NR PRACH(四)PRACH与SSB的映射
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协议规定 5种SSB Pattern caseA~E,即规定了SSB 在时域周期内的发送机会,可以分别对应不同波束;
所以在NR中,只有当SSB 的波束扫描信号“覆盖”到UE时,UE 才有机会发送PRACH 随机接入。
即这次的标题PRACH 的发送时刻RO 需要和SSB建立映射关系。然后基站可以根据UE上行PRACH 的资源位置,决定下行RAR 发送的波束。
先看 定义
SSB-per-rach-occasion N代表SSB 与RO 的映射关系 ,其中一个RO 对应的preamble是由参数totalNumberOfRA-Preambles指定的
SSB-per-rach-occasion N 的含义
如果N<1 ,代表一个SSB 映射到多个RO 上,每个RO 都有R 个连续的CB preamble index (0~R-1)。例如totalNumberOfRA-Preambles =64 ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB 1/8 :12 即N=1/8 R=12
N=1/8,代表一个SSB 映射到8个RO ,每个RO 都有连续的12 个CB Preamble
如果N>=1, 即一个RO 映射到多个SSB。SSB n 就有R个连续的CB preamble,每个RO 的起始preamble index 是。例如totalNumberOfRA-Preambles =64 ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB 2 :12 即N=2 R=12 N=1,代表一个SSB 映射到一个RO 这个不用解释。
如果N=2,代表2个SSB 映射到一个RO(64个preamble),每个SSB 分得 32 个preamble:
SSB 0 的起始preamble index =0*64/2 =0 preamble 0~31(其中0~11 是CB preamble),
SSB 1 的起始preamble index =1*64/2 =32 preamble 32~63(其中32~44 是CB preamble)
N>1 时 参数 totalNumberOfRA-Preambles 配置是 N 的整数倍
对于link recovery ,BeamFailureRecoveryConfig 中的ssb-perRACH-Occasion 会提供对应的参数,道理与前面的意思相同。
当ssb-perRACH-Occasion<1 时,即一个SSB 对应多个RACH Occasion
SSB 索引和RACH 中的CB preamble对应关系,顺序为:
1 每个PRACH Occasion 中的CB Preamble 按照Preamble index 次序递增
2 当配置RACH FDM 时(即频域多个RACH Occasion),按照频域索引递增
3 当配置PRACH 时隙内,多个PRACH Occasion时,按照PRACH 时隙内索引递增
4 当配置多个PRACH 时隙时,按照PRACH 时隙索引递增。
实际举例
例1
前提 4 个 SSB(0~3),msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64
ssb-perRACH-Occasion =1/4 CB-preambles-per-SSB=60
一个SSB 映射到4个RO,每个RO上的CB preamble 分别为0~59
例2
前提 4 个 SSB(0~3),msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64 ssb-perRACH-Occasion =1 CB-preambles-per-SSB=56
一个SSB 映射到1个RO,每个RO上的CB preamble 分别为0~55
例3
前提 8 个 SSB(0~7),msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64
ssb-perRACH-Occasion =2 CB-preambles-per-SSB=12
2个SSB 映射到1个RO,SSB 对应的CB preamble 分别为0~11(SSB0),32~43(SSB1)
例4
前提 4 个 SSB(0~3),msg1-FDM = 4(表示频域 PRACH occasion 的个数) totalNumberOfRA-Preambles =64 ssb-perRACH-Occasion =4 CB-preambles-per-SSB=12
4个SSB 映射到1个RO,SSB 对应的CB preamble 分别为0~11(SSB0),16~27(SSB1) 32~43(SSB2) 48~59(SSB3)
RACH 信道配置-SSB和RACH发送时刻关系
SSB 块在一个周期内(ssb-PositionsInBurst,5ms)有多次发送机会(Pattern对应Case A/B/C/D/E) 最大值为L=4/8/64,实际发送个数
PRACH 在时域和频域上有多个发送时刻,每个SSB块要和PRACH 发送时刻建立映射关系。
SSB映射到RO的关联周期的定义是在该周期内至少完成一轮SSB到RO的映射,使得每个实际发送的SSB至少映射到一个RO。SSB映射到RO的关联周期必须是PRACH配置周期的整数倍,且倍数是下表所列取值中的最小值。其中,该关联周期从无线帧0开始计算。在一个关联周期内,完成一轮SSB到RO的映射之后,继续下一轮映射,直到剩余的RO不足以完成一轮SSB到RO的映射。如果剩余的RO不足以完成一轮SSB到RO的映射,则这些剩余RO为一个无效RO集合。该无效RO集合内的所有RO不能关联到SSB,也不能用于PRACH传输。由于在一些配置条件下, SSB映射到RO的关联周期内包含的有效RO个数是可变的,因此,NR协议进一步通过关联模式周期来定义SSB映射到RO的关联周期的时域重复周期。SSB映射到RO的关联模式周期的最大值是160ms。
在每个SSB 和RO 进行完至少一次映射后,再根据下表去取最小值确定SSB 映射到 PO 的周期。
下面用一个具体的例子来说明。假设PRACH配置周期是10ms,上下行转换周期是4ms,SSB周期是80ms, SSB映射到RO的关联周期是10ms、20ms和40ms, SSB映射到RO的关联模式周期是160ms(表示每间隔160ms, SSB映射到RO的关联周期重复一次)。一个SSB周期内实际发送的SSB个数NSSB=8,偶数号和奇数号PRACH 配置周期内分别包含8个和6个有效RO,包含SSB的PRACH配置周期内有0个有效RO。如下图所示,关联模式周期(160ms)由6个关联周期组成。在前面150ms(对应于编号为0~14的无线帧)内,依次包括4、1、2、4、2和2个PRACH配置周期,分别采用不同的颜色表示;最后10ms(对应于编号为15的无线帧)是奇数号无线帧,只能映射6个SSB,所以无法映射全部8个SSB。因此,这6个RO组成了无效RO集合,该无效RO集合内的所有6个RO不能被SSB映射,也不能用于PRACH传输。无线帧3是奇数号无线帧,有6个RO,但是根据SSB映射到RO的关联周期的定义,无线帧0、1、2和3中总的有效RO个数必须是8的倍数,所以无线帧3只能有2个有效RO;同理,无线帧6和14只有2个有效RO,无线帧10只有4个有效RO。
如何确定SSB 块在一个周期的有多少次发送机会?
SIB1 中的IE
freqBandIndicatorNR 41
ssb-PositionsInBurst
{
inOneGroup '11111111'B
},
inOneGroup
When maximum number of SS/PBCH blocks per half frame equals to 4 as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1, only the 4 leftmost bits are valid; the UE ignores the 4 rightmost bits. When maximum number of SS/PBCH blocks per half frame equals to 8 as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1, all 8 bits are valid. The first/ leftmost bit corresponds to SS/PBCH block index 0, the second bit corresponds to SS/PBCH block index 1, and so on. When maximum number of SS/PBCH blocks per half frame equals to 64 as defined in TS 38.213 [13], clause 4.1, all 8 bit are valid; The first/ leftmost bit corresponds to the first SS/PBCH block index in the group (i.e., to SSB index 0, 8, and so on); the second bit corresponds to the second SS/PBCH block index in the group (i.e., to SSB index 1, 9, and so on), and so on. Value 0 in the bitmap indicates that the corresponding SS/PBCH block is not transmitted while value 1 indicates that the corresponding SS/PBCH block is transmitted.
38.213 中规定了SSB 5种case 分别对应 每半帧不同的SSB 发送情况,在FR1 中 L=4 or 8;FR2 L=64。
对于大多 数频段来说,协议规定了唯一的默认SSB子载波间限,同时也规定了唯一的默认SSB模式。
38.104 Table 5.4.3.3-1(FR1) 5.4.3.3-2(FR2) 是具体情况
N41 log中看SSB SCS 是15KHZ 这SSB pattern是 Case A
在各个区间中,特定NR ARFCN(NREF)对应频率和参考频率(FREF-Offs)的偏移,就是NREF和NREF-Offs的差值和ΔFGlobal的乘积,即FREF = FREF-Offs + ΔFGlobal x ( NREF- NREF-Offs)。这里,NR ARFCN(NREF)= 518190在区间A中(FREF-Offs为0 MHz,NREF-Offs为 0),FREF为0 + 5 x ( 518190– 0 ) = 2590900 kHz,即2590.9 MHz =2.5G HZ。<3G HZ
则5ms半帧内 SSB 发送次数 L =4
inOneGroup '11111111'B 根据规定 则忽略 最右边的4bits,因此网络实际只发送了SSB 0~3
PRACH occasion 有效性的确认
1 对于FDD 所有的PO 都是有效的,前提是SSB 和PO 进行过mapping 后的PO 才是有效的,常见上面内容mapping后,可能有些PO 并没有用到。
2 对于TDD,基站通过PRACH Configuration Index配置的RACH时机不一定都是有效的,UE还要结合帧结构进行判断。基站只是告诉UE哪些RACH时机可以用于发送preamble,实际能不能发送要UE自己判断。
2.1 如果UE没有收到tdd-UL-DL-Configuration,在满足以下条件时,RACH时机是有效的:UE在RACH时机对应的RACH时隙没有处理SSB,并且RACH时机和前面最近的SSB相隔至少Ngap个符号 —— 如果preamble SCS为1.25 KHz或5 KHzNgap为0;如果preamble SCS为15 KHz、30 KHz、60 KHz或120 KHz,Ngap为2。
2.2如果UE收到tdd-UL-DL-Configuration,在满足以下条件之一时,RACH时机是有效的:
一、RACH时机在UL符号范围内;
二、UE在RACH时机对应的RACH时隙没有处理SSB,并且RACH时机和前面最近的SSB相隔至少Ngap个符号,并且RACH时机和前面最近的DL符号相隔至少Ngap个符号,则RACH时机是有效的。Ngap取值同上。
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