物理层UL基本流程

物理层发端的基本流程在36.211/36.212(NR:38.211/38.212)中有详细的描述,现在归纳如下。下面列出的每个步骤对于某些信道而言可能会增加其它步骤,也可能有些步骤不需要。
物理层UL基本流程_第1张图片

  1. CRC 相关物理层UL基本流程_第2张图片

  2. 信道编码(channel coding)
    LTE:
    物理层UL基本流程_第3张图片
    NR:
    物理层UL基本流程_第4张图片

  3. 加扰-Scrambling
    加扰过程是data bit 和 对应序列(Gold Sequence)的异或操作。
    XOR 就是模二加运算
    • 作用(摘自网络):加扰的目的除了打散用户信息外,最主要的目的就是让相应的信息白噪声化,相对于其它UE,小区都是随机噪声了,那么处理起来就简单很多。加扰的目的是为了避免长连零或者长连一的出现,由于在ofdm系统中,数据要进行快速傅立叶变换,如果系统中存在长连零或者长连一的话,ifft后的数据会在某个频率上能量超高,即造成严重的papr问题,此时接收端agc会对信号起到clipping的效果,从而是数据信息损失,因此randomization在系统中还是相当重要的,一般加扰码的作用无非也就是为了避免出现过长的0或1,以便于时钟信号的提取。

  4. 调制-modulation
    将bit 流转为复值(Complex)
    把bit转换成调制符号,好对应到RE上去传送.
    LTE - 36.211 7.1中有详细的描述
    NR - 38.211 5.1中有详细的描述
    举例:NR BPSK mapper:物理层UL基本流程_第5张图片
    b(i)=0时,转换为复数: d ( i ) = 1 2 + j 1 2 d(i)=\frac{1}{\sqrt{2}}+j\frac{1}{\sqrt{2}} d(i)=2 1+j2 1
    b(i)=1时,转换为复数: d ( i ) = − 1 2 − j 1 2 d(i)=-\frac{1}{\sqrt{2}}-j\frac{1}{\sqrt{2}} d(i)=2 1j2 1

  5. 层映射-layer mapping
    参看36211-6.3.3 或者38.211-6.3.1,作用:可以多传数据。
    • 举个例子(下例来自网络):
    如果调制后的调制符号的序列为a,b,c,d传,enodeb是4天线port。
    (1)如果层数为1,那层映射的结果也就为 ,最后要映射到4根天线port上去传送,需要一个矩阵变化,也就是我们说的PMI(预编码矩阵4x1)
    假设 P M I = [ 1 2 1 1 ] PMI= \begin{bmatrix} 1 \\ 2\\ 1\\ 1 \end{bmatrix} PMI=1211,那最后的结果也就是PMI* 层映射的结果
    [ 1 2 1 1 ] ∗ [ a b c d ] = [ a b c d 2 a 2 b 2 c 2 d a b c d a b c d ] = [ p ( 0 ) ( i ) p ( 1 ) ( i ) p ( 2 ) ( i ) p ( 3 ) ( i ) ] \begin{bmatrix} 1 \\ 2\\ 1\\ 1 \end{bmatrix} *\begin{bmatrix} a&b&c&d \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} a&b&c&d\\ 2a&2b&2c&2d\\ a&b&c&d\\ a&b&c&d \end{bmatrix} =\begin{bmatrix} p^{(0)}(i)\\ p^{(1)}(i)\\ p^{(2)}(i)\\ p^{(3)}(i) \end{bmatrix} 1211[abcd]=a2aaab2bbbc2cccd2ddd=p(0)(i)p(1)(i)p(2)(i)p(3)(i)
    最后:可以看出每个port上需要发送4个调制符号。
    (2)如果层数为2,那层映射的结果也就为 [ a c b d ] \begin{bmatrix} a&c \\ b&d\\ \end{bmatrix} [abcd] ,最后要映射到4根天线port上去传送,也需要一个PMI(预编码矩阵4x2)
    假设 P M I = [ 1 0 1 2 2 1 1 1 ] PMI=\begin{bmatrix} 1&0 \\ 1&2\\ 2&1\\ 1&1 \end{bmatrix} PMI=11210211 ,那最后的结果也就是PMI* 层映射的结果
    [ 1 0 1 2 2 1 1 1 ] ∗ [ a c b d ] = [ a c a + 2 b c + 2 d 2 a + b 2 c + d a + b c + d ] = [ p ( 0 ) ( i ) p ( 1 ) ( i ) p ( 2 ) ( i ) p ( 3 ) ( i ) ] \begin{bmatrix} 1&0 \\ 1&2\\ 2&1 \\ 1&1 \end{bmatrix} *\begin{bmatrix} a&c \\ b&d\\ \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} a&c \\ a+2b&c+2d\\ 2a+b&2c+d \\ a+b&c+d \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} p^{(0)}(i)\\ p^{(1)}(i)\\ p^{(2)}(i)\\ p^{(3)}(i) \end{bmatrix} 11210211[abcd]=aa+2b2a+ba+bcc+2d2c+dc+d=p(0)(i)p(1)(i)p(2)(i)p(3)(i)
    最后:可以看出每个port上需要发送2个调制符号。
    结论:使用层映射可以多传数据。

  6. Transform precoding
    就是DFT过程,不是所有信道都需要此流程。

  7. Precoding

  8. RE mapping

  9. Signal generation(IFFT)

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