5G无线网络原理概述

2020/5/18

Monday5G无线网络原理概述目录5G总体介绍5G网络架构及接口5G物理层介绍5G典型流程Page212020/5/18

Monday5G时代挑战Page3超高速率超大连接超低时延5G性能指标5G网络将提供20倍于LTE的小区容量，10倍的用户体验，10分之1的空口时延5G网络需要同时满足eMBB（超大带宽），uRLLC（超高可靠性，超低时延）和mMTC（超大连接）业务的需求Page4峰值速率

DL:20Gbps

UL:10Gbps用户体验速率

DL:100Mbps

UL:50Mbps频谱效率3

X时延Control

Plane:

10ms

User

Plane

eMBB:

4msUser

Plane

uRLLC:

0.5ms连接数密度1M

devices/km2区域流量10Mbps/m2网络能效

移动性100X(ITU)

(500km/h)用户体验速率频谱效率移动性mMTC

uRLLC连接数密

时延度峰值速率eMBB区域流量网络能效22020/5/18

Monday5G标准演进5G从3GPP

Release

15

开始LTE-A

Pro2016201720185G

Phase

1.15G

Phase

1.25G

Phase

22019Rel-16Rel-14

Rel-15NRNSA（非独立RAT）NR

SA（独立RAT）Full-IMT2020

NRNGCN和NR

NAS定义，SA架构（eMBB/uRLLC）Full

5G标准，mMTC能力定义；Soft

AI

/D2D/D-TDD/Flexible

Duplex

增强能力定义NSA定义，eMBBNumerology、帧结构Native

M-MIMO&波形NR业务目标eMBBuRLLCmMTC18年H2预期NSA终端面世5G

New

RAT19年H1预期

SA终端面世全新的空口技术Page6移动互联网物联网新空口可以灵活适配众多业务，频谱效率至少提升3倍空口自适应全双工（全双工模式）提升吞吐率Massive

MIMO（空间复用）提升吞吐率Polar

编码（信道编码）提升可靠性

降低功耗SCMA（多址接入）提升连接数

缩短时延Numerology（灵活的波形）灵活应对不同业务32020/5/18

Monday3GPP协议定义的5G频谱在3GPP协议中，5G的总体频谱资源可以分为以下两个FR（Frequency

Range）FR1：Sub6G频段，也就是我们说的低频频段，是5G的主用频段；其中3GHz以下的频率我们称之为sub3G，其余频段称为C-bandFR2:毫米波，也就是我们说的高频频段，为5G的扩展频段，频谱资源丰富Page7Sub6G以3.5GHz为主50403020607080

901

2

3

4

5

6

105G

扩展频段5G

主频段GHz可见光毫米波以28/39/60/73GHz为主FR1频段介绍Page8NR

频段上行下行双工n11920-1980MHz2110-2170MHzFDDn21850-1910MHz1930-1990MHzFDDn31710-1785MHz1805-1880MHzFDDn5824-849MHz869-894MHzFDDn72500-2570MHz2620-2690MHzFDDn8880-915MHz925-960MHzFDDn20832-862MHz791-821MHzFDDn28703-748MHz758-803MHzFDDn382570-2620MHz2570-2620MHzTDDn412496-2690MHz2496-2690MHzTDDn501432-1517MHz1432-1517MHzTDDn511427-1432MHz1427-1432MHzTDDn661710-1780MHz2110-2200MHzFDDn701695-1710MHz1995-2020MHzFDDn71663-698MHz617-652MHzFDDn741427-1470MHz1475-1518MHzFDDNR

频段频率范围双工n751432-1517MHzSDLn761427-1432MHzSDLn773.3-4.2GHzTDDn783.3-3.8GHzTDDn794.4-5.0GHzTDDn801710-1785MHzSULn81880-915MHzSULn82832-862MHzSULn83703-748MHzSULn841920-1980MHzSUL42020/5/18

MondayFR2频段介绍当前版本毫米波定义的频段只有四个，全部为TDD模式，最大小区带宽支持400MHz。Page9NR频段频率范围双工模式n25726500

MHz

–

29500

MHzTDDn25824250

MHz

–

27500

MHzTDDn26037000

MHz

–

40000

MHzTDDn26127500

MHz

–

28350

MHzTDD5G频点栅格–Global

RasterGlobal

raster是全局的频点栅格，用于计算5G频点号5G频点号（NR-ARFCN）计算公式如下：FREF

=

FREF-Offs

+

ΔFGlobal

(NREF

–

NREF-Offs)其中，ΔFGlobal为每个频点栅格的间隔，在5G中，频点栅格的间隔不是固定值，和具体的频段相关Frequency

range

(MHz)ΔFGlobal(kHz)FREF-Offs(MHz)NREF-OffsRange

of

NREF0

–

30005000

–5999993000

–24250153000600000600000

–201666624250

–

1000006024250.0820166672016667

–

327916552020/5/18

Monday5G频点栅格–Synchronization

RasterUE在开机时需要搜索SS/PBCH

block；在UE不知道频点的情况下，需要按照一定的步长盲检UE支持频段内的所有频点；由于NR中小区带宽非常宽，按照channelraster去盲检，会导致UE接入速度非常慢，为此UE专门定义了Synchronization

Raster:Sub3G

频段：1200kHzC-Band：1.44MHz毫米波：17.28MHzGSCN(Global

Synchronization

Channel

Number):通过sync

raster表示的SSB的中心频点号，在实际下发的测量配置消息中，gNB会将GSCN转换成标准的频点号下发mmWave50M100M200M400M5

MHz5G

小区带宽定义5G取消了5M以下的LTE小区带宽，大带宽是5G的典型特征20M以下带宽定义主要是满足既有频谱演进需求Sub-6

GHz10

MHz15

MHz20

MHz25

MHz30

MHz40

MHz50

MHz60

MHz70

MHz80

MHz90

MHz100

MHzPage1262020/5/18

Monday小区最大带宽和子载波带宽的关系由于协议对于最大RB数的约束，因此FR1频段必须要在30KHz以上的子载波才能实现100MHz带宽，FR2频段必须要在60KHz以上的子载波带宽才能实现400MHz带宽Page13SCS(kHz)5MHz10MHz15MHz20MHz25MHz30MHz40MHz50MHz60MHz80MHz100MHzNRBNRBNRBNRBNRBNRBNRBNRBNRBNRBNRB15255279106133160216270N/AN/AN/A3011243851657810613316221727360N/A1118243138516579107135SCS(kHz)50MHz100MHz200MHz400

MHzNRBNRBNRBNRB6066132264N/A1203266132264全球5G频谱分配C-band（3.4GHz—4.9GHz）可以提供至少200M的全球带宽，将成为5G网络的主力频谱Pag/p>

GHz5.5

GHz1.6

GHz3

GHz欧盟RSPG美国FCC韩国MSIP

3

GHz已确认确认中待确认0.85GHz3.25GHzGHzG30G40Sub6GHzGHz3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8 3.9

4.0

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

5.0欧洲美国中国日本韩国mmWave工信部

2.75GHz日本MIC 2

GHzWRC-19

候选,移动业务首选频谱

WRC-19

候选,非移动业务首选频谱

WRC-19

AI1.13框架以外72020/5/18

Monday目录5G总体介绍5G网络架构及接口5G物理层介绍5G典型流程Page15Page16网络架构：5G整体网络架构与LTE相比，5G核心网控制面的逻辑功能进行了细分，AMF和SMF分离为两个逻辑节点UEUPFDN(R)AN

NG3NG6NG4NG1

NG2AFNG5NG9AUSF

NG13

UDMNG12

NG8

NG10AMF

NG11

SMF

NG7

PCFNG14NG1582020/5/18

Monday网络架构：NGC

Vs

EPCPage17EPC网元功能对应NGC网络功能MME移动性管理AMF鉴权管理AUSFPDN会话管理SMFPDN-GWPDN会话管理用户面数据转发UPFSGW用户面数据转发PCRF计费及策略控制PCFHSS用户数据库UDM网络架构：NG-RAN

总体架构5G的主要网元NG-RAN(接入网)：gNB组成5GC(核心网)：AMF(控制面)，UPF(用户面)5G的网络接口Xn接口：gNB之间的接口，支持数据和信令传输NG接口：NG2连接AMF，NG3连接UPF的接口有两种NG-RAN节点gNB

和UE之间使用NR

控制面和用户面协议ng-eNB和UE之间使用e-UTRA

控制面和用户面协议Page18gNBNGNGNGXnNG-RAN5GCAMF/UPFgNBng-eNB

ng-eNBNGNGNGXnAMF/UPFXnXnNGNG92020/5/18

Monday网络架构：NSA/SA组网方式Page19LTE

Anchor，EPCeLTE

Anchor，New

CoreNR

Anchor，New

CoreLegendControl

PlaneUserPlanephase

1.1phase

1.2

(new

core)Option

3

Option

7EPC

NC

EPC

NCS1

NgLTE

X2

NR

eLT

Xn

NREOption

4EPC

NCeLTE

NROption

3a

Option

7aEPC

NC

EPC

NCS1-US1

Ng

Ng-ULTE

X2-C

NR

eLTE

NRXn-COption

3X

Option

7XEPC

NC

EPC

NCS1-US1

Ng

Ng-ULTE

X2

NR

eLT

Xn

NRENR

Non-StandAloneOption

4aEPC

NCeLTE

NR5G

NSA

gNB

would

support

5G

SAwithoutany

H/W

changing.NR

StandAlone网络架构：基于EPC的NSA组网介绍（Option3系列）Option3

系列组网特点：共同点：采用EPC+NR+eLTE的双连接组网信令面都是通过eLTE侧提供，NR侧只有用户面，可以解决初期部署连续覆盖的问题不同点：3种架构下的用户面分流方案不同Option3：数据从eNB侧进行分流Option3a：数据从EPC进行分流Option3x：数据从gNB侧进行分流Page20NSA架构特点部署建议Option3数据从LTE侧进行分流，对eNB侧处理能力要求高用户面锚定在eNB侧，可以减少移动性带来的用户面中断gNB无需对接EPC，对EPC改造无要求在LTE侧处理能力不受限场景建议部署Option3aEPC直接数据分流，只能基于承载进行分流，无法根据无线环境进行调整不建议部署Option3x数据从gNB侧进行分流，对eNB侧没有影响用户面锚定在gNB，可能存在频繁的用户面锚点变更EPC需要和gNB对接初期推荐部署，对LTE侧影响小102020/5/18

Monday网络架构：NSA组网数据分流方案Page21从LTE到NR的数据流量迂回存量LTE

BBU需要改造扩容Option

3LTENRX2EPC+PDCP/LRRC/LRLC/LMAC/LPHY/LRLC/NRMAC/NRPHY/NRPDCP/NRLTE

BBUNR

BBUEPC+LTENRX2EPC+PDCP/LRRC/LRLC/LMAC/LPHY/LRLC/NRMAC/NRPHY/NRPDCP/NRNR

BBUEPC+Option

3x

LTE

BBU从NR到LTE的数据流量迂回NR覆盖不够存在多次切换网络架构：上下行解耦架构 由于NR上下行时隙配比以及UE/gNB上下行功率差异大等原因，导致3.5G/4.9G等频段上下行覆盖不平衡，上行覆盖受限成为5G部署的瓶颈。 NR上下行解耦定义了新的频谱配对方式，使下行数据在3.5G/4.9G等频段传输而上行数据在1.8G等低频传输，从而提升了上行覆盖Page22112020/5/18

Monday网络架构：上下行解耦架构Cloud

Air技术-LTE和NR频谱共享实现原理：LTE和NR以FDM的形式共享上行频谱（TTI

Level）对LTE规格无影响，NR不占用LTE的控制信道，只是LTE和NR的PUSCH以FDM的形式共存最多可以共享给NR的资源90%

@20MHz80%

@10MHzPage23LTE和NR上行共存Page24CUDUDUDUCPRI/eCPR

IEthernetEthernetCPRI/eCP

RICPRI/eCPR

IEthernet中心机房(下面挂接站点数量~10X量级)天线&RRUoption2CUMCE&

APPMCE&

APP好处：实现更大范围的控制处理，资源共享。坏处：时延较大，对于时延敏感型业务不适合部署。好处:更靠近用户，时延小。坏处：资源没法大范围共享，且可能需要改造机房才能部署COTS服务器网络架构：CU/DU

分离效率高option1Regional

DC(下面挂接站点数量~>100X量级)体验好122020/5/18

Monday接口和协议栈：RAN-核心网接口5G

gNB与核心网之间的NG接口基于IP网络，用户面使用GTPU，控制面使用SCTP协议，与LTE类似Page25User

planePDUsGTP-UUDPIPData

linklayerPhysical

layer用户面协议栈NG-APSCTPIPData

link

layerPhysical

layer控制面板协议栈接口和协议栈：Xn接口5G

gNB之间的Xn接口基于IP网络，用户面使用GTPU，控制面使用SCTP协议，类似LTE

X2接口Page26User

planePDUsGTP-UUDPIPData

linklayerPhysical

layerXn

用户面协议栈Xn-APSCTPIPData

link

layerPhysical

layerXn

控制面协议栈132020/5/18

Monday接口和协议栈：F1接口gNB-CU和gNB-DU之间的F1接口用户面和控制面接口类似于NG3和NG2接口Page27SCTPIPData

link

layer无线网络层传输网络层控制面F1AP无线网络层UDPIPData

link

layerPhysical

layer

Physical

layer传输网络层GTP-U用户面User

Plane

PDU接口和协议栈：Uu接口5G用户面增加加入新的协议层SDAP

，完成QoS映射功能Page28UESDAP

PDCP

RLC

MAC

PHYgNBSDAP

PDCP

RLC

MAC

PHYgNBPHYUEPHYMACRLCMACAMFRLCNASNASRRCRRCPDCPPDCP控制面协议栈用户面协议栈142020/5/18

MondayUu接口：RRC层RRC处理UE与NR之间的所有信令Page29NAS信令RRCPDCPRLCMACPHY系统消息准入控制安全管理小区重选测量上报切换和移动性NAS消息传输无线资源管理Uu接口：SDAP层Page30SDAPPDCPRLCMACPHY用户面增加加入新的协 议层SDAP(Service Data

Adaptation Protocol)，完成流(5G

QoS

flow)到 无线承载(DRB)的QoS 映射

在上下行数据包中打上标识QoS

flow

ID(QFI)152020/5/18

MondayQoS介绍流程Page31控制粒度基于QoS

flow执行QoS控制N3

Tunnel非双连接下，同一PDUsession的服务流采用同一隧道5G

QoSflow类型GBR

QoS

flow和Non-GBR

QoS

flow5G

QoS

flow与

DRB的映射支持多对一PDU会话和QoS流对应关系1个PDU

会话N个QoS流PDU会话和N3隧道对应关系1

个PDU

会话1条N3隧道QoS流和DRB对应关系N

个QoS流1条DRBUPFNBUEPDU

SessionRadioN3NG-RAN5GCRadio

BearerNG-U

TunnelQoSFlowQoSFlowRadio

BearerQoSFlow5G

QoS

Flow

是5G系统中QoS转发处理的最小粒度。映射到相同5GQoSFlow的所有报文都接收相同的转发处理（例如，调度策略、队列管理策略、速率整形策略、

RLC配置等）。提供不同的QoS转发处理需要不同的5GQoS

Flow。PDUSession

，QoS

Flow和RB的对应关系QFI介绍QFI（QoS

Flow

Identifier）用于在5G系统中标识一个QoS

Flow在PDU会话中具有相同QFI的业务流接收相同的业务转发处理QFI在每个PDU会话中唯一QFI被封装在N3和N9的协议报头中QFI分配方式：由SMF进行分配，类似于LTE中的EPS

Bearer

ID5G系统中每个PDU会话必须有一个与默认QoS规则相关联的QoS流。相比4G而言，该QoS流不限定为

non-GBR

QoS流，但仅当部署动态PCC时该QoS流才可为GBR

QoS流Page32162020/5/18

Monday5GCQoS参数体系介绍Page335QIQoS

Flow优先级时延要求丢包要求GBRGFBRMFBRNotification

Control

（可选）Maximum

Packet

Loss

Rate（可选）Non-GBRUE-AMBRSession-AMBRRQAMBR（可选）承载类型ARP抢占能力被抢占性优先级5QI介绍5G中采用5QI作为QoS索引，所有的5QI分为以下三类承载GBR承载：和LTE保持一致Non-GBR承载：和LTE保持一致Delay

Critical

GBR:

5G新增的类型，主要用于URLLC类业务5QI的索引除了原有的优先级，时延和丢包率指示之外，还增加了“Data

Burst

Volume”和

“Default

Average

Window”两个指示Data

Burst

Volume:

只用于Delay

Critical

GBR类型，作用是指示在时延范围内的最大数据大小Default

Average

Window：用于GBR和Delay

Critical

GBR承载，作用是指示GFBR和MFBR速率计算的窗口172020/5/18

MondayUu接口：PDCP层Page35用户面IP头压缩加/解密控制面完整性校验复制检测重排序路由和重复（双连接场景时）SDAPPDCPRLCMACPHYUu接口：RLC层RLC（Radio

LinkControl）顾名思义，它主要提供无线链路控制功能。RLC包含TM、UM和AM三种传输模式，主要提供纠错、分段、重组等功能Page36TM（透明模式）

UM

（非确认模式）

AM(确认模式）分段和重组纠错PDCPRLCMACPHY182020/5/18

MondayUu接口：MAC层MAC（Medium

Access

Control）层主要功能包含：映射、复用、HARQ和无线资源分配Page37信道映射和复用

纠错：HARQ技术无线资源分配调度PDCPRLCMACPHYUu接口：物理层Page38错误检测

FEC加密/解密速率匹配物理信道的映射调整和解调频率同步和时间同步无线测量MIMO处理射频处理PDCPRLCMACPHY192020/5/18

Monday连连看PDCPRLCMACSDAPRRC基于Qos的调度系统消息广播

TM,UM,AM分类IP头压缩完成QoS

Flow到DRB映射Page39目录5G总体介绍5G网络架构及接口5G物理层介绍5G典型流程Page40202020/5/18

Monday物理层基本过程Page41调制MIMO编码天线0输出资源映射资源映射天线1输出加扰QAM

功控调整QAM调制加扰功控调整MAC控制信息

(ACK/CQI/PMI/PC命令…)交织交织码块连接码块连接速率匹配速率匹配编码编码码块分段码块分段CRC添加CRC添加用户数据用户数据5G的信道编码-Polar码和LDPC之争编码算法的选择原则：纠错性能、时延、实现效率LDPC编码：实现复杂度低适用于高速及大数据块，并行处理有优势Polar编码：小数据块传输时，性能优于其他编码成熟度低Turbo编码：成熟…对于eMBB场景，初步结论：控制信道：Polar码大数据块业务信道：LDPCPage4221LDPCLDPC+TurboLDPC+PolarPolar2020/5/18

Monday调制Page43调制基本原理：一个符号可以根据振幅和相位表示多个bit，倍数级提升频谱效率，如16QAM，一个符号可以承载4个bitLTE5G上行QPSK16QAMQPSK16QAM64QAM64QAM256QAMQPSKQPSK下行16QAM16QAM64QAM64QAM256QAM256QAM1024QAM频率利用率提升技术–F-OFDM5G空口继承了4G正交频分多址技术，同时引入了更好的滤波技术，减少了保护带宽的要求，提升频率利用率。实际的频率利用率和系统带宽以及子载波的配置相关。以下是华为产品当前版本支持的最大频率利用率（以Sub6G为例）Page4410%

guard

band<10%

guard

band子载波间隔（kHz）系统带宽15MHz20MHz40MHz60MHz80MHz100MHz1594.8%95.4%3091.8%95.4%97.2%97.65%98.28%6097.2%222020/5/18

Monday全双工传统的半双工:使用正交资源，比如时分复用频分复用问题接收和发送不能共享同样的正交资源.解决方案接收和发送可以共享同样的资源Page45时分复用频分复用频谱损失全双工Massive

MIMO显著提升小区容量Page46宽波束到窄带波束成型更多波束成型层更高的小区吞吐率3D

MIMO可以覆盖高楼层多流2x~2bits/HzMassiveMIMO8T8R2T2R~5x～4bits/Hz~20bits/Hz232020/5/18

Monday上行波形自适应NR系统支持CP-OFDM（Cyclic

Prefix-Orthogonal

Frequency

Division

Multiplexing）和DFT-S-OFDM（DFT

Spread

OFDM）。CP-OFDM：基于循环前缀的OFDM，其优点是可以使用不连续的频域资源，资源分配灵活，频率分集增益大；其缺点是PAPR（Peak

to

Average

PowerRatio）峰值平均功率比较高。DFT-S-OFDM：基于DFT的OFDM，其优点是PAPR低，其PAPR水平可以接近单载波，可以发射更高的功率；其缺点是对频域资源有约束，只能使用连续的频域资源。Page47上行波形自适应网络侧根据UE所处的无线环境以及选择的阈值THA，指示UE选择合适的CP-OFDM或者DFTS-OFDM波形，而两者阈值之间的用户通过防乒乓机制选择不同的波形，而且两种波形的切换通过RRC信令重配。当上行SNR大于阈值THA时，用户选择CP-OFDM；当上行SNR小于阈值THB且RANK=1时，用户选择DFT-S-OFDM；如果SNR在THA和THB两者之间，则保持当前对应的波形不变。Page48242020/5/18

Monday资源映射之物理资源总述Page49无线帧OFDM符号物理信道和信号基本时间单位Ts时隙-slot子帧物理资源时域资源：帧，子帧，时隙，符号的概念空口时域的通用结构，在不同的制式下，满足数据传输及控制的需求Page50无线帧子帧子帧子帧……时隙时隙 时隙

……上下行子帧的分配单位基本的数据发送周期最小时间单元，调制的基本单位，数据调度和同步的最小单位符号

符号 符号

……

符号252020/5/18

MondayPage51#0#1#2#3#9#8帧结构一个无线帧长度为10ms；每个无线帧由10个长度为1ms的子帧构成；One

radioframe,Tf

=10msOne

subframe,

Tsf

=

1

msPage52NR

Slot格式介绍Slot基本构成Downlink，denoted

as

D，用于下行传输；Flexible，denoted

as

X，可用于下行传输，上行传输，GP或作为预留资源；Uplink，denoted

as

U，用于上行传输Slot类型Type

1：全下行，DL-only

slotType

2：全上行，UL-only

slotType

3：全灵活资源，Flexible-only

slotType4：至少一个上行或下行符号，其余灵活配置XDUXD X

UD

XType2:UL-only

slot

Type3:Flexible-only

slotType1:

DL-only

slotD

XType4-1Type4-3UType4-2UType4-4D

X

U

D

X

UType4-5262020/5/18

Monday基本频域资源单元资源单元(RE)对于每一个天线端口p，一个OFDM符号上的一个子载波（子载波间隔配置μ对应的子载波间隔为2μ*15KHz）对应的一个单元叫做资源单元；资源块(RB)一个时隙中，频域上连续的12个RE为一个资源块；Page53

N

min,

RB,DLN

max,

RB,DLN

min,

RB,ULN

max,

RB,UL0242752427512427524275224275242753242752427542413824138524692469Minimumandmaximum

number

of

resource

blocks.OFDM

symbolsOne

subframesubcarrierssubcarriersResource

elementin

resource

gridin

resource

blockResource

blockMulti

numerologiesNR支持Multi

numerologies(不同的子载波宽度和前缀配置)LTE仅支持15KHz子载波，5G的子载波宽度和时隙数可以灵活配置，更方便支持各种类型的业务后续将引入包含2到3个符号的mini

Slot形式，支撑超低时延业务需求Page54feMBBmMTCURLLCBroadcasttConfigurable

TTIConfigurable

subcarrier

spacing1

slot

=

14symbols1

subframe

=

4

slots1

frame

=

10

subframes

=

40

slots1

subcarrier

=60KHz

2子载波配置子载波宽度循环前缀每时隙符号数每帧时隙数每子帧时隙数

2

15KHzCyclic

prefixN

slotsymbN

frame,

slotN

subframe,

slot015Normal14101130Normal14202260Normal144043120Normal148084240Normaormal1432032260extended12404272020/5/18

Monday基本频域资源单元Page55RE：Resource

Element物理层资源的最小粒度时域：1个OFDM符号；频域：1个子载波RB：Resource

Block数据信道资源分配频域基本调度单位频域：12个连续子载波RBG：RB

Group数据信道资源分配基本调度单位，用于资源 分配type0频域：{2，4，8，16}个RBREG：RE

Group控制信道资源分配基本组成单位时域：1个OFDM符号；频域：12个子载波（1PRB）CCE：Control

Channel

Element控制信道资源分配基本调度单位频域：1CCE=6REG=6PRBCCE聚合等级：1,2,4,8,16Page56BWPBWP

Band

WidthCarrier

Band

Width#1BWP

2#

2BWP定义和应用场景基本定义和特点：BWP：BandwidthPart，是NR标准提出的新的概念；网络侧给UE分配的一段连续的带宽资源，它是5G

UE接入NR网络的必备配置UE级概念，不同UE可配置不同BWP；UE的所有信道资源配置均在BWP内进行分配和调度应用场景：场景1：应用于小带宽能力UE接入大带宽网络场景2：UE在大小BWP间进行切换，达到省电效果场景3：不同BWP，配置不同Numerology，承载不同业务BWP1Numerology

1BWP1Carrier

Band

Width#3Numerology

2BWP

2Carrier

Band

Width282020/5/18

MondayBWP的分类根据BWP的配置场景，分为以下几类：Initial

BWP：

UE初始接入阶段使用的BWP（通过系统消息获取）Dedicated

BWP：

UE在RRC连接态配置的BWP；协议规定，1个UE最多可以通过RRC信令配置4个 dedicated

BWPActiveBWP：UE在RRC连接态某一时刻激活的BWP，是dedicatedBWP中的1个。协议规定，UE在RRC连 接态，某一时刻只能激活1个配置的dedicated

BWPDefaultBWP：UE在RRC连接态时，当其BWP

inactivitytimer超时后UE所工作的BWP，也是dedicatedBWP中的1个，通过RRC信令指示UE哪一个配置的dedicated

BWP做为default

BWPPage57Page58RB位置的索引和指示相关概念（TS38.211

4.4）Point

A：RG的基本参考点；Point

A

=Reference

Location

+OffsetCRB（Common

RB）：RG内索引起始点和Point

A对齐；PRB（Physical

RB）：BWP内索引起始点和BWP起始点对齐PRB和CRB的关系：nCRB

nPRB

N

start

,iBWP292020/5/18

Monday信道管理：逻辑信道逻辑信道：存在与MAC（MAC（Medium

Access

Control）层和RLC（Radio

Link

Control）层之间。根据传输数据的类型定义每个逻辑信道类型。一般分为两种类型：控制信道和业务信道。控制信道包括：BCCH（Broadcast

Control

Channel）PCCH（Paging

Control

Channel）CCCH（Common

ControlChannel）DCCH（Dedicated

ControlChannel）业务信道包括：DTCH（Dedicated

Traffic

Channel）Page59信道管理：传输信道传输信道：存在于MAC层和物理层PHY之间，根据传输数据类型和空口上的数据传输方法进行定义。可以提供MAC和高层的传输业务信息。下行传输信道分成如下类型：BCH（Broadcast

Channel）DL-SCH（Downlink

Shared

Channel）PCH（Paging

Channel）上行传输信道分成如下类型：UL-SCH（Uplink

Shared

Channel）RACH（RandomAccess

Channel）Page60302020/5/18

Monday信道管理：物理信道物理信道：负责编码、调制、多天线处理以及从信号到合适物理时频资源的映射。基于映射关系，高层一个传输信道可以服务物理层一个或几个物理信道。下行物理信道分成如下类型：PBCH（Physical

Broadcast

Channel）PDCCH（Physical

Downlink

Control

Channel）PDSCH（Physical

Downlink

Shared

Channel）上行物理信道分成如下类型：PUCCH（Physical

Uplink

ControlChannel）PUSCH（Physical

Uplink

Shared

Channel）PRACH（PhysicalRandom

Access

Channel）Page61信道管理：下行物理信道5G相对于LTE，精简了PCFICH，PHICH等信道，PDSCH增加了1024QAM调制方式Page62PBCH：物理广播信道调制方式：QPSK用于系统消息MIB的广播PDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAM，

256QAM，1024QAM用于承载用户专用数据PDCCH：物理下行控制信道调制方式：QPSK承载调度及传输格式，HARQ信息等下行物理信道312020/5/18

Monday信道管理：下行物理信号Page63PT-RS相位跟踪参考信号，用于高频场景CSI-RS

(channel

stateinformation)信道状态指示参考信号下行物理信号DMRS

for

PDCCHPDCCH的解调参考信号DMRS

forPBCHPBCH的解调参考信号DMRS

for

PDSCH

PSS/SSSPDSCH的解调参考信号

主同步信号/辅同步信号SSB（Synchronization

Signaling

Block）PBCH和PSS/SSS作为一个整体出现，统称为SSB。与LTE不同，PSS/SSS可以灵活配置，不需要配置在载波的中心频点处，可以配置在载波的任意一个位置。时域上，PBCH和PSS/SSS共占用4个符号，频域上，PBCH和PSS/SSS一共占用了240个子载波322020/5/18

MondayDMRS

for

PBCHPBCH信道的每个RB中包含有3个RE的DMRS导频，为避免小区间PBCH

DMRS干扰，

3GPP中定义PBCH的DMRS在频域上根据小区Cell

ID错开。也就是DM-RS在PBCH的位置{0+v，4+v，8+v……..}v为PCImod

4的值Cell

ID%4

=

0

Cell

ID%4

=

1

Cell

ID%4=

2

Cell

ID%4

=

3PBCH

DMRSCORESET和SI的概念介绍RMSI(Remaining

MinimumSystem

Information）：UE获取了MIB后，还需要获得一些必备的系统消息，这些系统消息就被称为RMSI，当前的RMSI可以认为就是SIB1.CORESET(Control

Resource

SET):

PDCCH信道所占用的物理资源的集合也被称为CORESET,主要是因为NR的PDCCH时频资源要比LTE复杂和灵活，因此引入了这个概念。一个小区可以有多个CORESET,每个CORESET都有编号。其中CORESET

0也称为Type

0Common

Search

Space的搜索空间，也就是可以搜索到RMSI调度信息。（后续PDCCH章节将会有更多CORESET内容介绍）332020/5/18

MondayfrequencySSBCORESETPDSCHInitial

DLBWP用来发送RMSI,即SIB1Common

Coreset

BW时域：SSB持续4个符号频域：SSB占用20RB，即240个子载波C-Band：30k

SCSoffsettimePointA

offsetPoint

AUE搜索SSB，在SS中，获取PCI（3x

336），在MIB中:读取ssb-subcarrier

offset，获取相关信息，找到同步栅格和CRB偏移量MIB中还携带了pdcch-ConfigSIB1，通过该参数查表可以获得一个偏移量offset，根据这个偏移 量可以找到Common

CORESET（也称为CORESET

0）UE在CORESET

0中接收RMSI的调度信息，可以据此找到RMSIUE在RMSI中获取小区相关信息以及用于查找Point

A的offset𝐶𝑅𝐵SSB相对于CRB的𝑁𝑆𝑆𝐵偏移了多少个子载波CORESET

和BWP下行物理信道的处理过程下行信道处理过程物理信道信道编码调制方式层数波形PDSCHLDPCQPSK,

16QAM,64QAM，

256QAM1~8层CP-OFDMPBCHPolarQPSK1CP-OFDMPDCCHPolarQPSK1CP-OFDMScramblingScramblingModulation

mapperModulationmapperLayer

mapperAntenna

Port

mapperResource

Element

mapperResource

Element

mapperOFDMsignal

generationOFDMsignal

generationCode

wordsLayersAntenna

portsPDCCH和PBCH无此过程…….…….342020/5/18

MondayCSI-RS介绍CSI-RS主要功能和主要分类：CSI获取：用于信道状态信息（CSI）测量，UE上报的内容包括：CQI、PMI、RI(Rank

Indicator)，LI（ Layer

Indicator）波束管理：用于波束测量，UE上报的内容包括：L1-RSRP、CRI(CSI-RS

resource

indicator)RLM/RRM测量：用于无线链路检测（RLM）和无线资源管理等，UE上报的内容包括：L1-RSRPTracking

RS：用于精细化时频偏跟踪（频率校正）CSI-RS设计原则和特点：稀疏性：时频域密度低，开销小，支持的最大端口数可到32序列生成和Cell

ID解耦：扰码ID由高层参数配置资源配置灵活：UE-specific配置时频资源ResourceConfigResourceSetsSSB资源周期属性repetition（是否重复发送）周期（支持周期、半静态、随路上报）非周期（支持随路上报）半静态（支持半静态、随路上报）CSI-RS资源配置信道质量测量与时频偏测量的CSI-RS通过RRC信令配置：CSI-RS图样（频域位置、时域位置）

CDM-TypeResourceSetId功率偏置扰码352020/5/18

Monday信道管理：上行物理信道相比LTE，PUSCH的调制方式增加了256QAMPage71PUSCH：物理上行数据信道调制方式：QPSK,16QAM,64QAM，

256QAM承载用户专用数据PRACH:物理随机接入信道调制方式：QPSK承载随机接入前导PUCCH：物理上行控制信道调制方式：QPSK承载ACK/NACK,SR（调度请求），CSI-Report（PMI，CQI等）上行物理信道信道管理：上行物理信号上行增加了PT-RS参考信号，用于高频场景下相位对齐Page72SRS:Sounding参考信号提供给基站作为下行MIMO预编码的输入上行物理信号DMRS

for

PUSCHPUSCH的解调参考信号DMRS

forPUCCHPUCCH的解调参考信号PT-RS相位跟踪参考信号362020/5/18

MondayPRACH信道介绍小区搜索之后，UE通过随机接入过程与小区建立连接并取得上行同步PRACH信道：用于传输Preamble序列gNodeB通过测量Preamble获得其与UE之间的传输时延，并将uplink

timing信息通过timing advance

command告知UEPRACH资源:时域：时域位置（System

Frame，Subframe，Slot，Symbol），长度，周期频域：起始RB、所占的RB数码域：Preamble序列PRACH前导由以下两部分组成:循环前缀（CP）及前导序列不同格式上的差异：CP长度不同，Sequence长度不同，GP长度不同，序列重复次数不同PRACH信道格式–长格式序列按照Preamble序列长度，分为长序列和短序列两类前导长序列沿用LTE设计方案，共4种格式，不同格式下支持最大小区半径和典型场景如下Format序列长度子载波间隔时域总长占用带宽最大小区半径典型场景08391.25

kHz1.0ms1.08

MHz14.5

km低速&高速，常规半径18391.25

kHz3.0ms1.08

MHz100.1

km超远覆盖28391.25

kHz3.5ms1.08

MHz21.9

km弱覆盖38395.0

kHz1.0

ms4.32

MHz14.5

km超高速372020/5/18

MondayPRACH信道格式–短格式序列短序列为NR新增格式，R15共9种格式，子载波间隔Sub6G支持{15,30}kHz，above6G支持{60,120}kHzFormat序列长度子载波间隔时域总长占用带宽最大小区半径典型场景A113915·2μ(μ=0/1/2/3)0.14/2μ

ms2.16·2μ

MHz0.937/2μ

kmsmall

cellA213915·2μ0.29/2μ

ms2.16·2μ

MHz2.109/2μ

kmNormal

cellA313915·2μ0.43/2μ

ms2.16·2μ

MHz3.515/2μ

kmNormal

cellB113915·2μ0.14/2μ

ms2.16·2μ

MHz0.585/2μ

kmsmall

cellB213915·2μ0.29/2μ

ms2.16·2μ

MHz1.054/2μ

kmNormal

cellB313915·2μ0.43/2μ

ms2.16·2μ

MHz1.757/2μ

kmNormal

cellB413915·2μ0.86/2μ

ms2.16·2μ

MHz3.867/2μ

kmNormal

cellC013915·2μ0.14/2μ

ms2.16·2μ

MHz5.351/2μ

kmNormal

CellC213915·2μ0.43/2μ

ms2.16·2μ

MHz9.297/2μ

kmNormal

CellPUSCH物理层处理过程波形：和PDSCH不同，PUSCH可支持2种波形CP-OFDM：多载波波形（Transform

precoding

disabled），支持多流MIMODFT-s-OFDM：单载波波形（Transform

precoding

enabled），仅支持单流，提升覆盖性能物理层处理过程：波形调制方式码字数层数RB资源分配峰均比PAPR应用场景CP-OFDMQPSK、16QAM、64QAM、

256QAM11~4连续/非连续高近、中点DFT-s-

OFDMπ/2-BPSK、QPSK、

16QAM、64QAM、256QAM11连续低远点（通过较低的PAPR获得功率回退增益）ScramblingModulation

mapperTransform

precoderResource

element

mapperSC-FDMAsignal

gen.ScramblingScramblingModulation

mapperModulation

mapperLayer

mapperPrecodingResource

Element

mapperResource

Element

mapperOFDM

signal

generationOFDM

signal

generationCode

wordsLayersAntenna

portsCP-OFDMDFT-s-OFDM382020/5/18

Monday信道管理：信道映射（下行）Page77MACPHYcBCHPCHPBCHPDSCHPDCCH下行传输信道下行物理信道DL-SCHcCCCHDCCHccc

下行逻辑信道DTCHRLCccPCCHBCCH信道管理：信道映射（上行）Page78cCCCHDCCHUL-SCHRACH上行逻辑信道上行传输信道cccDTCHPUSCHPRACHPUCCH上行物理信道RLCMACPHY392020/5/18

Monday目录5G总体介绍5G网络架构及接口5G物理层介绍5G典型流程Page79开机入网概述PLMN搜索（小区搜索）当UE开机后，它的首要任务就是找到网络并和网络取得联系,实质是一个下行同步过程.随机接入解决不同UE间的竞争,取得上行同步.ATTACH建立UE与核心网之间相同的移动性上下文;建立UE和核心网之间的缺省承载;通过EPS

ATTACH流程，UE还可以获取到网络分配的IP地址.公共流程鉴权过程和安全模式过程.Page80402020/5/18

Monday初始接入流程概述NSA组网下，gNodeB不需要广播RMSI，RMIS中的内容通过RRC信令（由LTE发送）在UE开始接入NR前发送给UE；UE

检测一个SS/PBCHblocks

并解码其中PBCH内容，获取定时信息，包括

SS/PBCH

block

index。UE根据MIB中的内容，获取RMSI所在的频域位置（初始BWP位置），

PDCCH

CORESET的时频域位置，然后获取RMSI信息，并从RMSI中获取到

RACH配置信息，上下行初始BWP配置，PUCCH配置信息等；Page81gNodeB广播SS/PBCH

blocks（包括：

UE在对应的RACH

occasion上PSS，SSS，PBCH）和

发送RACH

preamble

Remainingminimum

SI（RMSI）gNodeB接收PRACH，获取

SS/PBCH

block

index，然后

gNodeB在对应位置发送beam。gNB

&

UE处理后续的RACH过程，完成初始接入。RNTI5G在寻呼和接入及数据传送中都需要使用RNTI，以下为常用RNTI。ValueRNTI0000N/A0001–FFEFRA-RNTI,

Temporary

C-RNTI,

C-RNTI,

MCS-C-RNTI,

CS-RNTI,TPC-PUCCH-RNTI,TPC-PUSCH-RNTI,

TPC-SRS-RNTI,

INT-RNTI,

SFI-RNTI,

and

SP-CSI-RNTIFFF0–FFFDReservedFFFEP-RNTIFFFFSI-RNTI412020/5/18

Monday系统消息广播概述NR同步和系统消息广播包括：PSS/SSS，PBCH，RMSI和OSI等；PSS/SSS用于UE进行下行时钟同步，并获取小区的Cell

IDPBCH(MIB)用于UE获取接入网络的最基本信息，主要是通知UE在何处接收RMSI消息；RMSI（即SIB1）用于广播初始BWP信息，初始BWP中的信道配置，TDD小区的半静态配比以及其它UE接 入网络的必要信息等。OSI（Other

System

Information），用于其它小区信息的广播（目前NSA组网下没有用到这部分内容）。为支持Massive

MIMO，所有的广播信道和信号都支持进行波束扫描Page83广播信道波束扫描广播波束最多设计为N个方向固定的波束。通过在不同时刻发送不同的波束完成小区的广播波束覆盖。UE通过扫描每个波束，获得最优波束，完成同步和系统消息解调。Page84#0#1#2...#N-3

#N-2#N-1Time解码SSB块完成同步获取MIB信息获取SSB

Index:2422020/5/18

MondaySIB1SIB1消息主要广播UE初始接入网络时需要的基本信息，包括初始SSB相关的信息，初始BWP信息，下行信道配置等。SIB1中会广播实际中发送的SSB的数目；UE需要根据这个信息对SSB进行Rate

Matching；此外，SIB1中还广播Cell-specific的配比信息。UE需要根据自己搜索到的SSB

index的位置，获取对应位置上的SIB1消息。在NSA中，不广播SIB1消息；SIB1中承载的内容，在RRC重配置消息中通过LTE下发给UE。Page85其它系统消息广播OSI（Other

System

Information）包括SIB2~SIBnOSI承载在PDSCH支持周期性广播具有相同传输周期的SIBs，映射到相同的SI

message中不同传输周期的SIBs不能映射到同一个SI

message中具有相同传输周期的SIBs可以映射到不同的SI

message中Page86gNBUEMinimum

System

Informationalways

present

and

broadcast

periodicallyOther

System

Informationoptionally

present

and

broadcast

periodicallyOn-Demand

Other

System

Informationbroadcast

or

dedicated

signalling432020/5/18

Monday随机接入场景触发随机接入的事件有如下几类，其中Case6是用于NSA场景，其余都是用于SA场景Case

1:初始RRC连接建立Case

2

:RRC连接重建Case

3:切换Case

4:失步状态下行数据到达Case

5:失步状态上行数据到达Case

6

:SCG添加或者变更场景，UE在NR侧做随机接入Case7:基于RA请求SI（系统消息）；UE需要请求特定SI时会发起RA。Cas