5G-NR物理信道与调制-上行链路v1.1.0

上接《5G-NR物理信道与调制v1.1.0》上行链路

Scope

References

Definitions, symbols and abbreviations

帧结构与物理资源

通用函数

上行链路

概述

物理信道概述


上行链路物理信道对应于一组资源粒子(REs)的集合,用于承载源自高层的信息。本规范定义了如下上行信道:

  • 物理上行共享信道(PUSCH)
  • 物理上行控制信道(PUCCH)
  • 物理随机接入信道(PRACH)

物理信号概述


上行物理信号是物理层使用的,但不承载任何来自高层信息的信号。本规范定义了如下上行物理信号:

  • 解调参考信号(Demodulation reference signals,DM-RS)
  • 相位跟踪参考信号(Phase-tracking reference signals,PT-RS)
  • 探测参考信号(Sounding reference signal,SRS)

物理资源


当UE进行上行传输时,使用的帧结构和物理资源在第4章定义。

定义下列天线端口用于上行链路:

  • PUSCH相关的DMRS使用以1000为起始的天线端口
  • PUCCH相关的DMRS使用以2000为起始的天线端口
  • SRS使用以3000为起始的天线端口
  • PRACH使用天线端口4000

物理信道

PUSCH

加扰


对于每个码字$ q $,比特块$ { {b}^{(q)}}(0),…,{ {b}^{(q)}}(M_{\text{bit}}^{(q)}-1) $在调制之前应当被加扰,其中$ M_{\text{bit}}^{(q)} $是在物理信道上传输的码字$ q $的比特数。加扰的比特块$ { {\tilde{b}}^{(q)}}(0),…,{ {\tilde{b}}^{(q)}}(M_{\text{bit}}^{\text{(q)}}-1) $由下式得到

其中加扰序列$ { {c}^{(q)}}(i) $在5.2节给定。

调制


对于每个码字$ q $,加扰比特块$ { {\tilde{b}}^{(q)}}(0),…,{ {\tilde{b}}^{(q)}}(M_{\text{bit}}^{\text{(q)}}-1) $应按照5.1节所描述的方法进行调制,调制方案见Table 6.3.1.2-1,得到复值调制符号块$ { {d}^{(q)}}(0),…,{ {d}^{(q)}}(M_{\text{symb}}^{\text{(q)}}-1) $。

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层映射


每个码字的复值调制符号根据Table 7.3.1.3-1应被映射到至多4个层。码字$ q $的复值调制符号$ { {d}^{(q)}}(0),…,{ {d}^{(q)}}(M_{\text{symb}}^{\text{(q)}}-1) $应被映射到层$ x(i)={ {\left[ \begin{matrix}
{ {x}^{(0)}}(i) & … & { {x}^{(\upsilon -1)}}(i) \\
\end{matrix} \right]}^{T}} $,$ i=0,1,…,M_{\text{symb}}^{\text{layer}}-1 $,其中$ \upsilon $是层数,$ M_{\text{symb}}^{\text{layer}} $是每层的调制符号数。

TF预编码


如果不启用TF预编码(transform precoding),对于每个$ \lambda =0,1,…,\upsilon -1 $有$ { {y}^{(\lambda )}}(i)={ {x}^{(\lambda )}}(i) $。

如果启用TF预编码,此时$ \upsilon =1 $,则单层$ \lambda =0 $下复值符号块$ { {x}^{(0)}}(0),…,{ {x}^{(0)}}(M_{\text{symb}}^{\text{layer}}-1) $被分为$ {M_{\text{symb}}^{\text{layer}}}/{M_{\text{sc}}^{\text{PUSCH}}}\; $个集,每个集对应1个OFDM符号。TF预编码由下列方法得到

得到复值符号块$ { {y}^{(0)}}(0),…,{ {y}^{(0)}}(M_{\text{symb}}^{\text{layer}}-1) $。$ M_{\text{sc}}^{\text{PUSCH}}=M_{\text{RB}}^{\text{PUSCH}}\cdot N_{\text{sc}}^{\text{RB}} $,其中$ M_{\text{RB}}^{\text{PUSCH}} $表示PUSCH带宽(RB),应满足

其中$ { {\alpha }_{2}},{ {\alpha }_{3}},{ {\alpha }_{5}} $是非负整数集。

预编码


矢量块$ { {\left[ \begin{matrix}
{ {y}^{(0)}}(i) & … & { {y}^{(\upsilon -1)}}(i) \\
\end{matrix} \right]}^{T}}
$,$ i=0,1,…,M_{\text{symb}}^{\text{layer}}-1 $应根据下式进行预编码

其中,$ i=0,1,…,M_{\text{symb}}^{\text{ap}}-1 $,$ M_{\text{symb}}^{\text{ap}}=M_{\text{symb}}^{\text{layer}} $。

对基于非码本的传输,预编码矩阵$ W $根据TS38.214中6.1.1节的描述得到。

对基于码本的传输,预编码矩阵$ W $由Table 6.3.1.5-1给定,其中TPMI index从调度上行传输的DCI中获得。

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物理资源映射


对于PUSCH传输所使用的每个天线端口,复值符号块$ { {z}^{(p)}}(0),…,{ {z}^{(p)}}(M_{\text{symb}}^{\text{ap}}-1) $应乘以一个幅值因子$ { {\beta }_{\text{PUSCH}}} $,以符合TS38.213对发送功率$ { {P}_{\text{PUSCH}}} $的规定,并且从$ { {z}^{(p)}}(0) $开始映射到资源粒子$ { {\left( k,l \right)}_{p,\mu }} $。这些REs满足下列条件:

  • 这些REs存在于用于传输的已分配的资源中,
  • 如果启用TF预编码,they are not in the OFDM symbols used for transmission
  • 如果不启用TF预编码,they are not in the OFDM symbols used for transmission of the associated DM-RS

如果不启用TF预编码,或者如果是TF预编码但不进行跳频,那么对于其他目的的资源粒子$ { {\left( k,l \right)}_{p,\mu }} $映射是不进行保留的,资源映射顺序为先天线端口$ p $,再频域子载波索引$ k $,然后是时域符号索引$ l $,初始值$ l={ {l}_{0}} $。

PUCCH


PUCCH支持多种格式,如Table 6.3.2-1所示。对于单个UE,支持采用格式0或格式2的2个PUCCH同时传输,或支持采用格式1或格式3的其中一个PUCCH与采用格式0或格式2的其中一个PUCCH同时传输。

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PUCCH格式0

序列选择


定义一组序列$ \left\{ \begin{matrix}
{ {x}_{0}}(n) & { {x}_{1}}(n) & { {x}_{2}}(n) & { {x}_{3}}(n) \\
\end{matrix} \right\}
$,每组序列长度为12。

比特块$ b(0),…,b({ {M}_{\text{bit}}}-1) $,其中$ { {M}_{\text{bit}}}\in \left\{ 1,2 \right\} $是PUCCH发送的比特数,应根据下列方法选择发送序列

物理资源映射


序列$ y(n) $应乘以一个幅值因子$ { {\beta }_{\text{PUCCH,0}}} $,以符合TS38.213对发送功率$ { {P}_{\text{PUCCH,0}}} $的规定,并且从$ y(0) $开始映射到资源粒子$开始映射到资源粒子$,在天线端口$ p=2000 $上,按递增顺序先$k$后$l$映射。

PUCCH格式1

序列调制


比特块$ b(0),…,b({ {M}_{\text{bit}}}-1) $应按5.1节的描述进行调制,若$ { {M}_{\text{bit}}}=1 $则使用BPSK,若$ { {M}_{\text{bit}}}=2 $则使用QPSK,得到复值符号$ d(0) $。

复值符号$ d(0) $按如下方式乘以序列$ r_{u,v}^{({ {\alpha }_{p}})}(n) $

复值符号块$ y(0),…,y({ {N}_{\text{seq}}}-1) $应根据如下方式使用正交序列$ { {w}_{i}}(m) $进行块扩展(block-wise spread)

其中$ { {N}_{\text{seq}}}=N_{\text{sc}}^{\text{RB}} $。

正交序列$ { {w}_{i}}(m) $在Table 6.3.2.2.1-1中给定。

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物理资源映射


序列$ { {z}^{(p)}}(n) $应乘以一个幅值因子$ { {\beta }_{\text{PUCCH,1}}} $,以符合TS38.213对发送功率$ { {P}_{\text{PUCCH,1}}} $的规定,并从$ { {z}^{(p)}}(0) $开始映射到资源粒子$ { {\left( k,l \right)}_{p,\mu }} $,这些REs应满足下列条件:

  • 它们在被分配的用于传输的RB中
  • 它们不能被DM-RS所使用

映射过程中不保留用于其他目的资源粒子$ { {\left( k,l \right)}_{p,\mu }} $,在天线端口$ p=2000 $上,按递增顺序先$ k $后$ l $映射。

PUCCH格式2

加扰


比特块$ b(0),…,b(M_{\text{bit}}^{ {}}-1) $,其中$ M_{\text{bit}}^{ {}} $是物理信道发送的比特数,应在调制前按如下方式被加扰,得到加扰比特块$ \tilde{b}(0),…,\tilde{b}({ {M}_{\text{bit}}}-1) $

其中加扰序列$ { {c}^{(q)}}(i) $由5.2节给定。

调制


加扰比特块$ \tilde{b}(0),…,\tilde{b}({ {M}_{\text{bit}}}-1) $应按5.1节的描述进行QPSK调制,得到复值调制符号块$ d(0),…,d({ {M}_{\text{symb}}}-1) $。

物理资源映射


调制符号块$ d(0),…,d({ {M}_{\text{symb}}}-1) $应乘以一个幅值因子$ { {\beta }_{\text{PUCCH,2}}} $,以符合TS38.213对发送功率$ { {P}_{\text{PUCCH,2}}} $的规定,并从$ d(0) $开始映射到资源粒子$ { {\left( k,l \right)}_{p,\mu }} $,这些REs应满足下列条件:

  • 它们在被分配的用于传输的RB中
  • 它们不能被DM-RS所使用

映射过程中不保留用于其他目的资源粒子$ { {\left( k,l \right)}_{p,\mu }} $,在天线端口$ p=2000 $上,按递增顺序先$ k $后$ l $映射。

PUCCH格式3

PRACH

序列生成


随机接入前导$ { {x}_{u,v}}(n) $按如下方式生成

频域表示按以下方式生成

其中$ { {L}_{\text{RA}}}=839 $或$ { {L}_{\text{RA}}}=139 $,并根据随机接入前导格式来确定,详见Tables 6.3.3.1-1 and 6.3.3.1-2。循环移位$ { {C}_{v}} $为

其中$ { {N}_{\text{CS}}} $由Tables 6.3.3.1-3到6.3.3.1-5给定,高层参数restrictedSetConfig决定受限集合类型,Tables 6.3.3.1-1和6.3.3.1-2指示不同前导格式下所支持的受限集合类型。

$ { {d}_{u}} $的值为

其中$ q $是满足$ \left( qu \right)\bmod { {L}_{\text{RA}}}=1 $的最小非负整数。循环移位的受限集合参数依赖于$ { {d}_{u}} $。

对于受限集合类型A,参数由下式给定:

  • 对于$ { {N}_{\text{CS}}}\le { {d}_{u}}<{ { {L}_{\text{RA}}}}/{3}\; $
  • 对于$ { { {L}_{\text{RA}}}}/{3}\;\le { {d}_{u}}\le {({ {L}_{\text{RA}}}-{ {N}_{\text{CS}}})}/{2}\; $

对于受限集合类型B,参数由下式给定:

  • 对于$ { {N}_{\text{CS}}}\le { {d}_{u}}<{ { {L}_{\text{RA}}}}/{5}\; $
  • 对于$ { { {L}_{\text{RA}}}}/{5}\;\le { {d}_{u}}\le {\left( { {L}_{\text{RA}}}-{ {N}_{\text{CS}}} \right)}/{\text{4}}\; $
  • 对于$ {({ {L}_{\text{RA}}}+{ {N}_{\text{CS}}})}/{4}\;\le { {d}_{u}}<{2{ {L}_{\text{RA}}}}/{7}\; $
  • 对于$ {2{ {L}_{\text{RA}}}}/{7}\;\le { {d}_{u}}\le {({ {L}_{\text{RA}}}-{ {N}_{\text{CS}}})}/{3}\; $
  • 对于$ {({ {L}_{\text{RA}}}+{ {N}_{\text{CS}}})}/{3}\;\le { {d}_{u}}<{2{ {L}_{\text{RA}}}}/{5}\; $
  • 对于$ {2{ {L}_{\text{RA}}}}/{5}\;\le { {d}_{u}}\le {({ {L}_{\text{RA}}}-{ {N}_{\text{CS}}})}/{2}\; $

对于其他所有的$ { {d}_{u}} $值,受限集合则不存在循环移位。

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物理资源映射


前导序列应根据以下方式应到到物理资源

其中$ { {\beta }_{\text{PRACH}}} $是幅值因子,用以满足TS38.213对发送功率$ { {P}_{\text{PRACH}}} $的规定,$ p=4000 $是天线端口。基带信号根据5.3节并使用Table 6.3.3.1-1或Table 6.3.3.1-2中的参数生成。

物理信号

参考信号

PUSCH DM-RS

序列生成


如果PUSCH不启用TF预编码,则参考信号序列$ r(m) $应根据以下方式生成

其中伪随机序列$ c(i) $在5.2节中定义。

如果PUSCH启用TF预编码,则参考信号序列$ r(m) $应根据以下方式生成

其中$ { {r}^{(p)}}\left( m \right)=r_{u,v}^{(\alpha )}\left( m \right) $在5.3节中给定。

物理资源映射


PUSCH DM-RS应根据高层参数UL-DMRS-config-type所配置的类型1或类型2进行物理资源映射。

UE应根据以下方式将序列$ r(m) $映射到物理资源:

  • 如果不启用TF预编码,
  • 如果启用TF预编码,

其中$ { {w}_{\text{f}}}\left( { {k}’} \right) $、$ { {w}_{\text{t}}}\left( { {l}’} \right) $和$ \Delta $由Tables 6.4.1.1.2-1和6.4.1.1.2-2给定。

$ l $是PUSCH传输的起始符号,$ { {l}_{0}} $是DM-RS的第1个符号。

附加的DM-RS符号的位置由$ \bar{l} $和时隙内最后一个用于PUSCH的OFDM符号确定,详见Tables 6.4.1.1.2-3和6.4.1.1.2-4。

时域索引$ {l}’ $和所支持的天线端口$ p $根据UL-DMRS-len和Table 6.4.1.1.2-5确定。

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PT-RS

序列生成
物理资源映射

PUCCH DM-RS

PUCCH格式1 DM-RS
序列生成


参考信号序列定义为

其中$ { {N}_{\text{seq}}}=N_{\text{sc}}^{\text{RB}} $。正交序列$ { {w}_{i}}(m) $由Table 6.3.2.2.1-1给定。

物理资源映射


参考信号序列应乘以一个幅值因子$ \beta _{\text{DMRS}}^{\text{PUCCH1}} $,以符合TS38.213对发送功率$ P_{\text{DMRS}}^{\text{PUCCH1}} $并在时隙内在天线端口$ p $上,按以下方式从$ r(0) $开始映射到资源粒子$ (k,l) $

其中$ l=0 $对应于PUCCH发送的第1个OFDM符号。

PUCCH格式2 DM-RS
序列生成


参考信号序列$ r(m) $应按以下方式生成

其中伪随机序列$ c(i) $在5.2节定义。

物理资源映射


参考信号序列应乘以一个幅值因子$ \beta _{\text{DMRS}}^{\text{PUCCH2}} $,以符合TS38.213对发送功率$ P_{\text{DMRS}}^{\text{PUCCH2}} $的规定,并在时隙内在天线端口$ p $上,按以下方式从$ r(0) $开始映射到资源粒子$ (k,l) $

其中$ k $是指相对于发送PUCCH所使用的最低编号的RB。

SRS

序列生成


探测参考信号序列应按以下方式生成

其中$ r_{u,v}^{(\alpha )}\left( n \right) $由5.2.2节给定。

物理资源映射


根据TS38.214中6.2.1节,当SRS发送时,序列$ { {r}^{(p)}}\left( n \right) $应乘以一个幅值因子$ { {\beta }_{\text{SRS}}} $,以符合TS38.213对发送功率的规定,并在时隙内在天线端口$ p $上,按以下方式从$ r_{\text{SRS}}^{\text{(}p\text{)}}(0) $开始映射到资源粒子$ (k,l) $

其中$ { {N}_{\text{ap}}}\in \left\{ 1,2,4 \right\} $是用于发送SRS的天线端口数。

探测参考信号应在上行天线端口$ 3000+i $上发送,其中$ i $是$ i=0 $,$ i=0,1 $或$ i=0,1,2,3 $之一。

$ k_{0}^{(p)} $是天线端口$ p $上的SRS频域起始位置。SRS序列长度为

其中$ b={ {B}_{\text{SRS}}} $和$ { {m}_{\text{SRS,}b}} $由Table 5.5.3.2-1给定。

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下行链路


5G-NR物理信道与调制-下行链路v1.1.0