通信基本原理介绍

通信基本原理介绍5G使用天线端口来区分空间上的资源。天线端口的定义是从接收机的角度来定义的，即如果接收机需要区分资源在空间上的差别，就需要定义多个天线端口。目前5G下行定义了六类天线端口：小区专用参考信号天线端口：0；0,1；0,1,2,3MBSFN参考信号天线端口：4PDSCH终端专用参考信号天线端口：5；7；8；7,8,9,10,11,12,13,14ePDCCH解调用参考信号天线端口：107,108,109,110定位用参考信号天线端口：6CSI参考信号天线端口：15；15,16；15,16,17,18；15,16,17,18,19,20,21,22天线端口与实际的物理天线端口没有一一对应的关系空域资源——天线端口ANTPort1ANTPort2

频域资源——子载波5G使用正交的子载波来区分频域上的资源，子载波间隔为15KHz或7.5KHz。信道带宽（MHz）1.435101520子载波数目常规载波721803006009001200多播载波1443606001200180024005G系统中，利用NFFT=2048的采样周期，定义基本时间单元：Ts=1/Fs=1/(15000x2048)秒=32.55208ns，

所有时域资源均通过时间单元Ts表示

时域资源——5G无线帧

5G支持两种无线帧结构：Type1，适用于5G；Type2，适用于5G帧结构Type1——5G

Type1帧结构每个10ms无线帧，分为20个时隙，10个子帧每个子帧1ms，包含2个时隙，每个时隙0.5ms上行和下行传输在不同频率上进行

时域资源——5G无线帧帧结构Type2——5G时域上，每个1ms子帧，分为若干个符号（Symbols），

符号之间有保护间隔CP，每个子帧中符号个数根据符号之间的保护间隔CP决定：常规CP时1ms有14个符号，扩展CP时1ms有12个符号。

（做时域资源估算时，通常忽略CP，按一个符号长度为2192Ts计算）Type2帧结构每个10ms无线帧，分为2个长度为5ms的半帧每个半帧由8个长度为0.5ms的时隙和3个特殊区域DwPTS,GP,UpPTS组成(“8+3方案”)DwPTS,GP和UpPTS的总长度等于1ms，其中DwPTS和UpPTS的长度可配置

IndexDL-to-ULSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD“D”代表此子帧用于下行传输，“U”代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。特殊子帧中DwPTS\GP\UpPTS的长度可配置，DwPTS+GP+UpPTS总长度=1ms=30720Ts。时域资源——5G无线帧配比IndexNormalcyclicprefixinDLExtendedcyclicprefixinDLDwPTSGPUpPTSDwPTSGPUpPTS03(6592Ts)10(21936Ts)1OFDMSymbols2192Ts\2560Ts3(7680Ts)8(20848Ts)1OFDMSymbols2192Ts\2560Ts19(19760Ts)4(8768Ts)8(20480Ts)3(8048Ts)210(21952Ts)3(6576Ts)9(23040Ts)2(5488Ts)311(24144Ts)2(4384Ts)10(25600Ts)1(2928Ts)412(26336Ts)1(2192Ts)3(7680Ts)7(18656Ts)2OFDMSymbols4384Ts\5120Ts53(6592Ts)9(19744Ts)2OFDMSymbols4384Ts\5120Ts8(20480Ts)2(5856Ts)69(19760Ts)3(6576Ts)9(23040Ts)1(3296Ts)710(21952Ts)2(4384Ts)5(12800Ts)5(13536Ts)811(24144Ts)1(2192Ts)---96(13168Ts)6(13168Ts)---

5G物理资源分配——RE5GOFDM系统里，时域信号是K路子载波信号的叠加，每路子载波都是一个调制波形，体现为一个I/Q数据（symbol），并且子载波之间是相互正交的。那么这个时域信号就叫OFDMsymbol。将一个OFDMsymbol定义为一个RE（ResourceElement），为5G里最小的资源单位，对于每一个天线端口，时域上为一个OFDMsymbol（下行）或者SC-FDMAsymbol（上行），频域上为一个子载波。一个RE在BPSK调制下可以承载一个bit的数据量。

资源块概念:一个物理资源块（PRB）由时域上连续的个符号，频域上连续的个子载波组成。其中和由CP类型和子载波间隔决定。5G物理资源分配——RB子载波间隔CP长度子载波数目符号个数RE个数15KHz常规CP12784扩展CP126727.5KHz常规CP24372

REGRBG5G物理资源分配——REG/CCE/RBGSystemBandwidth（RB）RBGSize(P)≤10111–26227–63364–1104CCERBG（ResourceBlockGroup）为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成，分组大小与系统带宽有关REG（ResourceElementGroup）为控制区域中RE集合，用于映射下行控制信道，每个REG中包含4个数据RECCE（ChannelControlElement）为PDCCH资源分配的资源单位，由9个REG组成

下行Unicast/MBSFN子帧控制区域OFDM符号数目帧结构类型2中的子帧1和子帧61,2存在MBSFN传输的子帧1,2不存在MBSFN传输的子帧1,2,3,4常规子帧：常规子帧由两个时隙组成，包括下行Unicast/MBSFN子帧、下行MBSFN专用载波子帧和上行常规子帧特殊子帧：特殊子帧由三个特殊域组成，分别为DwPTS、GP和UpPTS。5G物理资源分配——控制区域与数据区域1、下行Unicast/MBSFN子帧：控制区域与数据区域进行时分，控制区域OFDM符号数目可配置2、下行MBSFN专用载波子帧中不存在控制区域3、上行子帧控制区域与数据区域进行频分

信道类型功能PRACH(随机接入信道\PhysicalRandomAccessChannel)随机接入时发送preamble信息PUCCH(上行物理控制信道\PhysicalUplinkControlChannel)传输上行用户的控制信息，包括CQI，ACK/NAK反馈，调度请求等PUSCH(上行物理共享信道\PhysicalUplinkSharedChannel)承载上行业务数据\用户控制信息CQI\PMI\RI反馈5G物理信道信道类型功能PBCH(物理广播信道\PhysicalBroadcastChannel)MIB(主信息块)PDCCH(下行物理控制信道\PhysicalDownlinkControlChannel)EPDCCH(增强型PDCCH\Enhanced-PDCCH)——R11传输上下行数据调度信令\上行功控命令\寻呼消息调度授权信\RACH响应调度授权信令PDSCH(下行物理共享信道\PhysicalDownlinkSharedChannel)承载下行业务数据\RRC相关信令\SIB\paging消息PCFICH(控制格式指示信道\PhysicalCFIChannel)指示同一子帧中PDCCH占用的符号数信息PHICH(HARQ指示信道\PhysicalHybridARQIndicatorChannel)传输控制信息HI（ACK/NACK)PMCH(物理多播信道\PhysicalMulticastChannel)在支持MBMS业务时，承载多小区的广播信息下行物理信道上行物理信道

传输信道的信道编码传输信道编码方案编码速率UL-SCH/DL-SCHTurbocoding1/3PCH/MCHBCHTailbitingconvolutionalcoding1/3RACHN/AN/A控制信息编码方案编码速率DCITailbitingconvolutionalcoding1/3CFIBlockcode1/16HIRepetitioncode1/3UCIBlockcodevariableTailbitingconvolutionalcoding1/35G物理信道——编码调制方式控制信息的信道编码上下行物理信道调制方式下行物理信道PDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAMPDCCHQPSKPBCHQPSKPCFICHQPSKPHICHBPSK上行物理信道PUSCHQPSK,16QAM,64QAMPUCCHBPSK，QPSKPRACHN/A上下行物理信道调制方式

5G物理信号下行物理信号包括参考信号（Referencesignal）和同步信号（Synchronizationsignal）下行参考信号包括下面6种：小区专用参考信号：Cell-specificreferencesignals(CRS)MBSFN参考信号：MBSFNreferencesignalsUE专用参考信号：UE-specificreferencesignals(DM-RS)，associatedwithPDSCH解调用参考信号：Demodulationreferencesignals(DM-RS)，associatedwithEPDCCH定位用参考信号：Positioningreferencesignals(PRS)信道状态信息参考信号：CSIreferencesignals(CSI-RS)下行同步信号包括下面2种：主同步信号：Primarysynchronizationsignal(PSS)辅同步信号：Secondarysynchronizationsignal

(SSS)上行物理信号仅有参考信号（Referencesignal）上行参考信号包括下面2种：解调用参考信号：Demodulationreferencesignal(DM-RS)，

associatedwithtransmissionofPUSCHorPUCCH探测用参考信号：Soundingreferencesignal

(SRS),notassociatedwithtransmissionofPUSCHorPUCCH

根据系统参数确定资源总量，先映射固定信息，再映射待分配信息：参考信号的物理资源映射同步信号的物理资源映射PBCH符号的物理资源映射PCFICH的物理资源映射PHICH的物理资源映射PDCCH的物理资源映射PDSCH或PMCH的物理资源映射5G物理资源的总体映射

物理信道的基本处理过程（以下行为例）物理信道调制方法PDSCH/PMCHQPSK,16QAM,64QAMPBCH/PCFICH/PDCCHQPSKPHICHN/A1、加扰对将在一个物理信道上传输的每一个码字中的编码比特进行加扰加扰前后的比特数不变2、调制对加扰后的比特进行调制，产生复值调制符号编码效率根据不同的调制方法而不同。

QPSK:L=2；16QAM:L=4；64QAM:L=6

3、层映射将复值调制符号映射到一个或者多个传输层码字数为q，层数为v，天线端口数为P，每层的符号数，层映射的输入为 ，输出，。A、单天线的层映射(v=1)B、传输分集的层映射(q=1，v=P)C、空间复用的层映射(q=1,2，v≤P)16物理信道的基本处理过程（以下行为例）

4、预编码将每层上的复值调制符号进行预编码，用于天线端口上的传输层映射的输出作为输入，每个天线端口p上的输出表示为，。在单天线上传输的预编码(p=1)

，，空间复用的预编码(p=2,4)物理信道的基本处理过程（以下行为例）（CDD较小或等于0）（CDD较大）传输分集的预编码（P=2）（P=4）

5、映射到资源元素将每一个天线端口上的复值调制符号映射到资源单元上每个天线端口处，复值符号从开始，映射到指定的虚拟传输块上先k后l，然后按照时隙和子帧依次映射物理信道的基本处理过程（以下行为例）

6、生成信号对于上行，为每个天线端口生成复值时域的SC-FDMA符号对于下行，为每个天线端口生成复值时域的OFDMA符号上行物理信道基本处理过程与下行基本一致

E-RABUE到SGW之间的业务承载统一称为E-RABUu接口的业务传输承载称为无线承载RadioBearerS1BearerS1接口的业务传输承载称为S1承载5G系统与终端状态UE和MME间没有NAS信令连接存在MME保存UE的TAList级别位置信息UE和MME间的上下文不同步UE与MME间存在信令连接，包括RRC连接和S1-MME连接MME保存UE的小区ID的级别位置信息UE和MME间的上下文信息互相同步

小区搜索小区搜索是UE接入网络，为用户提供各种业务的基础。

小区搜索步骤：搜索PSS，确定5ms定时、获得PCI组内ID解调SSS，取得10ms定时，获得PCI组ID计算得出小区物理层小区标识检测小区下行参考信号，获取BCH的天线配置读取PBCH上的MIB消息（下行链路系统带宽、PHICH配置信息、系统帧号）读取DL-SCH上的SIBs消息（小区接入相关信息、小区选择信息、SIB调度信息、5G参数配置等等

2UEeNBMsg1:preambleonPRACHMsg2:RAresponseonPDCCHandPDSCHmindelay2ms1Msg3:connectionrequirement,ect，PUSCH3Delayabout5msMsg4:contentionresolutionPDCCH4DelayBasedoneNB随机接入应用场景接入类型IDLE态初始接入竞争无线链路失败后初始接入竞争连接态上行失步后发送上行数据竞争小区切换竞争/非竞争连接态上行失步后接收下行数据竞争/非竞争随机接入的目的：UE通过接入过程获得时间同步,保证数据发送在系统接收窗口内;并获取UE标识系统进行接纳控制随机接入过程：通过PRACH发送rachpreambleUE监控PDCCH获得相应的上下行资源配置，并从相应的PDSCH获取随机接入响应，包含上行授权、定时消息和C-RNTIUE从PUSCH发送连接请求eNB从PDCCH发送冲突检测

寻呼Paging消息由网络向空闲态或连接态的UE发起，在UE注册TA范围内的所有小区