从系列:了解5G NR标准
马克•barberi MathWorks
本视频讨论从小区搜索开始的初始采集过程。通过采集主要和次要同步信号(PSS和SSS),您可以看到时间和物理小区标识的知识。然后,本视频讨论广播频道(BCH)解码,UE如何借助相关解调参考信号(DMR)确定同步信号块索引,以及索引在初始波束形成捕获中的作用。BCH携带的主信息块包含关于系统信息块类型1(SIB1)的信息,UE查找的下一条信息。
然后,视频说明了UE和gNodeB之间的随机访问过程,这使得UE能够在接收到SIB1之后进入网络。
这是我们系列节目的新一集5克解释说. 在本视频中,我们将讨论初始采集过程,包括小区搜索、广播频道和随机访问频道的解码。
我们将研究小区搜索的阶段以及主要和次要同步信号的作用。然后,我们将研究PBCH解码以检索主信息块,以及该过程如何支持波束扫描。恢复SSB时间索引是解码MIB的关键步骤。我们将讨论UE在MIB之后访问的下一条信息:系统信息块类型1或SIB1。金宝app
最后,我们将看看随机存取通道和程序。
同步信号块向UE提供执行帧和符号同步的能力,这意味着UE可以发现下行链路5G信号的存在并开始理解它。
在存在和定时建立之后,UE对广播信道进行解码并读取主信息块的内容。可以收集的一个侧面信息是SSB索引,它有助于确定用于gNodeB和UE之间通信的合适波束。
我将使用MathWorks 5G工具箱中NR同步过程示例中的插图详细解释此过程。
正如我们在这一集中看到的5克解释说关于同步信号块,有三个可能的主同步序列。UE通常并行运行三个相关器以检测这三个可能序列中的一个。一旦检测到峰值,就获得了两条信息:
·正在传输哪个PSS
·SSB的定时(请注意,此时,UE无法判断它检测到了哪一个SSB事件。这将在稍后进行。)
这里我们可以看到,UE已经能够检测到发送的所有八个ssb,尽管第二个ssb是具有最高SNR的ssb。在程序的其余部分,将选择它。此外,与索引0对应的蓝色PSS被清楚地识别为在该小区中传输的PSS。另外两种颜色(橙色和红色)没有显示任何峰值。
有336种可能的次级同步序列,但在这一点上,SSS的时间是已知的。因此,这些相关性只能运行一次。这个阶段确定发送了哪个SSS。在这一阶段结束时收集的主要信息是物理细胞ID,它是SSS加上PSS的3倍,值介于0和1007之间。这个步骤对序列号34显示了一个非常清晰的峰值。因此,该单元格中的物理单元格ID是3 × 34 + 0,即102。
MATLAB代码显示了确定SSS的简单过程。有一个循环可以尝试所有336种可能性,并识别具有最大相关性的SSS。
每个单边带都实现了物理广播信道和相关的DMRS。cell ID的知识对于解调BCH是很重要的,因为它使UE能够生成正确的DMRS用于信道估计。一旦BCH被解调,主信息块和单边带索引就已知了。接下来的几张幻灯片解释了BCH解调的不同步骤
PBCH的每次出现都有不同的DMRS,这取决于SSB块指数。因此,UE接收器测试所有4或8个可能的DMRS版本,并确定为特定SSB接收的发送哪个版本。
在右侧,MATLAB代码显示了如何设置SSB配置。
在这样做时,如果存在多达八个可能的事件,则UE确定SSB索引。正如您可能从关于同步信号块的插曲中所记得的,对于低于7.25GHz或FR1的载波频率,最多可能出现8次,而对于FR2或mmW传输,该数字为64次。这意味着需要另一条信息来唯一确定FR2传输的SSB索引。
你可能还记得这段视频5克解释说关于同步信号块的系列,对于FR2,MIB携带三位用于时间索引。这三个比特以及使用哪个dmr的知识,让UE确定64个可能的SSB索引中的一个。
在这里,我们看到迄今为止程序的更详细视图。DMRS搜索导致信道估计和噪声估计,以及取决于载波频率的SSB索引或其三位。对SSB资源元素进行均衡和解码,产生主信息块。您可以在MathWorks 5G工具箱中找到此过程的完整MATLAB代码。
尽管该标准没有明确规定,但人们普遍认为,每个单边带的出现都将以不同的模式发送。这使得gNodeB能够扫描空间并在连续的方向上锁定能量。请记住,在毫米波频率下,波束会变得更窄,但5G标准规定最多可出现64次,而不是8次。这意味着可以使用高指向性天线预编码器来扩展PBCH覆盖范围。
这里显示了几个块,每个块的目标是空间中的几度。右侧的代码显示了如何使用MathWorks相控阵系统工具箱生成这些波束形成向量。
让我们用MathWorks 5G工具箱构建的示例更具体地了解BCH解码和波束搜索的过程。
我们在每个SSB传输后人为暂停模拟,因为它否则太快了解它。
您可以看到带有发射天线阵列的gNodeB。它通过波束向其前方空间的侧面传输第一次出现的SSB。UE位于离水平面约20度的位置,但我们假设没有直接的视线。gNodeB和UE之间的唯一路径是从蓝色显示的墙上反弹。
UE以低能量接收第一次传输。第二次传输导致类似的结果和相关幅度。接下来的传输也是如此,直到第七次传输,其中主光束覆盖反射的位置。在这种情况下,接收到的能量要高得多,并且一旦所有传输完成,接收到的能量就会增加UE可以使用最合适的波束形成清楚地识别SSB。
边注,我们将讨论瑞秋几张幻灯片,但值得注意的是在这一点上,如果eNodeB associates瑞秋的场合,或传输时间的机会,与一个特定的单边带指数,它可以期待瑞秋在特定时间即时收到来自一个问题,选择了单边带索引是最强的。由于gndeb知道哪个波束形成用于特定的SSB索引,它可以在给定的时间瞬间使用相同的模式执行接收波束形成,以最大限度地提高接收RACH的概率。这可以看作是在gndeb和UE之间建立波束形成的初始步骤。
UE查找的下一条信息是系统信息块1或SIB1。正如我们在关于同步信号块的插曲中所看到的,主信息块包括定位和解码SIB1所需的所有元素。请注意,SIB1由DL-SCH承载,DL-SCH与承载数据包的信道相同。
一旦UE解码了SIB1,它就拥有通过随机接入过程请求访问网络所需的所有信息。
RACH前导码有两种可能的长度:839处的长前导码和139处的短前导码。长前导码在大型小区中是有用的,因为由于更长的传播延迟,定时不确定性更大。因此,长前导被限制为低于6GHz的5G传输。
短前导适用于所有可能的5G频率。
我们不会在这里讨论不同RACH格式的所有细节,但最好注意到存在不同的格式,这些格式在OFDM符号的数量、循环前缀长度和保护时间方面有所不同。关于使用哪种格式的信息由SIB1携带。
我们希望通过对随机存取过程的简化概述来结束本节关于采集过程的内容。
UE通过发送RACH向网络表明它的存在。gndeb通过发送由PDSCH携带的RACH访问响应来进行响应。它包含:
·定时提前,用于调整其定时
·临时RNTI或无线网络临时标识符
·用于UE确认接入响应的调度许可
UE能够发现和解码访问响应,因为响应使用称为RA-RNTI的保留RNTI。有关下行链路控制信息的讨论,请参阅关于使用RNTIS以识别控制信息的讨论。
此时,可能有多个UE同时发送相同的请求,而gNodeB无法分辨它正在与哪个UE或UE通话。
因此,对RACH接入响应的响应是竞争解决消息,该消息使用接入响应中提供的调度许可经由PUSCH或数据承载信道发送。
在最后一步中,gNodeB通过在使用临时RNTI加密的消息中发回设备标识来确认争用解决消息。
识别其设备标识的UE知道它已被gNodeB确认,并从现在起使用临时RNTI。
这是本集的结尾5克解释说关于初始采集程序的系列。
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