从系列:了解5G NR标准
马克•barberi MathWorks
本视频讨论了从细胞搜索开始的初始获取程序。通过获取主要和次要同步信号(PSS和SSS),可以看到时间和物理细胞身份的知识。视频接着讨论了广播信道(BCH)解码,UE如何借助相关解调参考信号(DMRS)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。
视频演示了终端与gndeb之间的随机访问过程,使终端在接收到SIB1后能够接入网络。
这是我们系列节目的新一集5克解释说.在这段视频中,我们讨论了初始获取过程,包括小区搜索、广播信道解码和随机接入信道。
我们将了解单元搜索的各个阶段以及主次同步信号的作用。然后,我们将看PBCH解码来检索主信息块,以及这个过程如何支持波束扫描。万博1manbetx恢复SSB时间索引是MIB解码的关键步骤。我们将讨论UE在MIB之后访问的下一个信息:系统信息块Type 1或SIB1。
最后,我们将看看随机存取通道和程序。
同步信号块为终端提供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。
在存在和定时建立之后,UE对广播信道进行解码并读取主信息块的内容。可以收集的一个侧面信息是SSB索引,它有助于确定用于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来详细解释这个过程。
正如我们在这一集里看到的5克解释说关于同步信号的序列,有三种可能的主同步序列。UE通常并行运行三个相关器来检测这三个可能的序列中的一个。一旦检测到一个峰值,就会得到两条信息:
·正在传输哪个PSS
·SSB的时间(注意,在这一点上,UE不能告诉它检测到的SSB发生了哪一个。这个稍后会讲到。)
这里我们可以看到,尽管第二个是信噪比最高的一个,但是UE已经能够检测到所有8个发送的ssb。在接下来的过程中会选择它。同样,指数0对应的PSS(蓝色)可以清楚地识别为该细胞传递的PSS。另外两种颜色,橙色和红色,没有任何峰值。
有336种可能的次级同步序列,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。这个阶段确定发送了哪个SSS。在这一阶段结束时收集的主要信息是物理细胞ID,它是SSS加上PSS的3倍,值介于0和1007之间。这个步骤对序列号34显示了一个非常清晰的峰值。因此,该单元格中的物理单元格ID是3 × 34 + 0,即102。
MATLAB代码显示了确定SSS的简单过程。有一个循环,尝试所有336个可能性,并确定具有最大相关性的SSS。
每个单边带都实现了物理广播信道和相关的DMRS。cell ID的知识对于解调BCH是很重要的,因为它使UE能够生成正确的DMRS用于信道估计。一旦BCH被解调,主信息块和单边带索引就已知了。接下来的几张幻灯片解释了BCH解调的不同步骤
PBCH的每次出现都有不同的DMRS,这取决于SSB块指数。因此,UE接收器测试所有4或8个可能的DMRS版本,并确定为特定SSB接收的发送哪个版本。
在右侧,MATLAB代码显示了如何设置SSB配置。
在此过程中,如果有多达8个可能的事件,则UE确定SSB指数。你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FR2或毫米波传输的频率是64次。这意味着需要另一条信息来唯一确定用于FR2传输的SSB索引。
你们可能还记得这个视频5克解释说关于同步信号块的系列,对于FR2, MIB携带3位的时间索引。这三个比特以及使用哪个DMRS的知识,让UE确定64个可能的SSB索引中的一个。
在这里,我们看到到目前为止这个过程的更详细的视图。DMRS搜索导致信道估计和噪声估计,以及单边带索引或其3位取决于载波频率。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。
尽管该标准没有明确规定,但人们普遍认为,每个单边带的出现都将以不同的模式发送。这使得gNodeB能够扫描空间并在连续的方向上锁定能量。请记住,在毫米波频率下,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。
这里展示了一些块,每个块的目标是空间上的几度。右边的代码展示了如何使用MathWorks相控阵系统工具箱生成波束形成向量。
让我们通过使用MathWorks 5G工具箱构建的示例更具体地了解BCH解码和波束搜索的过程。
每次SSB传输后,我们都会人为地暂停模拟,否则将会太快以至于无法实时评论。
你可以看到带有发射天线阵列的gNodeB。它将SSB的第一次出现用波束发射到它前面空间的两侧。UE位于水平方向20度左右,但我们假设没有直接的视线。gndeb和UE之间的唯一路径就是从墙上弹回的那条蓝色的路径。
UE以低能量接收第一次传输。第二次传输得到相似的结果和相关的振幅。接下来的几次传输也是如此,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,接收的能量要高得多,一旦所有的传输完成,终端可以清楚地识别出具有最合适波束形成的单边带。
边注,我们将讨论瑞秋几张幻灯片,但值得注意的是在这一点上,如果eNodeB associates瑞秋的场合,或传输时间的机会,与一个特定的单边带指数,它可以期待瑞秋在特定时间即时收到来自一个问题,选择了单边带索引是最强的。由于gndeb知道哪个波束形成用于特定的SSB索引,它可以在给定的时间瞬间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gndeb和UE之间建立波束形成的初始步骤。
UE寻找的下一个信息是系统信息块1或SIB1。正如我们在关于同步信号块的那一集中所看到的,主信息块包括定位和解码SIB1所需的所有元素。请注意,SIB1由DL-SCH携带,它与携带数据包的通道相同。
一旦UE解码了SIB1,它就拥有了通过随机访问程序请求访问网络所需的所有信息。
RACH序言有两种可能的长度:长序言在839和短序言在139。长序言在大单元中是有用的,因为时间不确定性更大,因为更长的传播延迟。因此,长序言仅限于6ghz以下的5G传输。
简短的序言适用于所有可能的5G频率。
我们不会在这里讨论不同RACH格式的所有细节,但最好注意到存在不同的格式,这些格式在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获取过程的这一节。
UE通过发送RACH向网络表明它的存在。gndeb通过发送由PDSCH携带的RACH访问响应来进行响应。它包含:
·定时提前,用于调整其定时
·临时RNTI或无线网络临时标识符
·用于终端确认访问响应的调度授权
UE能够发现和解码访问响应,因为响应使用一个称为RA-RNTI的保留RNTI。有关使用RNTIs识别控制信息的讨论,请参阅关于下行控制信息的章节。
此时,可能有几个终端同时发送了相同的请求,而gNodeB无法分辨它正在与哪个终端或哪个终端通信。
因此,对RACH访问响应的响应是一个争用解决消息,它使用访问响应中提供的调度授权通过PUSCH或数据携带通道发送。
在最后一步中,gNodeB通过用临时RNTI加密的消息发回设备标识来确认争用解决消息。
识别其设备标识的终端知道自己已经被gndeb认可,从现在开始使用临时RNTI。
这是本集的结尾5克解释说关于初始收购程序的系列。
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