3GPP TS 38.201 V16.0.0 (2019-12)学习笔记

本技术规范的名字是“Physical layer; General description”即物理层总体描述。
版本是Release 16，即5G的第二个版本（目前5G有R15和R16两个版本，R17尚未冻结，由于新冠疫情推迟到2022年6月再冻结）。

此文档提供了NR无线接口的物理层的一个总体描述。具体的内容见3GPP TS 38.2XX系列（物理层具体细节）。

第4章节：层1（物理层）的总体描述
4.1 同其他层的关系
4.1.1 整体协议架构
本协议中描述的无线接口指的是“UE（user equipment用户设备）和gNB（基站）”，“gNB基站与基站”，“UE与UE”等之间的接口。
无线接口由层1、2、3组成。TS 38.2XX协议描述了层1，TS 38.3XX协议描述了层2和层3。
备注：L2一般指MAC、RLC、PDCP层，L3一般指RRC。分别对应IOS 7层协议的第二层链路层和第三层网络层。
图1:围绕物理层的无线电接口协议体系结构

物理层连接第2层的媒体访问控制（MAC）子层和第3层的无线资源控制（RRC）层。
物理层和MAC的通道是传输信道。传输信道的分类特征是信息如何通过无线电接口传输。
MAC向第2层的无线链路控制（RLC）子层提供不同的逻辑信道。逻辑通道以传输的信息类型为特征。
4.1.2物理层向高层提供的服务
物理层向更高的层提供数据传输服务。访问这些服务是通过使用通过MAC子层的传输通道。

4.2 层1的整体性描述
4.2.1 多路复用
The multiple access scheme for the NR physical layer is based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) with a cyclic prefix (CP)。5G NR物理层的多路复用是基于带循环前缀CP的正交频分复用技术。
上行同时也支持带CP的DFT-s-OFDM传输。
5G支持TDD和FDD两种模式，支持上下行成对和不成对的频谱传输。
物理层支持不同的频带配置。一个资源块包含12个给定子载波间隔（SCS）的子载波。
无线帧的时间长度是10ms，包含10个长度为1ms的子帧。1个子帧由1个或者多个时隙组成（根据配置）。一个时隙则是固定由14个OFDM符号组成。
4.2.2 物理信道和调制
The physical channels defined in the downlink are: 下行物理信道有：

• the Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), 下行共享物理信道
• the Physical Downlink Control Channel (PDCCH), 下行控制物理信道
• the Physical Broadcast Channel (PBCH), 下行广播物理信道
  The physical channels defined in the uplink are: 上行物理信道有：
• the Physical Random Access Channel (PRACH),随机接入物理信道
• the Physical Uplink Shared Channel (PUSCH), 上行共享物理信道
• and the Physical Uplink Control Channel (PUCCH). 上行控制物理信道

此外，将信号定义为参考信号、主和次同步信号。

支持的调制方案如下：
-在下行链路中，QPSK、16QAM、64QAM和256QAM，
-在上行链路中，用于具有CP的OFDM的QPSK、16QAM、64QAM和256QAM以及
用于具有CP的DFT-s-OFDM的π/2-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM
注意：π/2-BPSK调制方式是DFT-s-OFDM波形所特有的，主要针对小区边缘用户，即低SNR场景下的用户通信。需要使用更低PAPR的波形，来增大功放的效率，简介提高基站的覆盖能力。
4.2.3 信道编码
一般共享信道会使用LDCP编码方式，控制信道会使用Polar编码方式。
传输块的信道编码方案为准循环LDPC码，每个准循环LDPC码分别具有2个基图和8组奇偶校验矩阵。一个基本图用于大于特定大小或初始传输码速率高于阈值的码块；否则，将使用另一个基本图。
在LDPC编码之前，对于较大的传输块，将传输块分割成大小相等的多个码块。PBCH和控制信息的信道编码方案是基于嵌套序列的极性编码。穿孔、缩短和重复用于速率匹配。信道编码方案的进一步细节在[4]中规定。
具体的LDPC编码细节，可以自己找相关的协议书籍学习，后续我也会发表一些相关的文章记录我的学习经过。
4.2.4 物理层过程
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• Power control 功率控制
• Uplink synchronisation and Uplink timing control 上行同步和时间控制
• Random access related procedures 随机接入相关流程
• HARQ related procedures HARQ混合自动重传相关流程
• Beam management and CSI related procedures 波束管理和CSI相关流程
• Sidelink related procedures
• Channel access procedures 信道接入相关流程
  NR中通过对频域物理层资源以及时域和功率域的控制，隐式支持干扰协调。
  4.2.5 物理层测量
  无线电特性由UE和网络测量并报告给更高层。这些包括，例如，频率内和频率间切换的测量、RAT间切换、定时测量和RRM的测量。
  定义了用于RAT间切换的测量，以支持向E-UTRA的切换。

5 物理层规范的文档架构
5.1 综述
物理层规范由一个通用文档(TS 38.201)和七个文档(TS 38.202、38.211到38.215和37.213)组成。物理层规范在较高层上下文中的关系如图2所示。

TS 38.202 讲述了物理层提供的各种服务

TS 38.211: 物理层信道和调制
其范围是确定第1层物理信道的特性、物理层信号的生成和调制，并规定：
-上行链路、下行链路和侧链物理信道的定义；
-框架结构和物质资源；
-调制映射（BPSK、QPSK等）；
-OFDM信号产生；
-加扰、调制和上转换；
-层映射和预编码；
-上行、下行和侧链中的物理共享信道；
-上行、下行和侧链中的参考信号；
-物理随机接入信道；
-主要和次要同步信号。

TS 38.212: 复用和信道编码
范围是描述传输信道和控制信道数据处理，包括多路复用、信道编码和交织，并规定：
-信道编码方案；
-速率匹配；
-上行传输信道和控制信息；
-下行传输信道和控制信息；
-侧链传输通道和控制信息。

TS 38.213: 物理层的控制流程
其范围是确定物理层控制程序的特征，并规定：
-同步程序；
-上行功率控制；
-随机存取程序；
-UE报告控制信息的程序；
-接收控制信息的UE程序。

TS 38.214：物理层的数据流程
其范围是确定数据物理层程序的特征，并规定：
-功率控制；
-物理下行链路共享信道相关程序；
-物理上行链路共享信道相关程序；
-物理侧链共享通道相关程序。

TS 38.215: 物理层测量
-UE/NG-RAN测量的控制；
-NR的测量能力。

TS 37.213：共享频谱信道接入的物理层流程
其范围是确定共享频谱信道的物理层程序的特征，并规定：
-下行信道接入过程；
-上行信道接入程序。

最后

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