5G NR 定时提前 Timing advance
一、概念和原因
定時提前(Timing Advance, TA)用于UE上行傳輸,是指UE發(fā)送上行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)幀相比對應(yīng)的下行幀要提前一定的時間,具體的提前量由基站根據(jù)UE發(fā)送的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼preamble計算,然后再通過定時提前命令(Timing Advance Command, TAC)通知給UE。
示意圖如上所示,N_TA 是UE在定時提前命令中解析出來的量,N_TA, offset通過參數(shù)n-TimingAdvanceOffset通知UE,如果UE未收到該參數(shù),則使用一個預(yù)設(shè)值,該預(yù)設(shè)值是與復(fù)用模式和頻率范圍有關(guān)的固定值,具體數(shù)值如下表所示:
之所以要進(jìn)行定時提前,是因為如果不進(jìn)行定時提前的話,UE在收到了基站發(fā)送的下行信息以后再發(fā)送上行信息,等上行信息到達(dá)基站的時候就會與發(fā)送的時刻存在一個時間差,由上下行傳輸總共需要的時間造成,由于不同的UE距離基站的遠(yuǎn)近不一樣,所以不同UE的時間差也不一樣,這樣不同UE發(fā)送的上行信息會在不同的時刻到達(dá)基站,造成干擾,所以基站希望來自同一子幀的不同UE的信號到達(dá)基站的時間基本上是對齊的,只要落在CP范圍內(nèi)基站就能正確接收UE所發(fā)送的上行數(shù)據(jù),因此要進(jìn)行定時提前。基站通過UE發(fā)送的preamble來估算UE的定時提前量,遠(yuǎn)近不同的UE提前量也不同,然后再將TAC通知給UE,這樣在基站的角度而言,所有的上下行系統(tǒng)幀就是對齊的。如下圖左邊(a)為未定時提前的情況,右邊(b)為定時提前后情況。
二、通知過程
在隨機(jī)接入中,基站通過測量接收到的preamble來確定timing advance值,并通過RAR中的Timing Advance Command發(fā)送給UE。下圖所示就是MAC payload for RAR,其中會包含Timing Advance Command(TAC),共12個bits,指示范圍為:
子載波間隔為2^u*15 kHz時,N_TA通過下式確定:
也就是說在NR中,N_TA還有子載波間隔有關(guān),該子載波間隔取決于收到RAR后的第一個上行傳輸,即Msg3的子載波間隔。
雖然在隨機(jī)接入中UE完成了定時提前,但是UE的位置等可能會隨著時間變化,所以基站需要不斷維護(hù)定時提前。對于其他情況,TAC的指示范圍是:
N_TA通過下式確定:
其中N_TA_old是收到TAC之前使用的N_TA,N_TA_new是收到TAC后更新后的N_TA。
在除了隨機(jī)接入以外的情況中,當(dāng)UE在slot n收到一個定時提前命令后,在slot n+k+1時開始執(zhí)行新的定時提前,其中k通過下式計算:
其中N_T1是對應(yīng)PDSCH接收的N1個symbol的時間,N_T2是對應(yīng)PUSCH發(fā)送準(zhǔn)備的N2個symbol的時間,N_TA,max是TAC所能提供的最大timing advance,Tsf是一個子幀的時間即1ms,它的意義就是將分子上的N_T1、N_T2和N_TA,max的時間單位消掉。N1、N2的具體取值與子載波間隔和解調(diào)參考信號的位置有關(guān),具體可參考協(xié)議[38214] 5.3章節(jié)和[38211] 7.4.1.1章節(jié)。
對于隨機(jī)接入,UE在RAR中收到的TAC,從發(fā)送Msg3開始生效。收到RAR和發(fā)送Msg3之間的這段時間,已經(jīng)對PDSCH解碼和PUSCH準(zhǔn)備所需要的時間進(jìn)行了考慮。
總結(jié)
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