NR系统物理层信道与信号概述

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第三章 NR系统物理层信道与信号概述

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前言

接第二章物理层标准概述，本章我们从TS 38.211开始入手学习和理解物理层的信道和信号，以及他们的资源组织方法。

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一、物理层信道与信号

物理层信道分别可以分为下行信道和上行信道。对于下行信道，包括物理层广播信道（PBCH）、物理层下行控制信道（PDCCH）、物理层下行共享信道（PDSCH），物理层下行信号包含，解调参考信号（DM-RS）、相位追踪参考信号（PT-RS）、信道信息参考信号（CSI-RS）、主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）。而对于上行信道，包括物理层随机接入信道（PRACH）、物理层上行控制信道（PUCCH）、物理层上行共享信道（PUSCH），物理层下行信号包含，解调参考信号（DM-RS）、相位追踪参考信号（PT-RS）和探测参考信号（SRS）。这些信道和信号的组合组成了NR系统的基本信令系统，他们都是按照功能的不同进行区分的，不同信道上的参考信号的种类和构成会稍有差异。

二、物理层资源分配概述

1.通用资源描述

物理层资源总体上可以从三个维度进行区分，分别是时间资源、频率资源和空域资源，其中时间和频率资源比较容易理解就不再赘述，而空域资源主要指的是天线资源。在NR系统物理层，天线资源表示为不同的天线接口，而天线接口跟天线的映射关系随着学习的深入将会在以后的博文另行记录。对于时间和频率资源，NR系统将时间和频率都做了量化，这意味着时间和频率资源的分配都无法无线精细，这虽然降低了时间和频率资源分配的灵活性，但是提高了系统的可用性，降低了资源分配的复杂度。
对于时域资源，NR系统定义了时间单元
$$T_c=1/(\Delta f_{max}\cdot N_f)$$
其中$\Delta f_{max}=480\cdot 10^{3}Hz$，$N_f=4096$，这两个取值与最大子载波间隔和最大信道带宽对应的DFT变换点数相关。通过简单计算就可以得出NR系统的单元时间为$T_c=0.5ns$。类似的LTE系统也定义了时间单元
$$T_s=1/(\Delta f_{ref}\cdot N_{f,ref})$$
其中$\Delta f_{ref}=15\cdot 10^{3}Hz$，$N_f=2048$，计算后$T_s=32.55ns$。他们的比值为一个常数$\mathcal{K}=T_s/T_c$。这个时间单元对于系统的仿真和实现有着紧密的关系。
而对于频率资源，NR系统定义了超参数$\mu$表示了多种频域资源的配置，每种配置下频率资源操作的最小单位为资源元素（RE），也就是子载波，但是子载波的间隔会有所不同，如下表所示。

$\mu$	$\Delta f=2^{\mu }\cdot 15[kHz]$	循环前缀
0	15	正常
1	30	正常
2	60	正常或者扩展
3	120	正常
4	240	正常

2.帧结构

NR系统对时间和频率资源进一步组织成为了资源的网格，如下图所示。

从上图中我们可以看出，NR系统中帧与子帧之间的对应关系比较固定，1帧总是包含10个子帧，且帧的长度和子帧长度分别为为10ms和1ms。子帧与时隙的对应关系相对会比较灵活，根据超参数$\mu$可以确定子帧中包含的时隙数量为$2^{\mu }$个时隙。时隙中的符号数量依据CP正常扩展的情况差异分别为14个或者12个，只有$\mu =2$时CP可以选择为扩展类型，其余情况均为正常类型。频域资源组织相对比较简单，整个可用频谱被划分成了若干BWP，BWP中包含若干的RB（具体数量可以查阅之前的博文），12个RE也就是子载波组成了一个RB。但是在后边的博文中还会出现控制信道元素（CCE）、资源元素组（REG）、资源块组（RBG）等概念，应该注意区分。
频域中会定义参数PointA作为频域的公共参考点，用于计算各种RE、RB、BWP的位置。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了NR系统物理层时间频率资源的组织，而在后边的博文中物理层时间频率的组织都是以此为基础进行组织的。