5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计

在前面的介绍中,我们了解到PDCCH承载的DCI,调度了PDSCH和PUSCH上承载的数据,指示具体的时频资源位置。现在我们来看看具体PDSCH信道如何承载发射数据。关键的传输处理过程所需要的参数在UE的用户面(USER-PLANE)DCI信息和控制面(CONTROL-PLANE)RRC指令里面携带。在漫谈5里面我们已经了解到用于调度PDSCH的取DCI format 1_0结构,同样用于调度PDSCH的还有DCI format 1_1。两者主要功能还是指示用于PDSCH调度的时频资源,转输块大小(TB size),调制方案(MCS)等等等等。
我们来看看,PDSCH、PUSCH信道和上层逻辑信道和传输信道的映射关系。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第1张图片

由上图可见,除了一部分BCCH(PBCH上承载的MIB信息),其它所有的上层逻辑信道中的专用信道和公共信道都承载在PDSCH信道上,可知这个信道任务量巨大,十分重要,典型如系统广播消息(SIB)都承载在这一信道上。PDSCH和PUSCH比特流处理过程大体一致,只是对于PUSCH信道,和LTE一样,支持传输预编码(DFT)和一部分的控制信息UCI复到PUSCH信道上。我们来看传输层的DL_SCH数据传到物理层后,需要进行的比特流处理流程,如下图所示,对于PUSCH,在模块9和模块10之间多一个DFT的传输预处理过程。

5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第2张图片
从上层MAC来的比特流,在物理层加工处理第一道工序,即为传输块(TB)CRC校验,数据大于3824比特长度时,用CRC24公式进行校验,否则采用CRC16进行校验。校验结果,附在比特数据后面,接收端进行相同的CRC校验,看结果是否与发送端一致,以此来判断接收的数据是否发生出错。然后再进行码块分割。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第3张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第4张图片
在进行码块分割之前,需要用到一些LDPC编码的参数。NR数据信道编码方式采用LDPC编码。为提高LDPC编码的效率以及减少系统的复杂度,根据码率和码长选择2种基图(Base Graph,BG)中的一种,来做LDPC编码。BG1 的大小是46x68,支持的最低码率为1/3,主要用于对吞吐要求较高、码率较高、码长较长的场景。BG2 的大小为42x52,主要用于对吞吐量要求不高,码率较低,码长较短的场景。基图选择模块,先于下一步码块(CB)分割和添加码块CRC,原因在于有些传输块大小不用进行码块分割时,直接进行信道编码。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第5张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第6张图片
码块分割的原则是,当采用BG1时,Kcb = 8448;当采用BG2时,Kcb = 3840。在这里,先不对LDPC编码过程进行详细的介绍,其本质是找到一个低密度稀疏矩阵H,使得码块C有
在这里插入图片描述
LDPC编码后,每个码块比特流进行速率匹配(Rate Matching,RM)。先进行比特选择,然后进行比特交织,形成冗余版本号(RV)。冗余版本号的数据,用于接收端HARQ重传时的合并译码,根据信道编码原理,发送的冗余数据越多,译码的成功概率就越大,当然信道的使用效率就下降。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第7张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第8张图片
对于下行信道PDSCH的编码数据,UE是要支持软合并的,支持多个冗余版本数据的软合并,意味着需要较大的内存开销,而对于终端而言,由于成本控制较为敏感,内存的增加意味着成本的增加,因此,需要多大的内存预留给HARQ进行软合并译码,需要进行权衡,不需要完全按照最大协议支持的传输块编码数据进行预留内存。当然,此时对于小传输块数据而言,预留的空间是足够给所有的软比特的。对于上行接收译码数据的缓存,由于基站对于内存的开销成本不敏感,完全可以按照最大传输块编码后的数据空间进行预留内存。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第9张图片

速率匹配的最后一步,需要将比特流进行交织,将数据打散在整个信道内,防止时域或者频域的突发衰落,给译码性能带来影响。编码交织,采用一行一行写入矩阵,一列一列读出的模式。交织矩阵的深度,受调制编码方案(MCS)影响。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第10张图片
码块级联,将每个CB块编码后的比特流串联起来。
码块级联后,需要对比特流进行加扰,消除用户之间,小区之间,码字之间的干扰,涉及到了的参数有RNTI,小区ID或PDSCH配置的ID,码字编码。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第11张图片
每个码字的数据加完扰后,将比特流按调制阶数映射为调制复数符号,即星座图。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第12张图片
然后进行复数符号的层映射。映射规则很简单,如果是一个码字,将所有复数符号依次映射到每一层。如果是两个码字,映射为5层的时候,第一个码字映射到前两层,第二个码字映射到后三层;映射为6层的时候,第一个码字映射到前三层,第二个码字映射到后三层;映射为7层的时候,第一个码字映射到前三层,第二个码字映射到后四层;映射为8层的时候,第一个码字映射到前四层,第二个码字映射到后四层;每一个码字的映射规则和单码字时相同,将复数符号依次映射到每一层,映射完为止。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第13张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第14张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第15张图片
需要注意的是,对于PUSCH,在将数据进行天线端口处理之前,支持(但不限于)类似于LTE的传输预编码,将层映射后的数据做一个DFT运算,实际发送的信号本质变成SC-FDMA,以降低信号的峰均比,减少UE的射频线性压力。图中的指数为正整数。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第16张图片
随后将每一层的数据映射到天条端口。这可以将其视为多天线预编码。如果没有采用CSI指示的时候,每一层映射到一个天线端口。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第17张图片
如果采用到CSI指示,则将层数据和经选择的加权矩阵W运算后,映射到CSI天线端口。CSI指示的具体值,来自于CQI测量,其本质上,是物理层测量的各种参考信号的信号质量,比如SNR,由其量化为一个具体的CQI比特。对于PDSCH的DMRS信号,与层映射数据经相同的W加权处理,然后才进行资源映射。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第18张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第19张图片
在这里插入图片描述
NR的资源映射,先将天线端口上的数据映射到虚拟资源块(VRB),然后采取与LTE一样,再将虚拟资源块(VRB)到物理资源块(RPB)的映射方式,目的是可以利用资源块交织。天线端口映射到VRB的时候,RE资源粒上包含了UE的DMRS,为与其它UE协同调度预留的DMRS,非零功率的CSI-RS,相位跟踪导频PTRS,以及被PDSCH声明却不用到的RE,如下图中所示的不同色彩的RE。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第20张图片
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第21张图片
我们可以从BWP和CRB(载波带宽)的角度来看VRB到PRB的映射。
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第22张图片
映射到天线端口后,得到各天线端口的频域数据,各天线端口的频域数据,按时域OFDM符号的顺序,一个一个进行IFFT变换,将频域数据转变为时域数据,然后在时域数据尾部截取CP长度的数据放在数据头部,这就形成了一个OFDM符号。

喜欢文章可关注公众号,获得部分代码:
5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计_第23张图片

声明:文中部分图片来源于http://www.sharetechnote.com/,《下一代无线接入技术》

你可能感兴趣的:(5GNR漫谈6:PDSCH和PUSCH信道设计)