来自系列:了解5G NR标准
Marc Barberis,Mathworks
本视频讨论了从细胞搜索开始的初始获取程序。通过获取主同步和次级同步信号(PSS和SSS),您可以看到时间和物理细胞身份的知识。然后讨论广播信道(BCH)解码,终端如何通过相关解调参考信号(DMRS)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。由BCH携带的主信息块包含关于系统信息块类型1 (SIB1)的信息,这是UE寻找的下一个信息块。
视频接着演示了终端和gNodeB之间的随机访问过程,这使得终端在接收到SIB1后能够进入网络。
这是我们系列的新一集5G解释.在本视频中,我们讨论初始获取程序,包括小区搜索、广播信道解码和随机接入信道。
我们将研究细胞搜索的阶段和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,以及这个过程如何支持波束扫描。金宝app恢复SSB时间索引是MIB解码的关键步骤。我们将讨论UE在MIB之后访问的下一个信息:系统信息块Type 1或SIB1。
最后,我们将查看随机访问通道和过程。
同步信号块为终端提供了进行帧和符号同步的能力,这意味着终端可以发现下行5G信号的存在并开始理解它。
在已经建立存在和定时之后,UE解码广播信道并读取主信息块的内容。可以收集的侧面信息是SSB索引,其有助于确定GnodeB和UE之间的合适光束。
我将使用MathWorks 5G工具箱中NR同步过程示例中的插图来详细解释这个过程。
正如我们在这一集中看到的5G解释关于串联同步信号块,有三种可能的主同步序列。UE通常并行运行三个相关器来检测这三个可能的序列之一。一旦检测到峰值,就获得了两条信息:
·哪个PSS正在传输
·SSB的时间(注意,此时,UE无法分辨它检测到了哪一个SSB事件。这将在以后出现。)
在这里,我们可以看到UE能够检测到发送的所有八个SSB,尽管第二个是SNR最高的SSB。它将被选择在其余的过程中。而且,对应于索引0的PSS,以蓝色为索引0被识别为在该单元中传输的那个。另外两个,橙色和红色,不要显示任何峰值。
有336个可能的辅助同步序列,但此时,已知SSS的定时。因此,这些相关性必须仅运行一次。此阶段确定已发送哪些SSS。在该阶段结束时收集的主要信息是物理小区ID,这是SSS加上PSS的3倍,值为0和1007.该步骤显示了序列号34的非常清晰的峰值。结果,该单元中的物理小区ID是3次34加0或102。
MATLAB代码显示了确定SSS的简单过程。有一个循环测试所有336种可能性,并确定具有最大相关性的SSS。
每个SSB都具有物理广播频道和相关的DMRS的实现。小区ID的知识对于解调BCH是重要的,因为它使得UE能够生成用于信道估计的右DMR。一旦BCH被解调,主信息块和SSB索引都是已知的。接下来的几个幻灯片解释了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块索引。UE接收器因此尝试出所有四个或八个可能的DMR版本,并确定为接收的特定SSB发送哪一个。
在右侧,MATLAB代码显示如何设置SSB配置。
在这样做时,如果最多有8个可能的出现,UE将确定SSB索引。你可能还记得关于同步信号块的那一集,对于7.25GHz或FR1以下的载波频率,可以出现多达8次,而FR2或毫米波传输的频率是64次。这意味着需要另一条信息来唯一地确定FR2传输的SSB索引。
你们可能还记得视频中的内容5G解释同步信号块系列,对于FR2, MIB携带3位时间索引。这三个位加上使用了哪个DMRS的信息,让UE从64个可能的SSB索引中确定一个。
在这里,我们可以看到到目前为止这个过程的更详细的视图。dmr搜索导致信道估计和噪声估计,以及SSB指数或其3位取决于载波频率。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。
虽然标准没有明确授权它,但它被广泛预期每个SSB发生都会被不同的模式波束形成。这使得GnodeB能够扫描空间并以连续的方向瞄准能量。请记住,使用MMW频率,光束变窄,但5G标准指定最多64个可能的出现而不是8.这意味着可以使用高方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的几度。右边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。
让我们通过一个使用MathWorks 5G工具箱构建的示例来更具体地了解BCH解码和波束搜索的过程。
在每一次SSB传输后,我们人为地暂停模拟,否则它将太快而无法实时评论它。
你可以看到带有发射天线阵列的gNodeB。它用一束光束将第一次出现的单边带发射到它前面的空间的两侧。UE位于水平方向20度左右,但我们假设没有直接的视线。在gNodeB和UE之间唯一的路径是一个从墙上反弹的蓝色显示。
UE以低能量接收第一次传输。第二次传输得到相似的结果和相关振幅。在第7次透射之前,以下几次也是如此,这时主波束覆盖了反射点。在这种情况下,接收到的能量要高得多,一旦所有的传输完成,UE可以清楚地识别出具有最合适波束形成的单边带。
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gNodeB知道哪个波束形成被用于特定的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,以最大化接收RACH的概率。这可以看作是在gNodeB和UE之间建立波束形成的第一步。
UE寻找的下一个信息是系统信息块1或SIB1。正如我们在关于同步信号块的章节中所看到的,主信息块包含了定位和解码SIB1所需的所有元素。需要注意的是,SIB1是由DL-SCH承载的,这是一个承载数据包的通道。
一旦终端解码了SIB1,它就拥有了通过随机访问过程请求访问网络所需的所有信息。
RACH序言有两种可能的长度:839的长序言和139的短序言。长前导在大的细胞是有用的,因为时间不确定性更大,因为更长的传播延迟。因此,长首音仅限于6ghz以下的5G传输。
短序言适用于所有可能的5G频率。
我们这里没有进入不同的RACH格式的所有细节,但是很好意识到存在不同的格式,其中OFDM符号数量不同,循环前缀长度和保护时间。有关使用的格式的信息由SIB1携带。
我们想通过对随机访问过程的简单概述来结束关于获取过程的这一节。
通过发送RACH,UE通过发送网络来了解网络。Gnodeb通过发送PDSCH承载的RACH访问响应来回复。它包含:
·UE调整其时序的时序进展
·临时RNTI或无线电网络临时标识符
·UE确认访问响应的调度授权
UE能够发现和解码访问响应,因为响应使用一个称为RA-RNTI的保留RNTI。关于使用RNTIs识别控制信息的讨论,请参阅关于下行控制信息的章节。
此时,可能有几个终端同时发送了相同的请求,而gNodeB不能分辨它正在与哪个终端或哪个终端通信。
因此,对RACH访问响应的响应是争用解决消息,该消息使用访问响应中提供的调度授权通过PUSCH或数据携带通道发送。
在最后一步中,gNodeB通过发送一条用临时RNTI加密的消息来确认争用解决消息。
识别其设备标识的终端知道它已被gNodeB确认,并从现在开始使用临时RNTI。
这结束了这一集5G解释初步收购程序系列。
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