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带你读《5G 无线增强设计与国际标准》第二章接入增强2.1 2步随机接入(四)

简介: 《5G 无线增强设计与国际标准》第二章接入增强2.1 2步随机接入(四)
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2.1.4  MsgAPUSCH

 

对千 2步 RACH,用户在 MsgA中先后传输 PRACH和 PUSCH资源。为了避免用户实现的时序问题,PUSCH和 PRACH的传输至少需要间隔 N个符号,其中,N取决千当前激活 BWP的子载波间隔,如:

·对于 15kHz 和30kHz的子载波间隔,N

·对于 60kHz和 120kHz的子载波间隔,N4。

2步 RACH中的 MsgAPUSCH所承载的内容与 4步 RACH中的 Msg3相对应,区别在千用户发起 MsgAPUSCH之前没有任何调度信息,因此 MsgAPUSCH的资源分配采用了类似 PRACH的方式,周期性地预留一部分时频资源。此外还需要设计 PRACH和PUSCH之间的关联关系,使得用户在选择某一个 PRACH前导之后能够找到对应的PUSCH资源进行传输。

 

1.  MsgAPUSCH资源分配

 MsgAPUSCH资源分配如图 2-6所示,其中,每个 PRACH时隙对应若千个 PUSCH组,每个 PUSCH组内包含若千个相同资源大小的 PUSCH传输机会(PO, PUSCHOccasion)。

image.png

2-6   MsgAPUSCH资源分配示意图


 

每一组PUSCH的主要配置参数及其说明如下。

(1)PUSCH时域资源的偏移量,以时隙(Slot)为单位,该偏移量相对千 PRACH时隙所在的时隙位置,用来决定时域第一个 PUSCH传输机会所在的时隙位置,取值范围为{1,·,32};注意这里的时隙长度是由当前BWP的子载波间隔决定的。

(2)PUSCH时隙个数,表示 PUSCH传输机会存在千连续的多个 PUSCH时隙内,取值范围为{1, 2, 3, 4};每个 PUSCH时隙内的 PO资源大小和数目保待一致。

(3)PUSCH时隙内的 PO分布,包含内容如下。

·时域第一个 PUSCH传输机会的起始位置,以符号(Symbol)为单位,通过时域资源分配的SLIV来指示。

·时分复用(TDM)的 PO个数,取值范围为{1, 2, 3, 6}。

·频域第一个PUSCH传输机会相对于该频带(BWP)的起始位置,以资源块(RB)为单位。

·频分复用(FDM)的 PO个数,取值范围为{1, 2, 4, 8}。

·每个 PO的时域持续时间,以 Symbol为单位,通过时域资源分配的 SLIV来指示。

·每个 RO所占的频域资源,以 RB为单位,取值范围为{1, …, 32}。

·PO之间的保护间隔,以 Symbol为单位,取值范围为{0, 1, 2, 3},取值为 0则表示时隙内TDM的多个 PO在时域是连续的。

·PO之间的保护带宽,以 RB为单位,取值范围为{0, 1},取值为 0则表示时隙内TDM的多个 PO在频域是连续的。

每个 PUSCH传输机会上还可以承载多个 DMRS资源,MsgAPSUCHDMRS的生成方式沿用了 R15DMRSType1的设计,每个 PO最多支待 8个 DMRS资源的复用。

由千 MsgAPUSCH的资源需要提前预留,无法做到针对每个用户的信道条件动态地调整资源大小以及调制方式(MCS)。因此,为了增加配置的灵活性,每个 PRACH时隙可以对应一组或者两组 PUSCH传输机会。当对应两组传输机会时,每个组内的 PO资源位置、资源大小以及 MCS均可以独立配置;两组传输机会对应同一个 PRACH时隙,并通过不同的前导序列分组来加以区分。

MsgAPUSCH的时频资源预配置完成之后,同样需要对每个 PO进行有效性判断,只有满足以下条件的PO才被认为是有效的,用千后面的 PRACH和 PUSCH的关联映射以及 PUSCH传输。

·不与任何 PRACH资源发生重叠,包括 4步 RACH配置的 RO和2步 RACH 配置的 RO。

·额外的,对于 TDD频谱,PO位于时隙格式所指示的上行符号内可以被认为是有效的 否则需要该 PO 满足与之前的最后一个下行符号之间至少间隔 Ngap个符号,并且与该 PO 之前的最后一个 SSB 符号之间也至少间隔 Ngap个符号,才可以被认为是有效的。其  Ngap与前导的子载波间隔有 ,对于 1.25kHz 和 5kHz 的子载波间隔,Ngap0 对于 15kHz、30kHz、60kHz 以及 120kHz 的子载波间隔, Ngap2。

 

2.   PRACH和 PUSCH关联映射

 

MsgAPRACH和 PUSCH的关联映射,是指用户在选择了某个 RO以及 RO内的某个前导序列后,通过预定义的映射规则,找到其对应的用来传输PUSCH的 PO以及 DMRS资源。为了表述方便,我们将 PO以及 DMRS资源定义为一个  PUSCH传输单元(PRU,PUSCHResourceUnit)。

首先需要确定映射比例X,表示每X个前导映射到1个PRU。该映射比例由一个SSB

到 RO映射图样周期内有效的 PRACH资源总数和 PUSCH资源总数决定:

X= 「 Npreamble.NROlIIN/,DMRS   . NPO   /u


其中,Npreamble为每个 RO内用千 2步 RACH的前导资源个数,NRO为 SSB到 RO映射图样周期内有效的 RO个数,NDMRS为每个 PO内配置的 DMRS资源个数,NPO为 SSB到RO映射图样周期内有效的 PO个数。基站在配置资源时需要保证 X在不同的 SSB到 RO映射图样周期内都是不变的。

将每个 PRACH时隙内的前导资源按以下顺序进行排序。

(1)按每个 RO内的前导索引递增的顺序排列。

(2)按频域资源索引递增的顺序对频分复用的 RO进行排列。

(3)按时域资源索引递增的顺序对每个 PRACH时隙内时分复用的 RO进行排列。连续的每 X个前导按以下顺序映射到有效的 PUSCH传输单元上。


 

(1)按频域资源索引递增的顺序对频分复用的 RO进行排列。

(2)按每个 PO内的 DMRS索引递增的顺序排列,其中,DMRS的索引优先对端口号进行递增排列,然后对加扰序列进行递增排列。

(3)按时域资源索引递增的顺序对每个 PUSCH时隙内时分复用的 PO进行排列。

(4)按 PUSCH时隙索引递增的顺序进行递增排列。

此外,如果配置了两个 PUSCH组和两个对应的前导组,那么上述的关联映射对千不同的组是各自独立进行的。

在映射完成之后,如果还有剩余的 PUSCH资源单元没有被任何的前导映射到,那么这些 PUSCH资源单元将不会被用千 MsgA的传输。如果还有剩余的前导资源没有映射到任何的 PRU,这些前导仍然可以用千 MsgA的传输,此时用户在 MsgA中仅仅传输PRACH,等效千回退到了4步 RACH的过程。

 

3.  PUSCH数据传输

 

MsgAPUSCH承载的数据内容与 Msg3一致,其编码调制等过程也与 Msg3PUSCH

类似[6],并且支待 CP-OFDM和 DFT-s-OFDM两种波形。

与 Msg3PUSCH唯一的区别在千加扰 ID的生成公式。Msg3中采用 TC-RNTI对PUSCH数据进行加扰,其中 TC-RNTI由基站通过 Msg2  给出。而 2步 RACH中 MsgAPUSCH的发送是在接收 RAR之前,因此无法取得 TC-RNTI的信息。

根据前文提到的映射规则可以看出,即使不同的用户选择了不同 RO或者不同前导序列,匕们仍然有可能映射到同一个 PUSCH资源上,因此这些用户需要使用不同的加扰序列来降低用户间千扰,一种可行的方式是通过所选择 RO的时频位置以及前导序列索引来决定长度为 31bit的加扰 ID,公式如下:

c     =n       .216+n       .210  +n

init             RNTI                       RAPID                        ID

 

其中,nRNTI为 RA-RNTI,由 RO的时频资源位置决定,长度为 16bit,并且最高位为0;

nRAPID表示前导序列索引,长度为 6bit;nID表示小区 ID,长度为 10bit。

此外,为了更好地获取频率分集增益,MsgAPUSCH  支待跳频,且跳频图样与 Msg3一致。


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