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的角度來定義的，即如果接收機需要區(qū)分資源在空間上的差別，就需要定義多個天線端口。目前5G下行定義了三類天線端口，分別對應于天線端口序號0~5。小區(qū)專用參考信號傳輸天線端口：天線端口0~3MBSFN參考信號傳輸天線端口：天線端口4終端專用參考信號傳輸天線端口：天線端口5天線端口與實際的物理天線端口沒有一一對應的關(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10ms無線幀，分為20個時隙，10個子幀每個子幀1ms，包含2個時隙，每個時隙0.5ms上行和下行傳輸在不同頻率上進行時域資源——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間單元：Ts=1/Fs=1/(15000x2048)秒=32.6ns，

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

時域資源——5G無線幀5幀結(jié)構(gòu)Type2——TDDType2幀結(jié)構(gòu)：每個10ms無線幀，分為2個長度為5ms的半幀每個半幀由8個長度為0.5ms的時隙和3個特殊區(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

時域上，每個1ms子幀，分為若干個符號（Symbols），

符號之間有保護間隔CP，每個子幀中符號個數(shù)根據(jù)符號之間的保護間隔CP決定：常規(guī)CP時1ms有14個符號，擴展CP時1ms有12個符號。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、典型時隙配比下的理論峰值速率*目前F頻段特殊子幀默認配置5，后續(xù)為6。道路實測速率與子幀配比關(guān)系頻段及時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指標要求>15Mbps>9Mbp2012年中移合同指標>20Mbps>8Mbp2013年中移集團網(wǎng)絡部建議指標（尚未正式下發(fā)）實測值>22Mbps>12Mbps密集城區(qū)所有道路測試結(jié)果>30Mbps>14Mbps演示道路/演示公交路線測試結(jié)果（演示使用）F頻段

子幀配比1:3

特殊子幀5指標要求>15Mbps>9Mbp2012年中移合同上行指標理論上就達不到。

>22Mbps>4Mbps2013年中移集團網(wǎng)絡部建議指標（尚未正式下發(fā)）實測值>25Mbps>6Mbps密集城區(qū)所有道路測試結(jié)果>34Mbps>7Mbps演示道路/演示公交路線測試結(jié)果（演示使用）表2-1中移DT速率指標及實測值（20MHz帶寬）注：非20MHz帶寬配置時速率=上表速率*實際配置帶寬（MHz）/20UE能力等級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)目符號個數(shù)RE個數(shù)15KHz常規(guī)CP12784擴展CP126727.5KHz常規(guī)CP24372資源塊概念:一個物理資源塊（PRB）由時域上連續(xù)的個符號，頻域上連續(xù)的個子載波組成。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，對于每一個天線端口，時域上為一個OFDM或者SC-FDMA符號，頻域上為一個子載波RB（ResourceBlock）為業(yè)務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REG中包含4個數(shù)據(jù)RERBG（ResourceBlockGroup）為業(yè)務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)域進行時分，控制區(qū)域OFDM符號數(shù)目可配置常規(guī)子幀：常規(guī)子幀由兩個時隙組成，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)務數(shù)據(jù)PUCCH(PhysicalUplinkControlChannel)承載HARQ信息PRACH(PhysicalRandomAccessChannel)用于UE隨機接入時發(fā)送preamble信息5G物理信道信道類型功能PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel)承載下行業(yè)務數(shù)據(jù)PBCH(PhysicalBroadcastChannel)承載廣播信息PMCH(PhysicalMulticastChannel)在支持MBMS業(yè)務時，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數(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層映射碼字數(shù)q，層數(shù)v，天線端口數(shù)P，每層的符號數(shù)，輸入 ，輸出。單天線的層映射(v=1)

空間復用的層映射(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預編碼

層映射的輸出作為輸入，每個天線端口p上的輸出表示為。在單天線上傳輸?shù)念A編碼(p=1)，，空間復用的預編碼(p=2,4)傳輸分集的預編碼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天線端口處，復值符號從開始，映射到指定的虛擬傳輸塊上用于傳輸參考信號的資源塊不被映射先k后l，然后按照時隙和子幀依次映射PRACH和PBCH映射在中心6個RB5G物理信道——物理信道的基本處理過程20

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

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

UE專用參考信號僅適用于幀結(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序列的生成一個小區(qū)中的主同步信號在3個不同序列中選擇3個序列和一個物理層小區(qū)id組下的3個物理層小區(qū)id有一一對應的關(guān)系由頻域Zadoff-Chu序列產(chǎn)生輔同步信號序列的生成兩個長度為31的二進制交錯級聯(lián)產(chǎn)生二進制序列是由生成長31的M序列循環(huán)移位得到級聯(lián)的序列由主同步信號給出的擾碼序列進行加擾物理層小區(qū)id有504個，物理層小區(qū)id組有168個，每組中有3個id5G物理信號——下行同步信號255G物理信號——下行同步信號26FS1，常規(guī)CPFS2，常規(guī)CP主同步信號在DwPTS域發(fā)送輔同步信號在子幀0的最后一個OFDM符號發(fā)送主同步信號僅僅在時隙0和時隙10中發(fā)送輔同步信號僅僅在時隙0和時隙10中發(fā)送PUSCH用解調(diào)參考信號用作求取信道估計矩陣使用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Slot中的第4個SC-FDMA符號，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序列的不同循環(huán)移位值進行區(qū)分Sounding參考信號用作上行信道質(zhì)量的估計與信道選擇，計算上行信道的CINR，用于上行信道調(diào)度，獨立進行發(fā)射5G物理信號——上行參考信號27常規(guī)CP5G物理信道與信號——物理資源的總體映射 主輔同步信號、導頻信號、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；然后在相應的控制符號內(nèi)其他的RE上，映射控制信息；最后把業(yè)務信息映射到剩余的RE上。（1）確定系統(tǒng)參數(shù)；（2）參考符號的物理資源映射；（3）同步信號的物理資源映射；（4）PBCH符號的物理資源映射；（5）PCFICH符號的物理資源映射；（6）PHICH符號的物理資源映射；（7）PDCCH符號的物理資源映射；（8）PDSCH（PMCH）符號的物理資源映射。285G物理信道與信號——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、獲得小區(qū)ID解調(diào)SSCH，取得10ms定時，獲得小區(qū)ID組計算得出小區(qū)物理層小區(qū)標識檢測小區(qū)下行參考信號，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，獲得10ms