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NR的频点和Band

梵高1年前 (2023-12-22)阅读数 13#综合百科
文章标签小区栅格

5G频点与Band

BWP,所谓BandWidth Part,这是NR引入的新概念,旨在适应各种不同类型的终端。因为NR是高带宽的系统,并不是所有的终端都可以应用这种高带宽,所以可以使用这种小带宽系统。

规范约定了SSB与band的关系,并约束了SSB的类型,FR 1下的CASE A,B,C

NR的频点和Band

NR的ARFCN参数NREF与频点FREF的关系

FREF = FREF-Offs + ΔFGlobal (NREF – NREF-Offs)

NR中由GSCN(38.104 v15.3.0 - Table 5.4.3.1-1)表示原来LTE的EARFCN这样的参数:

此外,SUB 6G与毫米波差别在于,SUB 6G主攻大容量广覆盖,毫米波主攻微小区。

5GNR之EN-DC介绍(基于日志)

sub 6Ghz? FR1 (0.45 GHz ~ 6 GHz,后续更新为0.41 GHz ~ 7.125 GHz)

mmWave? FR2 (24.25 GHz ~ 52.6 GHz)

FR1 又分为sub 3和c band

根据 双工模式 (Duplex Mode)的不同, 频带 又分为 4种类型 : FDD 、 TDD 、 SDL (Supplementary Downlink,辅助下行)和 SUL (Supplementary Uplink,辅助上行)

在 频带 (Band)基础上,协议定义了 频带组合 (Band Combination),包括 三种类型 : 1 、 CA (Carrier Aggregation,载波聚合)场景的频带组合,包括 intra-band CA (contiguous或non-contiguous)和 inter-band CA (two bands或three bands); 2 、 MR-DC 场景中, eutra 和 nr 的频带组合(详见3GPP TS 38.101-3); 3 、 TDD模式 和 SUL模式 的频带组合,SUL载波不单独使用,用于弥补NR载波 上行不足 ,扩大NR覆盖范围。

子载波带宽(scs)是 参数集 (Numerology)的构成之一, 可变的参数集 是 NR 相对于 LTE 一个显著的不同之处。在 LTE 中, SCS 固定为 15 KHz (preamble SCS除外),在 NR 中, SCS 和 μ 对应(SCS = 15 KHz x 2^μ)。

和 LTE 一样,在 NR 中, 1 个 RB 包含 12 个 SC ——?不过,在 NR 中, RB 定义只和 频域相关 ,和 时域无关 。

在 LTE 中, PDCCH 分布在整个系统带宽, UE 必须 知道 和 支持 基站配置的 系统带宽 ,举个例子,只支持10 MHz带宽的UE在带宽为20 MHz的基站下无法工作。在 NR 中,引入了 BWP (Bandwidth Part),即 部分带宽 概念,基站按照 UE能力 配置 BWP ,UE只能看到 BWP ,甚至不知道 系统带宽 的大小。

在每个 载波单元 上, 同一方向 , 同一时刻 ,UE只能激活 1个BWP? —— 各个BWP的 带宽 和 参数集 可以不同, 频域位置 可以不同,甚至各BWP的 频率范围 也可以 重叠 。举个例子(引用自协议),UE配置了 3个BWP : BWP 1 带宽为40 MHz,SCS为15 KHz; BWP 2 带宽为10 MHz,SCS为15 KHz; BWP 3 带宽为20 MHz,SCS为60 KHz。3个BWP带宽和SCS不同, BWP 1 和 BWP 2 范围重叠。

3GPP 将 0 ~ 100 GHz (绝对频率)划分为若干 信道 (Channel), 构成 信道栅格 (Channel Raster) 。在不同区间中, 间隔 大小(ΔFGlobal)是不同的(在LTE中,固定为100 kHz),频率越高,间隔越大 。0 ~ 100 GHz 划分为 三个区间 : 1 、 0 MHz ~ 3000 MHz (区间A), 间隔 是 5 kHz ; 2 、 3000 MHz ~ 24 250MHz (区间B); 间隔 是 15 kHz ; 3 、 24 250 MHz ~100 GHz (区间C), 间隔 是 60 kHz。

由此, 0 ~ 100 GHz 划分为 3 279 166 个信道(如果0也算的话),可用 NR-ARFCN (NR Absolute Radio Frequency Channel Number,NR绝对无线频率信道号)标识,可称为 NR频点 ,意义类似于 LTE 的 ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number,绝对无线频率信道号)。三个区间的 起始位置 (0 MHz、3000 MHz、24 250 MHz)定义为 参考频率 (FREF-Offs),分别对应 NR ARFCN (NREF-Offs)为 0 、 600 000 和 2 016 667 。

附带一提,为了UE可以快速搜索 SSB , 3GPP 还定义了 同步栅格 (Synchronization Raster) 。在 LTE 中, PSS 、 SSS 和 PBCH 固定放置在载波正中间,在 NR 中, SSB 的位置灵活很多(还可以放置额外的SSB用于测量),但这也为 SSB 搜索增加了困难。相对于 LTE , NR 的 ARFCN 实在太多,按照 信道栅格 搜索太费时间,因而引入了 同步栅格 。显然, 同步栅格 的 间隔 应远大于 信道栅格 (特别是高频),以减少 同步信道 数量。 同步栅格 也划分为 三个区间 (0 MHz ~ 3000 MHz、3000 MHz~ 24250 MHz、24 250 MHz ~ 100 GHz),和 信道栅格 定义相同。

SSB 参考频率 (SSREF)和 GSCN (Global Synchronization Channel Number)对应,各区间 计算公式 不同 ——? 区间A : N 取值范围为 1 ~ 2499 , M 取值为 1、3、5 , GSCN= 3N + ( M – 3 ) / 2 , SS REF ?= N x? 1200 ?+ M x? 50 kHz ; 区间B : N 取值范围为 0 ~ 14 756 , GSCN = 7499 + N , SS REF ?= 3000 + N x? 1.44 MHz ; 区间C : N 取值范围为 0 ~ 4383 , GSCN = 22 256 + N , SS REF ?= 24 250.08 + N x? 17.28 MHz 。

了解 NR ARFCN 后,来认识另一个 NR 新增概念: Point A 。由于 频带宽度 大幅增加, 频域资源 分配非常灵活,NR弱化了 “中心频点” 概念(但还是存在的),在频域定义一个 参考点 ,用于指示频域资源的位置。第一个 CRB (n_μ_CRB = 0)的第一个 SC (k = 0)的 中心位置 就是 Point A 。对于特定的 SC ,可由 k 推算 SC 所在的 CRB ,即 n_μ_CRB = int( k / N_RB_SC ) 。

在 CRB 的基础上,可以定义 资源栅格 (Resource Grid),以下简称 Grid 。 Grid 范围内的资源才可用于传输数据。 Grid 的 属性 由 SCS Specific Carrier 包含的 参数 指示: sub carrier spacing 表示Grid的 SCS ; Carrier Bandwidth 表示Grid的 带宽 (N_size_μ),单位为 CRB_μ ; offset To Carrier 表示 起始位置 (N_start_μ),即 频率最低 的 SC 和 Point A 之间的 偏移 ?—— 在 FR1 中,单位为 15 kHz ,在 FR2 中,单位为 60 kHz 。

在 Grid 的基础上,可以定义 BWP 。在 BWP 和 CRB 的基础上,可以定义 PRB (Physical Resource Block)。

MR-DC : Multi-Radio Dual Connectivity ,是把LTE双连接技术扩展到其他RAT,让UE可以同时接入LTE和NR,其中一个作为MN(Master Node),一个作为SN(Secondary Node),MN提供到核心网的控制面连接,SN不提供与核心网的控制面连接,只为UE提供额外的资源。MN和SN之间通过网络接口连接起来,至少MN要与核心网连接,SN可以与核心网连接,也可以不跟核心网连接。

如上图,按照核心网的不同一共可以分为4类,目前5G建网初期,为了实现快速布网,降低成本,运营商主要是使用EN-DC的建网模式。

UECapabilityEnquiry

UECapabilityInformation

从LOG看UE注册时会查询3次UE能力,

第一次和之前的一样,查询UE 234G的能力。

第二次的信息中只保留了LTE,但是新增了NR和MRDC,但是从UE上报的信息,相对于第一次少了23G能力,但是只多了 featureSetsEUTRA ,参考TS36331-5.6.3.3

sib2信息中如果有配置如下IE,说明这个小区是NR的锚点小区。

第三次相比第二次少了eutra,但是新增eutra-nr和nr。

如果UE支持EN-DC:

从这里可以知道UE支持两载波的EN-DC组合,即LTE 1cc + NR 1cc,Band3+n41。

UE如何支持SA组网,则会上报nr:

这次RRC重配主要配置了SRB2、DRB1以及NR,NR的信息如下,相对于LTE,LTE中DRB没有配置PDCP,所以使用的是默认配置,但是在NR中配置了DRB的PDCP。

配置测量相关信息,和单独的LTE不同,增加了对NR小区的测量。

全部的测量配置内容:

NR测量时序配置,参考TS36331-5.5.2.13

其中Offset和Periodicity由测量配置参数中的 periodicityAndOffset 确定。比如上面消息中, periodicityAndOffset-r15 sf20-r15 : 0

所以subframe = 0 或者 5, SFN mod 2 = 0;说明在偶数无线帧的子帧0或者5上进行NR的测量。

Event B1:异系统邻区比阈值要好。

进入条件:

离开条件:

其中:

网络接收到测量报告,然后判断是否添加NR小区,如果需要添加就下发RRC重配,把NR小区的信息提供给UE。

配置NR小区相关信息,主要包含小区随机接入相关的信息和测量配置。NSA下NR小区的随机接入信息是通过RRC重配发给UE的,不需要通过SIB信息。

LTE下解析的RRC重配信息:

首先是把关于之前建立的DRB bearer给释放掉。

NR下解析的RRC重配信息,主要包括NR小区的基本配置和对NR小区的测量配置。

DRB也进行重配,这次跟第一次最大的区别是keyToUse时secondary,说明PCDP使用的是NR侧的。

servCellIndex :PSCell的服务小区ID,主小区组的PCell使用ID=0

reconfigurationWithSync :与目标SpCell的同步重新配置的参数

rlf-TimersAndConstants :用于探测和触发小区级别RLF的定时器和常量。

rlmInSyncOutOfSyncThreshold :用于IS/OOS指示生成的BLER阈值对索引。n1对应值1,如果不配置这个值,UE默认使用0,无论何时重配时,UE重置N310和N311并停止T310。

spCellConfigDedicated : ServingCellConfig ,用于配置UE的服务小区信息。

spCellConfigCommon : ServingCellConfigCommon ,用于配置小区指定的参数,该IE包含UE从IDLE接入小区时从SSB、MIB、SIBs获取的参数。通过专用信令配置给UE。

t304 :启动:接收到包括 reconfigurationWithSync 的RRC重配消息时;停止:在对应的SpCell上完成随机接入之后,对于SCG的t304,当SCG释放时停止;超时:对于MCG的t304,从NR或NR内进行切换时,进行RRC重建流程,切换到NR时,按照原来RAT的spec进行处理;对于SCG的t304,启动SCG failure过程来通知网络同步失败的重新配置,参考TS38311-5.7.3

rach-ConfigDedicated :用于同步重配的随机接入配置,UE使用 firstActiveUplinkBWP 中参数进行随机接入。

实网下LOG:

smtc :用于配置测量定时(timing)配置,即UE测量SSB的时机。

接收到这条RRC重配之后,UE就要在NR上发起随机接入。

同LTE一样,NR随机接入也分为基于竞争随机接入和基于非竞争随机接入,NSA都是基于非竞争的随机接入,随机接入流程:

UE解析出MIB,表示已经完成了下行同步。

随机接入配置:

RRC重配中已经给出了Preamble index=8。

rach attempt:

Msg1在SFN#20,subframe#9上发送,RAR监听窗口为210~220共10ms。

UE在RAR监听窗口内使用RA-RNTI进行解码PDCCH (DCI format 1_0),UE根据DCI1_0指示的时频位置接收PDSCH的MAC PDU内容,然后根据解析出RAPID,如果跟Msg1中的RAPID相同就说明接收到了正确的RAR。

UE在SFN#21的slot#7上接收到DCI。

Msg3发送,SFN#21,subframe#7,slot#14上进行发送。

首先是把关于NR的测量配置给删除,更新之后的测量配置如下:

相对于之前的测量配置只是少了NR相关的,其他还继续保留。

看了几份日志这条消息跟NR随机接入时间差不多,但是RRC重配完成是在随机接入之后,应该可以理解为NR随机接入之后的处理。

这次RRC重配主要是配置IMS的承载,配置DRB4

PCell :Primary Cell

PSCell :Primary SCG Cell

SCell :Secondary Cell

SpCell :Special Cell

MCG :Master Cell Group

SCG :Secondary Cell Group

Primary Cell : 在主要频率上操作的MCG小区,UE可以在其中执行初始连接建立过程或发起连接重建过程。

Primary SCG Cell : 对于双连接操作,当执行带有同步的重新配置过程时,UE在其中进行随机访问的SCG小区。

Secondary Cell : 对于配置有CA的UE,在特殊小区之上提供额外无线资源的小区。

Secondary Cell Group :对于配置有双连接的UE,服务小区的子集包括PSCell和零个或多个辅助小区。

Serving Cell : 对于RRC_CONNECTED状态下没有配置CA/DC的UE,只有一个服务小区由主小区组成。对于配置了CA/DC的UE,服务小区指由特殊小区和所有辅助小区组成一组小区。

Special Cell: 对于双连接操作指MCG中的PCell或者SCG中的PSCell,否则指的就是PCell。

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