NR中物理層信號傳輸過程：

下面就簡單介紹一下在5G中物理層的信號是怎樣的一個(gè)完整的傳輸過程，為了能有一個(gè)宏觀上的概念。這里只講procedure，不具體到很細(xì)節(jié)的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)的過程中我也有很多模糊和理解不到位的地方，歡迎大家和我一起討論。
涉及到高層的這里不介紹，物理層處理的起點(diǎn)是MAC層傳下來的TB，終點(diǎn)是生成基帶OFDM信號，然后將基帶OFDM信號變成射頻信號，通過天線發(fā)射出去。這個(gè)過程涉及到很多步驟，參考下面這個(gè)圖。

TB到CW

1、TB是指傳輸塊，MAC發(fā)往物理層的組織形式，都是一些01信息。TB第一步要經(jīng)過CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)。CRC就是加入了一定的冗余信息以保證你的信息具有一定的檢錯(cuò)或者糾錯(cuò)能力，說白了就是一種信元編碼。就好像你寫了一封信，正經(jīng)的內(nèi)容寫完了，你又加了一句：“如果你收到信的時(shí)候信封被拆封了，那么說明我的信已經(jīng)被別人看了，你最好給我回個(gè)電話”一樣。

2、從高層下來的TB有時(shí)會過大，那么過大的TB就要經(jīng)過碼塊分割，分割為適合下一步處理的大小，要注意分割之后還要加CRC。

3、分割后的碼塊要經(jīng)過信道編碼，就比如漢明碼、卷積碼、Turbo碼、Polar碼等，使得接收端可以檢測或者糾正傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)了可靠傳輸。

4、編碼后的信號，有時(shí)太多，分給它的資源卻太少或信號太少，分的資源太多，那么就要進(jìn)行速率匹配，以實(shí)現(xiàn)信息和資源的匹配。簡單說就是信息多了就扔掉一些，信息少了就重復(fù)一些。

5、速率匹配后的碼塊，從一個(gè)個(gè)的單個(gè)碼塊又串聯(lián)在一起，形成的就是碼字CW（code word）。

說白了碼字codeword其實(shí)就是TB的變形。

MIMO、OFDM實(shí)現(xiàn)過程

1、此時(shí)的碼字仍然是一個(gè)個(gè)的0和1，這些0和1要進(jìn)行擾碼操作。擾碼就是將信息bit和擾碼序列相乘得到新的加擾后的序列。擾碼序列會根據(jù)小區(qū)ID、子幀編號和UE ID的不同而不同，在5G中，由于不再是LTE那樣以子幀為單位進(jìn)行調(diào)度，而是以符號為單位，所以5G中擾碼序列一般不再與時(shí)域的信息有關(guān)。進(jìn)行加擾的目的就是上行避免不同的UE之間的干擾，下行避免不同的小區(qū)之間的干擾。
2、加擾后的bit要進(jìn)行調(diào)制，如下圖

從此從0和1的bit變?yōu)閺?fù)數(shù)值。5G中多數(shù)采用QAM調(diào)制，就是用不同的幅度和相位表示不同的01 bit，在數(shù)學(xué)表達(dá)上，調(diào)制后的符號可以表示為復(fù)數(shù)值，圖中的I路和Q路分別是復(fù)數(shù)值的實(shí)部和虛部。具體的調(diào)制以及為什么要進(jìn)行調(diào)制可以參考另一篇文章https://blog.csdn.net/m0_45416816/article/details/96572794
3、調(diào)制后得到的復(fù)數(shù)值信號，要進(jìn)行層映射。現(xiàn)在的系統(tǒng)最多可以同時(shí)處理2個(gè)碼字，也就是說前面所說的從TB到CW的這個(gè)過程，目前可以有2個(gè)這樣的過程并行進(jìn)行。所以在層映射的過程中，包括1個(gè)碼字的映射和2個(gè)碼字的映射。這里所說的1個(gè)碼字或者2個(gè)碼字，指定是碼字流，也就是一串碼字流或是兩串碼字流。單碼字流最多可以映射到4層，雙碼字流最多可以映射到8層。從協(xié)議38211中直接把層映射的表格拿過來如下。從表中可以很清楚的了解層映射的方式，以單碼字映射到3個(gè)層為例，映射方式就是把碼字按順序分到層1一個(gè)、層2一個(gè)、層3一個(gè)，然后又層1一個(gè)、層2一個(gè)…雙碼字映射方式與單碼字類似，以雙碼字映射到7個(gè)層為例，碼字流1映射到層1一個(gè)、層2一個(gè)、層3一個(gè)，然后又層1一個(gè)、層2一個(gè)… 碼字流2映射到層1一個(gè)、層2一個(gè)、層3一個(gè)、層4一個(gè)，然后又層1一個(gè)、層2一個(gè)…


4、層映射之后的復(fù)數(shù)值信息進(jìn)行預(yù)編碼，就是將各層輸出的結(jié)果看做一個(gè)向量，與一個(gè)預(yù)編碼矩陣相乘，得到預(yù)編碼的結(jié)果就可以直接進(jìn)行天線端口映射了。這部分內(nèi)容可以參考38211中6.3.1.5。層映射和預(yù)編碼兩步合起來，其實(shí)就是為了將碼字映射到各個(gè)天線端口上進(jìn)行發(fā)射。這里就涉及到物理天線數(shù)和天線端口數(shù)，因?yàn)樵?G和5G中，多天線系統(tǒng)是為了將信號除了頻域分集、時(shí)域分集以外，在加入空間分集，也就是不同的信號走不同的路。物理天線數(shù)就是多天線系統(tǒng)中實(shí)際的天線個(gè)數(shù)，決定了空間分集的理論上限，但如果不同的物理天線所形成的“路”太近了，那么也就失去了空間分集的意義，此時(shí)不同的物理天線就是一條“路”，所以天線端口數(shù)就是實(shí)際的“路”的多少。也就是天線端口數(shù)≤物理天線數(shù)。
5、從一個(gè)天線端口出來的一系列復(fù)數(shù)信號，每個(gè)復(fù)數(shù)信號都與一個(gè)子載波相乘，然后一系列子載波相加，就可以得到一個(gè)OFDM符號。過程可以這么描述，但在實(shí)際中，子載波也是復(fù)數(shù)信號，是一個(gè)復(fù)指數(shù)信號，根據(jù)歐拉公式，也有實(shí)部和虛部，分別是一個(gè)sin函數(shù)和一個(gè)cos函數(shù)，在設(shè)備中存在的形式其實(shí)是一張表，這張表給出了每個(gè)采樣時(shí)刻每個(gè)子載波的sin函數(shù)和cos函數(shù)的幅值。天線端口的復(fù)數(shù)信號和表中的值進(jìn)行相乘，所有相乘的結(jié)果再相加，就是某一個(gè)采樣時(shí)刻的OFDM符號的幅值。一系列采樣時(shí)刻的OFDM符號的幅值構(gòu)成OFDM符號，該數(shù)字符號再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換、功放、射頻等一系列操作最終發(fā)射出去。當(dāng)然后面這些都是實(shí)現(xiàn)上的問題。至于采樣間隔具體是多少，和什么有關(guān)系，也可以參考我的另一篇文章https://blog.csdn.net/m0_45416816/article/details/98349772

這就是宏觀上物理層的信號過程的一個(gè)簡單描述，每個(gè)單獨(dú)的部分又有很多的知識。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的5G NR中物理层信号传输过程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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