的信道所推知，则这两个天线端口被称为quasico-located。

大尺度性能包括一个或多个延时扩展，多普勒扩展，多普勒频移，平均增益，平均时延和空间接收参数。

资源格

对于每种波形参数和载波，资源格由NμRB,xNRBscNRB,xμNscRB个子载波和Nsubframe,μsymbNsymbsubframe,μ个OFDM符号定义，其中xx表示DL或UL，Nmax,μRB,xNRB,xmax,μ由Table4.4.2-1给定。

在不至于混淆的情况下，下标xx可省略。

每个天线端口pp，每个子载波间隔配置μμ以及每个传输方向（上行或下行）对应一个资源格。

资源元素

天线端口pp和子载波间隔配置μμ下的资源格中每个元素被称为资源元素（ResourceElement，RE），它用索引对（k,l）（k,l）唯一地标识，其中k=0,…,NμRBNRBsc−1k=0,…,NRBμNscRB−1是频域索引，ll是时域符号索引。

天线端口pp和子载波间隔配置μμ下的RE（k,l）（k,l）表示为（k,l）p,μ（k,l）p,μ，相应的复数值表示为a（p,μ）k,lak,l（p,μ）。

在不至于混淆的情况下，或在没有特定的天线端口或子载波间隔的情况下，索引pp和μμ可以省略，简写为a（p）k,lak,l（p）或ak,lak,l。

一个资源元素（RE）分为4类：

‘uplink’,‘downlink’,‘flexible’,or‘reserved’。

o如果RE被配置为‘reserved’，UE不应在上行链路中对该RE发送任何内容，也不对下行链路中的RE内容作出任何假设。

Figure4.4.3-1:

Resourcegridandresourceblock

资源块

一个物理资源块（PRB）在频域上定义为NRBsc=12NscRB=12连续的子载波。

PRB在频域上从0到NμRB−1NRBμ−1编号。

频域上的PRB数nPRBnPRB和RE（k,l）（k,l）的关系由下式给定：

nPRB=kNRBscnPRB=kNscRB

载波带宽part

对于给定的载波上的波形参数μiμi，载波带宽part（bandwidthpart，BWP）是一组连续的PRB。

BWP中的RB从0到NμRB,x−1NRB,xμ−1编号，其中xx表示DL或UL，withNiBWPNBWPibeingtheoffsetbetweenPRB0intheabsoluteresourceblockgridinclause1.4.4andPRB0incarrierbandwidthpartnumberii。

BWP中的RB数应满足Nmin,μRB,x≤NμRB,x≤Nmax,μRB,xNRB,xmin,μ≤NRB,xμ≤NRB,xmax,μ，其中最小值和最大值在Table4.4.2-1中给定。

下行链路中，UE可配置具有一个或多个载波BWP，所述载波BWP的子集在给带时间处于激活状态。

UE不希望在BWP以外的频带接收PDSCH或PDCCH。

在上行链路中，UE可配置为具有一个或多个载波BWP，所述载波BWP的子集在给定时间处于激活状态。

UE不希望在BWP以外的频带发送PUSCH或PUCCH。

载波聚合

在多个小区中的传输可以被聚合，除了主小区外，最多可以使用15个辅小区。

除非另

有说明，本规范中的描述适用于多达16个服务小区中的每一个。

通用函数

调制映射器

调制映射器采用二进制0或1作为输入，产生复值调制符号作为输出。

π/2-BPSK

对于π/2-BPSK调制，比特b（i）b（i）根据下式映射为复值调制符号xxx=ejiπ/22–√[（1−2b（i））+j（1−2b（i））]x=ejiπ/22[（1−2b（i））+j（1−2b（i））]BPSK

对于BPSK调制，比特b（i）b（i）根据下式映射为复值调制符号xxx=12–√[（1−2b（i））+j（1−2b（i））]x=12[（1−2b（i））+j（1−2b（i））]QPSK

对于QPSK调制，成对比特b（i）,b（i+1）b（i）,b（i+1）根据下式映射为复值调制符号xxx=12–√[（1−2b（i））+j（1−2b（i+1））]x=12[（1−2b（i））+j（1−2b（i+1））]16QAM

对于16QAM调制，四位比特b（i）,b（i+1）,b（i+2）,b（i+3）b（i）,b（i+1）,b（i+2）,b（i+3）根据下式映射为复值调制符号xx

x=110−−√[（1−2b（i））（2−（1−2b（i+2）））+j（1−2b（i+1））（2−（1−2b（i+3）））]x=110[（1−2b（i））（2−（1−2b（i+2）））+j（1−2b（i+1））（2−（1−2b（i+3）））]

64QAM

对于64QAM调制，六位比特

b（i）,b（i+1）,b（i+2）,b（i+3）,b（i+4）,b（i+5）b（i）,b（i+1）,b（i+2）,b（i+3）,b（i+4）,b（i

+5）根据下式映射为复值调制符号xx

x=142−−√[（1−2b（i））（4−（1−2b（i+2））（2−（1−2b（i+4））））+j（1−

2b（i+1））（4−（1−2b（i+3））（2−（1−2b（i+5））））]x=142[（1−2b（i））（4−（1−

2b（i+2））（2−（1−2b（i+4））））+j（1−2b（i+1））（4−（1−2b（i+3））（2−（1−2b（i+5））））]

256QAM

对于256QAM调制，八位比特

b（i）,b（i+1）,b（i+2）,b（i+3）,b（i+4）,b（i+5）,b（i+6）,b（i+7）b（i）,b（i+1）,b（i+2）

b（i+3）,b（i+4）,b（i+5）,b（i+6）,b（i+7）根据下式映射为复值调制符号xx

x=1170−−−√[（1−2b（i））（8−（1−2b（i+2））（4−（1−2b（i+4））（2−（1−

2b（i+6）））））+j（1−2b（i+1））（8−（1−2b（i+3））（4−（1−2b（i+5））（2−（1−

2b（i+7）））））]x=1170[（1−2b（i））（8−（1−2b（i+2））（4−（1−2b（i+4））（2−（1−

2b（i+6）））））+j（1−2b（i+1））（8−（1−2b（i+3））（4−（1−2b（i+5））（2−（1−2b（i+7）））））]

伪随机序列生成

伪随机序列由长度为31的Gold序列定义。

长度为MPNMPN的输出序列c（n）c（n），其中n=0,1,…,MPN−1n=0,1,…,MPN−1，由下式定义

c（n）=（x1（n+NC）+x2（n+NC））mod2x1（n+31）=（x1（n+3）+x1（n））mod2x2（n+31）=（x2（n+3）+x2（n+2）+x2（n+1）+x2（n））mod2c（n）=（x1（n+NC）+x2（n+NC））mod2x1（n+31）

=（x1（n+3）+x1（n））mod2x2（n+31）=（x2（n+3）+x2（n+2）+x2（n+1）+x2（n））mod2

其中NC=1600NC=1600，第一m序列应由x1（0）=1,x1（n）=0,n=1,2,…,30x1（0）=1,x1（n）=0,n=1,2,…,30初始化。

第二m序列的初始化由cinit=∑30i=0x2（i）⋅2icinit=∑i=030x2（i）⋅2i表示，其值取决于序列的应用。

OFDM基带信号生成

对除PRACH以外的任何物理信道或信号，对于一个子帧内的OFDM符号ll，天线端口pp和子载波间隔配置μμ下的时间连续信号s（p,μ）l（t）sl（p,μ）（t）定义为

s（p,μ）l（t）=∑k=−NμRBNRBsc/2NμRBNRBsc/2−1a（p,μ）k′,l¯⋅ej2π（k+k0）Δf（t−NCP,l¯⋅

Ts）sl（p,μ）（t）=∑k=−NRBμNscRB/2NRBμNscRB/2−1ak′,l¯（p,μ）⋅ej2π（k+k0）Δf（t−NCP,l¯⋅Ts）

其中0≤t<（Nu+NμCP,l¯）Ts0≤t<（Nu+NCP,l¯μ）Ts且k′=k+NμRBNRBsc/2k′=k+NRBμNscRB/2。

Thevalueofk0k0issuchthatthelowestnumberedsubcarrierinaresourceblockforsubcarrierspacingconfigurationμμcoincideswiththelowestnumberedsubcarrierinaresourceblockforanysubcarrier

spacingconfigurationlessthanμμ.

子载波间隔配置μμ下的OFDM符号ll的起始位置为

tμstart,l={0tμstart,l¯−1+（Nu+NμCP,l−1）⋅Tsl=0otherwisetstart,lμ

={0l=0tstart,l¯−1μ+（Nu+NCP,l−1μ）⋅Tsotherwise其中

Nu=2048κ⋅2−μNCP,l¯=512κ⋅2−μ144κ⋅2−μ+16κ144κ⋅2−μextendedcyclicprefixnormalcyclicprefix

andl=0orl=7otherwise⋅2μNu=2048κ⋅2−μNCP,l¯={512κ⋅2−μextendedcyclicprefix144κ⋅2−μ+16κnormalcyclicprefixandl=0orl=7144κ⋅

2−μotherwise⋅2μ

对于PRACH，天线端口pp下的时间连续信号s（p,μ）l（t）sl（p,μ）（t）定义为s（p,μ）l（t）=∑k=−LRA/2LRA/2−1a（p,RA）k′⋅ej2π（k+k0）ΔfRA（t−NCP,l⋅Ts）sl（p,μ）（t）=

∑k=−LRA/2LRA/2−1ak′（p,RA）⋅ej2π（k+k0）ΔfRA（t−NCP,l⋅Ts）

其中0≤t<（Nu+NμCP,l）Ts0≤t<（Nu+NCP,lμ）Ts且k′=k+LRA/2k′=k+LRA/2。

一个子帧内PRACH前导的起始位置由tRAstarttstartRA给定，假设子帧始于t=0t=0，其中

o对于ΔfRA∈{15,30,60,120}kHzΔfRA∈{15,30,60,120}kHz，有

tRAstart=tμstart,ltstartRA=tstart,lμforsomell

LRALRA和NuNu在3.3.3节给定，并且有NCP,l=NRACP+n⋅16κ

NCP,l=NCPRA+n⋅16κ，其中

o对于ΔfRA∈{1.25,5}kHzΔfRA∈{1.25,5}kHz，n=0n=0

o对于ΔfRA∈{15,30,60,120}kHzΔfRA∈{15,30,60,120}kHz，nnisthenumberoftimesthe

interval[tRAstart,tRAstart+（NRAu+NRACP）Ts][tstartRA,tstartRA+（NuRA

+NCPRA）Ts]overlapswitheithertimeinstance0ortimeinstance（ΔfmaxNf/500）⋅Ts=0.5ms（ΔfmaxNf/500）⋅Ts=0.5msinasubframe

调制和上变频

对于天线端口pp和子载波间隔配置μμ，复值OFDM基带信号调制和上变频至载频

f0f0

Re{s（p,μ）l（t）⋅ej2πf0t}

五、上行链路

概述

物理信道概述

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

本规范定义了如下上行信道：

o物理上行共享信道（PUSCH）o物理上行控制信道（PUCCH）o物理随机接入信道（PRACH）

物理信号概述

上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。

本规范定义了如下上行物理信号：

o解调参考信号（Demodulationreferencesignals，DM-RS）

o相位跟踪参考信号（Phase-trackingreferencesignals，PT-RS）

o探测参考信号（Soundingreferencesignal，SRS）

物理资源

本规范定义了下列用于上行链路的天线端口：

oAntennaportsstartingwith1000forDM-RSassociatedwithPUSCH

oAntennaportsstartingwith2000forDM-RSassociatedwithPUCCH

oAntennaportsstartingwith3000forSRS

oAntennaport4000forPRACH

物理信道

物理上行共享信道

加扰

对于每个码字qq，比特块b（q）（0）,…,b（q）（M（q）bit−1）b（q）（0）,…,b（q）（Mbit（q）−1）应当在调制前被加扰，其中M（q）bitMbit（q）是在物理信道上传输的码字qq的比特数，加扰后的比特块为b~（q）（0）,…,b~（q）（M（q）bit−1）b~（q）（0）,…,b~（q）（Mbit（q）−1）。

根据如下公式进行加扰

b~（q）（i）=（b（q）（i）+c（q）（i））mod2b~（q）（i）=（b（q）（i）+c（q）（i））mod2

其中加扰序列c（q）（i）c（q）（i）由2.2节中给定。

注：

RAN1还没有正式同意PUSCH加扰部分的内容，3.3.1.1和3.3.1.2节可能需要重新调整。

调制

对于每个码字qq，加扰比特块b~（q）（0）,…,b~（q）（M（q）bit−1）b~（q）（0）,…,b~（q）（Mbit（q）−1）根据Table6.3.1.2-1中的调制方式进行调制，具体调制方法见2.1节，得到复值调制符号块d（q）（0）,…,d（q）（M（q）symb−1）d（q）（0）,…,d（q）（Msymb（q）−1）。

层映射

每个码字的复值调制符号根据Table7.3.1.3-1最多映射到4个层。

码字qq的复值调制符号d（q）（0）,…,d（q）（M（q）symb−1）d（q）（0）,…,d（q）（Msymb（q）−1）被映射到层

x（i）=[x（0）（i）…x（υ−1）（i）]Tx（i）=[x（0）（i）…x（υ−1）（i）]T，i=0,1,…,Mlayersymb−1i=0,1,…,Msymblayer−1，其中υυ是层数，MlayersymbMsymblayer是每层的调制符号数。

变换预编码

如果变换预编码（transformprecoding）不可用，对于层λ=0,1,…,υ−1λ=0,1,…,υ−1有y（λ）（i）=x（λ）（i）y（λ）（i）=x（λ）（i）。

如果变换预编码可用，υ=1υ=1且复值符号块x（0）（0）,…,x（0）（Mlayersymb−1）x（0）（0）,…,x（0）（Msymblayer−1）对于单层λ=0λ=0被分为Mlayersymb/MPUSCHscMsymblayer/MscPUSCH个集合，每个集合对应于一个OFDM符号。

变换预编码根据如下公式进行

y（0）（l⋅MPUSCHsc+k）=1MPUSCHsc−−−−−−−√∑i=0MPUSCHsc−1x（0）（l⋅

MPUSCHsc+i）e−j2πikMPUSCHsck=0,...,MPUSCHsc−1l=0,...,Mlayersymb/MPUSCHsc−1y（0）（l⋅MscPUSCH+k）=1MscPUSCH∑i=0MscPUSCH−1x（0）（l⋅MscPUSCH+i）e−j2πikMscPUSCHk=0,...,MscPUSCH−

1l=0,...,Msymblayer/MscPUSCH−1

得到复值符号块y（0）（0）,…,y（0）（Mlayersymb−1）y（0）（0）,…,y（0）（Msymblayer−1）。

MPUSCHsc=MPUSCHRB⋅NRBscMscPUSCH=MRBPUSCH⋅NscRB，其中

MPUSCHRBMRBPUSCH表示PUSCH就RB而言的带宽，并且满足

MPUSCHRB=2α2⋅3α3⋅5α5≤NULRBMRBPUSCH=2α2⋅3α3⋅5α5≤NRBUL

其中α2,α3,α5α2,α3,α5是非负整数集合。

预编码

根据如下公式对向量块[y（0）（i）…y（υ−1）（i）]T[y（0）（i）…y（υ−1）（i）]T，

i=0,1,…,Mlayersymb−1i=0,1,…,Msymblayer−1进行预编码

z（0）（i）⋮z（P−1）（i）=Wy（0）（i）⋮y（υ−1）（i）[z（0）（i）⋮z（P−1）（i）]=W[y（0）（i）⋮y（υ−1）（i）]

其中i=0,1,…,Mapsymb−1i=0,1,…,Msymbap−1，Mapsymb=MlayersymbMsymbap=Msymblayer。

对基于非码本的传输，预编码矩阵WW在TS38.214规范中得到。

对基于码本的传输，预编码矩阵WW由Table6.3.1.5-1给定，其中TPMI索引由调度上行传输的DCI中获得。

映射到物理资源

为满足TS38.213规范对PUSCH传输功率PPUSCHPPUSCH的要求，对于PUSCH传输所使用的每个天线端口，复值符号块z（p）（0）,…,z（p）（Mapsymb−1）z（p）（0）,…,z（p）（Msymbap−1）应当乘以一个幅值因子βPUSCHβPUSCH，然后从z（p）（0）z（p）（0）开始依次映射到RE（k,l）p,μ（k,l）p,μ上，并且RE满足如下条件：

o它们位于用于传输所分配的资源中，且

o它们不用于DM-RS相关的传输

otheyarenotintheOFDMsymbolsusedfortransmissionoftheassociatedDM-RSincaseoftransformprecodingnotenabled.

Iftransformprecodingisnotenabled,themappingtoresourceelements（k,l）p,μ（k,l）p,μnotreservedfo