5G MAC随机接入流程中的 Msg3 —— Scheduled UL (PUSCH) Transmission

Posted 2022-12-15 从善若水

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本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。


博客内容主要围绕：
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Scheduled UL (PUSCH) Transmission

       当我们想要将UE连接到5G网络时，它必须在下行链路和上行链路同步。在成功解码SSB后获得下行同步，为了建立上行同步和RRC连接，UE需要执行RACH，即随机接入过程。在基于竞争的随机接入场景下，RACH UE遵循如下图所示的四个步骤：

• Random Access Preamble Transmission – Msg1
• Random Access Response – Msg2
• Scheduled UL (PUSCH) Transmission – Msg3
• Contention Resolution – Msg4

在这篇文章中，我们将详细讨论Msg3。

       MSG3是第一个PUSCH传输，是通过带有RAR UL Grant的MSG2调度的。一个UL Grant包括MSG3所需的用于跳频的调度信息、频域和时域资源分配、MCS和发射功率控制等必要信息。

MSG3——频域资源分配

       高层会指示哪一个UL bandwidth part（BWP）是激活的，可用于由一个RAR UL Grant授权的PUSCH传输。为了确定在激活的UL BWP上，用于PUSCH传输的频域资源分配，UE将按照下面的步骤：

• 如果激活UL BWP和初始UL BWP具有相同的子载波间距和CP长度，并且激活UL BWP包含初始UL BWP的所有RBs，或激活UL BWP就是初始UL BWP，则使用初始UL BWP；
• 否则，
  • RB编号从激活UL BWP的第一个资源块RB（Resource Block）开始；
  • 对于频域资源的分配来说，最大的RB数量等于初始UL BWP中的RB的数量。

在这两种情况下，尽管起始RB可能不同，但频域资源分配的最大RB数量始终等于初始UL BWP的RB数量。

       频域资源分配方式为上行资源分配类型1。对于一个具有 $N_{BWP}^{size}$ RBs的初始UL BWP来说，UE对频域资源分配字段的处理如下：

• 如果$N_{BWP}^{size}\le 180$，将频域资源分配字段截断到其$lo{g}_2(N_{BWP}^{size}\ast (N_{BWP}^{size}+1)/2)$最低有效位。你可能会问为什么是180？
  • $lo{g}_2(180\ast (180+1)/2)=14$，所以14 bits资源分配可以表示最多180个RBs。
• 否则，通过在$N_{UL,hop}$ bits后面插入$lo{g}_2(N_{BWP}^{size}\ast (N_{BWP}^{size}+1)/2)-14$ 个零bit(s)，来扩展频域资源分配字段。（$N_{UL,hop}$在下面的表格中提供了）
• 这个截断或者扩展的频域资源分配字段，之后会被解释为DCI format 0_0的频率资源分配字段。

对于一个RAR UL Grant调度的具有跳频的PUSCH传输或Msg3 PUSCH重传输，第二跳的频率偏移可以从下表考虑。

MSG3——时域资源分配

       根据RAR UL Grant调度的PUSCH传输时隙，如果终端从一次PRACH传输中收到一个PDSCH，其中RAR消息在slot n结束，则UE将在$n+k_2+\Delta$ slot上传输PUSCH，其中$k_2$和$\Delta$在下面给出。

       时域资源分配是一个4 bits组合，其代表PUSCH时域资源分配表中的一个索引值，表中最多有16个条目：

• 如果 pusch-ConfigCommon 中包括 pusch-TimeDomainAllocationList ，然后使用由 pusch-TimeDomainAllocationList 定义的表格，其中$k_2$的取值可以是0~32之间。
• 否则，使用下面展示的默认表格。
  

       UE可以假定，接收带有RAR消息（包含了RAR UL Grant）的PDSCH中的最后一个符号与PUSCH传输（由RAR UL Grant调度）的第一个符号之间的最小时间等于$N_{T,1}+N_{T,2}+0.5$ msec。

其中：

• $N_{T,1}$是在配置额外的PDSCH DM-RS时，对于UE处理能力为1的PDSCH处理时间所对应的N1个符号的持续时间，其中μ=0，$N_{1,0}$=14；
• $N_{T,2}$是$N_2$个符号的时间，其对应于UE处理能力1的PUSCH准备时间；
• $N_1$和$N_2$分别对应于PDSCH和PUSCH的较小的SCS配置
  

其它方面

• PUSCH传输的SCS由BWP-UplinkCommon中的subcarrierSpacing提供；
• UE在同一服务小区的同一上行载波上传输PRACH和PUSCH；
• UE使用RV0冗余版本，在由相应的RAR消息中携带的RAR UL Grant 调度的PUSCH上传输TB（Transport Block）；
• 如果高层提供了TC-RNTI，则由RAR UL Grant调度的PUSCH将使用TC-RNTI加扰。否则，使用C-RNTI进行加扰；
• Msg3的PUSCH 传输块重传（如果有的话）由DCI format 0_0调度，并由相应的RAR消息中提供的TC-RNTI进行CRC加扰。UE总是发送由RAR UL Grant调度的PUSCH，而不会重复；
• UE根据RACH-ConfigCommon中的msg3-transformPrecoder判断是否应用变换预编码。

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