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5G新在哪儿(6)-非独立组网与独立组网模式下小区选择

5G NR在初期网络部署时可能会采取与4G LTE网络融合“非独立组网方案”的方案。该方案不需要为NR新建核心网以及配套传输网络,从而使得5G NR能够快速组网部署,参见图1。 5G NR非独立组网架构图

这种组网方案在网络资源的利旧升级方面的优势显而易见。伴随着这样的组网方案,5G NR空口的协议栈以及数据传输模式需要进行适配性的重新设计。在非独立组网模式下,5G NR只设计了MIB/SIB1系统消息,并没有专门设计其他系统消息SI。本应该由系统消息SI携带的相关系统配置参数则通过RRC重配方式进行基于UE的专属配置。LTE中PSS/SSS/PBCH是以固定的时频域位置进行传输,小区之间通过不同的扰码(与小区ID相关)进行区分,在5G NR中,同步信号(synchronization signal-SS)与PBCH是按照一定时频域资源关系成组出现。每个小区的SS/PBCH块可独立灵活配置在全带宽时频域位置。这样的设计不仅体现5G NR在资源利用方面的灵活性,同时运营商可以基于这样的灵活设计定制化的进行网络规划,进一步提升SS/PBCH解码的可靠性。

SS/PBCH块在时域占用4个OFDM符号,在SS/PBCH块内部从0至3进行索引标号。主同步信号PSS,辅同步信号SSS,物理广播信道PBCH以及解调参考信号DM-RS占用的不同符号位置由表1给出,其中。

                 表1 SS/PBCH组内资源分配

信道或信号

SS/PBCH块内OFDM符号索引

SS/PBCH块内子载波索引

PSS

0

56, 57, …,   182

SSS

2

56, 57, …,   182

Set to 0

0

0, 1, …, 55,   183, 184, …, 236

2

48, 49, …,   55, 183, 184, …, 191

PBCH

1, 3

0, 1, …, 239

2

0, 1, …, 47, 192, 193, …, 239

DM-RS for   PBCH

1, 3


2



在频域分配方面,一个SS/PBCH块包含了240个连续的子载波(20个PRB),这些子载波以0至239进行索引标号。k和l分别代表一个SS/PBCH组内的频域和时域。UE可以假定“Set to 0”所对应的时频域资源RE承载信息0。

对于5G NR非独立组网模式,与之相连接的4G LTE基站还可支持与5G NR基站的双连接数据传输模式(E-UTRA NR Dual Connectivity,EN-DC)。UE可通过所驻留的4G LTE小区RRC重配消息获取5G NR系统配置参数,在非独立组网模式中,将5G NR的系统配置参数作为EN-DU的第二小区组相关参数配置,封装成8字节字符串组的形式进行传输。

RRCConnectionReconfiguration-v1510-IEs ::= SEQUENCE {    nr-Config-r15                CHOICE {

       release                      NULL,

       setup                        SEQUENCE {

           endc-ReleaseAndAdd-r15    BOOLEAN,

           nr-SecondaryCellGroupConfig-r15  OCTET STRING              OPTIONAL,  -- Need ON

           p-MaxEUTRA-r15               P-Max                     OPTIONAL   -- Need ON

       }

    }                                                             OPTIONAL,  -- Need ON

    sk-Counter-r15               INTEGER (0.. 65535)                  OPTIONAL,  -- Need ON

    nr-RadioBearerConfig1-r15    OCTET STRING                     OPTIONAL,  -- Need ON

    nr-RadioBearerConfig2-r15    OCTET STRING                     OPTIONAL,  -- Need ON

    tdm-PatternConfig-r15        CHOICE {

       release                      NULL,

       setup                        SEQUENCE {

           subframeAssignment-r15           SubframeAssignment-r15,

           harq-Offset-r15                  INTEGER (0.. 9)

       }

    }                                                             OPTIONAL,  -- Need ON

    nonCriticalExtension         SEQUENCE {}                          OPTIONAL

}

图2 4G LTE小区RRC重配消息中关于NR小区作为双连接的相关配置参数

RRCReconfiguration message

-- ASN1START

-- TAG-RRCRECONFIGURATION-START

RRCReconfiguration ::=               SEQUENCE {

    rrc-TransactionIdentifier        RRC-TransactionIdentifier,

    criticalExtensions               CHOICE {

       rrcReconfiguration               RRCReconfiguration-IEs,

       criticalExtensionsFuture         SEQUENCE {}

    }

}

RRCReconfiguration-IEs ::=           SEQUENCE {

-- Configuration of Radio Bearers (DRBs, SRBs) including SDAP/PDCP.

-- In EN-DC this field may only be present if the RRCReconfiguration

-- is transmitted over SRB3.

    radioBearerConfig                    RadioBearerConfig                                                 OPTIONAL, -- Need M

-- Configuration of secondary cell group (EN-DC):

    secondaryCellGroup                   OCTET STRING (CONTAINING CellGroupConfig)                             OPTIONAL, -- Need M

    measConfig                           MeasConfig                                                        OPTIONAL,-- Need M

    lateNonCriticalExtension             OCTETSTRING                                                      OPTIONAL,

    nonCriticalExtension                 SEQUENCE{}                                                           OPTIONAL

}

-- TAG-RRCRECONFIGURATION-STOP

-- ASN1STOP

                    图3 RRCReconfiguration重配消息

其中通过高层参数offset-ref-low-scs-ref-PRB定义了公共资源块的起始位置,SS/PBCH块内子载波0对应了以公共资源块起始子载波0开始进行了个子载波偏置的位置,非独立组网模式中通过高层参数ssb-subcarrierOffset进行设置,如图4所示。

FrequencyInfoDL information element

-- ASN1START

-- TAG-FREQUENCY-INFO-DL-START

FrequencyInfoDL ::=              SEQUENCE {

-- Frequency of the SSB to be used for this serving cell. The frequency provided in this field identifies the position of

-- resource element RE=#0 (subcarrier #0) of resource block RB#10 of the SS block. The cell-defining SSB of an SpCell is always on

-- the sync raster. Frequencies are considered to be on the sync raster if they are also identifiable with a GSCN value (see 38.101).

    absoluteFrequencySSB                 ARFCN-ValueNR,

-- The frequency domain offset between SSB and the overall resource block grid in number of subcarriers.

-- Absence of the field indicates that no offset is applied (offset = 0). For FR2 only values up to 11 are applicable.

-- Corresponds to L1 parameter kssb (See 38.211, section 7.4.3.1)

    ssb-SubcarrierOffset                INTEGER(1..23)                                                       OPTIONAL,  -- Need S

-- List of one or multiple frequency bands to which this carrier(s) belongs. Multiple values are only supported in

-- system information but not when the FrequencyInfoDL is provided in dedicated signalling (HO or S(p)Cell addition).

    frequencyBandList                MultiFrequencyBandListNR,

-- Absolute frequency position of the reference resource block (Common RB 0). Its lowest subcarrier is also known as Point A.

-- Note that the lower edge of the actual carrier is not defined by this field but rather in the scs-SpecificCarrierList.

-- Corresponds to L1 parameter 'offset-ref-low-scs-ref-PRB' (see 38.211, section FFS_Section)

    absoluteFrequencyPointA                 ARFCN-ValueNR,

-- A set of carriers for different subcarrier spacings (numerologies). Defined in relation to Point A.

-- Corresponds to L1 parameter 'offset-pointA-set' (see 38.211, section FFS_Section)

    scs-SpecificCarrierList                 SEQUENCE (SIZE (1..maxSCSs)) OFSCS-SpecificCarrier,

    ...

}

-- TAG-FREQUENCY-INFO-UL-STOP

-- ASN1STOP

图4 非独立组网模式下通过RRC重配消息对5G NR下行频率进行参数配置

5G NR独立组网模式中A类型SS/PBCH块的,可通过MIB中携带的参数ssb-subcarrierOffset所包含的低位4比特与 PBCH载荷所确定的高位1比特联合拼装确定,B类型SS/PBCH块的可由MIB中携带参数 ssb-subcarrierOffset(对应4比特)确定,如图5所示。

 图5 MIB中携带确定SS/PBCH块子载波偏置的低位4比特

任何与SS/PBCH块部分或完全重叠的公共资源块被看作已被占用,并且不用于PDSCH或者PDCCH传输。UE可以假定属于公共资源但不用作SS/PBCH块的资源单位RE设置为0 。对于SS/PBCH块,UE应假定天线逻辑端口p=4000,并且PSS,SSS和PBCH的循环前长度和子载波间隔保持一致,UE在通过PSS/SSS同步时就可以通过盲检的方式确定循环前缀的格式。另外,对于A类型SS/PBCH块,参数集,,并且公共资源块起始位置按照15kHz子载波间隔进行定义;对于B类型SS/PBCH块,参数集,,并且公共资源块起始位置按照60kHz子载波间隔进行定义。

SS/PBCH块中PSS序列包含了127个符号,SS/PBCH块中SSS序列也包含了127个符号符号,5G NR物理层小区标识(PCI)一共有1008种,5G NR的PSS有3个序列,SSS则由1008个序列。PBCH信道承载加扰比特在每一个SS/PBCH块起始传输时,扰码序列会重新初始化。经过加扰处理后产生的一组扰码比特还会经过QPSK调制产生一组复数值调制符号。这组复数值符号在时频域资源映射中采取先频域后时域的方式,并且需要在时频域资源单位匹配映射中错开PBCH解调参考信号(Demodulation Reference Signal,DM-RS)。

一个SS/PBCH块中包含的PBCH信道承载了系统消息MIB的传输内容,MIB以80ms为一个传输周期,并在周期内重复传输。UE应假定SS/PBCH配置相同的EPRE。对于半帧中SS/PBCH块的个数以及每个SS/PBCH候选传输块起始符号索引由SS/PBCH的子载波间隔决定,定义如下:

场景A-15kHz子载波间隔:半帧中SS/PBCH候选传输块的起始符号索引{2,8}+14*n,对于NR载频小于等于3GHz,n=0,1;对于NR载频大于3GHz且小于6GHz,n=0,1,2;

场景B-30kHz子载波间隔:半帧中SS/PBCH候选传输块的起始符号索引{4,8,16,20}+28*n,对于NR载频小于等于3GHz,n=0;对于NR载频大于3GHz且小于6GHz,n=0,1;

场景C-30kHz子载波间隔:半帧中SS/PBCH候选传输块的起始符号索引{2,8}+14*n,对于NR载频小于等于3GHz,n=0,1;对于NR载频大于3GHz且小于6GHz,n=0,1,2,3;

场景D-120kHz子载波间隔:半帧中SS/PBCH候选传输块的起始符号索引{4,8,16,20}+28*n,对于NR载频大于6GHz,n=0,1,2,3,5,6,7,8,10,11,12,13,15,16,17,18;

场景E-240kHz子载波间隔:半帧中SS/PBCH候选传输块的起始符号索引{8,12,16,20,32,36,40,44}+56*n,对于NR载频大于6GHz,n=0,1,2,3,5,6,7,8;

一个半帧中,SS/PBCH候选块的索引从0至L-1升序递增,当L=4,UE通过解码PBCH的2个LSB比特(Least Significant Bit)确定SS/PBCH块索引值;当L>4,UE通过解码PBCH的3个LSB比特确定SS/PBCH块索引值;当L=64,UE通过联合解码PBCH的3个MSB比特(Most Significant Bit)和3个LSB比特来确定SS/PBCH索引值

5G NR对于SS/PBCH的灵活性设置还体现在对某些SS/PBCH索引可选的进行配置,即并不是每个SS/PBCH候选块都是需要在预期的位置进行传输,例如网络侧可以通过高层参数SSB-transmitted-SIB1(独立组网模式)/ SSB-transmitted(非独立组网模式或者独立组网模式多载波)通知UE某些SS/PBCH候选块在时域特定位置是否进行了传输。

UE可以通过高层参数SSB-periodicityServingCell获取每个5G NR服务小区接收SS/PBCH块的半帧周期,如果该参数没有配置,UE默认按照每半帧(5ms)尝试接受SS/PBCH块。

在5G NR独立组网初始小区选择时,UE可以假定传输SS/PBCH块的半帧出现在2个无线帧的周期之内,即以2个无线帧作为基本步长尝试捕获SS/PBCH以实现同步。

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