5G-R15版本特性描述(上)

www.3gpp.org于2018/1/24发布了“Submission of initial 5G description for IMT-2020”。内容为：基于2017年12月份完成的5G NR规范，3GPP组织已经提交5G方案的初始描述文件到ITU，这是IMT-2020提交和评估过程中的重要一步。由华为公司Wu Yong和爱立信公司的asbjorn.grovlen编写的初始“Description template of 3GPP 5G candidate for inclusion in IMT-2020”文件对3GPP的5G方案的技术特性进行了总结。

 总结报告还没有完全完成和定稿，但是已经对3GPP R15(2017/12版本)的相关内容进行了很好的总结,有助于ITU-R和其它评估组织更好地了解相关技术，启动ITU-R的评估过程。

报告下载地址：https://www.3gpp.org/ftp/Information/presentations/PCG40_11.zip

对其中5G NRRIT(无线接口技术)的特性模板翻译如下，本文翻译了一部分内容，剩余部分后续完成。另题目下黑色字体为问题和要求，蓝色部分为应答内容。

Characteristics template for NR RIT of “5G”(Release 15 and beyond)

“5G” NR RIT的特性模板 (R15及未来版本)

(将全文分为三部分发布，此文为第一部分。包括测试环境、无线接口功能、时延分布特征的信道追踪特性、物理信道结构和复用等内容)

3GPP使用描述模板来提供5G特性的描述。它包括一个SRIT的特性模板(包括NR和LTE)和一个NR RIT的特性模板。(注：RIT为Radio Interface Technology ，无线接口技术；SRIT为Set of RIT，无线接口技术集合)。

文章根据当前3GPP R15版本进行特性描述。新功能可能会包含在未来的RIT更新文件中。

目前这个初始特性模板文件中，3GPP提供了对独立评估组来说比较重要的一些特性，以便了解3GPP在RIT方面的最新进展。未来发布的版本中，将会包含更多的信息。

5.2.3.2.1      测试环境

本技术描述文档中对应哪些测试环境(对应ITU-R M.2412-0报告)?

本文档目标在于解决ITU-RM.2412-0所描述的3种用户场景(eMBB, mMTC和URLLC)下的5种测试环境的需求。

5.2.3.2.2      无线接口功能

5.2.3.2.2.1   多址接入

采用什么样的多址接入技术？采用主要参数来描述多址接入机制。

 -     下行和上行：

多址接入是以下技术的组合：

·   OFDMA: 同步/基于调度；去往/来自不同UE的传输资源相互正交分配，频域粒度为：一个资源块包括12个子载波，支持多个子载波间隔，数据采用15KHz，30KHz，60KHz和120KHz。(详见5.2.3.2.7及相关参考材料)

-  上下行都采用CP-OFDM，上行还可以采用DFT-spread-OFDM。

-  发送端载波是否采用约束技术(如滤波、加窗等)对接收侧来说是透明的。使用相关的约束技术应当保证频谱利用率能够得到增强。

·  TDMA: 去往/来自UE的传输资源在时间上有所不同。粒度为：一个时隙由14个OFDM符号组成，还可能包含2、4和7个OFDM符号。一个时隙的长度随子载波长度而变化，范围为0.125ms到1ms。(详见5.2.3.2.7及相关参考材料)

·  CDMA:由信道编码处理增益来抑制小区间干扰，从而使得频率复用度可以为1。(信道编码的详细内容请参见5.2.3.2.2.3)

· SDMA:使用同一个时间/频率资源来进行多用户间的收发工作，是一种高级天线技术(关于高级天线特性，请参见5.2.3.2.9）。

至少支持上行免调度传送方式。

上述机制至少适用于eMBB和URLLC。

  (注：同步意味着采用定时同步等机制来保证UE之间的定时偏移在循环前缀范围内)

5.2.3.2.2.2  调制算法

5.2.3.2.2.2.1       采用哪种基带调制方式及其特性

如果数据调制和分布(spreading)调制都需要，请予以详细描述。描述数据和控制信息所采用的调制算法。调制后的符号率是多少？

 -     下行：

·      数据和高层控制信息：QPSK, 16QAM, 64QAM 和256QAM (请参见TS38.211中第7.3.1.2节)

·      L1/L2控制：QPSK(请参见TS38.211中第7.3.2.4节)

·      符号速率：每1440KHz资源块的符号速率为1344ksymbols/s(相当于每180KHz资源块的符号速率为168ksymbols/s)

-     上行：

·      数据和高层控制信息：QPSK, 16QAM, 64QAM 和 256QAM (请参见TS38.211中第6.3.1.2节).

·      L1/L2控制：BPSK, π/2-BPSK, QPSK(请参见TS38.211中第6.3.2节)。

·      符号速率：每1440KHz资源块的符号速率为1344ksymbols/s(相当于每180KHz资源块的符号速率为168ksymbols/s)

上述信息至少应当适用于eMBB。

5.2.3.2.2.2.2       PAPR

基带滤波后RF的峰均比是多少dB？请详述PAPR降低算法。

PAPR取决于波形及单元载波(component carrier)的数目。提供PAPR时假定采用单个单元载波。对于DFT-s-OFDM，PAPR还取决于调制方式。 

上行采用DFT-s-OFDM时，必要的话，cubic metric (CM)也可以作为从信号调制特性中进行功率de-rating的一种预测方法。

-     下行PAPR是8.4dB(99.9%)。

-     上行，CP-OFDM的PAPR是8.4dB(99.9%)，DFT-s-OFDM的PAPR如下表所示：

注：上面得值是不考虑频谱整形的结果。当π/2 BPSK考虑频谱整形时，PAPR和CM的值会更小，如考虑到PAPR和解调性能之间的均衡，π/2 BPSK的PAPR为1.75dB。

>24GHz时，使用π/2 BPSK DFT-S-OFDM的用户可以采用频谱整形。上下行方向上的任何PAPR降低算法都和发射机的具体实现方式有关。

5.2.3.2.2.3  错误控制编码机制和交织

5.2.3.2.2.3.1       提供上下行错误控制编码机制，如FEC或者其他方式？

 -     下行和上行：

·      数据：采用速率为1/3或1/5的低密度极性校验(LDPC)编码，结合基于减码(puncturing)/重复的速率适配，可以获得所需的总体码率(详见TS38.212中的5.3.2)。LDPC信道编码有助于实现低时延和高吞吐量的解码。

·      L1/L2控制：对于大于11比特的DCI(下行控制信息)/UCI(上行控制信息)，采用Polar码，结合基于减码(puncturing)/重复的速率适配，可以获得所需的总体码率(详见TS38.212中的5.3.1)。其他情况下， 1比特重复，2比特simplex编码，对于3~11比特的DCI/UCI采用reedmuller编码。(此段翻译不准确，待验证)

上述信息至少应当适用于eMBB。

解码机制取决于接收机的实现方式。

5.2.3.2.2.3.2       请简述上下行比特交织算法。

 -     下行：

· 数据：速率适配后，对LDPC编码进行比特交织 (详见TS38.212第5.4.2.2节)。

·  L1/L2控制：比特交织是Polar编码过程的一部分(详见TS38.212第5.4.1.1节)。

-     上行：

· 数据：速率适配后，对LDPC编码进行比特交织 (详见TS38.212第5.4.2.2节)。

· L1/L2控制：速率适配后，对Polar编码进行比特交织 (详见TS38.212第5.4.1.3节)。

上述算法至少应当适用于eMBB。

5.2.3.2.3      时延分布特征的信道追踪特性

描述适应快速变化的时延分布特征的信道追踪特性(如信道追踪算法、前导符号配置等)。

为了支持信道追踪，上下行方向上可以传送不同类别的参数信号。

-     下行：

·      主同步信道和辅同步信道(PSS/SSS)：PSS/SSS在小区内周期传送，其周期由网络进行配置。UE可以基于这些信号来检测和维持小区定时。如果gNB采用混合波束赋形，则PSS和SSS在每个模拟波束上分别发送。网络可以在频域配置多个PSS和SSS。

· UE专用解调参考信号(DM-RS)：PDCCH对应的DMRS用于进行PDCCH相干解调的下行信道估计。PDCCH对应的DM-RS与PDCCH一起传送。

· UE专用解调参考信号(DM-RS)：PDSCH对应的DMRS用于进行PDSCH相干解调的下行信道估计。PDSCH对应的DM-RS与PDSCH一起传送。

·      UE专用的相位追踪参考信号(PT-RS)：PDSCH除了使用DM-RS之外，还使用PT-RS来对不包含DM-RS的PDSCH符号间的相位错误进行校正。PT-RS也可用于多普勒和时变信道的追踪。PDSCH对应的PT-RS在需要的时候与PDSCH一起传送。

·      UE专用信道状态信息参考信号(CSI-RS)：CSI-RS用于对信道状态进行估计，以便对gNB发送反馈报告，来辅助进行MCS选择、波束赋形、MIMO秩选择和资源分配等工作。CSI-RS可以根据gNB的配置，来进行周期性、非周期性和半持续方式进行传送。CSI-RS也可用于进行干扰测量和精细频率/时间追踪的用途。

-     上行：

· UE专用解调参考信号(DM-RS)：PUCCH对应的DMRS用于进行PUCCH相干解调的上行信道估计。PUCCH对应的DM-RS与PUCCH一起传送。

·UE专用解调参考信号(DM-RS)：PUSCH对应的DMRS用于进行PUSCH相干解调的上行信道估计。PUSCH对应的DM-RS与PUSCH一起传送。

·UE专用的相位追踪参考信号(PT-RS)：PUSCH除了使用DM-RS之外，还使用PT-RS来对不包含DM-RS的PUSCH符号间的相位错误进行校正。PT-RS也可用于多普勒和时变信道的追踪。PDSCH对应的PT-RS在需要的时候与PDSCH一起传送。

· UE专用探测参考信号(SRS)：用于上行信道状态信息的估计，以辅助进行上行调度、上行功控，还可用于辅助进行下行传送(如基于上下行互易性的下行波束赋形)。UE可以根据gNB配置的速率周期性地发送SRS。

信道追踪/估计算法的细节与接收机的实现方式有关，不是本规范的内容。

信道追踪/估计算法的细节与接收机的实现方式有关，如可以使用基于MMSE的具有频域和时域差值特性的信道估计方式。

5.2.3.2.4      物理信道结构和复用

5.2.3.2.4.1  所支持带宽下的物理信道的比特率等特性

所支持带宽下的物理信道的比特率是多少(Mbps或Gbps)?如调制符号速率与调制符号比特以及天线支持的流数之间的乘积(product)。

物理信道比特取决于调制阶数、空间复用层数、信道带宽所支持的资源块的数目以及所使用子载波间隔。每层的物理信道比特率可以表达为：

R_layer= N_mod x N_RB x 2^µ x 168 kbps

其中：

- N_mod是不同调制阶数下每个符号中所包含的比特数(QPSK: 2, 16QAM: 4, 64QAM: 6, 256QAM: 8)。

-   N_RB是信道带宽所对应的聚合的频域的资源块的数目。

-  µ取决于子载波间隔，其取值为。

例如，400MHz下，采用120KHz子载波间隔()时，对应264个资源块，切采用256QAM，则物理信道比特率为每层2.8Gbps。

5.2.3.2.4.2  层1和层2动态和静态开销估算

请进行层1和层2动态和静态开销估算。

-     下行

下行L1/L2开销包括：

1.     不同类型的参考信号

a.     对应PDSCH的DMRS

b.    对应PDSCH的PTRS

c.      PDCCH的解调参考信号DMRS

d.     专用于信道状态估计的参考信号(CSI-RS)

e.     追踪参考信号(TRS)

2.     在每个时隙前3个OFDM符号行传送的L1/L2控制信令

3.     同步信号和物理广播控制信道，包括在SS/PBCH块中包含的解调参考信号

4.     L2子层(MAC/RLC/PDCP)的PDU包头开销

不同参考信号产生的开销如下表所示。注意，PDCCH的DMRS包含在PDCCH开销中。

由L1/L2控制信令导致的开销取决于小区中所配置的 CORESET的大小和周期，还包括PDCCH DMRS的开销。如果每个时隙中都传送CORESET，则采用全部载波带宽和3个PDCCH符号的话，控制信道最大开销为21%。如果时隙中前3个符号中的时频域资源的1/3用于PDCCH，则典型信道开销为7%。

SS/PBCH产生的开销由SS/PBCH周期、SS/PBCH周期内所传送的SS/PBCH块数以及子载波间隔来决定。假设100个资源块大小的载波，20ms的周期下，如果SS/PBCH块传送的数目最大，则开销在0.6 % 到2.3 % 之间。

-     上行

L1/L2开销包括：

1.     不同类型的参考信号

a.     PUSCH DMRS

b.    PUCCH DMRS

c.     PTRS

a.     网络侧用于上行信道状态信息的SRS

2.     采用可配置的资源数传送的L1/L2控制信令(参见4.2.3.2.4.5)

3.     由随机接入、上行时间同步控制、功率余量(headroom)报告和缓存状态报告等所产生的L2控制开销

4.     L2子层(MAC/RLC/PDCP)的PDU包头开销

PUSCH DMRS产生的开销与PDSCH DMRS的开销相同，如配置不同的符号数时，信道开销在4%到29%范围内。

周期性SRS的开销取决于配置的符号数(???)、子载波间隔以及周期。采用20ms周期时，如果子载波间隔是15KHz，则开销变化范围为0.4%到1.4%。

随机接入预留的上行资源数由具体配置来决定。

上行定时同步控制所产生的开销由具体配置和小区内激活UE数来共同决定。

缓存状态的开销由配置来决定。

上述第4项(即PDU包头)所产生的开销主要取决于数据包的大小。

5.2.3.2.4.3  可变比特率特性

可变比特率特性：如何支持具有可变比特率需求的应用和业务。

对于调制方式、码率、空间复用层数的特定组合，用户可获得的数据速率受控于调度器分配的资源块的数量。多种业务情况下，可用/可分配的资源以及由此所获得的数据速率是在多个业务间共享的。

5.2.3.2.4.4  可变有效负荷特性

可变有效负荷特性：对于具有可变有效负荷的IP类应用层协议(如VoIP、视频流、交互游戏等)如何支持。

请参看5.2.3.2.4.3。

传输块大小可以在X比特和Y比特之间变化。每个传输块所包含的比特数可以采用精细粒度来设定。详见TS38.214中第5.1.3.2节。

5.2.3.2.4.5  信令传送机制

信令传送机制:用户数据的信令/控制对应的不同传送机制。

-        下行：

L1/L2控制信令与数据复用后在BWP(带宽部分)内所分配的时间和频率资源上传送。控制信令采用QPSK调制(数据采用QPSK,16QAM, 64QAM 和 256QAM)。控制信令错误检验码采用Polar码(数据采用LDPC码)。

-        上行：

L1/L2控制信令在所分配的资源上传送，它可以在BWP内与数据进行时频复用。L1/L2控制信令也可以与PUSCH上的数据进行复用。L1/L2控制信令的调制方式为π/2-BPSK, BPSK和 QPSK。

控制信令的有效载荷较小时，错误校验编码采用块码(block codes)，控制信令的有效载荷较大时，错误校验编码采用Polar码(数据采用LDPC码)。

上下行方向上，高层信令(如MAC、RLC、PDCP包头和RRC信令)在传输块(TB)内传送，因此需要使用和用户数据相同的物理层发送处理过程。

5.2.3.2.4.6  小信令开销  (信息后续提供，翻译省略)