NB-IoT技術(shù)--物理層簡介

孫英10011164,FDD商用性能二部,NB-IoT技術(shù)交流-物理層簡介,第一部分NB-IoT操作模式第二部分下行物理層下行物理層總體NRSNPSS/NSSS/ChannelRasterNPBCHNPDCCHNPDSCH第三部分上行物理層上行物理層總體NPUSCHNPRACH,NB-IoT三種Operationmode,NB-IoTshouldsupport3differentmodesofoperation:Stand-aloneoperationGuardbandoperationIn-bandoperation相同PCID不同PCID,NB-IoT下行物理層總體,OFDMAonthedownlink15kHzsub-carrierspacingforallthemodes,NB-IoT下行幀結(jié)構(gòu),SameasLTEframestructuretype1,NB-IoT下行幀結(jié)構(gòu),NB-IoT下行物理信道匯總,NRS,三種操作模式下:Stand-alone，In-band，GuardBand都支持NRS。NRS用于物理下行信道解調(diào)，RSRP/RSRQ測(cè)量。支持1或者2天線端口，映射到Slot的最后兩個(gè)OFDM符號(hào)。NRS在頻域與LTECRS相同頻率偏移：V-shift=PCIDmod6。,NRS,GuardBand和Stand-alone模式下：除NPSS/NSSS子幀外，所有Valid子幀都發(fā)送NRS,In-band模式下，發(fā)送NRS的時(shí)域示意圖,下行功率分配,NRS天線端口數(shù)量1NRS的EPRE和普通RE（NPBCH/NPDSCH/NPDCCH）相同NRS天線端口數(shù)量2NRS的EPRE比普通RE（NPBCH/NPDSCH/NPDCCH）高3dB在In-band且相同PCI情況下，LTECRS也用于NB-IoT終端下行解調(diào)和測(cè)量默認(rèn)LTECRS和NRS天線端口數(shù)量相同通過SIB消息中的nrs-CRS-PowerOffset-r13字段通知UE-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,1.23,2,3,4,4.23,5,6,7,8,9dB.如果沒有信令通知UE，默認(rèn)LTE和NB-IoT功率相等。,NPSS/SSS,NPSS/SSS時(shí)頻域資源映射,In-band模式下NB-IoTPSS/SSS根據(jù)LTE天線端口數(shù)來避開LTECRSStand-alone和Guardband模式下無需避開LTECRS其它信道要使用5,9子幀（偶數(shù)幀）發(fā)送的全部推遲,In-band模式，LTE4天線端口,NPSS/SSS序列,NPSS序列,NSSS序列,頻率循環(huán)移位，和幀號(hào)相關(guān)，四種間隔確定80ms邊界,使用4條132長的Hadamard序列作為擾碼序列，PCID與ZC序列的根索引和擾碼序列索引的組合對(duì)應(yīng),NB-IoTChannelRaster,在三種操作模式下，UE都要滿足100kHzchannelraster要求Stand-alone模式NPSS/NSSS中心頻率直接對(duì)齊100kHzchannelrasterGuardband模式下傳輸NPSS/SSS的NB-IoT載波的中心頻率與LTE系統(tǒng)帶寬中心的的偏移是fdkHz。每個(gè)fd對(duì)應(yīng)的NB-IoT載波都在Guardband內(nèi)，載波中心頻率和100kHz的channeltaster的頻率的頻率偏移最多為7.5kHz。fd到LTE邊緣頻率偏移也滿足15kHz的整數(shù)倍,Thechannelrasteris100kHzforallbands,whichmeansthatthecarriercentrefrequencymustbeanintegermultipleof100kHz.FDL=FDL_low+0.1(NDLNOffs-DL),ChannelRasterGuardBand,ChannelRasterGuardBand示例圖,NPBCH&PBCH,NPBCH時(shí)頻域映射,NPBCH內(nèi)容,34bit有效載荷SFN（4bits）：用作NB-IoTSFN的4個(gè)高比特位（MSB）；H-SFN（2bits）：用作NB-IoT超幀編號(hào)的2個(gè)低比特位（LSB）；接入控制（1bits）：來自高層的接入控制；SIB1-NB調(diào)度信息（4bits）：schedulingSIB1TBSrepetition系統(tǒng)信息SI改變/更新的標(biāo)志（5bits）：用于快速檢測(cè)系統(tǒng)信息的改變/更新操作模式/相同PCI指示（2bits）：用于指示操作模式In-band，NB-IoT是否使用與LTE相同的PCID；InBand/相同PCI相對(duì)LTE系統(tǒng)帶寬中心的PRB偏置（5bits）信道Raster偏置（2bits）：適用于Guardband和In-band/不同PCI模式LTECRS的端口數(shù)（1bits）：適用于In-band/不同PCI模式，“0”表示1或2天線端口并且與NRS天線端口數(shù)相同“1”表示4天線端口；保留比特（xbits）：Stand-alone，x=16=34-(6+1+4+5+2)；Guardband，x=14=34-(6+1+4+5+2+2)；In-band/相同PCI，x=11=34-(6+1+4+5+2+5)；in-band/不同PCI，x=13=34-(6+1+4+5+2+2+1),NPBCH處理流程,InBand模式下PRB偏置和ChannelRaster,InBand/相同PCI相對(duì)LTE系統(tǒng)帶寬中心的PRB偏置（5bits）,NPDCCH&PDCCH,NPDCCHNCCE時(shí)頻域資源映射,NPDCCH所使用的CCE頻域上大小為6個(gè)子載波Stand-alone/Guardband模式下，使用所有OFDM符號(hào)In-Band模式下，SIB1配置的起始OFDM符號(hào)（LTEcontrolregionsize）。,Stand-alone/GuardBand模式,In-Band模式,NPDCCHFormat,NPDCCHFormat0,NPDCCHFormat1,NPDCCH最大聚合等級(jí):2，AL=2的兩個(gè)CCE位于相同子幀重復(fù)傳輸僅支持AL=2,NPDCCHDCI內(nèi)容,所有覆蓋類型，所有操作模式下，DCI大小相同；通過1bit區(qū)分ULGrant和DLGrantFormatN0（ULGrant）FormatN1（DLGrant）FormatN2（PagingDCI）,DCIFormatN0ULGrant內(nèi)容,NPDCCH搜索空間,定義三種搜索空間，UE-specificsearchspace，USSType1-NPDCCHcommonsearchspace，CSSforPagingType2-NPDCCHcommonsearchspace，CSSforRAR僅在AL=2時(shí)，可以配置重復(fù)傳輸在未配置NPDCCH重復(fù)傳輸?shù)那闆r下，任何子幀中，3種盲檢候選集在NPDCCH重復(fù)傳輸?shù)那闆r下，任何子幀中，4種盲檢候選集盲檢候選集定義AL,#repetition,#blinddecodes,NPDCCH搜索空間-USS,根據(jù)Rmax配置的不同，UE需要監(jiān)控的候選集AL,#repetition,#blinddecodes如下：1,1,2,2,1,1forRmax=11,1,2,2,1,1,2,2,1forRmax=22,1,1,2,2,1,2,4,1forRmax=42,Rmax/8,1,2,Rmax/4,1,2,Rmax/2,1,2,Rmax,1forRmax=8對(duì)于重復(fù)次數(shù)為Ri的NPDCCH候選集，UE需要從搜索空間起始到結(jié)束，對(duì)每個(gè)Ri（Repetition重復(fù)次數(shù)）Valid子幀進(jìn)行盲檢。Rmax表示的是valid子幀。Rmax取值范圍1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,2048Rmax和StartofNPDCCHsearchspace通過RRC信令通知UE。,NPDCCH搜索空間-USS,NPDCCH搜索空間-USS,NPDCCH搜索空間-USS,NPDCCH公共搜索空間,2,1,1forRmax=12,1,1,2,2,1forRmax=22,1,1,2,2,1,2,4,1forRmax=42,Rmax/8,1,2,Rmax/4,1,2,Rmax/2,1,2,Rmax,1forRmax=8,Type2-NPDCCH公共搜索空間（CSSforRAR/Msg3retransmission/Msg4）,Type1-NPDCCH公共搜索空間（CSSforPaging）,2,1,1forRmax=12,1,1,2,2,1forRmax=22,1,1,2,2,1,2,4,1forRmax=42,1,1,2,2,1,2,4,1,2,8,1forRmax=82,1,1,2,2,1,2,4,1,2,8,1,2,16,1forRmax=162,1,1,2,2,1,2,4,1,2,8,1,2,16,1,2,32,1forRmax=322,1,1,2,2,1,2,4,1,2,8,1,2,16,1,2,32,1,2,64,1forRmax=642,1,1,2,2,1,2,4,1,2,8,1,2,16,1,2,32,1,2,64,1,2,128,1forRmax=1282,1,1,2,4,1,2,8,1,2,16,1,2,32,1,2,64,1,2,128,1,2,256,1forRmax=2562,1,1,2,4,1,2,16,1,2,32,1,2,64,1,2,128,1,2,256,1,2,512,1forRmax=5122,1,1,2,8,1,2,32,1,2,64,1,2,128,1,2,256,1,2,512,1,2,1024,1forRmax=10242,1,1,2,8,1,2,64,1,2,128,1,2,256,1,2,512,1,2,1024,1,2,2048,1forRmax=2048,NPDCCHCSSforPaging,對(duì)于CSSforpaging，UE只需要從搜索開始位置，盲檢每個(gè)重復(fù)次數(shù)Ri對(duì)應(yīng)的候選集,NPDCCH搜索空間起始位置,搜索空間（USS/CSSforRAR）的起始子幀，滿足以下公式,nf幀號(hào)，ns時(shí)隙號(hào)，T=Rmax*G（StartofNPDCCHUSS）G=1.5,2,4,8,16,32,48,64,以Rmax=8，G=2，T（Period）=16配置為例,NPDCCHDLGAP配置,為防止NPDCCH/NPDSCH長時(shí)間連續(xù)傳輸阻塞其它用戶的下行信道傳輸。增加一些Gap子幀作為無效子幀，以用于其它用戶。當(dāng)NPDCCH/NPDSCH重復(fù)傳輸?shù)淖訋?，和GAP子幀重疊時(shí)，NPDCCH/NPDSCH推遲到下個(gè)valid子幀發(fā)送。GAP配置參數(shù)通過SIB信令下發(fā),當(dāng)NPDCCH的Rmax大于X1門限后，GAP生效；在Multi-PRB配置時(shí)，可以對(duì)于AnchorPRB和Non-AnchorPRB單獨(dú)配置DLGAPDLGAP配置不影響上下行之間的時(shí)間計(jì)算關(guān)系DLGAP不用于SIB傳輸GAP配置對(duì)paging的NPDCCH和PDSCH都有效,NPDCCHDLGAP配置時(shí)域示例,GAP門限配置=32UE的NPDCCH重發(fā)次數(shù)Rmax=64，GAP生效；GAP周期512，GAPsize=1/8,Valid/Invalid子幀配置,在In-band模式下，UE不知道MBMS業(yè)務(wù)所使用的子幀，為避開干擾，在SIB1-NB消息中下發(fā)Valid/Invalid子幀配置位圖。Guardband和Stand-alone模式下，沒有此需求，為了保持前向兼容性，也保留位圖配置。40msforinband，即11111。111111001111表示10msforstand-alone/Guardband，即11111111111表示在位圖配置的invalid子幀上，NPSS/NSSS/NPBCH/SIB1-NB都要推遲發(fā)送,NPDSCH&PDSCH,NPDSCH時(shí)域,Stand-alone/GuardBand,In-Band模式下SIB1-NB使用的NPDSCH子幀從l=3symbol開始,In-Band模式下非SIB1-NB使用的NPDSCH子幀起始位置由lteControlRegionSize決定,NPDSCHdelay,NPDCCH和NPDSCH之間的調(diào)度時(shí)延由DCI指示，使用3bits指。n表示NPDCCH空間所有重復(fù)的最后一個(gè)子幀，n+k0表示對(duì)應(yīng)的第一個(gè)NPDSCH子幀號(hào)；DCI中的調(diào)度延時(shí)字段，決定了k0。,DLTBSize&MCS,In-band模式下支持ITBS0-9Stand-alone和Guardband模式下支持0-12,DLTBSize,SIB1-NB消息發(fā)送,In-Band模式下，SIB1-NB從#3Symbol開始Stand-alone和GuardBand模式下，SIB1-NB從#0Symbol開始SIB1-NBTB塊映射到8個(gè)子幀上發(fā)送，為連續(xù)16個(gè)無線幀中每隔一個(gè)無線幀的子幀上發(fā)送。8個(gè)子幀是連續(xù)的16個(gè)物理無線幀中過的8個(gè)奇數(shù)無線幀或8個(gè)偶數(shù)無線幀中的子幀#4。SIB1-NB的周期是256個(gè)無線幀（16*16），支持的重復(fù)次數(shù)RSIB1-NB4,8,16MIB-NB中指示SIB1-NB的TBS和重復(fù)次數(shù)，不同TBS的數(shù)目是4個(gè)。在一個(gè)SIB1-NB周期內(nèi)，SIB1-NB的重復(fù)在時(shí)間上是等間隔出現(xiàn)。重復(fù)的起始幀號(hào)依賴于PCID。對(duì)于SIB1-NB以外的SIB消息，調(diào)度信息在SIB1-NB中指示。一個(gè)SIB消息的傳輸塊在連續(xù)的8個(gè)有效下行子幀發(fā)送，支持重復(fù)發(fā)送，重復(fù)次數(shù)和重復(fù)間隔配置。NB-IoT中不使用SI-RNTI加擾的PDCCH調(diào)度SI消息的發(fā)送,NB-SIB消息,PCID確定SIB1-NB重復(fù)開始的無線幀,NB-SIB消息,RSIB1-NB=4,RSIB1-NB=16,第一部分NB-IoT操作模式第二部分下行物理層下行物理層總體NRSNPSS/NSSS/ChannelRasterNPBCHNPDCCHNPDSCH第三部分上行物理層上行物理層總體NPUSCHNPRACH,NB-IoT上行物理層總體,NB-IoT上行物理信道,NB-IoT不支持CSI上報(bào)，也不支持SRNPUSCHformat1,usedtocarrytheUL-SCHNPUSCHformat2,usedtocarryuplinkcontrolinformation,NPUSCHResourceGrid,NPUSCH時(shí)隙結(jié)構(gòu),NPUSCH-ResourceUnit,對(duì)于NPUSCHFormat23.75kHzRU長度8ms15kHzRU長度2ms,NPUSCH-ResourceUnit,3.75ksingletone，32ms15ksingletone，8ms15kmultitone12tones1ms6tones2ms3tones4ms,對(duì)于NPUSCHFormat1RU,ULTBSize&MCS,Singletone,Multitone,ULTBSize,NPUSCH,NPUSCH，支持兩個(gè)RV版本0和RV2對(duì)于Multitone和singletone，RV0和RV2分別由1bitDCI來指示。RV2支持所有ITBSDCI用4bits表示ITBS對(duì)于multitone，支持ITBS范圍0-12對(duì)于singletone，支持ITBS范圍0-10PI/BPSK用于ITBS0和2PI/4QPSK，用于其它的ITBS,NPUSCH時(shí)延相關(guān),NPDCCH和NPUSCH之間的調(diào)度時(shí)延，由DCI指示。Delay時(shí)延取值集合為9,17,33,65ms，間隔為8,16,32,64ms。NPDSCH與傳輸U(kuò)LA/N的NPUSCH之間的定時(shí)間隔最小值為12ms。NPUSCH與傳輸DLA/N的NPDCCH之間的定時(shí)間隔最小值為3ms上行是否GAP配置還未確定,NPUSCH&PUSCH,NB-DMRS,NPUSCHformat1，每個(gè)NB-Slot有1個(gè)符號(hào)用于DMRSNPUSCHformat2，每個(gè)NB-Slot有3個(gè)符號(hào)用于DMRS,NPRACH時(shí)域,NPRACH采用singletone方式發(fā)送，子載波間隔3.75kHzNPRACH支持時(shí)頻域劃分復(fù)用，不支持Preamble碼分復(fù)用。針對(duì)不同小區(qū)大小，支持2種CP長度，66.7us和266.7usSymbolGroup定義如下：,4個(gè)SymbolGroup組成一個(gè)NPRACH信道,NPRACHSymbolGroup時(shí)域,CP+5個(gè)Symbols構(gòu)成SymbolGroupCP長度：66.7和266.7usSequence長度：266.7us,4個(gè)SymbolGroup一個(gè)PRA