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来了!第一个5G-V2X标准

作者:时间:2020-07-05来源:邮电设计技术 收藏

7月3日晚间23点左右,国际组织3GPP宣布R16冻结,标志第-个演进版本完成。,这也是第一个-标准(NR标准) ,其中支持了V2V (车与车)和V2I (车与路边单元)直连通信,通过引入组播和广播等多种通信方式,以及优化感知、调度、重传以及车车间连接质量控制等技术,实现支持车辆编队、半自动驾驶、外延传感器、远程驾驶等更丰富的车联网应用场景。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202007/415152.htm

一、NR V2X架构

NR V2X架构分为独立部署和双连接部署两种类型,涵盖6种场景,如下图所示。其中场景1-3为独立场景,场景4-6为MR-DC场景,在MR-DC场景下,辅节点不能对侧行链路资源进行管理和分配。

来了!第一个5G-V2X标准

场景1-3中,分别由gNB、ng-eN和eNB对在LTE Sidelink和NR Sidelink中进行V2X通信的UE进行管理或配置;场景4-6中,由主节点来对在LTESidelink和NR Sidelink中进行V2X通信的UE进行管理或配置。

二、侧行链路设计和增强

侧行链路是为了支持V2X设备间直接通信而引入的新链路类型,最早是在D2D应用场景下引入的,V2X体系中进行了扩充和增强。NR Sidelink主要由PSCCH信道、PSSCH信道、 PSBCH 信道和PSFCH信道组成。

侧行链路的设计和增强具体内容包括研究侧行链路_上的单播、组播和广播传输,具体包括基于NR的侧行链路的物理层架构和流程、侧行链路的同步机制、链路的资源分配模式、侧行链路的层2/层3协议等。

1、sidelink单播、多播和广播

NR-V2X物理层支持广播、单播和多播,单播和多播需要引入sidelink HARQ反馈、高阶调制、sidelink CSI以及PC5-RRC。

2、V2X sidelink物理层

1)物理sidelink信道和信号

NR-V2X sidelink与NR上行/下行采用相同的子载波间隔。调制机制有QPSK、16-QAM、 64-QAM和256-QAM。

物理sidelink广播信道PSBCH:承载来自RRC层的MIB-V2X,并在位于sidelink带宽的11个RB上每160 ms进行发送。

物理sidelink共享信道PSSCH:在sidelink上传输数据,PSSCH 的传输资源可以由gNB进行调度并通过DCI告知UE,也可以通过UE自己的感知过程自主确定。数据可以传输多次。

物理sidelink控制信道PSCCH:物理层sidelink

控制信息SCI,分为两阶段发送:第-阶段的SCI在PSCCH资源上发送,包含可以进行感知操作的信息以及第二阶段的SCI的资源分配信息; 第二阶段的SCI在PSSCH资源上发送并与PSSCH的DMRS相关,包含识别和解码对应PSSCH的必要信息HARQ 过程的控制以及CSI反馈的触发条件信息等。

物理sidelink反馈信道PSFCH:承载sidelink上接收UE向发送UE的反馈,具体形式可以是ACK/NACK,或者NACK- only。 PSFCH的时域资源(预)配置在第1、2、 4时隙,频域/码域资源通过隐式方式获得。

此外,还有S-PSS (直通链路主同步信号)、S-SS(直通链路辅同步信号)、解调参考信号DMRS、FR2(频率范围2)的PT-RS(相位追踪参考信号)、CSI-RS(信道状态信息参考信号)。

2) sidelink 同步

UE的同步过程需要UE持续按照同步优先级进行叟索,找到自己能获得的最优的同步参考。V2X UE进行同步的4种基本同步源: GNSS。 gNB/eNB。其他发送SLSS的UE以及UE的内部时钟。

3) sidelink CSI

在单播通信中,接收UE给发送UE提供-一些信息,帮助发送UE做链路自适应。

4) sidelink HARQ

NR-V2X针对sidelink单播和多播业务通过ACK/NACK 支持HARQ,针对多播业务还可采用NACK-only HARQ。此外,还支持盲重传机制。sidelink HARQ反馈是接收UE在PSFCH上发送UE的。如果是在gNB控制下的资源分配mode1模式,发送UE通过PUCCH将它收到的与某个特定动态或者配置与grant相关的sidelink HARQ反馈状态通知给gNB,以便辅助重传调度以及分配sidelink资源。

5)LTE-V2X sidelink和NR-V2X sidelink的设备内共存

如果有设备同时支持LTE-V2X和NR-V2X,并且需要同时在系统中工作。如果这两个RAT有足够的频域隔离, 例如在不同的频段上,则各自使用各自频段上的射频工作即可。

如果两个RAT之间的频域间隔较小,则只能用一个射频,还要遵从半双工原则,半双工原则就是不允许在sidelink上同时发送和接收。前面的限制表明两个RAT同时接收会有干扰,不允许同时发送。后限制表明一个RAT在接收/发送时,另一个RAT不能发送/接收。

如果可能,可以给两个sidelink (预)配置完全不重合的资源池,否则,-般的原则就是在两个RAT同时发送时至少一个RAT需要放弃,但在两个RAT。上V2X业务优先级都已知时,自动选择较高的优先级。两个RAT。上接收与接收重叠的情况-般留给UE实现。两个RAT上发送与发送重叠以及发送与接收重叠的处理,当两个RAT上的V2X业务的优先级都已知,自动选择较高的优先级。如果优先级相同或者并不是都已知的情况下,留给UE实现。

3、V2X sidelink资源分配

1)BWP和资源池

sidelink 使用的子载波间隔会在(预)配置sidelink BWP时给出,FR1使用的子载波间隔为15kHz、30 kHz或者60 kHz,FR2使用的子载波间隔为60 kHz或者120 kHz。 UE的sidelink发送和接收都要在同一个sidelink BWP中。PSSCH的资源池在频域分为多个子信道,这些子信道是在子帧中连续而不重叠的不少于10个的PRB的集合,大小是(预)配置的。资源分配、感知和资源选择以子信道为单位;尽管子信道中某些少量PRB有可能不用于发送,子信道也是作为整体分配给UE的PSSCH。每个UE被独立(预)配置发送资源池和接收资源池,还配置了特别的资源池。

2)资源分配方式

NR sidelink定义了2种资源分配方式,分别为mode1 和mode2。资源分配mode1由gNB调度, NR V2X有周期性和非周期性业务, mode1提供g NB的动态grant以及RRC半静态配置的配置grant。动态sidelink grant DCI可以提供一个TB的一次或者多次传输资

源,如果有反馈操作的话也要遵从sidelink HARQ进程。

动态grant和配置grant的MCS信息可以提供也可以由RRC信令控制。RRC可以配置实际的MCS取值,可以配置- -个MCS范围,也可以不配置。对于没有配置实际MCS取值的情况,UE需要自己选择一个合适的MCS。

gNB调度由UE上报sidelink业务特征驱动,或者上报一个sidelink BSR (缓存状态报告)。资源分配mode2是UE自主进行资源选择。基本的框架就是

UE在一个(预)配置的资源池中感知哪些资源并未被

其他具有更高优先级业务的UE占用,然后选择-一些合适的资源进行传输;选择后, UE就会在这些资源上多次发送/重传,或者直到触发了资源重选。

4、sidelink拥塞控制

与LTE-V2X类似,在此不再赘述。

5、V2X sidelink高层协议

1)与NR sidelink通信有关的测量和上报NR V2X sidelink有一些专 用的测量和上报机连接态的UE测量CBR并上报给NG-RAN以协助网络调度和/或传输参数调整。接收UE将基于DMRS进行RSRP (参考信号接收功率)测量,并将3层过滤的RSRP发给发送UE,以便发送UE用于单播通信中的开环功率控制。

2)移动性管理

UE可以在小区切换和小区重选过程中进行NRsidelink 传输。

3) 辅助信息和sidelink配置信息的配置NG-RAN可以使用两种类型的配置sidelinkgrant给UE分配sidelink资源:类型1和类型2对于进行NR sidelink通信的UE,可能同时激活了多个配置sidelink grant。为了给配置grant的配置提供辅助信息,UE 可以向网络上报一些有 关业务pattern 的辅助信息,如周期、时域偏差、消息大小QoS等。

4)上行链路和NR sidelink传输的协调当上行链路和sidelink在共享/相同载波频域同时发送,或者在不同载波频域上共用射频发送并分享功率,就需要在二者之间进行有限选择。分别为NR上行链路和NR直通链路配置独立的逻辑信道优先级门限值。如果上行链路逻辑信道数据的最高优先级取值高于。上行链路优先级门限值,并且直通链路逻辑信道数据的最高优先级取值低于直通链路优先级门限值,将优先执行直通链路发送;反之,优先执行上行链路发送。

5)QoS机制

基于数据流的QoS模型用于sidelink单播、多播和广播。对于RRC连接态的UE,针对一个新的PC5QoS数据流,UE需要通过RRC专用信令上报该数据流的QoS信息,网络可基于UE上报的QoS信息,通过RRC专用信令提供SLRB (直通链路无线承载)配置并配置该数据流和SLRB的对应关系。对于RRC空闲态的UE,网络可通过V2X专用SIB (系统信息块)提供SLRB配置并配置PC5 QoS与SLRB的映射。对于覆盖外的UE,SLRB配置和PC5 QoS与SLRB的映射是预配置的。

6) sidelink RRC

对于NR sidelink单播通信, PC5-RRC连接是源和目标层ID之间的逻辑连接。接入层配置可以通过PC5-RRC信令传达的,并且收发UE之间必须要达成一致的参数。 如果接入层配置失败,可以使用明确的错误消息和基于定时器的指示来告知对端UE。UE之间可以通过PC5-RRC来相互了解UE能力; UE可以发送能力查询信息去查询对端UE的能力,并把自己的能力告知对方。

6、V2X业务授权

与LTE-V2X类似,NG-RAN节点接收核心网或者相邻NG-RAN节点提供的UE授权状态,判断UE是否授权为一个车辆UE和/或行人UE。只有授权UE才可以进行V2X sidelink通信。根据所支持业务的不同通过不同的方式向UE提供sidelink无线资源。三、Uu链路增强些高级的V2X服务是由驻留在Internet上的应用服务器提供的,该应用服务器处理从UE接收到的信息并发出指令来控制车辆。远程驾驶应用可允许远程驾驶员或V2X应用程序远程操作车辆。高级驾驶可以通过应用服务器在车辆之间共享视频。在这些应用中,UE与服务器通过蜂窝网络的NR Uu接口进行通信。

NR V2X网络中的车辆通过Uu链路与基站/路边高级业务对传输速率、时延和可靠性都有更高的要求,因而对Uu链路性能也提出了更高要求。R16 NR-V2X主要包括Uu链路高速率低时延多播传输、更加灵活的半静态调度或免调度的传输模式等。

四、基于Uu的侧行链路资源分配在车联网系统中,当车辆位于蜂窝网的覆盖范围内时,车辆与车辆之间通过侧行链路进行通信的资源可以通过基站来进行分配。同时,考虑到NR Uu、NR V2X与LTE Uu、LTE V2X会同时存在,因而需要研究通过LTEUu和NRUu来控制NR侧行传输,及通过NR Uu来控制LTE侧行传输,从而保证无论是装载LTE v2x终端的车辆还是装载NR V2x终端的车辆在处于LTE基站覆盖下或NR基站覆盖下时均能正常地进行侧行链路通信,下图所示。

五、通信链路类型选择

在车联网中,车载设备的通信可以选择通过侧行链路进行,也可以选择通过Uu链路进行。对于同时支持LTE V2X和NR V2X的车载终端,可以选择的

通信链路包括LTE uu、NR Uu、LTE侧行、NR侧行。

同时,车载终端在不同的环境或者状态下,各个链路的状况也会有所不同。例如,在无覆盖的场景下,车载终端只能通过侧行链路进行通信;或者在带通信车辆相距较远时,可以通过Uu链路通信。R16系统研究了在不同的网络环境下、不同的场景下以及不同的通信需求下,如何选择合适的通信链路,从而保证V2X通信的质量;此外,也考虑了不同类型车载终端的能力的不同,例如部分车载终端只支持LTE V2X或者部分车载终端支持NR V2X。




关键词: 5G V2X 标准

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