5G解释:5G NR的初始采集程序
从系列中:5 g教程
本视频从单元格搜索开始讨论初始获取程序。通过获取主和次同步信号(PSS和SSS),您可以看到时间和物理单元标识的知识。然后视频讨论了广播信道(BCH)解码,UE如何在相关解调参考信号(DMRS)的帮助下确定同步信号块索引,以及索引在初始波束形成采集中的作用。由BCH携带的主信息块包含关于系统信息块类型1 (SIB1)的信息,这是UE寻找的下一个信息块。
然后视频演示了终端和gNodeB之间的随机访问过程,这使终端在接收到SIB1后能够进入网络。
这是我们系列的新一集5克解释说.在这个视频中,我们讨论了初始的采集过程,包括小区搜索,解码广播信道和随机访问信道。
我们将研究单元搜索的各个阶段以及主要和次要同步信号的作用。然后,我们将研究PBCH解码以检索主信息块,以及该过程如何支持波束扫描。万博1manbetx恢复SSB时间索引是解码MIB的关键步骤。我们将讨论在MIB之后终端访问的下一个信息:Type 1或SIB1系统信息块。
最后,我们将研究随机访问通道和过程。
同步信号块为终端提供了执行帧和符号同步的能力,这意味着终端可以发现下行5G信号的存在,并开始理解它。
在存在和计时建立之后,UE对广播通道进行解码并读取主信息块的内容。可以收集的一个次要信息是SSB索引,它有助于确定gNodeB和UE之间通信的合适波束。
我将使用MathWorks 5G工具箱中的NR同步过程示例中的插图详细解释这个过程。
正如我们在这集里看到的5克解释说系列关于同步信号块,有三种可能的主同步序列。UE通常并行运行三个相关器,以检测这三个可能序列中的一个。一旦检测到峰值,就得到了两条信息:
·正在传输哪个PSS
·SSB的时间(注意,在这一点上,UE无法判断它检测到的是哪一个SSB。这个稍后再说。)
在这里我们可以看到,UE已经能够检测到发送的所有8个ssb,尽管第二个是具有最高信噪比的那个。在剩下的过程中,将选择它。同样,对应于索引0(蓝色)的PSS被清楚地识别为在该单元中传输的PSS。另外两个,橙色和红色,没有显示任何峰值。
有336个可能的二次同步序列,但在这一点上,SSS的时间是已知的。因此,这些相关性只能运行一次。这个阶段决定发送哪个SSS。在这一阶段末尾收集的主要信息是物理单元ID,它是3乘以SSS加上PSS,值在0到1007之间。这一步显示了序列号34的一个非常清晰的峰值。因此,该单元格中的物理单元ID为3 * 34 + 0,即102。
MATLAB代码给出了确定SSS的简单过程。有一个循环,尝试所有的336种可能性,并确定具有最大相关性的SSS。
每个SSB都有物理广播信道和相关DMRS的实现。cell ID的知识对于解调BCH非常重要,因为它使UE能够生成用于信道估计的正确DMRS。一旦BCH被解调,主信息块和SSB索引就知道了。接下来的几张幻灯片解释了BCH解调的不同步骤
PBCH的每一次出现都有不同的DMRS,这取决于SSB块索引。因此,UE接收器将尝试所有4个或8个可能版本的DMRS,并确定为接收到的特定SSB发送了哪个版本。
在右侧,MATLAB代码展示了如何设置SSB配置。
在这样做的过程中,如果有多达8个可能的出现,UE确定SSB索引。您可能还记得关于同步信号块的那一集,对于7.25GHz或FR1以下的载波频率,最多可以出现8次,而对于FR2或毫米波传输,这个数字是64次。这意味着需要另外一条信息来唯一确定FR2传输的SSB索引。
你们可能还记得这个视频5克解释说对于FR2, MIB携带3位作为时间索引。这三个比特连同使用DMRS的知识,让UE确定64个可能的SSB索引之一。
在这里,我们可以看到到目前为止该过程的更详细的视图。DMRS搜索导致信道估计和噪声估计,以及SSB指数或其三个比特取决于载波频率。SSB资源元素被均衡和解码,产生主信息块。您可以在MathWorks 5G工具箱中找到此过程的完整MATLAB代码。
尽管标准没有明确要求,但人们普遍预期,每个SSB事件都将以不同的模式形成波束。这使得gNodeB能够扫描空间并在连续的方向上瞄准能量。记住,毫米波频率下,波束会变得更窄,但5G标准规定最多可出现64次,而不是8次。这意味着可以使用高指向性天线预编码器来扩展PBCH覆盖范围。
在这里,展示了几个块,每个块的目标是空间中的几个度。右边的代码展示了如何使用MathWorks相控阵系统工具箱生成这些波束形成向量。
让我们通过MathWorks 5G Toolbox构建的一个示例来更具体地了解BCH解码和波束搜索的过程。
我们在每次SSB传输后人为地暂停模拟,否则它将太快而无法实时评论。
你可以看到带有发射天线阵列的gNodeB。它将第一次出现的SSB用一束朝向它前面空间的两侧的光束传送出去。UE位于距离水平20度左右,但我们假设没有直接的视线。gNodeB和UE之间的唯一路径是从蓝色的墙上反弹回来的路径。
UE以低能量接收这第一个传输。第二次传输导致类似的结果和相关振幅。接下来的几次也是如此,直到第七次传输时,主光束覆盖了反射的位置。在这种情况下,接收到的能量要高得多,一旦所有传输完成,UE可以清楚地识别具有最合适波束形成的SSB。
作为边注,我们将在几张幻灯片中讨论RACH,但在这一点上值得注意的是,如果eNodeB将RACH场合或传输时间机会与特定的SSB指数联系起来,那么它就可以预期在特定时刻接收到的RACH来自选择该SSB指数为最强的UE。由于gNodeB知道该特定SSB索引使用了哪种波束形成,因此它可以在给定的时刻使用相同的模式执行接收波束形成,以最大限度地提高接收RACH的概率。这可以看作是在gNodeB和UE之间建立波束形成的初始步骤。
UE寻找的下一个信息片段是系统信息块1或SIB1。正如我们在关于同步信号块的那一集中看到的,主信息块包括定位和解码SIB1所需的所有元素。注意,SIB1是由DL-SCH携带的,它是携带数据包的同一通道。
一旦终端解码了SIB1,它就拥有了通过随机访问过程请求访问网络所需的所有信息。
RACH序言有两种可能的长度:839的长序言和139的短序言。长前导在大小区中很有用,因为由于传播延迟较长,所以时间不确定性较大。因此,冗长的序言仅限于6ghz以下的5G传输。
简短的序言适用于所有可能的5G频率。
我们不打算在这里详细介绍不同的RACH格式,但是最好知道存在不同的格式,它们在OFDM符号的数量、循环前缀长度和保护时间方面有所不同。关于使用哪种格式的信息由SIB1携带。
我们想通过对随机访问过程的简单概述来结束关于采集过程的这一节。
UE通过发送RACH向网络表明自己的存在。gNodeB通过发送PDSCH携带的RACH访问响应进行响应。它包含:
·用于UE调整其计时的计时提前
·一个临时RNTI或无线网络临时标识符
·对UE确认访问响应的调度授权
UE能够发现和解码访问响应,因为该响应使用一个称为RA-RNTI的保留RNTI。有关使用rnti识别控制信息的讨论,请参阅关于下行控制信息的那一集。
此时,可能有几个UE同时发送了相同的请求,而gNodeB不知道它正在与哪个UE或哪个UE进行通信。
因此,RACH访问响应的响应是一个争用解决消息,它通过PUSCH或数据携带通道发送,使用访问响应中提供的调度授权。
在最后一步中,gNodeB通过在使用临时RNTI加密的消息中返回设备标识来确认争用解决消息。
识别其设备标识的UE知道它已被gNodeB识别,并从现在开始使用临时RNTI。
本集节目到此结束5克解释说初步采办程序系列。
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