第 3 章 5G 物理资源
3.1 频段及带宽特性
3.2 资源块
5G 系统中,一个资源块(RB)由频域上连续的个子载波组成,物理资源块(PRB)与 RB 的概念是相同的。子载波长度越大,每个 PRB 占用的频域带宽越大,不同子载波间隔下 PRB 长度示意如图 3-4 所示。
公共资源块(CRB)表示特定信道带宽中所包含的全部 RB,CRB 大小与子载波间隔相关。
其中,k 是基于 Point A 里进行定义的。k=0 对应以 Point A 为中心的子载波。也就是说,CRB0 的子载波 0 的中心就是“Point A”,CRB 是从 Point A开始进行编号的。
CRB 编号示意如图 3-5 所示。
3.3 RB 栅格的公共参考点
3GPP TS38.211 中对 Point A 进行了定义。需要说明的是,2018/6 版本的TS38.211-f20 中的定义在 2018/9 版本中没有变化,不过在2018/12 版本 TS38.211-f40 中,基于 RAN1#94b 会议的决议进行了修改,有关信息请参看 RAN1#94b会议报告以及提案 R1-1811817 和 R11810834。
Point A 是资源块(RB)栅格的公共参考点。它通过以下方式来确定。
Point A 可以通过 Pcell 中下行的offsetToPointA 参数来得到。offsetTPointA 表示 Point A 与最小 PRB 中的最小子载波之间的频率偏移,该 PRB 的SCS 由高层参数 subCarrierSpacingCommon 来提供,且该 PRB 与 UE 初始小区接入时所采用的 SSB 部分重叠。偏移量以 RB 为单位进行表示。FR1 下 PRB 采用 15kHz 子载波间隔作为参考,FR2 下采用60kHz 子载波作为参考。
其他情况下,Point A 可以根据参数 absoluteFrequencyPoint A 来得到,该参数是以 ARFCN 表示的 Point A 的频域位置。
NR 使用不同类型的子载波间隔。此外,由于信道和信号类别(如 SSB 或者 PDSCH 等)或 BWP 的不同,同一个信道带宽内也可能使用不同的子载波间隔。在子载波变化的情况下,如何来确定 PRB的位置是个问题。为此,NR 中采用参考 PRB作为解决方案。对于 6GHz 以下频段(FR1),使用基于 15kHz 子载波间隔的参考 PRB 系统;对于 6GHz 以上的 mmWave频段(FR2),则使用基于 60kHz 子载波间隔的参考 PRB 系统,如图 3-6 所示。
Point A 就是参考 PRB 中 PRB0 中最小子载波的中心位置。
FrequencyInfoDL ::= SEQUENCE {
absoluteFrequencySSB ARFCN-ValueNR
frequencyBandList MultiFrequencyBandListNR,
absoluteFrequencyPoint A ARFCN-ValueNR,
scs-SpecificCarrierList SEQUENCE (SIZE (1..maxSCSs)) OF SCS-SpecificCarrier, ... }
absoluteFrequencyPoint A 是指参考 RB(CRB0)的绝对频率,其最小子载波也称为 Point A。它对应于 38.211 中的 L1 参数'offset-ref-low-scs-ref-PRB'。需要注意的是,实际载波的最低边缘不在这里定义,而是在 scs-SpecificCarrierList 中进行设定的。
FrequencyInfoDL-SIB ::= SEQUENCE {
frequencyBandList MultiFrequencyBandListNR-SIB,
offsetToPoint A INTEGER (0..2199),
scs-SpecificCarrierList SEQUENCE (SIZE (1..maxSCSs)) OF SCS-SpecificCarrier }
frequencyInfoDL-SIB 表示 SIB 中下发的下行载波和随后的传输相关的基本参数,它包含了 offsetToPointA。在 2018/6 版本的TS38.331-f21 和 2018/9 版本的 TS38.331-f30 中,offsetToPointA 定义为 SSB 中最小 PRB 中的最小子载波与Point A 之间的 PRB 数,但此定义在 2018/12 版本的 TS38.331 中进行了修正。根据 38331_CR0731r1_(Rel-15)_R2-1818875,2018/12 版本的 TS38.331-f40 直
接采用了 TS38.211-f40 中的表述,即offsetToPointA 表示 TS38.211 中所定义的与 Point A 之间的 offset。
| 3.4 资源栅格
5G 上行和下行都支持 OFDMA 多址接入技术,资源可采用频率和时间两个维度来进行表示,系统的无线资源也从时域和频域两个维度分配给用户使用。相应地,对于每一种参数集和载波都定义了一种由个 OFDM 符号组成的资源栅格。
常规 CP 下,每个子帧中所包含的 OFDM 符号都是 14 个,但是由于不同子载波间隔下符号长度不同,所以资源栅格中的时域符号数需要根据子载波间隔来确定,请参见表 2-17。
以 SCS 30kHz 为例。对应的 u 为 1,每个子帧中包括 2 个时隙,每个时隙中包括 14 个符号,故对应的资源栅格中符号数为 28 个,载波带宽在100MHz 条件下取值从 1 到 275。
资源栅格的载波带宽和起始位置都与子载波大小相关。载波带宽由高层参数 carrierBandwidth 来提供,起始点是由高层信令所指定的公共资源块(Common Resource Block),由高层参数 offsetToCarrier 来提供。资源栅格如图 3-7 所示。
SCS-SpecificCarrier ::= SEQUENCE {
offsetToCarrier INTEGER (0…2199),
subcarrierSpacing SubcarrierSpacing,
carrierBandwidth INTEGER (1…maxNrofPhysicalResourceBlocks),
...
}
与载波所使用的最小子载波之间的频域偏移,单位为 PRB。offsetToCarrier 取值范围为 0~2199,最大值 2199 是采用 275×8−1 计算得到的。
需要说明的是,子载波的频域位置是指该载波的中心频率。
上行和下行每个方向上各有一组资源栅格。另外,5G 采用多天线技术,每根天线上所对应的天线端口可能会有所不同,对应的参考信号分布存在差异,因此资源栅格也需要针对天线端口来进行定义。由此可见,上行或者下行传输方向上给定的天线端口 p 和子载波间隔配置μ下,都存在一种资源栅格。
5G 采用 4096 的 FFT 大小,包含 3300 个子载波。
下行方向上,高层参数 DCsubcarrierDL 表示每个参数集所对应的发射机DC 子载波的位置。取值 0~3299 表示 DC 子载波编号,3300 表示 DC 子载波位于资源栅格之外。
上行方向上,高层参数 DcsubcarrierUL 表示每个 BWP 配置对应的发射机DC 子载波的位置,包括 DC 子载波是否与所指示的子载波之间存在 7.5kHz 的频率偏移。取值 0~3299 表示 DC 子载波编号,3300 表示 DC 子载波位于资源栅格之外,3301 表示上行 DC 子载波的位置不确定。
3.5 资源粒子
资源粒子是天线端口 p 和子载波间隔配置μ对应的资源栅格中的每个粒子(Element),与 LTE 中的概念相类似。RE 是资源栅格中的最小单元,由频域上的一个子载波和时域上的一个符号组成,其中,k 是频域上对于特定参考点的子载波的编号,l 表示相对于特定参考点的时域符号的编号。μ表示用于天线端口 p 和子载波间隔μ的频域位置为 k 且时域位置为 l 的 RE。