通信基本原理介紹

通信基本原理介紹5G使用天線端口來區(qū)分空間上的資源。天線端口的定義是從接收機(jī)的角度來定義的，即如果接收機(jī)需要區(qū)分資源在空間上的差別，就需要定義多個(gè)天線端口。目前5G下行定義了三類天線端口，分別對(duì)應(yīng)于天線端口序號(hào)0~5。小區(qū)專用參考信號(hào)傳輸天線端口：天線端口0~3MBSFN參考信號(hào)傳輸天線端口：天線端口4終端專用參考信號(hào)傳輸天線端口：天線端口5天線端口與實(shí)際的物理天線端口沒有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系空域資源——天線端口2ANTPort2ANTPort1頻域資源——子載波5G使用正交的子載波來區(qū)分頻域上的資源，子載波間隔為15KHz或7.5KHz。信道帶寬（MHz）1.435101520子載波數(shù)目常規(guī)載波721803006009001200多播載波144360600120018002400MBMS子載波常規(guī)子載波Type1幀結(jié)構(gòu)每個(gè)10ms無線幀，分為20個(gè)時(shí)隙，10個(gè)子幀每個(gè)子幀1ms，包含2個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙0.5ms上行和下行傳輸在不同頻率上進(jìn)行時(shí)域資源——5G無線幀4

5G支持兩種無線幀結(jié)構(gòu)：Type1，適用于FDD；Type2，適用于TDD5G系統(tǒng)中，利用NFFT=2048的采樣周期定義基本時(shí)間單元：Ts=1/Fs=1/(15000x2048)秒=32.6ns，

所有時(shí)域資源均通過時(shí)間單元Ts表示幀結(jié)構(gòu)Type1——FDD

時(shí)域資源——5G無線幀5幀結(jié)構(gòu)Type2——TDDType2幀結(jié)構(gòu)：每個(gè)10ms無線幀，分為2個(gè)長度為5ms的半幀每個(gè)半幀由8個(gè)長度為0.5ms的時(shí)隙和3個(gè)特殊區(qū)域DwPTS,GP,UpPTS組成(“8+3方案”)DwPTS,GP和UpPTS的總長度等于1ms，其中DwPTS和UpPTS的長度可配置

時(shí)域上，每個(gè)1ms子幀，分為若干個(gè)符號(hào)（Symbols），

符號(hào)之間有保護(hù)間隔CP，每個(gè)子幀中符號(hào)個(gè)數(shù)根據(jù)符號(hào)之間的保護(hù)間隔CP決定：常規(guī)CP時(shí)1ms有14個(gè)符號(hào)，擴(kuò)展CP時(shí)1ms有12個(gè)符號(hào)。Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUDConfigurationNormalcyclicprefixExtendedcyclicprefixDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03101OFDMsymbols381OFDMsymbols1948321039231121014121372OFDMsymbols5392OFDMsymbols82693917102---8111---“D”代表此子幀用于下行傳輸，“U”代表此子幀用于上行傳輸，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS組成的特殊子幀。特殊子幀中DwPTS和UpPTS的長度是可配置的，滿足DwPTS、GP和UpPTS總長度為1ms。時(shí)域資源——TDD無線幀配比目前子幀配比及后續(xù)建議上下行時(shí)隙配比2:21:31:31:8（極限速率演示）頻段D頻段F頻段D或E頻段D或E頻段特殊子幀配置75*77終端能力CAT3CAT4CAT3CAT4CAT3CAT4CAT3CAT4下行理論速率峰值（Mbps）59.5782.3261.2390.4579.98112.4791.02131.61上行理論速率峰值（Mbps）20.4120.4110.2010.2010.2010.205.105.10表1-120MHz帶寬、典型時(shí)隙配比下的理論峰值速率*目前F頻段特殊子幀默認(rèn)配置5，后續(xù)為6。道路實(shí)測(cè)速率與子幀配比關(guān)系頻段及時(shí)隙配比類別下行平均速率上行平均速率備注D頻段

子幀配比2:2

特殊子幀7指標(biāo)要求>15Mbps>9Mbp2012年中移合同指標(biāo)>20Mbps>8Mbp2013年中移集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)部建議指標(biāo)（尚未正式下發(fā)）實(shí)測(cè)值>22Mbps>12Mbps密集城區(qū)所有道路測(cè)試結(jié)果>30Mbps>14Mbps演示道路/演示公交路線測(cè)試結(jié)果（演示使用）F頻段

子幀配比1:3

特殊子幀5指標(biāo)要求>15Mbps>9Mbp2012年中移合同上行指標(biāo)理論上就達(dá)不到。

>22Mbps>4Mbps2013年中移集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)部建議指標(biāo)（尚未正式下發(fā)）實(shí)測(cè)值>25Mbps>6Mbps密集城區(qū)所有道路測(cè)試結(jié)果>34Mbps>7Mbps演示道路/演示公交路線測(cè)試結(jié)果（演示使用）表2-1中移DT速率指標(biāo)及實(shí)測(cè)值（20MHz帶寬）注：非20MHz帶寬配置時(shí)速率=上表速率*實(shí)際配置帶寬（MHz）/20UE能力等級(jí)UECategoryMaximumnumberofDL-SCHtransportblockbitsreceivedwithinaTTIMaximumnumberofbitsofaDL-SCHtransportblockreceivedwithinaTTITotalnumberofsoftchannelbitsMaximumnumberofsupportedlayersforspatialmultiplexinginDLCategory110296102962503681Category2510245102412372482Category31020487537612372482Category41507527537618270722Category5302752151376366720041:DownlinkphysicallayerparametervaluessetbyUECategory2:UplinkphysicallayerparametervaluessetbyUECategoryUECategoryMaximumnumberofbitsofanUL-SCHtransportblocktransmittedwithinaTTISupportfor64QAMinULCategory15160NoCategory225456NoCategory351024NoCategory451024NoCategory575376Yes5G物理資源分配——RE/RB10子載波間隔CP長度子載波數(shù)目符號(hào)個(gè)數(shù)RE個(gè)數(shù)15KHz常規(guī)CP12784擴(kuò)展CP126727.5KHz常規(guī)CP24372資源塊概念:一個(gè)物理資源塊（PRB）由時(shí)域上連續(xù)的個(gè)符號(hào)，頻域上連續(xù)的個(gè)子載波組成。其中和由CP類型和子載波間隔決定。RE（ResourceElement）為最小的資源單位，對(duì)于每一個(gè)天線端口，時(shí)域上為一個(gè)OFDM或者SC-FDMA符號(hào)，頻域上為一個(gè)子載波RB（ResourceBlock）為業(yè)務(wù)信道資源分配的資源單位5G物理資源分配——RE/RB圖解11REGRBG5G物理資源分配——REG/CCE/RBG12REG（ResourceElementGroup）為控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信道，每個(gè)REG中包含4個(gè)數(shù)據(jù)RERBG（ResourceBlockGroup）為業(yè)務(wù)信道資源分配的資源單位，由一組RB組成，分組大小與系統(tǒng)帶寬有關(guān)CCE（ChannelControlElement）為PDCCH資源分配的資源單位，由9個(gè)REG組成。SystemBandwidth（RB）RBGSize

(P)≤10111–26227–63364–1104CCE下行Unicast/MBSFN子幀控制區(qū)域OFDM符號(hào)數(shù)目幀結(jié)構(gòu)類型2中的子幀1和子幀61,2存在MBSFN傳輸?shù)淖訋?,2不存在MBSFN傳輸?shù)淖訋?,2,31、下行Unicast/MBSFN子幀：控制區(qū)域與數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行時(shí)分，控制區(qū)域OFDM符號(hào)數(shù)目可配置常規(guī)子幀：常規(guī)子幀由兩個(gè)時(shí)隙組成，包括下行Unicast/MBSFN子幀、下行MBSFN專用載波子幀和上行常規(guī)子幀特殊子幀：特殊子幀由三個(gè)特殊域組成，分別為DwPTS、GP和UpPTS。2、下行MBSFN專用載波子幀中不存在控制區(qū)域3、上行子幀控制區(qū)域與數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行頻分5G物理資源分配——控制區(qū)域與數(shù)據(jù)區(qū)域13信道類型功能PUSCH(PhysicalUplinkSharedChannel)承載上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)PUCCH(PhysicalUplinkControlChannel)承載HARQ信息PRACH(PhysicalRandomAccessChannel)用于UE隨機(jī)接入時(shí)發(fā)送preamble信息5G物理信道信道類型功能PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel)承載下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)PBCH(PhysicalBroadcastChannel)承載廣播信息PMCH(PhysicalMulticastChannel)在支持MBMS業(yè)務(wù)時(shí)，用于承載多小區(qū)的廣播信息PCFICH(PhysicalControlFormatIndicatorChannel)用于指示同一子幀中PDCCH占用的符號(hào)數(shù)信息PDCCH(PhysicalDownlinkControlChannel)承載下行調(diào)度信息PHICH(PhysicalHybridARQIndicatorChannel)承載HARQ信息14下行物理信道上行物理信道

傳輸信道的信道編碼傳輸信道編碼方案編碼速率UL-SCH/DL-SCHTurbocoding1/3PCH/MCHBCHTailbitingconvolutionalcoding1/3RACHN/AN/A控制信息編碼方案編碼速率DCITailbitingconvolutionalcoding1/3CFIBlockcode1/16HIRepetitioncode1/3UCIBlockcodevariableTailbitingconvolutionalcoding1/35G物理信道——編碼方式15控制信息的信道編碼

下行物理信道的調(diào)制方式上行物理信道的調(diào)制方式物理信道調(diào)制方式PDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAMPDCCHQPSKPBCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSK物理信道調(diào)制方式PUSCHQPSK,16QAM,64QAMPUCCHBPSK，QPSKPRACHN/A5G物理信道——調(diào)制方式16加擾加擾前后的比特?cái)?shù)不變。PDCCH比較特殊。調(diào)制編碼效率根據(jù)不同的調(diào)制方法而不同。

QPSK:L=2；16QAM:L=4；64QAM:L=6。5G物理信道——物理信道的基本處理過程17物理信道調(diào)制方法PDSCH/PMCHQPSK,16QAM,64QAMPBCH/PCFICH/PDCCHQPSKPHICHN/A層映射碼字?jǐn)?shù)q，層數(shù)v，天線端口數(shù)P，每層的符號(hào)數(shù)，輸入 ，輸出。單天線的層映射(v=1)

空間復(fù)用的層映射(q=1,2，v≤P)傳輸分集的層映射(q=1，v=P)5G物理信道——物理信道的基本處理過程18預(yù)編碼

層映射的輸出作為輸入，每個(gè)天線端口p上的輸出表示為。在單天線上傳輸?shù)念A(yù)編碼(p=1)，，空間復(fù)用的預(yù)編碼(p=2,4)傳輸分集的預(yù)編碼5G物理信道——物理信道的基本處理過程19（CDD較小或等于0）（CDD較大）（P=2）（P=4）映射到資源元素每個(gè)天線端口處，復(fù)值符號(hào)從開始，映射到指定的虛擬傳輸塊上用于傳輸參考信號(hào)的資源塊不被映射先k后l，然后按照時(shí)隙和子幀依次映射PRACH和PBCH映射在中心6個(gè)RB5G物理信道——物理信道的基本處理過程20

生成信號(hào)對(duì)于上行，為每個(gè)天線端口生成復(fù)值時(shí)域的SC-FDMA符號(hào)對(duì)于下行，為每個(gè)天線端口生成復(fù)值時(shí)域的OFDMA符號(hào)5G物理信號(hào)21下行物理信號(hào)包括參考信號(hào)（Referencesignal）和同步信號(hào)（Synchronizationsignal）下行參考信號(hào)包括下面3種：小區(qū)特定（Cell-specific）的參考信號(hào)：與非MBSFN傳輸關(guān)聯(lián)MBSFN參考信號(hào)：與MBSFN傳輸關(guān)聯(lián)UE特定（UE-specific）的參考信號(hào)：與波束賦型傳輸關(guān)聯(lián)下行同步信號(hào)包括下面2種：主同步信號(hào)（Primarysynchronizationsignal）輔同步信號(hào)（Secondarysynchronizationsignal）上行物理信號(hào)包括參考信號(hào)（Referencesignal）上行鏈路支持兩種類型的參考信號(hào)：解調(diào)用參考信號(hào)（Demodulationreferencesignal）：與PUSCH或PUCCH傳輸有關(guān)探測(cè)用參考信號(hào)（Soundingreferencesignal）：與PUSCH或PUCCH傳輸無關(guān)小區(qū)專用參考信號(hào)映射到資源元素一個(gè)時(shí)隙里任何一個(gè)天線端口用于傳輸參考信號(hào)的資源元素在同一時(shí)隙中其他任何天線端口都不能使用，并要設(shè)為05G物理信號(hào)——小區(qū)專用參考信號(hào)225G物理信號(hào)——MBSFN參考信號(hào)23

MBSFN參考信號(hào)在分配給MBSFN傳輸?shù)淖訋蟼魉?。使用天線端口4。extendedcyclicprefixΔf=15kHzextendedcyclicprefixΔf=7.5kHz5G物理信號(hào)——用戶專用參考信號(hào)24常規(guī)CP15kHz擴(kuò)展CP，15kHz

UE專用參考信號(hào)僅適用于幀結(jié)構(gòu)Type2支持PDSCH的單天線傳輸使用天線端口5由高層配置使用方法主同步信號(hào)序列的生成一個(gè)小區(qū)中的主同步信號(hào)在3個(gè)不同序列中選擇3個(gè)序列和一個(gè)物理層小區(qū)id組下的3個(gè)物理層小區(qū)id有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系由頻域Zadoff-Chu序列產(chǎn)生輔同步信號(hào)序列的生成兩個(gè)長度為31的二進(jìn)制交錯(cuò)級(jí)聯(lián)產(chǎn)生二進(jìn)制序列是由生成長31的M序列循環(huán)移位得到級(jí)聯(lián)的序列由主同步信號(hào)給出的擾碼序列進(jìn)行加擾物理層小區(qū)id有504個(gè)，物理層小區(qū)id組有168個(gè)，每組中有3個(gè)id5G物理信號(hào)——下行同步信號(hào)255G物理信號(hào)——下行同步信號(hào)26FS1，常規(guī)CPFS2，常規(guī)CP主同步信號(hào)在DwPTS域發(fā)送輔同步信號(hào)在子幀0的最后一個(gè)OFDM符號(hào)發(fā)送主同步信號(hào)僅僅在時(shí)隙0和時(shí)隙10中發(fā)送輔同步信號(hào)僅僅在時(shí)隙0和時(shí)隙10中發(fā)送PUSCH用解調(diào)參考信號(hào)用作求取信道估計(jì)矩陣使用Zad-offChu序列生成，產(chǎn)生之后直接映射到資源元上，不作任何編碼的處理占用每一個(gè)Slot中的第4個(gè)SC-FDMA符號(hào)，其頻域?qū)挾扰cPUSCH占用的PRB一致，頻域上連續(xù)不同用戶使用參考信號(hào)序列的不同循環(huán)移位值進(jìn)行區(qū)分Sounding參考信號(hào)用作上行信道質(zhì)量的估計(jì)與信道選擇，計(jì)算上行信道的CINR，用于上行信道調(diào)度，獨(dú)立進(jìn)行發(fā)射5G物理信號(hào)——上行參考信號(hào)27常規(guī)CP5G物理信道與信號(hào)——物理資源的總體映射 主輔同步信號(hào)、導(dǎo)頻信號(hào)、廣播信息映射位置是固定的，控制格式指示信息的位置可以估算出，也基本上是固定的。一般來說，先映射以上固定信息；再按照廣播信息規(guī)定的HARQ指示信息位置，映射HARQ指示信息；然后在相應(yīng)的控制符號(hào)內(nèi)其他的RE上，映射控制信息；最后把業(yè)務(wù)信息映射到剩余的RE上。（1）確定系統(tǒng)參數(shù)；（2）參考符號(hào)的物理資源映射；（3）同步信號(hào)的物理資源映射；（4）PBCH符號(hào)的物理資源映射；（5）PCFICH符號(hào)的物理資源映射；（6）PHICH符號(hào)的物理資源映射；（7）PDCCH符號(hào)的物理資源映射；（8）PDSCH（PMCH）符號(hào)的物理資源映射。285G物理信道與信號(hào)——物理資源的映射示例29小區(qū)搜索步驟：搜索PSCH，確定5ms定時(shí)、獲得小區(qū)ID解調(diào)SSCH，取得10ms定時(shí)，獲得小區(qū)ID組計(jì)算得出小區(qū)物理層小區(qū)標(biāo)識(shí)檢測(cè)小區(qū)下行參考信號(hào)，獲取BCH的天線配置讀取PBCH的系統(tǒng)消息（PCH配置、RACH配置、鄰區(qū)列表等）5ms定時(shí)，獲得10ms