rach root sequence что это

Документация

Канал произвольного доступа

Канал Произвольного доступа (RACH) является восходящей передачей, используемой UE, чтобы инициировать синхронизацию с eNodeB.

Кодирование RACH

Отношение между RACH, транспортным каналом, и PRACH, физическим каналом, аналогичным описанному [2], показывают в следующей таблице.

Однако нет на самом деле никаких процессов кодирования, которые происходят, чтобы закодировать транспортный канал RACH на вход PRACH. Кроме того, нет никакого логического канала, который сопоставляет во вход транспортного канала RACH; RACH происходит в слое MAC. RACH эффективно состоит из многих параметров на слое MAC, которые в конечном счете управляют, как и когда физический канал PRACH сгенерирован.

PRACH

Передача PRACH (преамбула PRACH) является основанным на OFDM сигналом, но это сгенерировано с помощью отличной структуры от другой восходящей передачи; прежде всего это использует более узкое расстояние между поднесущими и поэтому не ортогонально к PUSCH, PUCCH и SRS, поэтому те каналы пострадают от некоторой интерференции от PRACH. Однако расстояние между поднесущими, используемое PRACH, является целым числом поднесколько из интервала, используемого для других каналов, и поэтому PUSCH, PUCCH и SRS не вмешиваются на PRACH.

Временная структура преамбулы PRACH

Преамбула PRACH состоит из циклического префикса, полезной части последовательности и затем защитного периода, который является просто неиспользованным фрагментом времени в конец последнего подкадра, занятого PRACH.

Этот защитный период допускает синхронизацию неопределенности из-за UE к eNodeB расстоянию.

Поэтому размер защитного периода определяет радиус ячейки, когда любая задержка распространения, превышающая защитное время, заставила бы преамбулу произвольного доступа перекрывать следующий подкадр в eNodeB приемнике.

Использование передачи OFDM с циклическим префиксом позволяет, чтобы эффективный основанный на частотном диапазоне приемник в eNodeB выполнил обнаружение PRACH.

Форматы PRACH

Существует пять форматов преамбулы PRACH, которые имеют различные длины для циклического префикса, полезной части символа, и охраняют период.

Штраф за использование нескольких подкадров является сокращением способности к нормальной восходящей передаче.

Структура частоты преамбулы PRACH

Как уже упомянуто, PRACH использует более узкое расстояние между поднесущими что нормальная восходящая передача, в частности 1 250 Гц для форматов 0-3 и 7 500 Гц для формата 4. Отношением нормального восходящего расстояния между поднесущими к расстоянию между поднесущими PRACH, K, является K =12 для форматов 0-3 и K =2 для формата 4.

PRACH спроектирован, чтобы поместиться в ту же полосу пропускания как 6 RBS нормальной восходящей передачи. Например, 72 поднесущие при интервале 15 000 Гц 1,08 МГц. Это дает возможность планировать разрывы в нормальной восходящей передаче, чтобы допускать возможности PRACH.

Поэтому существуют 72× K поднесущие для PRACH, в частности 864 для форматов 0-3 и 144 для формата 4. Как будет объяснен в следующем подразделе, передача PRACH для форматов 0-3 использует 839 активных поднесущих, и для формата 4 использует 139 активных поднесущих; количество активных поднесущих обозначается _NZC.

Как с нормальной восходящей передачей SC-FDMA существует половина поднесущей сдвиг (на 7 500 Гц), который для PRACH является K/2 сдвиг поднесущей. Дальнейшее смещение поднесущей, φ (7 для форматов 0-3 и 2 для формата 4), сосредотачивает передачу PRACH в полосе пропускания на 1,08 МГц.

Содержимое поднесущей PRACH

Тесты соответствия PRACH

Тесты соответствия для PRACH, как задано в разделе 8.4 из [1], тестируют ложный сигнальный уровень и процент раскрытых преступлений PRACH в различных средах. Для демонстрации того, как выполнить ложный сигнальный тест уровня PRACH, заданный в разделе 8.4.1, см. Ложный Сигнальный Тест Соответствия Вероятности PRACH. Для демонстрации того, как выполнить тест процента раскрытых преступлений PRACH, заданный в разделе 8.4.2, см. Тест Соответствия Обнаружения PRACH.

Источник

PRACH Wizard (Basic LTE-A FDD)

Parameter Descriptions

Configure PRACH Preamble

Additional Detail Parameter Descriptions

These additional parameters are displayed when Auto-configuration is set to PRACH Test Preamble (36.141).

Additional Detail Parameters

System Bandwidth

Choice: 1.4 MHz (6RB) | 3 MHz (15RB) | 5 MHz (25RB) | 10 MHz (50RB) | 15 MHz (75RB) | 20 MHz (100RB)

Default: 5 MHz (25RB)

Double-click or use the drop-down menu to set the system bandwidth and number of Resource Blocks (RB).

Resource Block Offset

Enter the number of resource blocks by which to offset the PRACH preamble.

Resource Block Offset Range

Resource Block Offset Default Value

Auto-configuration

Choice: RA Configuration | PRACH Test Preambles (36.141)

Default: RA Configuration

Double-click or use the drop-down menu to set Auto-configuration.

Where Auto-configuration = RA configuration, the value of Waveform Generation Length is automatically set by the software based on PRACH Configuration Index parameter.

Where Auto-configuration = PRACH Test Preamble (36.141), the wizard configures PRACH Test Preambles based on 3GPP TS 36.141 and without Cyclic Shift v. In this case, you must set the Preamble Index to satisfy Cyclic Shift v as defined in 36.141 on setting the PRACH Test Preambles (refer to tables below).

Example: Auto-configuration = PRACH Test Preamble (36.141),Cyclic Shift Set = Normal Mode, and Burst (Preamble) Format = 0, so Preamble Index should be set to 32 to satisfy Cyclic Shift v = 32 (refer to 34.141 and tables below).

Test Preambles for Normal Mode

Test Preambles for High Speed Mode

Waveform Generation Length

This parameter is read only and the value is automatically set by the software based on PRACH Configuration Index.

Preamble Format

The software sets the Preamble Format based on the PRACH Configuration Index as shown in the table for that parameter.

PRACH Cyclic Prefix Length (Tcp)

PRACH Sequence Length (Tseq)

PRACH Length (Tcp + Tseq)

3168 x Ts = 0.103125 ms

21024 x Ts = 0.684375 ms

6240 x Ts = 0.203125 ms

2 x 24576 x Ts = 1.6 ms

21024 x Ts = 0.684375 ms

2 x 24576 x Ts = 1.6 ms

PRACH Configuration Index

Index numbers 30, 46, 60, 61, and 62 are not assigned, and are not available for input.

PRACH Configuration index

System Frame Number

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Logical Root Sequence Index

Enter a value for the logical root sequence index. (See 3GPP TS 36.211.) This parameter is read-only when Auto-configuration is set to On.

The Logical Root Sequence Index is the value of RACH_ROOT_SEQUENCE which is the logical index for the Zadoff-Chu sequence used for PRACH preamble generation. There is a relationship between the Logical Root Sequence Index and the Physical Root Sequence Index given by Root Zadoff-Chu sequence order table and preamble format.

In the case where preambles corresponding to Preamble Index cannot be generated from a single root Zadoff-Chu sequence, Logical Root Sequence Index is incremented until corresponding Preamble sequences are found.

That incremented Logical Root Sequence Index is displayed in the Logical Root Sequence Index (Incremented) field.

Physical Root Sequence Index, Cyclic Shift v and Incremented Logical Root Sequence Index are automatically changed on GUI based on Cyclic Shift Set, Ncs Configuration, Logical Root Sequence Index and Preamble Index.

Logical Root Sequence Index (Incremented)

0 to 837 for Format 0 to 3

Displays a value for the incremented logical root sequence index. Refer to 3GPP TS 36.211.

In the case where preambles corresponding to Preamble Index cannot be generated from a single root Zadoff-Chu sequence, Logical Root Sequence Index is incremented until corresponding Preamble sequences are found.

That incremented Logical Root Sequence Index is displayed in the Logical Root Sequence Index (Incremented) field.

Physical Root Sequence Index, Cyclic Shift v and Incremented Logical Root Sequence Index are automatically changed on GUI based on Cyclic Shift Set, Ncs Configuration, Logical Root Sequence Index and Preamble Index.

Cyclic Shift Set (High Speed Flag)

Choice: Unrestricted Sets | Restricted Sets

Default: Unrestricted Sets

Double-click or use the drop-down menu to set the cyclic shift restriction method. (See 3GPP TS 36.211.)

The Unrestricted Set and Restricted Set value for each Ncs configuration is shown in the following table:

Источник

Сеть радиодоступа

Канал линии «вниз» (Downlink)

Общая информация

Радиодоступ в нисходящем канале организован по технологии мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM). Кол-во антенных портов – 1 или 2 (в последнем случае используется схема с разнесением передачи – Transmit Diversity Space-Time-Block-Codes, TD STBC).

Каждый OFDM символ содержит 12 поднесущих. Разнос поднесущих – 15кГц (что формирует полосу, шириной 12*15=180кГц). Семь OFDM символов с нормальным циклическим префиксом (CP) формируют один слот, в полной аналогии с сетью LTE, что является критичным для работы в полосе сети LTE (in-band operation). Два слота формируют один субфрейм (SF), десять субфреймов формирую один радио-фрейм (RF). 1024 радио-фрейма формируют один системный фрейм (system frame), 1024 системных фрейма формируют один гиперфрейм (hyper frame), длительностью немногим менее 3-х часов.

Минимальной единицей для переноса информации является ресурсный элемент (RE – Resource Element), формируемый одной поднесущей на длительности одного символа –элементарный квадрат на Рис. 5).

По аналогии с физическим идентификатором соты (physical cell ID – PCI) сети LTE определен узкополосный физический идентификатор соты (Narrowband Physical Cell ID – NCellID) сети NB IoT, принимающий значение в диапазоне от 1 до 503.

Структура формирования физического канала линии «вниз»

Общая структура формирования физического канала линии «вниз» (для случая использования двух антенных портов) показана на Рис. 7:

Вычисление CRC
Модуль «Вычисление CRC» обеспечивает вычисление и присоединение к блоку входных данных контрольной суммы (циклического избыточного кода – Cyclic Redundancy Check, CRC), предназначенной для проверки целостности данных на приемной стороне.

Блок выходных данных формируется следующим образом:

где
a_k – блок входных данных длиной A
p_k – блок CRC длиной L
c_k – блок выходных данных длиной K=A+L
Для канала NPBCH длина блока CRC L=16
Для канала NPDCCH длина блока CRC L=16;
Для канала NPDSCH длина блока CRC L=24.

Значением CRC является остаток от деления многочлена, соответствующего входным данным, на порождающий полином, приведенный в рекомендации 3GPP TS 36.212.

Канальное кодирование
Модуль «Канальное кодирование» кодирует блок данных, полученных от модуля «Вычисление CRC», посредством «сверточного кодера с нейтрализацией хвоста (Tail biting convolutional encoder)» при длине памяти, равной 7 и скорости кодирования равной 1/3. На выходе кодера мы получаем три части выходного потока ,
где

т.е. суммарная длина всех трех частей выходного потока равна трем длинам входного потока.

Канальное кодирование обеспечивает обнаружение и исправление ошибок, внесенных при передаче потока данных через сеть связи.

Перемежение и выравнивание скорости
Модуль «Перемежение и выравнивание скорости» с одной стороны обеспечивает минимизацию влияния пачек ошибок (за счет процедуры перемежения данных), с другой стороны – согласует скорость передачи данных, требуемую транспортным каналом, со скоростью передачи данных, которую может обеспечить физический канал за счет исключения или повторения некоторых битов кодового блока, полученного на предыдущем шаге. Схема модуля приведена ниже и детально описана в рекомендации 3GPP TS 36.212 (п. 5.1.4.2).

Три блочных перемежителя преобразуют входные последовательности , длиной D, в выходные последовательности , длиной K_П, где:

– кол-во столбцов матрицы перемежения

– кол-во строк матрицы перемежения,

Битовый накопитель объединяет три входные последовательности , длиной K_П, в одну выходную последовательность w_k, диной 3•K_П.

Функция «Повторения / прореживания» повторяет и/или исключает некоторые биты входной последовательности w_k, формируя выходную последовательность, имеющую требую длину E.

Скремблирование
Функция «Скремблирования» обеспечивает M2M-терминалу (M2M-UE) возможность выбора и приема только предназначаемых ему блоков данных за счет использования временного идентификатора терминала (C-RNTI), а также позволяет M2M-терминалу определять тип блоков информации, переносимых каналом PDCCH.
Суть процедуры скремблирования заключается в поэлементном суммировании по «модулю 2» битов блока входящей последовательности b(i) с битами скремблирующего кода c(i):

Модуляция
В нисходящем канале технологии NB-IoT используется только 4-х позиционная модуляция QPSK, позволяющая за один такт переносить 2 бита информации.

Результатом модуляции является блок комплексных информационных символов:
d(0), d(1), …, d(M_symb-1),
для случая QPSK модуляции M_symb = M_bit / 2

Распределение по потокам (layers)
Суть процедуры размещения по потокам заключается в формировании нескольких параллельных потоков комплексных символов, соответствующих кол-ву используемых антенных портов. Технология NB-IoT предусматривает возможность работы с одним или двумя портами антенн (в режиме разнесения передачи – Transmit Diversity Space-Time-Block-Codes, TD STBC).

Для случая работы с одним портом процедура размещения по уровням де-факто не выполняется и результатом ее работы будет выходная последовательность x, эквивалентная входной последовательности d:

Для случая работы с двумя портами в результате работы процедуры будут сформированы две выходных последовательности x 0 и x 1 , содержащие соответственно четные и нечетные члены входной последовательности d:

Предкодирование
После процедуры размещения по потокам сформированные последовательности символов подвергаются процедуре предварительного кодирования, результатом которой является новый набор последовательностей (одной или двух). Каждая последовательность в дальнейшем будет использоваться для формирования сигнала на соответствующем порту антенны.

При работе с одним портом выходная последовательность модуля эквивалентна входной:

При работе с двумя портами с использованием кода Аламоути (Alamouti) формируются две выходных последовательности и :

При таком кодировании в разных антеннах передается один и тот же поток данных, но закодированный по-разному (как показано на Рис. 11). Это дает энергетический выигрыш в условиях переотражений сигнала.

Кодирование с помощью кода Аламоути имеет интересное свойство – если в одном временном интервале (четном или нечетном) излучаемые разными антеннами сигналы противофазны, то в другом (парном нечетном или четном) интервале они синфазны (Табл. 4).

Битовая

Символы модуляции

Прекодированные символы

последовательность

Четные интервалы

Нечетные интервалы

b(0), b(1)

b(2), b(3)

y0(0), y1(0)

y0(1), y1(1)

Распределение по ресурсным элементам
Для каждого антенного порта, используемого для передачи физических каналов, значения комплексных символов

распределяются на ресурсные элементы (k_f, l_t), либо выделенные планировщиком базовой станции (для каналов NPDSCH и NPDCCH), либо жестко определенные стандартом (для канала NPBCH). При распределении комплексных символов на ресурсные элементы (k_f, l_t), начиная со стартового ресурсного элемента, сначала увеличивается индекс k_f, затем индекс l_t. Ресурсные элементы, зарезервированные для передачи сигналов NPSS, NSSS, NRS, CRS, не используются для передачи данных каналов NPDSCH, NPDCCH, NPBCH.

Генерация OFDM сигнала
Описание алгоритма формирования OFDM сигнала посредством дискретного преобразования Фурье (DFT) приведено в 3GPP TS 36.211 (п.10.2.8).
При этом используется следующие значения циклического префикса:

Конфигурация

Циклический префикс N_CP

Нормальный циклический префикс

160 для l=0
144 для l=1..6

Расширенный циклический префикс

Единица базового времени T_s = 1 / (15000 x 2048) секунд.

Организация каналов

В нисходящем канале («к абоненту») определены пять логических каналов:
— BCCH (Broadcast Control Channel) – широковещательный канал, переносящий системную информацию (MIB) всем M2M-терминалам (M2M-UE) в соте;
— PCCH (Paging Control Channel) – канал посылки пейджинговых сообщений для M2M-UE, местонахождение которых не определено с точностью до соты;
— CCCH (Common Control Channel) – общий канал для передачи управляющей информации M2M-терминалу до назначения ему выделенного канала управления (DCCH);
— DTCH (Dedicated Traffic Channel) – индивидуальный канал трафика M2M-UE;
— DCCH (Dedicated Control Channel) – индивидуальный выделенный канал управления для передачи управляющей информации M2M-UE.

Информацию логических каналов после обработки на RLC/MAC уровнях размещают в транспортных каналах для дальнейшей передачи по радиоинтерфейсу в физических каналах. В Nb-IoT определены 3 транспортных канала:
— BCH (Broadcast Channel) – транспортный вещающий канал;
— PCH (Paging Channel) – транспортный пейджинговый канал;
— DL-SCH (Downlink Shared Channel) – транспортный канал с разделением пользователей линии «вниз»;

и три физических канала:
— NPBCH (Narrowband Physical Broadcast Channel) – широковещательный физический канал;
— NPDCCH (Narrowband Physical Downlink Control Channel) – физический канал управления;
— NPDSCH (Narrowband Physical Downlink Shared Channel) – физический канал с разделением пользователей.

Также в Nb-IoT определены два физических сигнала, используемые для целей синхронизации и измерений:
— NRS (Narrowband Reference Signal) – референсный сигнал,
— NPSS / NSSS (Primary / Secondary Synchronization Signals) – сигналы первичной и вторичной синхронизации.

Взаимосвязь между логическими, транспортными и физическими каналами линии «вниз» показана на Рис. 12.

При использовании режима работы в полосе сети LTE (in-band operation) физические каналы и сигналы сети NB-IoT (NPBCH, NPDSCH, NPDSCH, NRS NPSS и NSSS) не могут утилизировать ресурсные элементы, используемые для передачи референсных сигналов (CRS) и управляющего канала (PDCCH) сети LTE. Для автономного режима работы (Stand alone operation) и режима работы в защитной полосе (Guard band operation) такого ограничения нет. Тем не менее, учитывая, что до окончания процедур синхронизации и декодирования мастер блока (MIB) M2M-терминал не имеет информации о режиме работы, канал NPBCH и сигналы NPSS и NSSS никогда не утилизируют первые три OFDM символа, которые могут быть использованы для управляющего канала сети LTE (PDCCH).

На Рис. 13 показано распределение субфреймов между физическими каналами и сигналами.

Референсные сигналы

Референсные сигналы (narrowband reference signal – NRS) передаются в каждом субфрейме (SF). В зависимости от используемой схемы передачи, NRS передаются либо на одном антенном порту, либо на двух. Индекс псевдослучайной последовательности, используемой для формирования NRS, а также местоположение ресурсного элемента в частотно-временной структуре субфрейма, определяется значением физического идентификатора соты – NCellID (по аналогии с референсными сигналами сети LTE – CRS).

Для передачи референсных сигналов NRS определен номер порта антенны 2000. При использовании схемы передачи с двумя антеннами – номера портов 2000 и 2001 соответственно.

Если используется режим работы «in-band operation», то в полосе радиочастот, выделенной для NB-IoT, осуществляется вещание не только референсных сигналов NRS (сети NB-IoT), но и референсных сигналов CRS (сети LTE). При этом значение физического идентификатора соты сети NB-IoT (NCellID) может как совпадать, так и не совпадать с физическим идентификатором соты сети LTE (PCI), что фиксируется параметром «opeartionMode» MIB-NB.

Частотно-временная структура субфрейма для одной и двух антенн соответственно приведена ниже. Для различных физических идентификаторов соты (NCellID) местоположение NRS в частотной области (относительно ситуации, приведенной на схеме) сдвигается на значение «NCellID mod 3».

Ресурсные элементы, используемые для вещания референсных сигналов NRS и CRS (для «in-band operation»), не могут использоваться для передачи полезной нагрузки. Также при использовании схемы передачи с двумя антеннами на время передачи NRS/CRS одной антенной через вторую антенну передача не осуществляется.

Сигналы синхронизации

Первичный сигнал синхронизации (Narrowband Primary Synchronization Signal – NPSS)
NPSS обеспечивает M2M-терминалу (M2M-UE) возможность синхронизации с временной структурой сети с точностью до радио-фрейма, и затем вычисление смещения частоты собственного генератора терминала и его подстройку.

NPSS транслируется в 5-ом субфрейме каждого радифрейма в ресурсных элементах (k_f, l_t), где k_f = 0..10, l_t = 3..13, т.е. в частотной области сигнал передается на всех ресурсных элементах 5-го субфрейма, за исключением последнего, во временной – на всех, кроме первых 3-х. В качестве сигнала в частотной области используется 11-ти элементная последовательность Задова-Чу с корневым индексом равным 5:

Вторичный сигнал синхронизации (Narrowband Secondary Synchronization Signal – NSSS)
NSSS обеспечивает определение физического идентификатора соты NCellID и номера радио-фрейма внутри блока длительностью 80мс, что позволяет принять канал NPBCH.
NSSS транслируется в последнем (9-ом) субфрейме только четных радио-фреймов в ресурсных элементах (k_f, l_t), где k_f = 0..10, l_t = 3..13. В качестве сигнала в частотной области используется 131-но элементная последовательность Задова-Чу, скремблированная и циклически сдвинутая (в соответствии с номером радио-фрейма). Корневой индекс последовательности Задова-Чу и номер скремблирующей последовательности определяются значением физического идентификатора соты (NCellID). Размер циклического сдвига определяется номером радио-фрейма в структуре суперфрейма.

n_f – номер радио-фрейма
Q_f = 33/132 • (n_f / 2)mod 4 – размер циклического сдвига
u = (NCellID mod 126) + 3 – root sequence index
n’ = n mod 131

При использовании режима работы в полосе сети LTE (in-band operation) на время передачи референсных символов сети LTE (CRS) сигналы синхронизации сети NB-IoT (NPSS и NSSS) не вещаются (выкалываются).

Системная информация

Системная информация разделяется на блок мастер-информации (MIB-NB – MasterInformationBlock-NB) и блоки системной информации (SIB-NB – SystemInformationBlocks-NB).

MIB-NB передается с периодом 640 мс в 0-ом субфрейме. Для передачи используется физический канал NPBCH.
Блок системной информации типа 1 (SIB1-NB – SystemInformationBlockType1-NB) передается с периодом 2560 мс в 4-м субфрейме. Для передачи используется физический канал NPDSCH. При этом кол-во повторов внутри периода 2560 мс и номер радио-фрейма для первой передачи определяется конфигурацией сети и физическим идентификатором соты (NCellID) в соответствии с таблицами 16.4.1.3-3, 16.4.1.3-4 3GPP TS 36.213.
Передача последующих SI сообщений осуществляется внутри соответствующих временных окон (SI-window), определенных в SIB1-NB. Каждый SIB-NB ассоциируется со своим временным окном. При этом временные окна для передачи различных SIB-NB имеют одинаковую (и конфигурируемую) длину, не перекрываясь во времени.

Изменение системной информации осуществляется в соответствии с концепцией периодов модификации. Внутри одного периода модификации повторяемые блоки информации должны транслироваться без изменений. Границы периода модификации задаются через системный номер фрейма (SFN) и номер гиперфрейма (hyperSFN), например, (hyperSFN•1024+SFN) mod 4096=0. Блок MIB-NB включает поле systemInfoValueTag, которое индицирует – произошли ли изменения системной информации по сравнению с предыдущим периодом модификации. Абонентское устройство может использовать это значение для понимания актуальности сохраненной системной информации.

Ниже приведена сводная таблица по информации, передаваемой в различных блоках системной и мастер информации.

MIB/SIB

Описание

Существенная информация, необходимая для доступа в сеть и приема последующего блока системной информации SIBType1-NB.

Данные о сети, включая

а также данные по расписанию передачи остальных SIB.

Данные о конфигурации радиоресурсов, включая:

а также системные таймеры.

Информация о перевыборе соты внутри частотного диапазона (intra-frequency) и между частотными диапазонами (inter-frequency).

Информация о соседних сотах внутри частотного диапазона (intra-frequency).

Информация о соседних сотах между частотными диапазонами (inter-frequency).

Данные точного времени.

Чтение и обработка блоков системной информации выполняются только в режиме RRC_IDLE. M2M-терминалы (M2M-UE), находящиеся в состоянии RRC_CONNECTED, уведомляются об изменении системной информации посредством процедуры пейджинга (Paging), либо процедуры прямого указания (Direct Information). Также возможна реализация, при которой базовая станция (eNodeB) при изменении системных данных переводит все M2M-UE из режима RRC_CONNECTED в режим RRC_IDLE.

Физический канал NPBCH

NPBCH – Narrowband Physical Broadcast Channel (широковещательный физический канал) переносит информацию мастер-блока (MIB-NB – Narrowband Master Information Block). MIB-NB имеет размер 34 бита, период передачи – 640 мс. На Рис. 17 представлена структурная схема формирования блока данных для передачи через NPBCH.

Блок данных MIB-NB длиной 1600бит (после выполнения процедур вычисления и вставки CRC, канального кодирования, перемежения и выравнивания скорости) разделяется на 8 независимых блоков, длиной 200бит каждый. Первый блок передается в 0-ом субфрейме радио-фрейма, для которого соблюдается условие SFN mod 64 = 0 и затем повторяется в 7-ми последующих радио-фреймах. Далее аналогичным образом идет передача блоков со 2-го по 8-ой. Таким образом, каждый блок передается 8 раз в течение 80 мс.

Символы, переносящие информацию NPBCH, не занимают ресурсные элементы, выделенные для трансляции референсных сигналов сети LTE и сети NB-IoT (CRS / NRS), а также первые три OFDM символа предназначенные для передачи канала PDCCH сети LTE. Местоположение референсных сигналов в частотной области зависит от NCellID, значение которого определяется по результатам приема сигнала NSSS. При этом всегда предполагается, что используются 4 антенных порта для передачи CRS сети LTE и 2 антенных порта для передачи NRS сети NB-IoT. Истинное кол-во портов будет определено только по результатам чтения и декодирования MIB-NB.

Физический канал NPDCCH

NPDCCH – Narrowband Physical Downlink Control Channel ( физический канал управления линии « вниз ») обеспечивает :

1. Выделение ресурсов трафикового канала линии «вверх» ( NPUSCH ) для передачи пользовательского трафика.

2. Выделение ресурсов трафикового канала линии «вниз» ( NPDSCH ) для передачи:

— отклика на запрос случайного доступа – RAR ;

— сообщения прямого указания ( Direct Information );

— сообщения пейджинга ( Paging).

Выделение ресурсов обеспечивается через команды планирования, передаваемые базовой станцией посредством блоков управляющей информации ((Downlink control information – DCI). Рекомендация 3GPP TS 36.212 (п.6.4.3) определяет три формата блоков DCI (см. Табл. 6).

Формат DCI

Размер (бит)

Описание

Скремблирование

Используется для выделения ресурсов трафикового канала линии «вверх» (NPUSCH) в рамках процедуры uplink scheduling grant. Включает идентификаторы выделенных ресурсов, кол-во повторов, схему модуляции и кодирования (MCS), задержку передачи данных, 3GPP TS 36.212, п. 6.4.3.1

Используется для выделения ресурсов трафикового канала линии «вниз» (NPDSCH) и ресурсов для передачи сообщений в рамках процедуры случайного доступа (Random Access Response – RAR). Включает идентификаторы выделенных ресурсов, кол-во повторов, схему модуляции и кодирования (MCS), задержку передачи данных (3GPP TS 36.212, п. 6.4.3.1), ресурсы трафикового канала NPUSCH для подтверждения M2M-терминалом приема данных (ACK/NACK), 3GPP TS 36.212, п. 6.4.3.2

Сообщение пейджинга (Paging) и прямого указания (Direct Indication), используемого для индикации изменения системной информации

Механизм определения форматов DCI пользовательским терминалом следующий:

Рекомендация 3GPP TS 36.213 (п.16.6) определяет три пространства поиска каналов NPDCCH:
— Type1-NPDCCH-common_search_space – общее пространство поиска, используемое для передачи сообщений пейджинга и прямого указания;
— Type2-NPDCCH-common_search_space – общее пространство поиска, используемое для передачи сообщений в рамках процедуры случайного доступа к сети (random access);
— UE-specific search space – пространство поиска, используемое для передачи сообщений конкретным M2M-терминалам (M2M-UE).

Конфигурация канала NPDCCH для каждого пространства поиска, включая уровень агрегации, максимальное кол-во повторов и номер начального субфрейма определяется в рамках процедуры установления или модификации RRC соединения (для UE-specific search space) или при декодировании блока системной информации SIB2-NB (для Type1-NPDCCH-common_search_space, Type2-NPDCCH-common_search_space) в соответствии с рекомендацией 3GPP TS 36.213 (п.16.6).
При этом актуальное кол-во повторов канала NPDCCH может отличаться от установленного максимального значения (см. Табл. 7).

Максимальное кол-во повторов

(Rmax – 2 в целой степени в диапазоне от 1 до 2048)

Реальное кол-во повторов

Больше или равно 8

Rmax/8, Rmax/4, Rmax/2, Rmax

В случае, если актуальное кол-во повторов меньше максимального числа, оставшиеся SF могут использоваться для NPDCCH каналов, предназначенных другим M2M-терминалам (M2M-UE). Например, если максимальное кол-во повторов определено как 4, то все SF могут содержать DCI одного M2M-UE (с 4-мя повторами), двух (с 2-мя повторами) или четырех (без повторов). При этом терминал должен осуществлять мониторинг всех кандидатов.

При выделении ресурсов для передачи данных в нисходящем канале (DL) блок DCI содержит величину сдвига между окончанием передачи NPDCCH канала и началом передачи NPDSCH (не менее 4мс), а также величину сдвига между завершением передачи NPDSCH и началом передачи HARQ подтверждения (не менее 12мс). Для сравнения LTE PDSCH передается в том же TTI, что и соответствующий PDCCH. Данное различие обусловлено тем обстоятельством, что в сетях NB-IoT отсутствуют требования на минимизацию задержки передачи данных.

При выделении ресурсов для передачи данных в восходящем канале (UL) величина сдвига между окончанием передачи NPDCCH и началом передачи NPUSCH, передаваемая в блоке DCI, составляет не менее 8мс. HARQ должен передаваться не менее, чем через 3мс после NPUSCH.

Формирование физического канала PDCCH происходит в соответствии с пунктом 6.1.2.

Физический канал NPDSCH

NPDSCH – Narrowband Physical Downlink Shared Channel (физический канал с разделением пользователей линии «вниз») обеспечивает:
— передачу индивидуальных данных M2M-терминалу (M2M-UE);
— передачу системных данных;
— передачу сигнала вызова M2M-UE (paging).

Первые символы субфрейма NPDSCH резервируются для канала PDСCH сети LTE (только при работе в режиме «in-band operation») и не используются для передачи полезной нагрузки технологии NB-IoT. По аналогии с описанным выше субфреймом NPDCCH, стартовый OFDM символ для передачи NPDSCH (l_DataStart) определяется значением параметра eutraControlRegionSize, передаваемого в NB-SIB1. В режимах работы, отличных от «in-band operation», значение l_DataStart равно 0.

Максимальный размер транспортного блока (TBS) для канала NPDSCH составляет 680 бит. Транспортный блок размещается в N_SF субфреймах и повторяется N_Rep раз. Таким образом, результирующий блок данных NPDSCH передается в N_SF х N_Rep последовательных субфреймах. Значения параметров N_SF и N_Rep M2M-терминал получает из DCI канала управления NPDCCH.

Технология NB-IoT предусматривает режимы работы с подтверждением и без подтверждения получения M2M-терминалом данных канала NPDSCH. Режим работы индицируется наличием параметра ack-NACK-NumRepetitions DCI.

3GPP определяет механизм работы технологии NB-IoT с несколькими несущими (multi-carrier). В этом случае в режиме соединения с сетью (connected state) возможно выделение ресурса в дополнительном частотном блоке 180кГц для передачи трафика канала NPDSCH.

Передача SIB1-NB
Блок системной информации SIB1-NB передается через канал NPDSCH. Период передачи составляет 256 радио-фреймов (или 2560мс). Номер первого радио-фрейма для передачи определяется физическим идентификатором соты (NCellID) и кол-вом повторов. Передача ведется в субфрейме SF4. Первые три символа не используются (по аналогии с MIB-NB). Ресурс, выделенный для передачи SIB1-NB фиксирован и поэтому не индицируется посредством канала NPDCCH. Размер транспортного блока (208, 328, 440 или 680) и кол-во повторений (4, 8 или 16) индицируется блоком мастер-информации (MIB-NB).

Период модификации SIB1-NB соответствует 4096 радио-фреймов (или 40,96 секунд). Факт модификации индицируется посредством DCI format 2 канала NPDCCH (прямое указание – Direct Indication).

Канал линии «вверх» (Uplink)

Общая информация

Радиодоступ в восходящем канале организован по технологии множественного доступа с частотным разделением каналов на одной несущей частоте (Single Carrier Frequency Division Multiple Access – SC-FDMA).

Возможны два варианта организации физической ресурсной сетки (см. Рис. 21):
1. Разнос поднесущих – 15кГц, длительность одного слота – 0.5мс, кол-во OFDM символов в слоте – 7. Данный вариант организации ресурсной сетки аналогичен организации канала линии «вниз».
2. Разнос поднесущих – 3.75кГц, длительность одного слота – 2.0мс, кол-во OFDM символов в слоте – 7.

В линии «вверх» технологии NB-IoT предусмотрены две схемы модуляции BPSK и QPSK; кол-во антенных портов – 1 (MIMO не используется).
Минимальной единицей для размещения транспортного блока в физической ресурсной сетке сети NB-IoT является ресурсная единица (resource unit – RU). Значение RU определяется форматом PUSCH и величиной разноса поднесущих (см. Табл. 8). Также в таблице указаны возможные схемы модуляции (BPSK или QPSK).

Источник