概述
对于需要掌握移动通信技术的人来说,3GPP
协议是必不可少的材料,3GPP Specs
的地址为 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/ ,如今的5G NR
方兴未艾,各大厂商以及运行商的演示集采大都以18
年June
和Sept
的R15
版本为标准,版本内众多系列囊括了从RAN
侧到CN
侧各个细节标准,共同定义实现如下图所示的UE-Node-CN
协议栈。
因为移动通信的技术革新主要体现在RAN
侧,因此理清RAN
侧协议栈尤为重要。
1. 3GPP 38 Series
3GPP
版本里的38
系列主要用来描述RAN
侧的基本架构和原理( http://www.3gpp.org/ftp/Specs/2018-09/Rel-15/38_series/ ),其中较为基础和重要的标号如下所示,信道是各层用于明确数据处理传递流程而使用的逻辑概念,数据大体可以分为两类U-Plane
和C-Plane
,U
面数据直接与L2
交互,C
面在L3
上有NAS
,MIB
,SIB
和paging
,在L2
上有MIB
,SIB
,Paging
和RRC
,在L1BB
上有MIB
,SIB
,Paging
,Preamble
,RaMsg2/3/4
,DCI
(UL Grant
, DL Grant
),UCI
(SR
,CQI
,NACK/ACK
),BSR
等,在L1BB
下还有物理层信号(UL
:SRS
,DM-RS
,PT-RS
;DL
:PSS
,SSS
,CSI-RS
,DM-RS
,PT-RS
),需要注意的是物理层信道用于承载高层信息(higher Layer Info
),而物理层信号则仅由物理层使用并不承载高层信息。
2. RAN Channel, Control Information & Data Handling Architecture
DL Flow
如下图所示,需要注意的是DCI
是用来调度PUSCH
和PDSCH
资源分配的控制信息,DCI
类型的不同分别代表不同的PDSCH
承载数据,比如一般而言DCI0
代表上行调度,DCI1
代表下行调度,每个DCI
消息都有对应的信道承载,DCI
本身由PDCCH
承载,承载的时频资源范围也称为search space
,因为对于UE
而言,DCI
消息的获取需要通过盲检实现,search space
分为common
和UE-specific
两类,common search space
用于公用的数据承载,例如SI
,paging
和RaMsg
等,UE-specific search space
则用于UE
数据的承载,此外每个DCI
都需要相应的RNTI
加扰,例如SI-RNTI
,P-RNTI
,RA-RNTI
,TC-RNTI
以及UE
使用的C-RNTI
,对于特定UE
,每个subframe
内只能有一个UE-specific DCI
,但可以有多个common DCI
。
RRC
信令的种类大体可以分为公用的system information
和paging
以及特定UE
的connection connect
,mobility
,measurement
,UE capacity
和UL/DL information transfer
。
下行物理层信号有PSS/SSS
,CSI-RS
和DM-RS
,PT-RS
,其中PSS/SSS
和PBCH
一起构成SSB
,用于UE
和cell
之间的同步,CSI-RS
是小区级别的参考信号,物理层的测量机制即基于PSS/SSS
和CSI-RS
分别计算出的小区RSRP
,RSRQ
和SINR
等指标,DM-RS
和PT-RS
映射于PDSCH
和PDCCH
的时频范围内,用于上述信道的测量和解调。
UL Flow
如下图所示,需要注意的是随机接入的过程由MAC
层控制实现,因此随机接入的过程信令也向上终止于MAC
层,PUCCH
承载的UCI
主要传送SR
,CQI
和NACK/ACK
信息,通过码分复用实现多UE
对PUCCH
信道资源的复用。
上行物理层信号有SRS
,DM-RS
和PT-RS
,其中SRS
主要用于上行信道估计,在TDD
中由于上下行信道的互异性,SRS
估计的信道质量也适用于下行,DM-RS
,PT-RS
基于PUSCH
和PUCCH
,用于上述信道的测量和解调。
L1BB
实现的主要流程有:
- Cell Synchronization - PSS,SSS,PBCH = SSB
- Random Access - PRACH Triggerred
- Uplink - PUCCH, PUSCH, SRS
- Downlink - PDCCH, PDSCH, CSI-RS
3. RAN Protocol Functional Architecture
需要注意的是MAC
层可以简单理解为schedule
实体,复用/解复用实体和HARQ
实体构成,其中Schedule
实体在实际中往往单独实现,因涉及调度算法因此改动较大。
附:Phaseshift
Phaseshift
通过输入输出口的幅度相位偏差矩阵用于模拟实现输出端口间彼此的空间角度差异,因此可以在实验室中模拟外场多UE
位于不同位置的场景。
最后
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