NR PRACHPRACH与SSB的映射

Posted 2022-10-07 modem协议笔记

这个系列CSDN忘记更新，所以现在才更，微信内容稍微多些，更新欢迎关注微信同名“modem协议笔记”，下面开始正题。

协议规定 5种SSB Pattern caseA~E，即规定了SSB 在时域周期内的发送机会，可以分别对应不同波束；

     所以在NR中，只有当SSB 的波束扫描信号“覆盖”到UE时，UE 才有机会发送PRACH 随机接入。

即这次的标题PRACH 的发送时刻RO 需要和SSB建立映射关系。然后基站可以根据UE上行PRACH 的资源位置，决定下行RAR 发送的波束。

先看 定义

     SSB-per-rach-occasion N代表SSB 与RO 的映射关系 ，其中一个RO 对应的preamble是由参数totalNumberOfRA-Preambles指定的 

SSB-per-rach-occasion N 的含义

    如果N<1 ，代表一个SSB 映射到多个RO 上，每个RO 都有R 个连续的CB preamble index （0～R-1）。例如totalNumberOfRA-Preambles =64 ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB 1/8 ：12 即N=1/8  R=12

N=1/8，代表一个SSB 映射到8个RO ，每个RO 都有连续的12 个CB Preamble

如果N>=1， 即一个RO 映射到多个SSB。SSB n 就有R个连续的CB preamble，每个RO 的起始preamble index 是。例如totalNumberOfRA-Preambles =64 ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB 2 ：12 即N=2  R=12  N=1，代表一个SSB 映射到一个RO 这个不用解释。

如果N=2,代表2个SSB 映射到一个RO（64个preamble），每个SSB 分得 32 个preamble：

   SSB 0 的起始preamble index =0*64/2 =0   preamble 0~31(其中0～11 是CB preamble),   

   SSB 1 的起始preamble index =1*64/2 =32 preamble 32~63(其中32～44 是CB preamble)

N>1 时 参数 totalNumberOfRA-Preambles 配置是 N 的整数倍

   对于link recovery ,BeamFailureRecoveryConfig 中的ssb-perRACH-Occasion 会提供对应的参数，道理与前面的意思相同。

     当ssb-perRACH-Occasion<1 时，即一个SSB 对应多个RACH Occasion

  SSB 索引和RACH 中的CB preamble对应关系，顺序为：

1 每个PRACH Occasion 中的CB Preamble 按照Preamble index 次序递增

2 当配置RACH FDM 时（即频域多个RACH Occasion）,按照频域索引递增

3 当配置PRACH 时隙内，多个PRACH Occasion时，按照PRACH 时隙内索引递增

4 当配置多个PRACH 时隙时，按照PRACH 时隙索引递增。

实际举例

例1

    前提 4 个 SSB(0~3)，msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64

ssb-perRACH-Occasion =1/4  CB-preambles-per-SSB=60

一个SSB 映射到4个RO，每个RO上的CB preamble 分别为0～59

 例2

    前提 4 个 SSB(0~3)，msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64  ssb-perRACH-Occasion =1  CB-preambles-per-SSB=56

一个SSB 映射到1个RO，每个RO上的CB preamble 分别为0～55

 例3

    前提 8 个 SSB(0~7)，msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64

ssb-perRACH-Occasion =2  CB-preambles-per-SSB=12

2个SSB 映射到1个RO，SSB 对应的CB preamble 分别为0～11（SSB0），32～43(SSB1)   

例4

    前提 4 个 SSB(0~3)，msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64  ssb-perRACH-Occasion =4  CB-preambles-per-SSB=12

4个SSB 映射到1个RO，SSB 对应的CB preamble 分别为0～11（SSB0），16～27(SSB1)   32～43(SSB2)  48～59(SSB3)

 RACH 信道配置-SSB和RACH发送时刻关系

  SSB 块在一个周期内（ssb-PositionsInBurst,5ms）有多次发送机会（Pattern对应Case A/B/C/D/E） 最大值为L=4/8/64，实际发送个数

    PRACH 在时域和频域上有多个发送时刻，每个SSB块要和PRACH 发送时刻建立映射关系。

 

    SSB映射到RO的关联周期的定义是在该周期内至少完成一轮SSB到RO的映射,使得每个实际发送的SSB至少映射到一个RO。SSB映射到RO的关联周期必须是PRACH配置周期的整数倍,且倍数是下表所列取值中的最小值。其中,该关联周期从无线帧0开始计算。在一个关联周期内,完成一轮SSB到RO的映射之后,继续下一轮映射,直到剩余的RO不足以完成一轮SSB到RO的映射。如果剩余的RO不足以完成一轮SSB到RO的映射,则这些剩余RO为一个无效RO集合。该无效RO集合内的所有RO不能关联到SSB,也不能用于PRACH传输。由于在一些配置条件下, SSB映射到RO的关联周期内包含的有效RO个数是可变的,因此,NR协议进一步通过关联模式周期来定义SSB映射到RO的关联周期的时域重复周期。SSB映射到RO的关联模式周期的最大值是160ms。

 在每个SSB 和RO 进行完至少一次映射后，再根据下表去取最小值确定SSB 映射到 PO 的周期。

     下面用一个具体的例子来说明。假设PRACH配置周期是10ms,上下行转换周期是4ms,SSB周期是80ms, SSB映射到RO的关联周期是10ms、20ms和40ms, SSB映射到RO的关联模式周期是160ms(表示每间隔160ms, SSB映射到RO的关联周期重复一次)。一个SSB周期内实际发送的SSB个数NSSB=8,偶数号和奇数号PRACH 配置周期内分别包含8个和6个有效RO,包含SSB的PRACH配置周期内有0个有效RO。如下图所示,关联模式周期(160ms)由6个关联周期组成。在前面150ms(对应于编号为0~14的无线帧)内,依次包括4、1、2、4、2和2个PRACH配置周期,分别采用不同的颜色表示;最后10ms(对应于编号为15的无线帧)是奇数号无线帧,只能映射6个SSB,所以无法映射全部8个SSB。因此,这6个RO组成了无效RO集合,该无效RO集合内的所有6个RO不能被SSB映射,也不能用于PRACH传输。无线帧3是奇数号无线帧,有6个RO,但是根据SSB映射到RO的关联周期的定义,无线帧0、1、2和3中总的有效RO个数必须是8的倍数,所以无线帧3只能有2个有效RO;同理,无线帧6和14只有2个有效RO,无线帧10只有4个有效RO。

 

如何确定SSB 块在一个周期的有多少次发送机会？

SIB1 中的IE

freqBandIndicatorNR 41

ssb-PositionsInBurst

inOneGroup '11111111'B

,

inOneGroup

When maximum number of SS/PBCH blocks per half frame equals to 4 as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1, only the 4 leftmost bits are valid; the UE ignores the 4 rightmost bits. When maximum number of SS/PBCH blocks per half frame equals to 8 as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1, all 8 bits are valid. The first/ leftmost bit corresponds to SS/PBCH block index 0, the second bit corresponds to SS/PBCH block index 1, and so on. When maximum number of SS/PBCH blocks per half frame equals to 64 as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1, all 8 bit are valid; The first/ leftmost bit corresponds to the first SS/PBCH block index in the group (i.e., to SSB index 0, 8, and so on); the second bit corresponds to the second SS/PBCH block index in the group (i.e., to SSB index 1, 9, and so on), and so on. Value 0 in the bitmap indicates that the corresponding SS/PBCH block is not transmitted while value 1 indicates that the corresponding SS/PBCH block is transmitted.

    38.213 中规定了SSB 5种case 分别对应 每半帧不同的SSB 发送情况，在FR1 中 L=4  or 8；FR2 L=64。

 

对于大多 数频段来说,协议规定了唯一的默认SSB子载波间限,同时也规定了唯一的默认SSB模式。

38.104  Table 5.4.3.3-1(FR1)  5.4.3.3-2(FR2) 是具体情况

 N41  log中看SSB SCS 是15KHZ 这SSB pattern是 Case A

 

    在各个区间中，特定NR ARFCN（NREF）对应频率和参考频率（FREF-Offs）的偏移，就是NREF和NREF-Offs的差值和ΔFGlobal的乘积，即FREF = FREF-Offs + ΔFGlobal x ( NREF- NREF-Offs)。这里，NR ARFCN（NREF）= 518190在区间A中（FREF-Offs为0 MHz，NREF-Offs为 0），FREF为0 + 5 x ( 518190– 0 ) = 2590900 kHz，即2590.9 MHz =2.5G HZ。<3G HZ

则5ms半帧内 SSB 发送次数 L =4 

inOneGroup '11111111'B   根据规定 则忽略 最右边的4bits，因此网络实际只发送了SSB 0~3 

 

PRACH occasion 有效性的确认

   1 对于FDD 所有的PO 都是有效的，前提是SSB 和PO 进行过mapping 后的PO 才是有效的，常见上面内容mapping后，可能有些PO 并没有用到。

   2 对于TDD，基站通过PRACH Configuration Index配置的RACH时机不一定都是有效的，UE还要结合帧结构进行判断。基站只是告诉UE哪些RACH时机可以用于发送preamble，实际能不能发送要UE自己判断。

     2.1 如果UE没有收到tdd-UL-DL-Configuration，在满足以下条件时，RACH时机是有效的：UE在RACH时机对应的RACH时隙没有处理SSB，并且RACH时机和前面最近的SSB相隔至少Ngap个符号 —— 如果preamble SCS为1.25 KHz或5 KHzNgap为0；如果preamble SCS为15 KHz、30 KHz、60 KHz或120 KHz，Ngap为2。

    2.2如果UE收到tdd-UL-DL-Configuration，在满足以下条件之一时，RACH时机是有效的：

     一、RACH时机在UL符号范围内；

    二、UE在RACH时机对应的RACH时隙没有处理SSB，并且RACH时机和前面最近的SSB相隔至少Ngap个符号，并且RACH时机和前面最近的DL符号相隔至少Ngap个符号，则RACH时机是有效的。Ngap取值同上。