NR的物理资源（二）

NR的物理资源（二）
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这一篇继续讲频域。

前面讲到，在FR1中，100 MHz最多包含273 RB（SCS = 30 kHz）——这里有个“小”问题，100 MHz减去最小保护频带（100 000 - 845 x 2 = 98 310 kHz），还比273 RB （30 x 12 x 273 = 98 280 kHz）多30 kHz，对OFDM来说，就是一个SC的偏差，不能接受。

可见，对传输带宽（273 RB）的位置，需要更“精确”的描述，基站和UE达成“共识”，OFDM才能正常工作。

3GPP将0 ~ 100 GHz（绝对频率）划分为若干信道（Channel），构成信道栅格（Channel Raster）。

在不同区间中，间隔大小（ΔFGlobal）是不同的（在LTE中，固定为100 kHz）,频率越高，间隔越大。

0 ~ 100 GHz划分为三个区间：1、0 MHz ~ 3000 MHz （区间A），间隔是5 kHz；2、3000 MHz ~ 24 250MHz（区间B）；间隔是15 kHz；3、24 250 MHz ~100 GHz（区间C），间隔是60 kHz。

由此，0 ~ 100 GHz划分为3 279 166个信道（如果0也算的话），可用NR-ARFCN（NR Absolute Radio Frequency Channel
Number，NR绝对无线频率信道号）标识，可称为NR频点，意义类似于LTE的ARFCN（Absolute Radio Frequency Channel Number，绝对无线频率信道号）。

三个区间的起始位置（0 MHz、3000 MHz、24 250 MHz）定义为参考频率（FREF-Offs），分别对应NR ARFCN （NREF-Offs）为0、600 000和2 016 667。

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N REF和N REF-Offs的差值和ΔF Global 的乘积，即FREF = FREF-Offs ΔFGlobal x ( NREF- NREF-Offs)。

举个例子，NR ARFCN（NREF）= 620 000在区间B中（FREF-Offs为3000 MHz，NREF-Offs为600 000），F REF为3000 000 15 x ( 620 000 – 600 000 ) = 3300 000 kHz，即3.3 GHz。

由此，可用NR ARFCN（NREF）描述频带包含频点。

上行NR ARFCN和下行NR ARFCN格式均为First - <step size> - Last，各包含3个数——First表示第一个频点，Last表示最后一个频点。

step size表示可用频点的步进值（ΔFRaster）大小——ΔFRaster =ΔFGlobal x step size。

以n34为例，step size为20，ΔF Global 为5 kHz，ΔF Raster = 5 x 20 = 100 kHz。

注意，某些频带（比如n41和n79）有两种ΔF Raster可选，但ΔF Raster小于SCS时不可用。

再看对应频率。

以n79为例，如果ΔF Raster为30 kHz，第一个频点为693 334，频率为3000 000 15 x ( 693 334– 600 000 ) = 4400 010 kHz，约为4400 MHz；最后一个频点为7333 332，频率为3000 000 15 x ( 733 332– 600 000 ) = 4999 980 kHz，约为5000 MHz。

可见，说n79范围为4400 MHz ~ 5000 MHz也差不太多。

对于SUL（Supplementary Uplink，辅助上行）、FDD上行或TDD的n90，NR ARFCN对应频率，在上述计算结果（FREF）基础上，还要加上频率偏移（Δshift），即FREF_shift = FREF Δshift。

基站通过frequency shift 7p5khz指示Δshift，取值为0 kHz或7.5 kHz。

7.5 kHz这个值，源于LTE对基带DC信号的调制偏移，大小为LTE SCS（15 kHz）的一半，NR定义Δshift是为了避免UE发送的LTE信号和NR信号产生干扰。

附带一提，为了UE可以快速搜索SSB，3GPP还定义了同步栅格（Synchronization Raster）。

在LTE中，PSS、SSS和PBCH固定放置在载波正中间，在NR中，SSB的位置灵活很多（还可以放置额外的SSB用于测量），但这也为SSB搜索增加了困难。

相对于LTE，NR的ARFCN实在太多，按照信道栅格搜索太费时间，因而引入了同步栅格。

显然，同步栅格的间隔应远大于信道栅格（特别是高频），以减少同步信道数量。

同步栅格也划分为三个区间（0 MHz ~ 3000
MHz、3000 MHz~ 24250 MHz、24 250 MHz ~ 100 GHz），和信道栅格定义相同。

SSB参考频率（SSREF）和GSCN（Global Synchronization Channel Number）对应，各区间计算公式不同——区间A：N取值范围为1 ~ 2499，M取值为1、3、5，GSCN= 3N ( M – 3 ) / 2，SSREF = N x 1200 M x 50kHz；区间B：N取值范围为0 ~ 14 756，GSCN = 7499 N，SSREF = 3000 N x 1.44 MHz；区间C：N取值范围为0 ~ 4383，GSCN = 22 256 N，SSREF = 24 250.08 N x 17.28 MHz。

相似的，可用GSCN描述各个频带的同步信道。

以n77为例，第一个GSCN为7711，SSREF = 3000 ( 7711 - 7499 ) x 1.44 MHz =
3305.28 MHz；最后一个GSCN为8329，SSREF = 3000 ( 8329 - 7499 ) x 1.44 MHz = 4195.2 MHz。

了解NR ARFCN后，来认识另一个NR新增概念：Point A。

由于频带宽度大幅增加，频域资源分配非常灵活，NR弱化了“中心频点”概念（但还是存在的），在频域定义一个参考点，用于指示频域资源的位置，这个参考点就是Point A。

我不知道A是什么单词的缩写（甚至可能不是），暂且理解为Absolute吧，因为Point A确定以后，就不会变了——我是不会变的，就是不会变（老周附体）。

Point A就像是标记为“零”的里程碑，其他频域位置可以通过相对Point A的偏移来表示，且可以使用不同的单位（比如“公里”或“里”）。

在某些场景（比如EN-DC的SN Addition）中，基站可以通过absolute Frequency Point A直接将Point A的NR ARFCN 告知UE。

UE即可推算Point A的频率，在参考点上和基站达成“共识”。

在Point A的基础上，可以定义CRB（Common Resource Block），又称为公共RB。

CRB也是RB，包含12个SC，大小和SCS相关。

不同参数集（μ）的SCS不同，CRB大小也不同。

对于特定的μ，所有SC由下往上编号，记为k；所有CRB也由下往上编号，记为n_μ_CRB。

第一个CRB（n_μ_CRB = 0）的第一个SC（k = 0）
的中心位置就是Point A。

对于特定的SC，可由k推算SC所在的CRB，即n_μ_CRB = int( k / N_RB_SC )。

在CRB的基础上，可以定义资源栅格（Resource Grid），以下简称Grid。

Grid范围内的资源才可用于传输数据。

Grid由N_size,μ_grid,x x N_RB_SC（12）个SC（频域）和N_subfame_μ个符号（时域）构成，这里重点关注频域。

不同天线端口（p）、不同传输方向（上行或下行）、不同参数集（μ）和不同载波（Carrier），都有对应的Grid，这里重点关注参数集。

Grid的属性由SCS Specific Carrier包含的参数指示：sub carrier spacing表示Grid的SCS；Carrier Bandwidth表示Grid的带宽（N_size_μ），单位为CRB_μ；offset To Carrier表示起始位置
（N_start_μ），即频率最低的SC和Point A之间的偏移——在FR1中，单位为15 kHz，在FR2中，单位为60 kHz。

在Grid的基础上，可以定义BWP。

BWP是“在特定载波上对应特定参数集μi的一组连续的CRB” ——这里有个前提，BWP必须在Grid的范围内。

换句话说，BWP的下界和上界必须在Grid的范围内，即N_start,μ_grid,x <= N_start,μ_BWP,i < N_start,μ_grid,x N_size,μ_grid,x（下界），N_start,μ_grid,x <= N_start,μ_BWP,i N_size,μ_BWP,i <N_start,μ_grid,x N_size,μ_grid,x（上界）。

BWP的位置和带宽由高层参数Location And Bandwidth指示。

Location and Bandwidth取值范围为0 ~ 37949，为RIV （Resource Indication Value）格式，用1个数表示两个信息（这里就不展开了）：1、BWPi起始位置相对Grid起始位置的偏移——RBstart,i；2、BWP带宽——L RB（N_size,μ_BWP,i）。

单位为CRB。

由上，由Grid起始位置和RBstart,i可以推算BWP起始位置—— N_start,μ_BWP,i = N_start,μ_grid,x RBstart i。

在BWP和CRB的基础上，可以定义PRB（Physical Resource Block）。

PRB是特定BWP包含的（物理）RB资源，编号记为n_μ_PRB。

N_start,μ_BWP,i表示BWPi起始位置的CRB序号（数值等于PRB 0相对CRB 0的偏移RB数），N_size,μ_BWP,i表示BWPi 包含RB数量。

由此，PRB取值范围为0 ~ N_size,μ_BWP,i –1。

n_μ_PRB和n_μ_CRB对应关系为：n_μ_CRB = n_μ_PRB N_start,μ_BWP,i。

了解上述概念后，反过来看两个问题：一、信道栅格（NR ARFCN）和传输带宽的RE（Resource Element）如何映射？二、在某些场景中（比如说，初始接入），UE无法从基站直接获得Point A 的NR ARFCN，如何获知Point A的（频域）位置？
第一个问题。

NR ARFCN对应RE为带宽中点往上的第一个SC的中心频率—— N RB为偶数（NRB mod 2 = 0）时，对应中点往上第1个RB（比如，NRB = 162，n_PRB = 81）的第1个SC（k =0）；N RB为奇数（NRB mod 2 = 1）时，对应正中的RB（比如，NRB = 273，n_PRB = 136）的第7个SC（k =6）。

第二个问题。

在初始接入场景中，UE先搜索SSB，再推算Point A。

UE解析PBCH，获得kssb（在FR1中，取值范围为0 ~ 23（5位），在FR2中，取值范围为0 ~ 11（4位）。

低4位对应MIB的ssb Subcarrier Offset，在FR1中，高1位对应PBCH物理载荷的第6位）和SCS（在FR1中，SCS为15 kHz；在FR2中，60 kHz或120 kHz由sub Carrier Spacing Common指示），推算和SSB重叠且频率最低的CRB，这个CRB和SSB的偏移为kssb x SCS。

接着，UE从Frequency Info DL SIB -> SCS Specific Carrier -> offset To Point A获得这个CRB和Point A之间的偏移（单位为RB，在FR1中，SCS为15 kHz，在FR2中，SCS为60 kHz），推算Point A的位置。

简单的说，Kssb实现“SC对齐”，offset To Point A实现“RB对齐”。

最后，看一个具体例子（引用自张建国、徐恩、肖清华的《5G NR频率配置方法》，我稍作修改）。

Point A的NR ARFCN为626 628，频率为3 400.860 MHz（3000 000 15 x ( 626 724 –600 000 )
= 3 400 860 kHz）。

kssb为0，offset To Point A为1（3 401.040 – 3 400.840 = 0.18MHz，即1 RB），SSB的GSCN为7780，频率为3 404.640 MHz（3000 ( 7780 - 7499 ) x 1.44MHz = 3 404.64 MHz）。

基站信道带宽为100 MHz。

SCS为30 kHz时，保护频带分别为0.845 MHz（最小保护频带）和0.875 MHz，传输带宽配置为273 RB（( 100 – 0.845 – 0.875 ) / (30 x 12 ) = 273），中心频点为630 000，频率为3450 MHz（3000 000 15 x ( 630 000 –600 000 ) = 3450 000 kHz）；SCS为60 kHz 时，保护频带分别为1.550 MHz和1.250 MHz，传输带宽配置为135 RB（( 100 – 1.550 – 1.250 ) / ( 60 x 12 ) = 135），中心频点为630 012，频率为3 450.180 MHz（3000 000 15 x ( 630 012 – 600 000 ) = 3450180 kHz）。

SCS为30 kHz时，CRB 0范围为3 400.845 MHz ~ 3 401.205 MHz，Grid和BWP可以从CRB 0（第一个可用CRB）开始，（最大传输带宽配置的）PRB 0对应CRB 0（SCS = 30 kHz）；SCS为60 kHz时，CRB 0范围为3 400.830 MHz ~ 3 401.550 MHz，落在保护频带范围内（3 400.000 MHz ~ 3 401.550 MHz），Grid和BWP只能从CRB 1（第一个可用CRB）开始，（最大传输带宽配置的）PRB 0对应CRB 1（SCS = 60 kHz）。