GB/T38641-2020
信息技术系统间远程通信和信息交换低功耗广域网媒体访问控制层和物理层规范
Informationtechnology—Telecommunicationsandinformationexchangebetweensystems—Mediaaccesscontrolandphysicallayerspecificationsforlowpowerwideareanetwork
- 中国标准分类号（CCS）L79
- 国际标准分类号（ICS）35.110
- 实施日期2020-11-01
- 文件格式PDF
- 文本页数76页
- 文件大小5.39M
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信息技术系统间远程通信和信息交换低功耗广域网媒体访问控制层和物理层规范
国家标准 GB/T38641一2020 信息技术系统间远程通信和信息交换 低功耗广域网媒体访问控制层和 物理层规范 nformationtechnology一Telecommunieationsandinformationexehange betweensystems一Mediaaccesscontrolandphysicallayerspecifications forlowpowerwideareanetwork 2020-04-28发布 2020-11-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/38641一2020 目 次 前言 范围 2 术语和定义、缩略语 2.1术语和定义 2.2缩略语 3 概述 物理层 4,l 上行物理信道 4.2 l6 下行物理信道 4.3物理层通用处理 28 4.4物理层过程 28 MAC层 4 5.1MAC协议格式 47 5.2MAC过程 57 5.3变量和常量 70 参考文献 73
GB/38641一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利
本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本标准由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口
本标准主要起草单位:电子技术标准化研究院、中兴通讯股份有限公司、福州物联网开放实验 室有限公司、移动通信集团设计院有限公司、北京工业大学,深圳市盛路物联通讯技术有限公司
本标准主要起草人:韩丽、陆婷、方惠英、卓兰、杨宏、张弛、沙秀斌、杨维维、刘、刘旭、戴博、孙波、 李孟良、赵向阳、许晖、王新芳、方娟、周维、杜光东
GB/T38641一2020 信息技术系统间远程通信和信息交换 低功耗广域网媒体访问控制层和 物理层规范 范围 本标准规定了采用NBIoT技术的低功耗广域网媒体访问控制层和物理层规范,包括物理层的上 下行物理信道、通用处理和过程,媒体访问控制层的协议格式和通信过程
本标准适用于低功耗广域网相关设备产品的研发和设计
2 术语和定义、缩胳语 2.1术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 2.1.1 锚定载波 anch0rcarrier 用户设备接收NPss/NSSs/SIBNB的载波
2.2缩略语 下列缩略语适用于本文件
ACK;确认(ACKnowledge) utomaticRepeatRequestD ARQ:自动重传请求(A oadcastControlCHannel BCCH:广播控制信道(Bro BCH;广播信道(BroadceastCHannel BPSK:二进制相移键控(EBinary PhaseShifKeying BSR;缓存状态报告(BufferStatusReport) BS;缓存区数据量大小(BufferSize) 3mmonControlCHannel CCCH;公共控制信道(Con Code CRC;循环校验码(CyclieRedundaney CRNTI;小区-RNTI(CellRNTI DCI:下行控制信息(DownlinkControlInformation DL-SCH;下行链路共享信道(DownLinkSharedCHannel atavolumeandPowerheadroom DPR:数据量和功率余量报告(Data ReporD) DRX:不连续接收(DiscontinuousRe eception eNB;演进型UMTS陆地无线接人基站(E-UTRANodeB) errestrialRadioAccess E-UTRA;演进型UMTS陆地无线接人EvwolvedUMTsTer E-UTRAN;演进型UMTS陆地无线接人网络(E-UTRANetwork GSM;全球移动通信系统(GlobalsystemforMobileCommunieation) ItomaticRe HARQ:混合自动重传请求(HybridAut Reeues) Repeat
GB/T38641一2020 l.cG;逻辑信道组(L.ogiealCHannelGroup) LCID;逻辑信道标识(LogiealChannelIDentity LTE:长期演进(L.ongTermEvolution AccessControl MAC;媒体访问控制Medium MME;移动性管理实体(MMobilityManagementEntity NegativeACKnow NACK:否定确认(Nee )wledge) NAs;非接人层(NonAccessStratum NB-IoT;窄带物联网(NarrowBandInternetof fThunge) rrowbandControlChannelElement NCCE;窄带控制信道单元(Nar NDI:新数据指示符(New IDatalndicatOr NPRACH:窄带物理随机接人信道(NarrowbandPhysicalRandomAccessCHannel rrowbandPrimarySynchronizationSignalD NPSS;窄带主同步信号(Nar NRS;窄带参考信号(NarowbandReferenceSignal NPUSCH:窄带物理上行信道(NarrowbandPhysicalUplinkShareCHannelD NsSS:窄带辅同步信号(NarrowbandSecondarySynchronizationSignal OFDM:正交频分复用(OrthogonalFregquencyDivisionMultiplexing PCH:寻呼信道(PagingCHannel PDU:分组数据单元(PacketDataUnitD) PDCCH:物理下行控制信道(PhysicalDownlinkControlCHannelD PDscH;物理下行共享信道(PhysicalDownlinksharedcHannel) PUSCH:物理上行共享信道(PhysicaluplinksharedCHannel PDCP;分组数据汇聚协议(PacketDataConvergenceProtocoD) PHY:物理层(PHYsicallayer) PRACH:物理随机接人控制信道(PhysicalRandomAccesscontrolCHannel) QPSK;四相相移键控(QuadraturePhaseShiftKeying) RA-RNTI:随机接人RNT(RandomAccessRNTI) RIC;无线链路控制(RadioLinkControD) RNTI;无线网络临时标识符(RadioNetworkTemporaryIdentifier) RRC;无线资源控制(RadioResoureeControl RTT;往返时延(RoundTripTime SC-F:DMA;单载波频分多址(SingleCarierFrequeneyDivisionMultipleAccess7 SDU;服务数据单元(SericeDataUnit SI-RNTI;系统消息RNTI(SystenmInformationRNTI SIBNB;窄带系统信息块(SystemInformationBlock-Narrowband SR:调度请求(SchedulingRequestD) SRS;探测参考信号( ReferenceSsymbol) Sounding TAG;定时提前组(TimingAdvaneeGroup Block) TB:传输块(Transport TTI传输时间间隔(Tr TimeInteral Iransmission UE:用户设备(UserEquipment) UL:上行链路(UpLink UL-SCH:上行链路共享信道(UpLinkSharedCHannel UMTS;通用移动通信系统(UniversalMobileTelecommunieations System)
GB/38641一2020 概述 基于NBIoT技术的低功耗广域网,在优化配置网络下,可满足最大耦合损耗164dB的极端覆盖 目标,终端使用1.5AA电池可以工作十年
低功耗广域网的协议栈见图1,其中UE指移动设备和通用 用户识别模块,eNB指为一个小区或多个小区服务的无线收发设备
UE和eNB之间的无线接口用来 建立、重配置和释放各种无线承载业务,根据具体承载数据的类型分为控制面和用户面两种类型
控制 面用来完成信令的承载,用来控制一个呼叫流程建立、维护和释放;用户面用来完成业务数据的承载,比 如语音、数据等
U旧 eNB MME UE eNB NAS NAS PRC PRC PDCP PDCP ppCp PDC RLC RLC RLC RLC MAc' MAC MAC MAC PHIY HY PHY PHY 用户面协议栈 控制面协议栈 低功耗广域网的协议栈 用户面协议栈包括PDCP,RIC、MAC和PHY层,控制面协议栈包括NAs,RRC、PDCP,RIC MAC和PHY层,本标准仅涉及用户面和控制面的MAC和PHY层
注其他协议子层的技术规范由后续制定的相关标准规定
物理层 4.1上行物理信道 4.1.1物理信道和物理信号 上行物理信道包括窄带物理上行共享信道和窄带物理随机接人信道，上行窄带物理信号为窄带解 调参考信号
其中窄带物理上行共享信道包含两种格式 -窄带物理上行共享信道格式1:用于携带上行数据 -窄带物理上行共享信道格式2:用于携带上行控制信息
4.1.2时隙结构和物理资源 4.1.2.1 资源格 每个时隙中的传输信道或信号可用一个或多个资源格表示,每个资源格由N"个子载波和N0 个sSC-FDMA符号组成,T为窄带时隙结构的长度,资源格结构如图2所示
每个无线中时隙数目 记为n,,其中子载波间隔等于15kHz时，nE(0,l,19}，子载波间隔等于3.75kHz时， n.e(0,l4
GB/T38641一2020 1个上行时隙！ N"sc-FDMA符号 k=NU一1 资源元素(k,D 图2上行资源格 上行带宽与子载波数N"和时隙长度T的关系如表1所示 表1带宽和时隙参数 子载被间隔 N"" 61440
T 3.75kH2 48 12 T 15kHz 5360 注:T,=1/(15000×2048)s.
天线端口为0号的单一天线端口被用于所有上行传输
4.1.2.2 资源元素 资源格中每个单元称为资源元素,对应唯一的序号对(k，l),其中k=0,N-1和/=0. Nh一1分别是频域和时域索引
资源元素(k,)对应一个复数值a
对于不用于传输物理信道或 物理信号的资源元素,a.的值应置为0.
4.1.2.3资源单元 资源单元是窄带物理上行共享信道至资源元素的映射
时域中连续Nn×N个sCFDMA符 号和频域中连续N个子载波被定义为物理资源单元,其中,对于不同的f(子载波间隔),N(一个 时隙中包含的符号个数),N品.(一个资源单元包含的上行时隙个数)和N(一个资源单元包含的子载 波个数)的取值见表2
GB/T38641一2020 表2资源单元参数组合 窄带物理上行共享信道格式 N N N 16 3.75kHz l6 格式" 15kHz 3,75kHz 格式2 15kHz 4.1.3窄带物理上行共享信道 4.1.3.1加扰 对每个码字q,比特块记为b'9(o),b9Mx一1),其中M为窄带物理上行共享信道中每个 子传输的比特数,调制前由UE特定的扰码序列进行加扰,生成比特块'"(0),,"(M一1),添 加扰码的规则如式(1)所示 6'm()=(6(i)十c'"(i)mod2 式中 码字的索引号,0
GB/T38641一2020 时隙发送
<(o)(M佛-1)的映射将重复执行至MN.N品.个时隙传输完成
当窄带物理上行 共享信道的传输时间和/或由于与窄带物理随机接人信道资源重叠导致的窄带物理上行共享信道延迟 时间达到256×30720T,时,需要插人40×30720T，长度的间隔,窄带物理上行共享信道推迟到间隔 后发送
如果与窄带物理随机接人信道重叠导致的延迟部分和间隔冲突,应作为间隔的一部分 当高层参数NPRACHAIsymbols为“假”时,窄带物理上行共享信道的资源映射应包含与高层参 数srs-Subframe(Config中配置的SRS符号重叠的sC-FDMA资源元素,但这些重叠的资源元素不用于 窄带物理上行共享信道的传输
当高层参数NPRACHAIISymbol设置为“真”时,所有符号均传输
4.1.4窄带物理随机接入信道 4.1.4.1 时频结构 物理层随机接人前导码是基于单子载波跳频符号组,如图3所示
随机接人符号组包括长度为 T的循环前缀和5个相同符号组成总长度为Ts的序列部分
表4列出随机接人前导参数
循环前缀 序列 Tso 随机接入符号组 图 3 随机接入前导参数 前导结构 Tcp" TsRo 2048T 2 5×8192T， 8192T 5×8192T 连续传输的4个符号组组成的前导码支持Nc"次重复传输
MAC层触发的随机接人前导码 限定在某个时间和频率资源上发送
高层提供的窄带物理随机接人信道配置包含以下内容 窄带物理随机接人信道资源周朗性N黑" 分配给窄带物理随机接人信道的第一个子载波频率位置NA" NPRACH 分配给窄带物理随机接人信道的子载波数N" 分配给UE的随机接人起始子载波数量N." PRACH 每个窄带物理随机接人信道尝试的重复次数NN" RACH 窄带物理随机接人信道开始时间NNRN 用于计算指示UE支持多载波Msg3传输的窄带物理随机接人信道子载波范围起始子载波索 引的分式NC" ACI n人 窄带物理随机接人信道仅可在满足nmodNNSAG/10)=0无线帧起始时刻之后的NN" 30720T,个时间单元后开始传输
窄带物理随机接人信道传输4×64(Tw十Tsa)个时间单元后,应 插人40×30720T,个时间单元的间隙
当N2GH十NNrRNcH>N时,窄带物理随机接人信道配置无效
分配给UE的随机接人窄带物理随机接人信道起始子载波分为两个部分，即 0,l,,NwMNN"H-1以及NINN;GH,,NPw"一1,若存在第二部分,则表示UE支 持多载波Msg3传输
GB/T38641一2020 窄带物理随机接人信道频率位置约束为NA=12个子载波之内
12个子载波内可使用跳频,其 中第，个符号组的频率位置如式(7)所示: n(i) 十刀(i) =1tar 式中 定义如式(8)所示; 刀art nRA(i 定义如式(9)或式(10)所示
Mimit -NPRCH ，NR 刀art一 N区 e (m(o)十f(i/4))modN" mod4=0andi |万RA(i一1十1 nmod4=1.3and nd开(i一1mod2=0 nA(i n" mod4=1,3andn(i一1)mod2=1 lnRA(i一1十6 tmod4=2andnRA(i一16 万A(i一1) mod4=2and刀(i一1)>6 nmod4=0andi>0and0
GB/T38641一2020 4.1.5解调参考信号序列 4.1.5.1N=1时的参考信号序列 N=1时参考信号序列7.(n)定义如式(13)所示:
GB/T38641一2020 表10N"=12时中(n)定义 (dom 1 2 (3 (5 (6 (8 (9 (0 内(7 3 3 10 12 13 14 15 16 1 18 3 19 2o 21 3 3 22 23 24 25 3 3 3 26 21 28 25 13
GB/T38641一2020 表11a定义 NRU NRU=6 threeTone-CyelieShift sixTone-CyvelieShit 2开/3 2开/6 4x/3 4x/6 8T/6 4.1.5.3组跳 对窄带物理上行共享信道格式1的参考信号,可开启序列组跳
时隙儿
上序列组数目4由组跳模 式/a(n.,)和序列转换模式/.按式(18)确定 u=(a(n.)十/.》modN" 18 式中 N 每个资源单元中可用的参考信号序列数目,如表12所示
表12N定义 " N N叫 16 12 14 12 30 序列组跳可由高层小区特定参数groupHoppingEnabled控制开启
通过高层参数groupHopping Disabled可关闭特定UE的序列组跳,除窄带物理上行共享信道传输对应于随机接人响应授权或者基 于竞争随机接人过程中部分相同传输块的重传
组跳模式f(n,)定义如式(19)所示 c(8n',十i)
2' modN" (19 fA(n, 其中,N”" >1时,n'
=n.;N=1时,n'，是资源单元的第一个时隙编号
伪随机序列c(i)由 N" 4.3.1定义
N"=1时,伪随机序列生成器在资源单元开始时初始化为cim ,NU>1时,伪随 N丽 NTNcel ViD 机序列生成器在每个偶数时隙初始化为ci N丽 序列转换模式f.定义如式(20)所示 f.=(N"十.modN 20) 式中,A.E(0,l,29)由高层参数groupAssignmentnpusch确定,如果未收到高层参数通知,则 A=0.
4.1.5.4物理资源映射 序列r()与幅度比例因子rs相乘后并从r(O)开始按顺序映射至子载波上
映射过程中使 用的子载波集应与4.1.3.6中相应的窄带物理上行共享信道传输所使用的子载波集相同
14
GB/38641一2020 资源元素(k,/)的映射先以序号人递增的顺序式进行,然后以递增的顺序,最后是时隙号递增的 顺序
时隙中的符号索引如表13所示
表13窄带物理上行共享信道解调参考信号位置 的值 窄带物理上行共享信道格式 子载波间隔3.75kHz 子载波间隔15kH 0,1,2 2,3,4 4.1.6sC-FDMA基带信号生成 NU>1时,每个时隙中第1个SCFFDMA符号的时间连续信号》(w)如式(21)所示: [N/2-1 s()- e'2R(k中1/2)A/-Ncp,/T” a(-), g 式中: 资源单元(k-',)上传输的信息; 0<1<(N.十N)×T. 人-=k十N聂N/2」N=2048; f=15kHz
每个时隙中sC-FDMIA符号从l=0开始按照1的递增顺序传输,其中>0的sCFDNMIA符号从 -个时隙中的 Ncep/十N)T,时刻开始
N=1时,上行时隙中第！个sC-FDMA符号子载波序号奏的时间连续信号s(4)定义如式 22)所示 e/.e'2(6+1/2)sr-NcP.1T, sk..(t)=a-. A一'=人十[Nu/" 22 式中: 0<1<(Ncer,/十N)T,时,A/=15kHa和/=3.75kH2下的参数如表14所示
,是符号1的调制值,相位旋转.定义如式(23)所示 a(一 23 =p(imod2)十9( 夕k1 式中: forBPSK p= orQPSK =0 9.(() lp(i一1)+2TAf(+1/2)(N+Nep.)T，>0 =0,1,.,MNsHNeN品.Nh一1 =imodNh,是符号计数器,发送开始时被复位,发送过程中按照每个符号递增的顺序依次 发送
15
GB/T38641一2020 表14N"=1时sC-FDMA参数 参数 =3.75kHz A=15kHz 8192 2048 160forl=0 循环前级长度Ncp, 256 6 144forl=l,2 人 的取值集合 -24,一23,,23 -6,-5,,5 每个时隙中SCFDMA符号应从/=0开始按增序传输,/>0时sC-FDMA符号在信道内的发送 起始时刻为 习 New/十N)T.
当4/=3.75kH&时，T中剩余的2304T
不传输数据并且设置为 保护间隔,上行链路仅支持正常的循环前缀
4.1.7调制和上变频 将每一个天线端口上的复值基带信号调制和上变频到载波频率的过程如图6所示,复值基带信号 先分离为实部和虚部,然后分别调制到高频上,最后合并滤波后输出
cos(2n/O Re{x( (0) 分离 滤波 lm[x(o 一sin(2t) 上行调制 图6 4.2下行物理信道 4.2.1物理信道和物理信号 下行窄带物理信道对应一组携带高层信息的资源元素,包括以下内容 -窄带物理下行共享信道; 窄带物理广播信道; 窄带物理下行控制信道 下行窄带物理信号对应一组被物理层使用且不携带来自高层信息的资源元素,包括以下内容 窄带参考信号 窄带同步信号
4.2.2时隙结构和物理资源元素 4.2.2.1 资源格 每个时隙中天线端口的传输信号可用一个由单位资源块组成的资源格来描述
频谱间隔仅支持 16
GB/38641一2020 公/=15kHz
4.2.2.2资源元素 天线端口力的资源格如图7所示,资源格中的每个元素叫做资源元索,通过索引(k,)来进行唯 o,NN-1,l=0, .,N一1,分别表示频域序号和时域岸号
在天线端口》的 标识,其中k=0,. 每一个资源元素(k,l)对应于一个复信号a？
在不致混淆的情况下,索引的标识可省略
1个下行时隙T NCFDM符号 -惜想"-" 资源块 xN"资源元素 资源元素(k,D /=N 图7下行资源格 4.2.2.3半双工FDD操作保护时间 只支持类型B半双工FDD操作
4.2.3窄带物理下行共享信道 4.2.3.1加扰 对每个码字q,比特块b(0),6b"(M-1)(其中N表示窄带物理下行共享信道中码字g 的比特数),调制之前按式(24)加扰,生成加扰比特块(o),(M一1). b"i=(6"(i十c"(i))mod2 24 17
GB/T38641一2020 式中 c"(i -加扰序列,见4.3.1
若窄带物理下行共享信道承载BCCH,加扰序列生成器初始化如式(25)所示 25 一nnen"”+(N说"十1(n，moad6)+1) Cinie 否则,加扰序列生成器初始化如式(26)所示: 26 ci叫一nxn×2十n，mod2×2+ln.,/2」x2”十N治" 式中 码字传输的第一个时隙
窄带物理下行共享信道重复且窄带物理下行共享信道承载BCcH时,加扰序列生成器应在每次重 复时按照式(26)重新初始化
窄带物理下行共享信道重复且窄带物理下行共享信道不承载BcCH时,加扰序列生成器在每 nmin(MNIl,4)次码字传输之后按照式(26)重新初始化,其中n，和n分别是第一个时隙和第一个
4.2.3.2调制 对每个码字9扰码比特块万(o)面"(M一1)将按4.3.2进行调制,调制方式见表15,调制 后产生一个复值调制符号块d'(0),,d(MSs 表15调制方案 物理信道 调制方式 QrsK 窄带物理下行共享信道 4.2.3.3层映射和预编码 调制符号块d(o),d(Mh一1)按式(27)进行层映射 r"() )=do(i) 27 M=Mo,然后根据式(28)进行预编码 y'(i=ro(iD (28 式中,y'r(i)表示天线口的信号,其中力=0,,P-1且小区专用参考信号的天线端口数为 PE1,2,4),M=Ml
窄带物理下行共享信道使用与窄带物理广播信道相同的天线端口集
4.2.3.4资源元素映射 窄带物理下行共享信道可映射至一个或多个子,记为Nsf,且每个窄带物理下行共享信道传输 MNIX"次
对每个用于传输物理信道的天线端口,复值符号块y')(o),,y'(M"m一1)基于以下准则映射 至子内的资源元素(k,) 该子帧未用于传输窄带物理广播信道、NPss或Nsss;且 -资源元素(k,/)未用于传输NRS;且 资源元索(k,/)未用于CRs传输;且 子帧中第一个时隙中的索引满足>a sir,其中l m由4.4.5.2.5定义
DlsSur 符合上述条件的天线端口户上的复值符号块y(o),y(M山-1)应从y(o)开始映射至资源 元素(k，/),先按照人递增的顺序然后按照l递增的顺序进行
对于不承载BCCH的窄带物理下行共享信 道,当映射至一个子赖后,在继续映射y)至下一个子赖之前需额外重复nmin(Msu,4)-1次 18
GB/38641一2020 y'(0)， ,y'(NMh一1)重复映射直至MNseHN个子帧传输完成
对于携带BCCH的窄带物理 下行共享信道,y')0),y'"(M一1)按序映射至N个子帧上并重复映射直至MNIXeN郎个子 帧发送完成
窄带物理下行共享信道的传输间隙可由高层配置,当遇到传输间隙时,窄带物理下行共享信道的传 输被推迟
当由高层参数下行传输间隙门限值dl-GapThreshold给定的N
M和4.4.6中给定的 wp,threhol 时,窄带物理下行共享信道传输时不存在间隙
传输间隙起始帧和子由式 R满足RN Vxphrehoa 29)所定 29 (10n/+ln./2modNe叶wtd=0 式中 -间隙周期,Nm由高层参数下行传输间隙周期dllGapPeriodieity给定,以子帧数目 Nep,mmiad 计算的间隙长度由式(30)所定 Nep.dirtim=Nep.eN 30 p树hd 式中: 由高层参数下行传输间隙持续系数dl-GapDurationCoeff给定
窄带物理下行 N Nes" Vem.oa" 共享信道携带BcCH时无传输间隙
如果子帧i是非有效下行子帧,UE不会在子帧i中接收窄带物理下行共享信道,子帧4中携带窄 带系统消息块IsyetemnformationBloekTrypl-NB的窄带物理下行其享信道除外
对于窄带物理下行 共享信道传输情况,子胁非有效下行子帆时,窄带物理下行共享信道传输被推迟至下一个有效下行 子械
4.2.4窄带物理广播信道 4.2.4.1 加扰 一1)在调制前应采用小区专有序列进行加扰,加扰后的比特块i(O) 比特块b(0),.,b(M (M-1)由式(31)所定: 31 b()=(b(i十c(i)mod2 式中: 加扰序列,见4.3.1
c(i M表示窄带物理广播信道上传输的比特数
正常循环前缀时,M为1600
当无线帧满足n nod64=0时,加扰序列需要初始化为c=N" 4.2.4.2调制 扰码比特块(o).(Ma一1)按4.3.2进行调制,产生复值调制符号块d(o).d(M. -1 ymb一 调制方案如表16所示
表16窄带物理广播信道调制方案 物理信道 调制方式 窄带物理广播信道 QPSK 4.2.43层映射和预编码 调制符号块d(o).d(M一1),"=1,按式(32)进行层映射 19
GB/T38641一2020 r(o(i)=do(i 32 并且M=Mh
然后再根据式(33)进行预编码: yp(i=.ri (33 其中,y'(i)表示天线口户的信号,其中力=0,P一1,且小区专用参考信号的天线端口数为 PE1,2}
UE应假定天线端口R和R用于传输窄带物理广播信道
4.2.44映射至资源元素 每个天线端口的复值符号块y')(0),y'(M 1)从满足n/mod64=0的无线帧开始,在 ymb 64个连续无线帧中的子帧0中传输
正常循环前缀下M=800
定义y'P(o).y'PK一1)为在 无线/=n，mod64中子帧0上传输的复值符号块,yy(i)如式(34)所示 y()=0,()y'm(K[1/8」+ 34 i 式中，i=0,99;正常循环前缀下K=100
0,(i)如式(35)所示: 1,ifc2i=0andc2i十1 -1,ifc2i=0andc(2i十1 0,(i) 35 j.ifc(2i)=1andc(2i十1=0 j,ifc,(2i)=1andc(2i十1)=1 其中c,(Gj)为加扰序列，j-0.,199,在4.3.1中定义且应在每个无线赖开始时初始化如式(36) 所示 ri叫=(N"+1)(n，modl8十1'
2'十N" 36 映射至未用于参考信号传输的资源元素(k,l)时,先按照人递增的顺序,然后按照1递增的顺序进 行映射,在映射过程中子帧中的前三个OFDM符号不应用于映射过程
在映射过程中,UE应假定存在天线端口03的小区专有参考信号和天线端口2000和2001的窄 带参考信号
在计算小区专有参考信号的频移》时,UE假设N;等于N" 4.2.5窄带物理下行控制信道 4.2.5.1下行控制信息 每个下行控制信息为小区和RNTI传输下行或上行调度信息
RNTI隐式编码采用CRc DC格式No用于在上行小区中调度窄带物理上行共享信道
以下信息通过CI格式N0传输 用于格式N0/格式N1区分的标记-1比特,其中值0表示格式NO,值1表示格式NI; -子载波指示,6比特; 资源分配,3比特; 调度延迟,2比特; 调制和编码方案,4比特， 冗余版本,1比特; 重复次数,3比特; 新数据指示符,l比特 DCI子帧重复次数,2比特; 使能/去使能物理层专用的调度请求发送资源，比特 载波指示,2比特,指示载波集合中的载波序号
DCI格式N1用于一个小区中一个窄带物理下行共享信道码字的调度和用于由窄带物理下行控制 信道命令发起的随机接人过程
与窄带物理下行控制信道命令对应的DCI由窄带物理下行控制信道 承载
以下信息通过DcI格式N1传输 用于格式N0/格式N1区分的标记,1比特,其中值0表示格式N0,值1表示格式NI; -窄带物理下行控制信道顺序指示符，1比特
20
GB/38641一2020 如果窄带物理下行控制信道命令指示符被设置为“1”,格式N1用于由窄带物理下行控制信道命令 发起的随机接人过程,格式N1CRC被CRNT加扰,并且所有剩余字段被设置如下 初始窄带物理随机接人信道重复次数,2比特; 窄带物理随机接人信道的子载波指示.,6比特 格式N1的其余比特都设为1
除此以外 调度延迟,3比特; 资源分配,3比特; -调制和编码方案,4比特 重复次数,4比特; 新数据指示符,1比特 -HARQ-ACK资源,4比特; -DCI子重复次数,2比特
当使用RARNTI对格式NICRC进行加扰时,则保留上述字段中的以下字段 新数据指示符 HARQ-ACK资源; 使能/去使能物理层专用的调度请求发送资源,1比特 载波指示,2比特,指示载波集合中的载波序号
如果格式N1的信息比特数小于格式N0,将0填充到格式N1中,直到有效载荷大小等于格式N0
DCI格式N2用于寻呼和直接指示,以下信息通过DCI格式N2发送:用于寻呼/直接指示区分的 标记,1比特,值0为直接指示,值1为寻呼
如果标志位为0: 直接指示信息.,8比特,提供系统信息更新和其他字段的直接指示 保留的信息比特被添加,直到等于标记位为1时的大小
如果标志位为1 资源分配,3比特; 调制和编码方案,4比特 重复次数,4比特; DCI子帧重复次数,3比特 载波指示,2比特,指示载波集合中的载波序号
4.2.5.2窄带物理下行控制信道格式 窄带物理下行控制信道承载控制信息
窄带物理控制信道使用一个或两个连续的窄带控制信道单 元NCCE,其中窄带控制信道单元对应于子帧中6个连续子载波,NCCE0占用子载波05,NCCE1 占用子载波6l1,窄带物理下行控制信道支持多种格式,如表17所示
对于窄带物理下行控制信道 格式1,两个NcCE都属于同一个子帧
-个或两个窄带物理下行控制信道可在同一个子帧中传输
表17窄带物理下行控制信道格式 窄带物理下行控制信道格式 NcCE的个数 21
GB/T38641一2020 4.2.5.3加扰 每个子帧中控制信道上传输的比特块bo(0),,bM一1)可被复用,形成比特块bo0), (M以一1)b"e-'co).,b"er-"(Mew-)-1),其中M出表 b(M一1),b(o). 示子帧中第i个物理下行控制信道上传输的比特数目,nmxcu是子赖中传输的窄带物理下行控制信道总 数目
6(o(G -I (o),bo(M-1).,b(o). (M一1),b"mcc" o)b"ew-(Mw- .o 1)在调制前将使用小区专用扰码按式(37)进行加扰,产生扰码比特块b(0),b(M一1)
2 37 b()=(6(i)十c(i)mod 式中 定义见4.3.1
加扰序列在子赖k，以及其后每第4个窄带物理下行控制信道子赖处初始 c(i) 化如式(38)所示,子k，在4.4.6中定义
s" =n./"]？ 十N邮 38 Cnit 式中: 执行加扰初始化或重新初始化的窄带物理下行控制信道子帧的第一个时隙
1 4.2.5.4调制 加扰比特块b(0),b(M似一1)使用QPSK调制方式调制后产生复值调制符号d(0),d(M Iymb 1 调制方案如表18所示
表18窄带物理下行控制信道调制方案 物理信道 调制方式 窄带物理下行控制信道 QPSK 4.2.5.5层映射及预编码 调制符号块d(o).d(M一1),按式(39)进行层映射 上" i=dl0(i 39 并且M=Ma
然后再根据式(40)进行预编码: y()雪,() 40 式中 y(i -天线口户的信号,使用与窄带物理广播信道相同的天线端口集
4.2.5.6映射至资源元素 复值符号块y(o),y(MnN -1)基于以下准则从y(0)开始按序映射至关联天线端口的资源元 素(k,) 资源元素(k,)是分配给窄带物理下行控制信道传输的NCCE;且 资源元素(k,)未用于窄带物理广播信道、NPSS或NSSS传输;且 资源元素索(k,/)被UE假定为不用于NRS;且 与用于PBCH、Pss.sss或CRs的资源元素不重叠
天线端口上且满足上述准则的资源元素映射,应按照先人升序然后1升序的顺序从每个子帧的 第一个时隙开始并在第二个时隙终止
当窄带物理下行控制信道传输间隙由高层配置时,窄带物理下行控制信道传输被推迟,配置方式与 22
GB/38641一2020 4.2.3.4相同
如果子帧i为非有效下行子帧,UE不在子帧i中接收窄带物理下行控制信道
在窄带物理下行控制 信道传输时,并且子帧非有效下行子时,窄带物理下行共享信道传输被推迟至下一个有效下行子
4.2.6窄带参考信号 4.2.6.1概述 operationModelnfo之前,UE假定在序号0相4的子帧以及不包含Nsss的子艇9中存 UE获得 在窄带参考信号传输
当UE接收到指示保护带部署或独立部署的高层参数operationModelnfo时,执行如下操作 在UE获得SystemlnformationBlockTypel-NB之前,UE假定在子序号0、1,3、4和不包含 Nss的子锁9中存在窄带参考信号传输
在UE获得SystenmlnformationBlockTypel-NB之后,UE假定在子帧0、1,3、4,不包含NSssS 的子帧9以及在有效下行子帆中存在窄带参考信号传输,在其他下行子中不存在窄带参考 信号传输
当UE接收到指示inband-SamePCI或inbandDifferentPCI的高层参数operationModelnfo时,执 行如下操作 在UE获得Systemlnformation onBlockTypel-NB之前,UE假定在子帧0、4和不包含Nsss的 子倾9中存在窄带参考信号传输
在UE获得systemlnformationBlockTypel-NB之后,假定在子帧0、4、不包含NSss的子帧9 和有效下行子帧中存在窄带参考信号传输,在其他下行子中不存在窄带参考信号传输
存在DL.CarrierConfigDedieated-NB但不存在inbandCarrierlnfo的载波上,UE假定在子帧0、1、 3.4.以及在有效下行子赖中存在NRs传输在其他下行子顿中不存在NRS传输
存在DL-CarrierConfigDedicatedNB且存在inbandCarrierlnfo的载波上,UE假定在子帧序号0 4,9和有效下行子帧中存在NRS传输,在其他下行子帧中不存在NRS传输
4.2.6.2序列生成 窄带参考序列r.(m)定义如式(41)所示 (41 d一2(2m))+I- -2c(2m十1) ,m=0,1,2N霉D rl.,m 式中 个无线帧中的时隙号; n -个时隙中的oFDNM符号序号; 伪随机序列,见4.3.1
伪随机序列在每个OFDM符号起始处初始化,初始值如式(42) c(i 所示
(42 =21o(7(n
十1)十1十1)(2
N;+l)十2
N"十1l cini 4.2.6.3资源元素映射 窄带参考信号在一个或两个天线端口上传输力E(2000,2001
若高层指示UE可假定N武等于N;",则UE假定 小区专有参考信号CRs的天线端口数与窄带参考信号相同 用于小区专有参考信号的天线端口0,1分别相当于用于窄带参考信号的天线端口2000. 2001}; 小区专有参考信号在窄带参考信号可用的所有子帧中可用 如果高层未指示UE可假定N雷等于N曾",则UE假定 23
GB/T38641一2020 -Nu nmcRsPors中获得 小区专有参考信号的天线端口数从高层参数eutra- -小区专有参考信号在窄带参考信号的所有可用子中可用,小区专有参考信号的频移由'hin =N"mod6给出
参考信号序列r.(m)映射至复值调制符号a",其中,a'"用作时隙月，中天线端口的参考符 号,如式(43)所示: 43 a?=r..(m') 式中 Gm十(w十v mod6; 大 =Nh一2,N's x,儿
m'一m+N霜 其中,朋=0,1
变量》和定义不同参考信号的频域位置,其中 i迁力=2000and/=Nh if力=2000and/=N,a if=2001and/=ND AA if力=2001and/=N,as -小区专有的频移.且y=Nmod6
Vhift 用于在一个时隙内任何天线端口上的窄带参考信号传输的资源元素(,/)不会用于在同一时隙中 任何其他天线端口上的任何传输,并设置为零
窄带参考信号不应在包含NPSs或Nsss的子赖中传输
根据上述定义,图8是用于参考信号传输的资源元素
符号R，用于表示天线端口卢的参考信号 传输的资源元素
1=6/=0 资源元素 依 本天线端口不发送 校 本天线端口的参考符号 父 /=6/=0 /=6/=0 偶数时隙 奇数时隙 偶数时隙 奇数时除 天线端口号2000 天线端口号2001 图8下行窄带参考信号映射(正常循环前缀 24
GB/38641一2020 4.2.7同步信号 4.2.7.1窄带主同步信号(NPss) 4.2.7.1.1序列生成 用于窄带主同步信号的序列d(n)根据式(44)从频域ZadoffChu序列生成 -j" dl(n=S(e ,n=0,l,..,10 (44 其中,ZadofCh根序列索引u=5,对应不同符号索引的s()由表19给出
表19s()定义 循环前缀长度 S(3 S(4 S5 S(6 S(7 S(8 S(9 S(10 S(11 S(12 S(13 正常 4.2.7.1.2资源元素映射 同一子帧内窄带主同步信号的所有符号使用相同的天线端口
UE假定窄带主同步信号不是在与任何下行参考信号相同的天线端口上发送
UE假定给定子帆 中的窄带主同步信号的传输与任何其他子帧中的窄带主同步信号不使用相同的单个或多个天线端口
上AS -一2顺序,然后按照！" ,2N-1的顺序依次映 序列d(n首先按照索引k=0,l,.,N =3,4, 射到每个无线帧的子帧5中的资源元素(,l)上
对于与小区专有参考信号的资源元素重叠的资源元 素(k,l),相应的序列元素d(n)不用于NPSS,但会在映射过程中被计数
4.2.7.2窄带辅同步信号(NSSS 4.2.7.2.1序列生成 窄带辅同步信号用于指示504个唯一的物理层小区标识 用于窄带辅同步信号的序列d(n)根据式(45)从频域ZadofChu序列生成
一2明/"
- 45 d(n)=b(m)e" 式中: n=0,1,.,131; =”mod131 n m=nmod128; =N;mod126十3 u= rNeel N ID 126 帧号的循环移位,取值由式(46)给出 33 0 (n/2mod4 46 132 二进制序列由表20给出
25
GB/T38641一2020 表20b,(m)定义 b,(0),b,(127 4.2.7.2.2资源元素映射 同一子内窄带辅同步信号的所有符号使用相同的天线端口
uE散定窄带辅同步信号不在与任何下行参考信号相同的天线淌口上发送
UE假定给定子赖中 的窄带辅同步信号的传输不与任何其他子航中的窄带辅同步信使用相同的天线端口
序列d,(n)按顺序映射到资源元素(k,)上,在满足n，mod2=0的无线中子帆9的最后N 个符号上,首先按照12个子载波上索引人的升序进行映射,然后按照索引的升序进行映射,其中 NS由表21给出
表21Nsss符号数 循环前缀长度 NSS8 正常 11 与小区专有参考信号资源元素重叠的资源元素(k，/)会算作NSSS映射中的资源,但相应的序列元 素d(n)不用于NSSS
4.2.8oFDM基带信号生成 对于高层参数operat tionModenfo未指示“inbandSamePCI”的载波,对于存在高层参数Cari 26
GB/38641一2020 srConfigDedieated-NB并且不存在高层参数inbandCarrierlnfo的载波,或者对于存在高层参数Carri erConfigDedicated-NB和inbandCarrierlnfo且高层未指示N"等于N载波,天线端口p中下行链路 时隙中的OFDM符号1上的时间连续信号sy2()定义如式(47)所示 Na- j2(k中l/2)a/-NeP,/T, sP(t= a，e' 47 NA 式中 0<1<(Nep./十N)×T,; 一'=更N/2小 N=2048; 公/=15kHz; d'是天线端口p上的资源元素(6.)中的内容 否则,第1'个OFDM符号中天线端口p上的时间连续信号syP()定义如式(48)所示,其中1'=/十 NMn(n，mod4)(0,,27}是从最后一个偶数子帧的为起点的OFDM符号索引 R e'2孩--Ncp.rmdN!T， sY(e)一 (一),l
e3 a” 可 LNN 48 NN/2 eata'路 e2碌a-Ncp,.”mdNT， 式中,对于0<<(Nw./十N)×T,有人-'=人+N陆N"y/2小k中'=点N陆N"/2」-1 如果资源元素(k.'用于除窄带定位参考信号之外的信号发送，则a.
=j2xfwxT N+之Ne-).否则其为0
人w是PRB的中心频半减去LTE信号的中心频率得到的频 位置
下行链路只支持正常的循环前缀
4.2.9调制和上变频 每个天线端口上的复值SC-FDMA基带信号调制和上变频至载波频率的过程如图9所示
cos(2) Re(( so 分离 滤波 m -sin(2o 图9下行调制 27
信息技术系统间远程通信和信息交换低功耗广域网媒体访问控制层和物理层规范GB/T38641-2020解读
GB/T38641-2020是我国信息技术领域的一项重要标准，它主要针对低功耗广域网媒体访问控制层和物理层方面的规范。该标准的发布，将有助于提高信息技术系统的互通性和可靠性，促进数字化转型。
首先，我们来看一下低功耗广域网的意义和特点。低功耗广域网是指用于远程数据传输的无线通信网络，它具有低功耗、广覆盖、大容量等优势。在物联网、智能交通、智能制造等领域，低功耗广域网已经得到了广泛应用。
而对于低功耗广域网的媒体访问控制层和物理层方面，GB/T38641-2020规范做出了详细的规定。其中，媒体访问控制层主要是通过专门的协议来实现对网络资源的分配和管理；而物理层则是指网络设备之间的电气、机械和物理特性。
根据GB/T38641-2020规范，低功耗广域网的媒体访问控制层应该遵循IEEE802.15.4e和6LoWPAN等标准，以保证网络的可靠性和安全性。同时，在物理层方面，该规范也提出了一些要求，比如设备之间应该具备相互识别和自组网的能力，以及应该支持多种通信频段和调制方式。
总而言之，GB/T38641-2020规范的发布，将对低功耗广域网的发展起到积极的推动作用。它将促进各种信息技术系统之间的互通，提高数字化转型的效率和质量。
