5GNR原理与关键技术

学习参考书目

3GPP相关协议TS（23.501、38.211）

名词

PRACH

PRACH（Physical Random Access Channel，物理随机接入信道），是UE一开始发起呼叫时的接入信道，UE接收到FPACH响应消息后，会根据Node B指示的信息在PRACH信道发送RRC Connection Request消息，进行RRC连接的建立。

PUCCH

PUCCH，Physical Uplink Control Channel，物理上行链路控制信道，主要携带ACK/NACk, CQI, PMI和RI。

PUSCH

Physical Uplink Shared Channel – 物理上行共享信道
物理上行共享信道（PUSCH，Physical Uplink Shared CHannel）用于承载来自传输信道USCH的数据。所谓共享指的是同一物理信道可由多个用户分时使用，或者说信道具有较短的持续时间。由于一个UE可以并行存在多条USCH，这些并行的USCH数据可以在物理层进行编码组合，因而PUSCH信道上可以存在TFCI。但信道的多用户分时共享性使得闭环功率控制过程无法进行，因而信道上不使用SS和TPC（上行方向SS本来就无意义，为上、下行突发结构保持一致SS符号位置保留，以备将来使用）。

RRC

无线资源控制（Radio Resource Control，RRC），又称为无线资源管理（RRM）或者无线资源分配（RRA），是指通过一定的策略和手段进行无线资源管理、控制和调度，在满足服务质量的要求下，尽可能地充分利用有限的无线网络资源，确保到达规划的覆盖区域，尽可能地提高业务容量和资源利用率。

空口

基站到终端称为空口

TDD

时分双工是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道。

FDD

FDD，即频分双工，是指上行链路（移动台到基站）和下行链路（基站到移动台）采用两个分开的频率（有一定频率间隔要求）工作，该模式工作在对称频带上。FDD适用于为每个用户提供单个无线频率信道的无线通信系统。

BLER

在无线网络中，一个设备（如eNodeB）是按块（block）向另一个设备（如UE）发送数据的。发送端使用块中的数据计算出一个CRC，并随着该块一起发送到接收端。接收端根据收到的数据计算出一个CRC，并与接收到的CRC进行比较，如果二者相等，接收端就认为成功地收到了正确的数据，并向发送端回复一个“ACK”；如果二者不相等，接收端就认为收到了错误的数据，并向发送端回复一个“NACK”，以要求发送端重传该块。如果在某个特定的周期内，发送端没有收到接收端的回复，则发送端假定之前发送的块没有到达接收端，发送端自动重发该块。(MAC层的HARQ处理)。
BLER（block error rate），即误块率，是出错的块在所有发送的块中所占的百分比（只计算初传的block）。在实际应用中，某一特定百分比（如：LTE中数据信道的BLER要求为10%以下）的BLER并不总是必须的，因为可以重传出错的块并通过特殊的处理（如软合并等），使得接收端正确解出收到的数据。需要测量和计算BLER时，在发送端就能够完成，因为可以通过收到的NACK数来计算BLER。

LPDC码

LDPC码是麻省理工学院Robert Gallager于1963年在博士论文中提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。几乎适用于所有的信道，因此成为编码界近年来的研究热点。它的性能逼近香农极限，且描述和实现简单，易于进行理论分析和研究，译码简单且可实行并行操作，适合硬件实现。

Polar码

极化码（英语：Polar code）是一种前向错误更正编码方式，用于讯号传输。构造的核心是通过信道极化（channel polarization）处理，在编码侧采用方法使各个子信道呈现出不同的可靠性，当码长持续增加时，部分信道将趋向于容量近于1的完美信道（无误码），另一部分信道趋向于容量接近于0的纯噪声信道，选择在容量接近于1的信道上直接传输信息以逼近信道容量，是目前唯一能够被严格证明可以达到香农极限的方法。

Turbo码

Shannon 编码定理指出：如果采用足够长的随机编码，就能逼近Shannon 信道容量。但是传统的编码都有规则的代数结构，远远谈不上“随机”；同时，出于译码复杂度的考虑，码长也不可能太长。所以传统的信道编码性能与信道容量之间都有较大的差距。事实上，长期以来信道容量仅作为一个理论极限存在，实际的编码方案设计和评估都没有以Shannon限为依据。

SNR

信噪比（SIGNAL NOISE RATIO，SNR or S/N），即放大器的输出信号的功率，与同时输出的噪声功率的比值，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高，否则相反。

5G NR关键技术

5G信道编码

1. 数据：LPDC码
2. 控制消息和广播：Polar码

5G三大典型场景

5G频谱划分与使用

5G支持的频段

5G NR中，3GPP主要指定了两个频率范围，一个是6GHZ以下，另一个是毫米波，分别称为FR1 FR2

5G支持的带宽

name | 带宽

• | -
  Sub6 | 5M 10M 15M 20M 40M 50M 60M 80M 100Mmm
  mmWave | 50100150200400M
  5G取消了5M以下的LTE小区带宽，大带宽是5G的典型特征。

5G NR时频资源

时域资源

一个无线帧为10ms，包含10个子帧，每个子帧1ms，子帧下面有时隙，时隙下面有OFDM符号

CP（循环前缀）作用：对抗多径干扰。常规CP，拓展CP

时频域基本概念

RE：Resource Element
物理层最小粒度的资源。频域1个子载波，时域1个OFDM符号。

REG（RE Group）：控制信道资源分配基本组成单位。
频域上：1REG=1PRB（12个子载波）
时域上：1个OFDM符号

CCE（Control Channel Element）：控制信道资源分配基本调度单位。
频域：1CCE = 6REG = 6PRB
支持CCE聚合等级：1,2,4,8,16。也就是说用于PDCCH的资源数是可选的，对于远点的用户来说，CCE个数多对应资源就多，数据传输的速率就低，解调性能会更好。

频域资源

5G系统物理信道和信号

概述

下行物理信道概述

最后

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