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3.5 MIB消息的编码过程以及MIB消息到物理资源块PRB的映射过程
第1章 物理广播信道PBCH承载的内容
1.1 概述
PBCH: physical Boardcast Channel, 物理广播信道,顾名思义,是蜂窝小区的广播信道。
PBCH信道承载的主要功能与内容如下:
(1)MIB消息:为小区提供广播播消息,主要承载的是MIB消息,用于终端获得接入无线接入网中所需要的必须的的、少量的小区信息。
MIB: Master information block,主信息块。
(2)L1的同步信息Timing(即解调参考信号DRMS),这是5G特有的,用于替代小区参考信号CRS.
虽然解调参考信号DRMS是5G特有的,但他并不是PBCH信道特有的,所有的下行物理层信道都具有此物理信号。
本文主要阐述PBCH信道本身以及MIB信息的内容。
解调参考信号DRMS在下一章中再阐述。
1.2 PBCH在SSB中的位置
PBCH信道的时频资源:位于符号1、2、3,其中符号1、3上占0~239所有子载波,共240子载波=12*20PRB,符号2上占用除去SSS占用子载波及保护SSS的空闲子载波以外的所有子载波。
1.3 PBCH信道内部的子载波结构
每一个PBCH RB的子载波组成:
(1)12个子载波分成3组,每个组包含4个子载波,每组包括1个DMRS子载波 + 3个PBCH信道的数据净荷PDU的子载波。
(2)解调参考信号DMRS:3个子载波符号
- DMRS的位置:不固定,其offset=物理小区号 mod 4 得到。因此offset=0,1,2,3,4个值,只所以这样设计,主要是为了避免与同频率的邻区使用相同位置的DMRS。
- DMRS解调:DMRS解调时,并不使用物理小区PCI ID解扰,需要通过其他手段避免同频小区之间的DMRS信号的干扰。当然,在实际部中,还是要尽量避免邻区使用相同频率。
- DMRS序列的种类:8种Golden序列,可以用来区分小区中8个不同的波束。
(3)PBCH信道的数据净荷PDU: 9个子载波符号
- 长度:32bit,24个来自RRC层,8个比特来自L1层。
- 编码:采用Polar编码,生产大量的传输比特,通过PBCH的子载波传输。
- 波束:信息比特中包含3 bit的SSB 波束赋形的index,与DMRS中3bits Goden序列组合成6bit,标识64个波束。
1.4 SSB在时频资源上的位置
有两个可配置参数,共同决定了SSB的在频域上的位置。
- offset-ref-low-scs-ref-PRB:决定了的位置
- Kssb:决定了SSB相对于的位置
由RRC层进行配置。
第2章 5G PBCH信道数据净荷的结构与内容
2.1 PBCH信道数据净荷的结构
- PRCH信道的数据共32bit。
- bit0-bit23来自RRC层。
- bit24-bit31来自物理层自身。
- 当一个小区有多个波束时,每个波束有自己独立PBCH信道, 即每个波束拥有独立的MIB与解调参考信号DRMS.
2.2 PBCH信道数据净荷的内容
- SFN[1:6]:10m系统帧号的高位
- SCS common[7]:是否为通用的子载波间隔。
- SSB tone Offset[8:11]: SSB的偏移
- DMRS type[12]: DMRS的类型,实际上是指示了DMRS在PBCH中的位置。
- SIB1 config index[13:20]:SIB1的配置索引,实际上就是SIB1的类型。
- cellBarred[21]:小区是否允许接入
- IntraFreq[22]:是否允许小区进行同频重选
- Spare[23]:填充
- SFN[24:27]:10m系统帧号的低位
- hfn[28]:5ms的半帧号,0或1.
- SSB MSB[29: 31]:3bit的波束标识号, 用于与DMRS的8种序列(3bits),标识64个不同的波束。
2.3 来自RRC层的MIB消息块
MIB ::= SEQUENCE {
- systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (6)), //10ms帧所在的帧号,与LTE相同,NR系统帧为10 bits,从0—1023;
- subCarrierSpacingCommon ENUMERATED {scs15or60, scs30or120}, //设置子载波的间隔, 15K, 30K, 60K, 120K......
- ssb-SubcarrierOffset INTEGER (0…15), //SSB子载波的偏移
- dmrs-TypeA-Position ENUMERATED {pos2, pos3}, //指定DRMS在PBCH RB中的位置
- pdcch-ConfigSIB1 INTEGER (0…255), //SIB1的配置选项
- cellBarred ENUMERATED {barred, notBarred}, //UE是否允许驻留在此小区的指示信息
- intraFreqReselection ENUMERATED {allowed, notAllowed}, //是否允许小区同频重选
- spare BIT STRING (SIZE (1)) //填充
2.4 MIB与SIB的关系
- (1)UE刚开机,无信息请求,无SIB存储
- (2)UE开机
- (3)小区搜索(PSS和SSS),PBCH解码获取MIB;
- (4)解码和存储MIB
- (5)检查小区是否为BAR,如果是,停止流程;如果否,进一步处理其他消息;
- (6)使用MIB中参数解码SIB1,储存结果;
- (7)根据SIB1指示,请求和解码其他SIBs消息;
- (8)小区特定的天线端口(cell-specific antenna port)的数目:1或2或4。
第3章 物理广播信道PBCH在射频资源的位置
3.1 SSB在频域上的位置示意图
3.2 LTE 同步信号在时域上发送周期的定义
PSS的周期:固定的5ms
SSS的周期:固定的5ms
PBCH的周期:固定的10ms
3.3 SSB在频域上的位置示意图
PSS/SSB/PBCH是一起的,因此它们的发送周期是相同的。
- SSB的发送周期是发送周期可以定制的。
- SSB默认的发送周期是20ms。
- 一个发送周期内连续发送的SSB的个数是可以定制的,上图的示意图中,一次发送4个连续的SSB,实际是一次发送4个波束的SSB.
3.4 LTE与NR的物理广播信道PBCH参数的对比
Parameters |
4G(LTE) |
5G (NR) |
传输信道 |
BCH |
BCH |
物理信道 | PBCH | PBCH |
(广播)周期 |
重发周期10ms,更新周期40ms |
可配置,默认发送周期20ms, 更新周期80ms |
信道编码 |
Tail Bit Convolution encoding: 尾比特卷积编码 |
Polar Coding: Polar码 |
调制方式 |
QPSK |
QPSK |
资源分配 |
|
|
3.5 MIB消息的编码过程以及MIB消息到物理资源块PRB的映射过程
(1)RRC层按照协议规定,向物理层发送MIB信息更新。
- NR是32bit
- LTE是14bit+10bit;
(2)物理层对MIB消息添加CRC。
- NR添加24bit CRC, 得到56bits的数据。32bit有效数据扩展成了56bits
- LTE添加16bit的CRC,得到40bits的数据。24bit有效数据扩展成了40bits
(3)物理层对MIB消息进行物理层编码和速率匹配RM(Rate Match)
- NR得到864bits的编码后的数据。32bit有效数据扩展成了864bits,采用QPSK编码,需要432个RE.
- LTE得到480bits的编码后的数据。24bit有效数据扩展成了480bits, 采用QPSK编码,需要240个RE.
(4)更新间隔:
- NR的是80ms,
- LTE是40ms;
(5)调制
- NR: QPSK调制, 2bits
- LTE: QPSK调制,2bits
(6)RE时频资源映射
- NR: 864/2=432个RE , 24个PRB
- LTE: 480/2=240个RE , 6个PRB
3.6 PBCH信道的子载波间隔
PBCH信道的子载波间隔与主同步信号PSS/辅同步信号SSS使用相同在子载波间隔。
主同步信号PSS/辅同步信号SSS的子载波间隔取决高频载波的频段。如下图所示: