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系列篇4-NB-IoT 协议栈和物理层(二)

助工
2019-04-17 18:16:52    评分

上一讲给大家介绍了NB-IoT上行物理层,这一讲继续介绍下行物理层。

下行物理信号分为:NRS,NSS,NPRS

下行物理信道分为:NPBCH,NPDSCH,NPDCCH

一、NRS: Narrowband reference signal 窄带参考信号

为了提高覆盖,新增NRS,即NB-IoT的CRS包括两部分:

一部分是原LTE CRS,即下图的红色和橙色图块;

image.png

另一部分是新增的 NRS,即下图的紫色和黄色图块;

在普通CP下,NRS的位置:

时域位置:天线口2000和2001的参考信号在每个Slot的第6个和第7个OFDM符号处

频域位置,单端口每6个子载波插入一个参考信号。双端口每三个子载波插入一个参考信号。

频域位置除了与天线端口(防止小区内不同天线间干扰)和时域位置有关,还与小区物理ID有关,以使相邻同频小区之间参考信号位置错开,避免干扰。 

二、NSS: Narrowband synchronization signal 窄带同步信号

NPSS/NSSS用于UE和基站间的同步,同步信号包括NPSS(NB主同步信号)和NSSS(NB辅助同步信号)两种。

NPSS用于小区检测、子帧和符号级的同步,载波和频率采样的频率同步;

NSSS用于无线帧级别时间同步和物理小区指示。

NPSS发送周期为10ms,固定在每个无线帧的5#子帧发送。

NSSS发送周期为20ms,固定在20ms周期最后无线帧的9#子帧发送。

UE与网络进行同步,需要解调NPSS和NSSS的信息。

image.png

如上图所示:

NPSS占用每个无线帧的#5子帧,周期为10ms

NSSS占用偶数帧的#9子帧,周期为20ms

避让LTE传统PDCCH 资源

NPSS/NSSS被LTE-CRS打孔

三、NPBCH:Narrowband Physical Broadcast Channel 窄带物理广播信道

NPBCH主要用于广播MIB消息,周期为640ms,8次重复,固定在每个无线帧的0#发送。

每个80ms周期内,传输的数据相同,但是编码不同。

MIB消息长度不超过34bits,加上CRC校验16bits,实际传输数据不超过50bits,信道编码和速率匹配之后输出1600bits。

image.png

从图中可以看出NPBCH在1个PRB内占用100 个RE,由于QPSK 调制方式,每个RE 存放2Bit信息,就可以放100*2=200Bits,由于640ms内8次传输(重复),故640ms内的数据传输块为1600Bit(200*8=1600)

上图所示:

NPBCH第一次传输在满足每个无线帧的#0子帧,周期为640ms

避让LTE传统PDCCH资源

NPBCH被LTE-CRS和NRS打孔

image.png

给一个NPBCH 的64次发送的全景图:

0号~7号无线帧,为NPBCH 的第一块,并重复发7次。

8号~15号无线帧,为NPBCH的第二块,并重复发7次,一次类推。

四、NPDCCH:Narrowband Physical Downlink Control Channel 窄带物理下行控制信道

1)NPDCCH和NPDSCH是共享资源的,他们的时频域位置都是在哪里呢?

image.png

上图第三行图为半个NPBCH 周期,连续的40ms,共计4 个下行无线帧,每个无线帧有10个子帧,一共40个子帧,需要刨去以下子帧:

1) 淡蓝色的 NPBCH子帧4个,每个10ms一个;

2) 深蓝色的 NPSS子帧4个,每个10ms一个;

3) 橙色的NSS子帧2个,每20ms一个;

4)还有NB SIB1。

刨去上面4个子帧以后,剩下30个子帧,就是上图图中白色的子帧,

但是这白色的子帧还需要刨去LTD PDCCH,LTE CRS,NB RS的位置,

最后身下所有的白色部分才是NPDCCH和NPDSCH的部分。

2)补充:NPDSCH的部分有些子帧是承载NB-SIB1消息的

NB-SIB1 资源固定映射在4号子帧,根据周期和重复次数以及PCID确定具体占用的帧号,避让LTE传统PDCCH资源。

image.png

从上图看出来Standalone,Guard band和In band的SIB1的部分还是有不同的地方,就是In band需要考虑避让LTE的PDCCH和CRS。

3)既然NPDCCH和NPDSCH是共用的,那复用方式又是如何的?

NPDCCH和NPDSCH之间,TDM复用;

覆盖等级1和覆盖等级2的NPDCCH之间,通过TDM复用;

覆盖等级0的NPDCCH之间,也可以使用FDM模式;

如下图:

image.png

4)NPDCCH资源映射单位NCCE

一个PRB对内下面6个子载波分配各NCCE0,上面6个子载波分配给NCCE1

NPDCCH format(等效于LTE中聚合等级)

image.png

在一个子帧中,NPDCCH占用12个子载波,承载DCI信息的颗粒度不是REG,而是使用CCE。这里的CCE和LTE的定义不同,CCE大小为半个PRB pair,其中频域(子载波)编号较高的6个子载波作为一个CCE,频域(子载波)编号较低的6个子载波作为另一个CCE。CCE聚合等级支持两种,即AL=1CCE和AL=2CCE。其中组成AL=2的两个CCE位于相同子帧,并且重复传输仅支持AL=2。鉴于NB-IoT基本上都利用重复传输技术来进行覆盖增强,所以CCE聚合等级大部分采用AL2。

 CSS而言,聚合级别都是2;USS而言,覆盖等级0的初始聚合级别为AL=1; 覆盖等级1/2的初始聚合级别为AL=2.

4) NPDCCH 调度

一句话阐明NB-IoT与LTE调度上的不同:NPDSCH 跨子帧调度,请看下图:

image.png

5) NPDCCH CCE搜索空间

NPDCCH和LTE一样,存在公共搜索空间和UE专用搜索空间。

公共搜索空间的配置信息在SIB2;

专用搜索空间通过RRC信令通知给UE。

三类CCE 搜索空间的作用如下:

UE 专用搜索空间(USS):用户上下行数据传输调度信息

Type1 公共搜索空间(CSS1):寻呼调度信息

Type2 公共搜索空间(CSS2):RAR/Msg3 retransmission/Msg4 调度信息

UE根据NPDCCH的调度信息,确定NPDCCH的资源位置,同时结合可能的candidate set,进行盲检,得到UE所需要的NPDCCH信息。

UE不同时搜索CSS1 ,CSS2和USS中的任何2个,即UE一次只搜索一个NPDCCH空间,UE侧L1根据上层指示的加扰方式,根据对应关系在对应的搜索空间中检测NPDCCH的 DCI信息。

6) NPDCCH调度周期

NPDCCH 调度周期 NPDCCH Period T=Rmax*G,且2048>T>=4。

周期因子 G :{1.5,2,4,8,16,32,48,64}; 

最大重复次数 Rmax :  (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024,2048)

各覆盖等级 NPDCCH的 Rmax 和 G 单独配置,得到每个覆盖等级的周期(Period0, Period01, Period02),用于控制每个覆盖等级 NPDCCH资源

我看根据图片看几个例子:

例 1:覆盖等级 NPDCCH 周期设置相同:512ms, (NPDCCH0: Rmax=8,G=64,NPDCCH1: Rmax=32, G=16,NPDCCH2: Rmax=128, G=4)

image.png

例2:覆盖等级 NPDCCH周期设置不同:NPDCCH0:128ms(Rmax=8,G=16),NPDCCH1:256ms(Rmax=32, G=8),NPDCCH2:512ms(Rmax=128, G=4)

image.png

五、NPDSCH:Narrowband Physical Downlink Shared Channel 窄带物理下行共享信道

下行采用 QPSK调制方式

下行传输块 TB 分配: 

频域 12 子载波(180KHz)

时域 1ms(1 子帧)

下行单次调度最多分配 10个子帧,承载 680bits 数据

NPDSCH 两种调度模式:

连续模式, UE 接收到 NPDCCH的DCIN1/DCIN2 下行调度在子帧 n 结束,那么 UE 会在至少隔 4个下行子帧开始接收 N(N=Nrep*Nsf) 个连续下行子帧的NPDSCH 数据。

非连续模式

image.png

注:如果下行资源被分配给一个增强覆盖类型终端设备的NDPCCH 和其调度的NPDSCH 连续占用,此时在上述载波上的其他终端设备,尤其是非增强覆盖类型终端设备的下行业务传输会被阻塞,并且其他终端设备的上行授权也会被阻塞,进而导致上行资源的浪费,因此会引入一个 Gap。

转帖自网络



菜鸟
2019-04-18 17:47:26    评分
2楼

很好的资源,感谢楼主


专家
2019-04-24 15:03:57    评分
3楼

感谢分享,值得多看看


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