通读3GPP协议 - 38 series RAN

对于需要掌握移动通信技术的人来说，3GPP协议是必不可少的材料，3GPP Specs的地址为 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/ ，如今的5G NR方兴未艾，各大厂商以及运行商的演示集采大都以18年June和Sept的R15版本为标准，版本内众多系列囊括了从RAN侧到CN侧各个细节标准，共同定义实现如下图所示的UE-Node-CN协议栈。

因为移动通信的技术革新主要体现在RAN侧，因此理清RAN侧协议栈尤为重要。

1. 3GPP 38 Series

3GPP版本里的38系列主要用来描述RAN侧的基本架构和原理（ http://www.3gpp.org/ftp/Specs/2018-09/Rel-15/38_series/ ），其中较为基础和重要的标号如下所示，信道是各层用于明确数据处理传递流程而使用的逻辑概念，数据大体可以分为两类U-Plane和C-Plane，U面数据直接与L2交互，C面在L3上有NAS，MIB，SIB和paging，在L2上有MIB，SIB，Paging和RRC，在L1BB上有MIB，SIB，Paging，Preamble，RaMsg2/3/4，DCI（UL Grant,DL Grant），UCI（SR，CQI，NACK/ACK），BSR等，在L1BB下还有物理层信号（UL：SRS，DM-RS，PT-RS；DL：PSS，SSS，CSI-RS，DM-RS，PT-RS），需要注意的是物理层信道用于承载高层信息（higher Layer Info），而物理层信号则仅由物理层使用并不承载高层信息。

2. RAN Channel, Control Information & Data Handling Architecture

DL Flow如下图所示，需要注意的是DCI是用来调度PUSCH和PDSCH资源分配的控制信息，DCI类型的不同分别代表不同的PDSCH承载数据，比如一般而言DCI0代表上行调度，DCI1代表下行调度，每个DCI消息都有对应的信道承载，DCI本身由PDCCH承载，承载的时频资源范围也称为search space，因为对于UE而言，DCI消息的获取需要通过盲检实现，search space分为common和UE-specific两类，common search space用于公用的数据承载，例如SI，paging和RaMsg等，UE-specific search space则用于UE数据的承载，此外每个DCI都需要相应的RNTI加扰，例如SI-RNTI，P-RNTI，RA-RNTI，TC-RNTI以及UE使用的C-RNTI，对于特定UE，每个subframe内只能有一个UE-specific DCI，但可以有多个common DCI。

RRC信令的种类大体可以分为公用的system information和paging以及特定UE的connection connect，mobility，measurement，UE capacity和UL/DL information transfer。

下行物理层信号有PSS/SSS，CSI-RS和DM-RS，PT-RS，其中PSS/SSS和PBCH一起构成SSB，用于UE和cell之间的同步，CSI-RS是小区级别的参考信号，物理层的测量机制即基于PSS/SSS和CSI-RS分别计算出的小区RSRP，RSRQ和SINR等指标，DM-RS和PT-RS映射于PDSCH和PDCCH的时频范围内，用于上述信道的测量和解调。

UL Flow如下图所示，需要注意的是随机接入的过程由MAC层控制实现，因此随机接入的过程信令也向上终止于MAC层，PUCCH承载的UCI主要传送SR，CQI和NACK/ACK信息，通过码分复用实现多UE对PUCCH信道资源的复用。

上行物理层信号有SRS，DM-RS和PT-RS，其中SRS主要用于上行信道估计，在TDD中由于上下行信道的互异性，SRS估计的信道质量也适用于下行，DM-RS，PT-RS基于PUSCH和PUCCH，用于上述信道的测量和解调。

L1BB实现的主要流程有：

1. Cell Synchronization - PSS，SSS，PBCH = SSB
2. Random Access - PRACH Triggerred
3. Uplink - PUCCH, PUSCH, SRS
4. Downlink - PDCCH, PDSCH, CSI-RS

3. RAN Protocol Functional Architecture

需要注意的是MAC层可以简单理解为schedule实体，复用/解复用实体和HARQ实体构成，其中Schedule实体在实际中往往单独实现，因涉及调度算法因此改动较大。

附：Phaseshift

Phaseshift通过输入输出口的幅度相位偏差矩阵用于模拟实现输出端口间彼此的空间角度差异，因此可以在实验室中模拟外场多UE位于不同位置的场景。