5G无线技术基础自学系列 | 5G上行物理信道和信号

Posted 2022-12-14 COCOgsta

素材来源：《5G无线网络规划与优化》

一边学习一边整理内容，并与大家分享，侵权即删，谢谢支持！

附上汇总贴：5G无线技术基础自学系列 | 汇总_COCOgsta的博客-CSDN博客

---

5G上行的物理信道包括PRACH、PUCCH、PUSCH， 上行的物理信号主要是SRS。

3.5.1 物理随机接入信道

随机接入过程适用于各种场景，如初始接入、切换和重建等。随机接入提供基于竞争和非竞争的接入。PRACH传送的信号是ZC(Zadoff-Chu) 序列生成的随机接入前导，随机接入前导基本格式如图3-15所示。

按照Preamble序列长度， 分为长序列和短序列两类前导。每一种格式的帧都包括一个循环前缀和一个ZC序列。不同的覆盖场景需要选取不同格式的PRACH帧。例如， 不同长度的CP可以抵消因为UE位置不同而引发的时延扩展效应， 不同的保护间隔用于克服不同的往返时间(Round Trip Time， RTT)。长序列沿用LTE设计方案， 共有4种格式， 如表3-11所示。

短序列为NR新增格式，Rel-15中共有9种格式， 如表3-12所示， 子载波间Sub 6G支持(15,30）KHz，Above 6G支持60,120kHz。

3.5.2 物理上行共享信道

PUSCH是承载上层传输信道的主要物理信道。和PDSCH不同， PUSCH可支持2种波形。

(1) CP-OFDM：多载波波形， 支持多流MIMO， 对应的PHY层处理过程如图3-16所示。

(2) DFT-s-OFDM：单载波波形， 仅支持单流提升覆盖性能， 对应的PHY层处理过程如图3-17所示。

和PDSCH类似，PUSCH支持时域资源分配， 使用SLIV表示PUSCH时域资源， 起始符号为S，分配的符号长度为L。PUSCH Mapping Type也支持Type A和Type B，表3-13中定义了S值和L值的结合。

PUSCH频域资源分配支持Type 0和Type 1， 此处与PDSCH类似。和PDSCH不同的是， PUSCH支持预配置的上行调度ConfiguredGrantConfig， 类似LTE中的半静态调度。

3.5.3 物理上行控制信道

PUCCH承载上行控制信息(Uplink Control Information， UCI) 。和LTE类似， NR中的PUCCH用来发送UCI以支持上下行数据传输。UCI可以携带的信息包括以下3种。

(1) SR：Scheduling Request， 用于上行UL-SCH资源请求。

(2) HARQ ACK/NACK：用于PDSCH上发送数据的HARQ确认。

(3) CSI：信道状态信息反馈， 包括CQI、PM I、RI、LI。

与下行控制信息相比， UCI内携带的信息内容较少(只需要告诉gNodeB不知道的信息) ； DCI只能在PDCCH中传输， UCI可在PUCCH或PUSCH中传输。

NR中支持5种格式的PUCCH， 根据PUCCH占用时域符号长度的不同分为以下2种。

(1) 短PUCCH：1或2个符号， PUCCH format 0、PUCCH format 1。

(2) 长PUCCH：4~14个符号， PUCCH format 1、PUCCH format 3、PUCCH format 4。

和LTE相比， 5G的PUCCH增加了Short PUCCH格式(1或2个符号) ， 可用于短时延场景下的快速反馈。Long PUCCH符号数进行了增强(4~14个符号) ， 支持不同时隙格式下的PUCCH传输， 3GPP Rel-15不支持同一用户PUCCH和PUSCH并发， 如UCI和UL Data同时出现， UCI在PUSCH中传输。

格式0和格式1只能传输2bit以下的数据， 因此只能用于SR和HARQ反馈， 支持SR和HARQ的循环位移复用。格式2~格式4所携带的bit数比较多， 因此主要用于CSI的上报， 包括CQI、PMI、RI、CRI等， 但也可以用于SR和HARQ的上报。同一小区的多个UE可以共享同一个RB Pair来发送各自的PUCCH，可采用循环移位(Cyclic Shift) 或正交序列来实现， 其中， 格式2和格式3不支持复用， 其余支持时域或者频域的复用。

3.5.4 探测参考信号

探测参考信号(Sounding Reference Signal， SRS) 主要用于上行信道质量的估计， 从而用于上行调度、时间提前量(Timing Advance， TA) 、上行波束管理。在时分双工(Time Division Duplex， TDD)上下行信道互易情况下， SRS利用信道对称性， 估计下行信道质量， 如下行MIMO中的权值计算。

SRS资源有两级， 最高一层是资源集(Resource Set) ， 最小一层是资源(Resource) ； UE可以配置1个或者多个SRS资源集(Resource Set) ， 每个资源集中的SRS资源和UE能力有关， 一个资源集可以包含1个或者多个SRS Resource ID。SRS资源配置通过RRC信令SRS-Config发给UE， UE收到后，周期SRS会在资源对应的时频资源上发送SRS， 非周期SRS资源则需要由调度决定， 通过DCI来指示发送SRS。