5G網(wǎng)絡(luò)上行物理信道和信號(hào)

5G網(wǎng)絡(luò)上行物理信道和信號(hào)\o"上行物理信道"#上行物理信道\o"上行參考信號(hào)"#上行參考信號(hào)\o"5G"#5G在5G網(wǎng)絡(luò)中物理信道為gNodeB和用戶終端設(shè)備(UE)之間提供了靈活的通信渠道，3GPP專門定義了用于下行和上行鏈路通信的物理信道。5G(NR)上行物理信道包括:上行物理共享信道(PUSCH)、上行物理控制信道(PUCCH)和物理隨機(jī)接入信道(PRACH)。上行鏈路支持的參考信號(hào)有DM-RS、PT-RS和SRS；這些參考信號(hào)支持在PUSCH和PUCCH上同時(shí)傳輸。PUSCH(上行物理共享信道)上行物理共享信道(PUSCH)用于承載用戶數(shù)據(jù)和可選的上行鏈路控制信息(UCI)，可在PUSCH和PUCCH同時(shí)傳輸是R16之后才支持的。5G網(wǎng)絡(luò)中有兩種循環(huán)前綴(CP-OFDM),用于MIMO和離散傅立葉變換擴(kuò)展OFDM(DFT-s-OFDM)，它們用于單層傳輸，支持時(shí)隙內(nèi)跳頻。前置DM-RS位于分配給PUSCH的第一個(gè)OFDM符號(hào)；上行采用離散傅里葉變換擴(kuò)頻OFDM(DFT-s-OFDM)也稱為SC-FDMA，其峰均比(PAPR)比OFDMA低。PUCCH(上行物理控制信道)上行物理控制信道(PUCCH)用于發(fā)送上行鏈路控制信息(UCI)和信道狀態(tài)信息(CSI)報(bào)告、HARQ反饋和調(diào)度請(qǐng)求(SR)。有兩種類型:

長(zhǎng)PUCCH(μ/2BPSK和QPSK調(diào)制)和短PUCCH(BPSK和QPSK調(diào)制)。3GPPTS38.211定義了PUCCH格式的OFDM符號(hào)長(zhǎng)度和比特?cái)?shù)。其中：PUCCH

Format0:用于短持續(xù)時(shí)間PUCCH，具有最多兩個(gè)比特的小上行鏈路控制信息(UCI)有效載荷。PUCCH

Format1:用于長(zhǎng)PUCCH，具有最多2比特的小有效載荷和最多84個(gè)無跳頻UE和36個(gè)跳頻UE的用戶設(shè)備復(fù)用容量在同一PRB中。PUCCHFormat2:適用于具有超過兩個(gè)比特的大有效載荷且沒有UE復(fù)用的短PUCCH。PUCCH

Format3適用于具有大UCI有效載荷且在相同PRB中沒有UE復(fù)用能力的長(zhǎng)PUCCH。PUCCH

Format4用于長(zhǎng)PUCCH、中等UCI有效載荷以及在相同PRB中最多4個(gè)UE的復(fù)用容量。物理隨機(jī)接入信道(PRACH)5G(NR)中的隨機(jī)接入過程類似于LTE，但前導(dǎo)格式的數(shù)量增加到13。對(duì)于波束建立,不同的SS塊時(shí)間索引與不同的RACH時(shí)間/頻率場(chǎng)合相關(guān)聯(lián)。SIB1提供“每個(gè)RACH時(shí)間/頻率時(shí)機(jī)的SS塊時(shí)間索引數(shù)量”。SSB時(shí)間索引與RACH時(shí)機(jī)相關(guān)聯(lián)，首先是頻率，然后是時(shí)隙內(nèi)的時(shí)間，最后是時(shí)隙之間的時(shí)間。對(duì)于用戶設(shè)備(UE)初始接入，用于波束管理的參考信號(hào)是用于空閑模式的PSS、SSS和PBCHDMRS(即SSB)以及用于連接模式的CSI-RS(DL)和SRS(UL)。5G(NR)前導(dǎo)格式根據(jù)前導(dǎo)碼的子載波間隔，使用兩種不同長(zhǎng)度(L_RA)的PRACH前導(dǎo)碼。當(dāng)PRACH前導(dǎo)的子載波間隔為1.25或5kHz時(shí)，使用長(zhǎng)序列(L_RA=839）。當(dāng)PRACH前導(dǎo)的子載波間隔為15、30、60或120kHz時(shí)，使用短序列(L_RA=139）。根序列索引規(guī)劃——短序列短序列只有138個(gè)根序列，每個(gè)長(zhǎng)度為139位。這意味著必須在頻域中規(guī)劃小區(qū)分化。5G蜂窩具有可配置數(shù)量的唯一前導(dǎo)碼。如果不廣播此參數(shù),則默認(rèn)為64。前導(dǎo)碼可以通過從根序列循環(huán)移位生成。每個(gè)單元消耗的根序列的數(shù)量取決于循環(huán)移位大小。每個(gè)小區(qū)32個(gè)根序列意味著我們只能創(chuàng)建138/32=4唯一的小區(qū)配置，而小區(qū)半徑僅為2km。這意味著前導(dǎo)碼的最大配置是一個(gè)小區(qū)中的64。例如，如果我們像某些供應(yīng)商那樣為每個(gè)小區(qū)只分配16個(gè)RA前導(dǎo)碼;使用NCS=69,每個(gè)小區(qū)只需要8個(gè)根序列，并且唯一小區(qū)配置的最終數(shù)量是138/8=17。零相關(guān)區(qū)零相關(guān)區(qū)(ZeroCorrelationZone）定義了UE之間的最大相對(duì)距離;在此距離上傳輸?shù)那皩?dǎo)碼在向基站發(fā)送時(shí)保持正交。在最壞的情況下一個(gè)UE被基站覆蓋，另一個(gè)UE在小區(qū)邊緣，因此該參數(shù)定義了最大小區(qū)半徑。兩個(gè)前導(dǎo)要相互干擾，必須滿足以下條件。PRACH必須同時(shí)從兩個(gè)UE發(fā)送(相同的PRACH時(shí)間資源)，并且PRACH必須在相同的頻率資源上從兩個(gè)UE發(fā)送，并且UE之間的相對(duì)距離必須大于最大半徑。Phantom/GhostRACHPhantom或GhostRACH是由噪聲引起的虛假信道請(qǐng)求。Phantom或GhostRACH的條件如下:UE必須靠近小區(qū)邊緣,與兩個(gè)gNB的路徑損耗相似。兩個(gè)gNB都配置了相同的RootSequenceIndex參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)是時(shí)間同步的，因此PRACH在兩個(gè)gNB中同時(shí)發(fā)生。Msg1-FrequencyStart在頻域中的兩個(gè)gNB中配置為相同的值。最后一種情況可通過Msg1-FrequencyStart規(guī)劃來避免，尤其是在具有相同RootSequenceIndex配置的相鄰單元之間。而進(jìn)一步向帶寬中心配置PRACH會(huì)降低單用戶設(shè)備的最大上行吞吐量，因?yàn)樗鼘USCH分成兩部分。短序列格式PRACH帶寬短前導(dǎo)碼始終具有12個(gè)資源塊的帶寬。子載波間隔可以通過廣播3GPP參數(shù)msg1-SubcarrierSpacing=[15,30kHz]進(jìn)行配置。PRACH在頻域最多可以有8個(gè)資源，3GPP參數(shù)msg1-FDM=[1,2,4,8]。因此為了避免GhostRACH效應(yīng)，可以通過分配不同的Msg1-FrequencyStart值將具有相同RSI配置的相鄰小區(qū)的PRACH分配到頻域中。但是msg1-FDM參數(shù)最大化