帧结构

5G帧结构5G帧结构是时间维度上对资源进行划分和使用，博主理解就是对时域的一个量度以便于量化。具体相关概念可以戳 这篇博客 中的“子载波相关概念”。

5G帧结构

在5G系统中，子载波配置μ\mu一共有5中取值，对应的子载波间隔为2μ×152^{\mu } \times 15（kHz），对于常规循环前缀，每个时隙由14个OFDM（正交频分复用）符号构成；对于扩展循环前缀，每个时隙由12个符号构成，且仅有60kHz子载波（即μ\mu = 2）时可以配置扩展循环前缀。

三者关系

在5G中，符号是最小可分配传输方向的时间单位，有上下行之分，还可以为flexible，每个时隙最多两个转换点，采用半静态无线资源控制（RRC）和动态下行控制信息（DCI）两种配置

image-20230118201850158

image-20230118202039907

物理信道和信号

image-20230120161527916

https://zhuanlan.zhihu.com/p/401875663

image-20230120181825972

信道频点相当于绝对频点号的标识，二者存在唯一的映射关系

小区搜索

image-20230120203850700

终端开机需要同步和获取系统信息，系统信息由MIB和SIB构成

image-20230120174651815

image-20230120174744328

image-20230120193406165

SSB的位置

image-20230120194153600

频域位置

image-20230120194720777

image-20230120194658858

image-20230120200226903

时域位置

image-20230120201114308

一个burst是一个时隙内的SSB，一般有两个SSB

image-20230120200749721

L指一个SSB brust set中的最大SSB个数，SSB Index标识是哪个SSB，每个SSB对应一个波束

image-20230120201811222

image-20230120202000693

DMRS

获得PCI即可确定DMRS（PBCH的解调信号），用来解调PBCH和获得SSB Index信息

image-20230120202714260

系统消息

https://www.yyearth.com/index.php?aid=275

小区选择

image-20230120223442336

Srxlev为电平判据

Pemax1系统规定的最大发射功率，Ppowerclass是终端实际的发射功率

若无超时无合适小区，终端可自行决定将Qoffsettemp设为零

image-20230120223505474

小区重选

image-20230120225000832

取值越高优先级越高，注意频点是SSB的频点，不是业务信道的

image-20230120230345562

image-20230120225310365

启测：质量低于门限时开始测量，鼓励往高优先级切换

image-20230120225650896

image-20230120225829363

image-20230120230016508

高和低优先级的准则为S准则，同优先级的是R准则

image-20230120230938107

正常移动状态不需要缩放，中高速需要

随机接入

小区搜索为下行同步，随机接入为上行同步

目的

  • 获得上行10ms帧的同步，即获得上行发送的提前量TA（就好比一个人，到达车站时，迟到的时间，就是下次要提前出发的时间。）

    img

  • 获得数据发送授权，申请上行资源，基站需要为终端预留上行发送的视频资源、内存资源等。

基本过程

image-20230122215207453

  • Msg1：终端发送前导码

  • Msg2：基站发送TA调整、授权和T-CRNTI（临时CRNTI）

    image-20230122220200593

    BI: 终端接收到坏的Msg2，再次发Msg1的间隔

  • MSG3：终端发送UE-ID

  • MSG4：基站最终判决，通知特定UE-ID的终端

没收到Msg2终端发送功率将“爬坡”

image-20230122220039310

随机接入信道结构

image-20230122161744217

前导码为Zc序列，主要用于区分不同随机接入请求（不是区分用户，不同用户可能使用相同的前导码），前导码有不同的格式，不同格式可覆盖的小区范围不同，每个小区对应一种前导码格式，每种格式有64个前导码序列

  • 长序列839个子载波，适用小SCS（也更容易频偏，因此有限制集）的，子载波越多意味着基站可以接受到越多的能量，获得更好的解调性能，覆盖半径更大

    image-20230122173323754

Tc为4G的基本时间单位，Ts为5G基本时间单位，二者相差64倍（k）

  • 短序列为139个子载波，适用于大SCS的，节省时频资源，注意PRACH中不能取4，覆盖半径小

    image-20230122173953477

Guard time：保护间隔决定了小区的最大覆盖半径，考虑到UE先从BS接收PBCH再到UE开始发送preamble，信号在一个来回里面不能干扰到BS下一帧的信号接收，所以小区的最大覆盖半径

前导序列时域资源

终端从SIB1获得PRACH的配置索引

image-20230122174621797

  • FR1即miu = 0 或 1
  • SFN为哪个无线帧传PRACH
  • 一个无线帧有十个子帧，Subframe确定在哪个子帧传PRACH
  • 协议规定n^RA_slot从哪个时隙传PRACH
  • 倒数第二列表示一个时隙传几个PRACH
  • 最后一列表示一个PRACH持续符号数

前导序列频域资源

image-20230122185823729

RACH信道配置

因为PRACH信道是全向的，因此基站若要确定终端接收的是哪个波束，RO会与SSB Index存在映射（RO是时频域的分组）

image-20230122190709581

二者积的最大值即为前导码最大值64

image-20230122190739610

n表示一个RO上有几个前导序列参与竞争一个SSB，CB表示竞争式随机接入，终端在最好的波束对应的RO前导编码集中随机选择一个编码；非竞争式则由基站直接分配

image-20230122212924508

波束管理

目的

多振子使波束变窄，通过调相可以控制其方向

image-20230123131019840

image-20230123140830422

过程

image-20230123141001432

image-20230123141040794

image-20230123141116506

宽波束实现粗对准

image-20230123141200473

基站得知精准发送波束

image-20230123141409476

终端得知精准接收波束

image-20230123141602211

波束上报（终端给基站）

image-20230123141802458

波束指示（基站给终端）

image-20230123141901722

HARQ处理

image-20230123142828719

异步：终端不知道什么时候重传，需要控制信令

image-20230123143313511

image-20230123144510627

K0: 在RRC层的PDSCH时频域资源分配表中配置，有DCI进行指示

K1：有DCI中的反馈定时指示器字段确定

image-20230123144611403

K2由DCI获得

image-20230123145122187

image-20230123145356173

HARQ处理进程（下行）

image-20230123145713702

image-20230123145727561

HARQ处理进程（上行）

image-20230123145753507

CBG

image-20230123150119106

image-20230123150133809

image-20230123150315102