5G NR V2X物理層結(jié)構(gòu)
RAN1#94bis在sidelink物理層結(jié)構(gòu)方面取得了重大進(jìn)展,并在numerology、資源池和PSSCH/PSCCH復(fù)用方面做出了重要決策。但還有一些未決策,如:
使用哪種波形(CP-OFDM或DFT-SOFDM)
哪個(gè)CP長(zhǎng)度要支持哪個(gè)SCS
支持PSCCH/PSSCH復(fù)用的選項(xiàng)有哪些
是否為sidelink定義BWP,BWP和RP之間的關(guān)系是什么
SCI和SFCI包括什么,以及如何傳達(dá)mode?1的SCI和SFCI
RS設(shè)計(jì)
Numerology
NR??sidelink在Uu口支持給定頻率范圍內(nèi)的SCS,即FR1中的{15,30,60 kHz}和FR2中的{60,120 kHz},并為每個(gè)SCS定義正常CP長(zhǎng)度。此外,還支持60kHz的擴(kuò)展CP,如表1所示。

具有更長(zhǎng)的CP長(zhǎng)度使得UE能夠處理更大的延遲擴(kuò)展并容忍更大的同步誤差。然而,這是有代價(jià)的:擴(kuò)展CP(20%)的開(kāi)銷比普通CP(6.6%)大得多。因此,應(yīng)支持正常CP長(zhǎng)度,以確保低開(kāi)銷通信。
對(duì)于sidelink,由于傳播延遲導(dǎo)致的到達(dá)時(shí)間(TOA:Time of Arrival)差異可能很大。表2顯示了在理想條件下,根據(jù)CP長(zhǎng)度(與表1類似,但具有距離),可容忍的最大TOA。作為參考,UE之間的通信范圍高達(dá)1000m(擴(kuò)展傳感器用例),擴(kuò)展CP可支持60kHz。

Waveform
DFT-s-OFDM具有比CP-OFDM更低的峰均比,尤其是對(duì)于低調(diào)制階數(shù)。這在一些實(shí)現(xiàn)中可能有助于省電,但對(duì)于連接到12V/48V電池的車載UE來(lái)說(shuō)不是一個(gè)重要問(wèn)題。此外,DFT-s-OFDM對(duì)鏈路性能有顯著影響。圖1(a)顯示了根據(jù)TR 37.885的鏈路級(jí)假設(shè),在FR1中不同速度下,對(duì)于16-QAM和64-QAM,DFT-s-OFDM與CP-OFDM的性能比較。如圖所示,對(duì)于低速和高速使用情況,16 QAM時(shí)的性能下降約為0.5 dB,64 QAM時(shí)約為1-1.5 dB??紤]到NR V2X的高吞吐量要求,最好優(yōu)先考慮范圍內(nèi)的鏈路性能。從圖1(b)可以看出FR2中相同配置的結(jié)果,其中CP-OFDM在高階調(diào)制下的性能優(yōu)于DFT-s-OFDM,最高可達(dá)1.5 dB。

與上行相比,SideLink中的通信通常不受鏈路預(yù)算限制,因?yàn)榘l(fā)射器和接收器通常彼此接近。NR V2X將需要支持多流(即MIMO),以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率通信。另一方面,NR V2X支持覆蓋內(nèi)(IC:in coverage)和覆蓋外(OOC:out of coverage)通信。在sidelink上支持兩個(gè)波形是復(fù)雜的:在嘗試解調(diào)之前,UE需要知道信號(hào)是CP-OFDM還是DFT-s-OFDM波形,并且在OOC的情況下,波形切換沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)。此外,需要大量配置(對(duì)于IC和OOC,以及mode 1和mode 2部署)和sidelink物理層設(shè)計(jì)(例如DMRS模式)來(lái)支持兩種波形。因此,必須使用單一波形。
幀結(jié)構(gòu)和時(shí)隙結(jié)構(gòu)
NR Uu口支持eMBB和URLLC用例。為了適應(yīng)這些差異很大的要求,幀結(jié)構(gòu)和時(shí)隙結(jié)構(gòu)需要足夠靈活。NR V2X幀和時(shí)隙結(jié)構(gòu)必須能夠適應(yīng)sidelink和Uu口共享同一載波以及專用sidelink載波的情況,其中NR時(shí)隙中的OFDM符號(hào)可以分為共享載波中的“D”、“Flexible”、“U”和“Sidelink”。除了只有sidelink的時(shí)隙之外,時(shí)隙內(nèi)的Uu 口sidelink復(fù)用在資源利用效率、快速調(diào)度和低延遲即時(shí)反饋方面以及自適應(yīng)重傳方面都是有益的。時(shí)隙和符號(hào)的NR Uu口配置可用于sidelink,其中“U”和“Flexible”(表示為”X”)符號(hào)被覆蓋為“sidelink”(表示為'S')符號(hào)。
PSCCH 和PSSCH 復(fù)用
?PSCCH 和PSSCH 復(fù)用至少有3中選項(xiàng),分別是?Option 1A, 1B, and 3 is supported.

Option 1A
在時(shí)隙中PSCCH和PSSCH時(shí)域復(fù)用有利于低延遲服務(wù)。這可以減少解碼時(shí)間,因?yàn)橐坏┙邮盏剿蠵SCCH符號(hào)就可以處理控制信息。由于業(yè)務(wù)負(fù)載的顯著變化,數(shù)據(jù)信道的資源分配應(yīng)足夠靈活。然而,控制信息通常有一組固定的值。為了使PSCCH和PSSCH使用的頻率資源相同,需要控制信息的可伸縮碼率,盡管不清楚為什么需要它們。除了可縮放的碼率之外,接收UE不知道PSCCH的頻率資源,因此必須對(duì)所有可能的位置執(zhí)行盲編碼。
Option 1B
關(guān)于延遲,option 1B與option 1A相同。由于PSCCH的資源維度可以獨(dú)立于PSSCH維度而已知,因此option 1B在盲解碼上的復(fù)雜度較低。由于PSCCH和相關(guān)聯(lián)的PSSCH在時(shí)間上不重疊(通常分配給PSSCH的資源大于分配給PSCCH的資源),因此資源利用效率低。當(dāng)數(shù)據(jù)有效載荷的大小顯著大于控制信息的大小時(shí),情況會(huì)更糟。
另一方面,由于分配給PSCCH和PSSCH的頻率資源之間的差異而導(dǎo)致的未占用資源不能分配給其他UE。這是由于AGC(Automatic Gain Control)約束。時(shí)隙中的第一個(gè)OFDM符號(hào)通常用于AGC處理,因此時(shí)隙中控制符號(hào)和數(shù)據(jù)符號(hào)的功率密度應(yīng)相同。如果來(lái)自不同UE的控制信息在PSCCH符號(hào)上的此類未占用資源中復(fù)用,則由于UE的PSCCH和PSSCH的頻率資源之間的差異,它將影響AGC性能。
Option 2
這種結(jié)構(gòu)用于LTE V2X。它允許UE在整個(gè)時(shí)隙(例如3dB)內(nèi)通過(guò)PSSCH提高PSCCH的傳輸功率,從而有助于提高控制信道可靠性。這對(duì)于需要高覆蓋率和更高可靠性的用例是有益的,同時(shí)沒(méi)有TDM結(jié)構(gòu)中的低延遲要求。
Option 3
option 3在所有提議的TDM選項(xiàng)中實(shí)現(xiàn)了最高的利用效率,因?yàn)閁E可以在每個(gè)符號(hào)上使用所有頻率資源。與其他選項(xiàng)相比,option 3的一個(gè)可能缺點(diǎn)是PSCCH覆蓋范圍,因?yàn)镻SCCH和PSSCH在時(shí)域中共享幾個(gè)符號(hào)。然而,為了確保PSCCH的可靠性,可以通過(guò)PSSCH對(duì)PSCCH進(jìn)行功率提升。
支持PSCCH和PSSCH的低延遲TDM復(fù)用是必要的,并且在option 3中得到了幫助。此外,option 3為具有不同需求的用例提供了在TDM和FDM復(fù)用結(jié)構(gòu)之間切換的靈活性,如圖3所示,將PSCCH的OFDM符號(hào)配置為與PSSCH相同,即option 2。在極端情況下,可以將其配置為option 1A或1B。

SCI 和SFCI
Sidelink control information (SCI) 是在PSCCH中傳輸,至少包括一個(gè)SCI format,主要是用來(lái)解碼PSSCH。Sidelink feedback control information (SFCI) 至少包括一個(gè)SFCI format,這是PSSCH 的HARQ-ACK。
在NR V2X中,與LTE V2X相比的一個(gè)主要變化是支持單播和群播,以及它們可能同時(shí)使用。因此,應(yīng)考慮基于反饋的重傳,并應(yīng)在SCI?format中包含額外的新信息。SCI?format的內(nèi)容在廣播傳輸和單播/群播傳輸之間有所不同,其中HARQ?process ID、HARQ反饋定時(shí)、source ID、destination ID、NR和NDI僅適用于單播和群播傳輸。
在NR?Sidelink mode 1中,gNB調(diào)度用于Sidelink 傳輸?shù)某跏紓鬏敽椭貍髻Y源。為了進(jìn)行更精確的資源分配,可以向gNB報(bào)告HARQ反饋和CSI報(bào)告。在源UE接收到反饋信息后,它將把反饋信息轉(zhuǎn)發(fā)給gNB,如圖4所示。

參考信號(hào)RS
DRMS應(yīng)考慮適用于NR V2X的波形范圍、SCS、信道類型等。除了L1廣播之外,NR?sidelink還支持物理層的單播和群播,其中可以正確估計(jì)用于單播的成對(duì)UE和用于群播的組UE之間的sidelink信道,以提供更好的頻譜效率。因此,應(yīng)支持NR?sidelink信道狀態(tài)信息參考信號(hào)(SL CSI-RS),以NR的Uu口?CSI-RS設(shè)計(jì)為起點(diǎn)??紤]到車輛信道的動(dòng)態(tài),需要TRS和PT-RS,以便支持FR2。除了CSI-RS之外,不提出SRS,前提是它們的功能可以合并到SL CSI-RS設(shè)計(jì)中,并且不需要顯式AGC訓(xùn)練信號(hào),因?yàn)榭梢允褂门cLTE-V相同的原理。
單播和群播模式要求發(fā)送和接收的UE知道彼此的存在。這要求UE在建立sidelink通信之前相互發(fā)現(xiàn)。LTE?sidelink發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的一些元素可以重用,并作為NR?sidelink發(fā)現(xiàn)的起點(diǎn)。
出于發(fā)現(xiàn)的目的,有兩種主要的選擇。
Option?1:通過(guò)監(jiān)聽(tīng)基本安全消息(BSMs: basic safety messages)或PSSCH/PSCCH(LTE或NR)上的其他傳輸來(lái)發(fā)現(xiàn)其他UE。此選項(xiàng)不需要物理sidelink發(fā)現(xiàn)信道(PSDCH)。
Option 2:通過(guò)監(jiān)聽(tīng)指定用于發(fā)現(xiàn)目的廣播消息來(lái)發(fā)現(xiàn)其他UE。此選項(xiàng)可以在沒(méi)有PSDCH的情況下啟用,并在PSSCH上發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息。然而,使用PSDCH是有益的,因?yàn)樗鼫p少了傳輸限制。
由于BSM消息沒(méi)有給出關(guān)于UE感興趣的服務(wù)的指示,上述選項(xiàng)1可能會(huì)產(chǎn)生不必要的流量和額外的大開(kāi)銷。然而,選項(xiàng)2避免了上述缺點(diǎn),并允許在消息內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)周期等方面進(jìn)行靈活的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)??梢詫l(fā)現(xiàn)消息的內(nèi)容(如ID、sidelink連接信息、后續(xù)信令信息等)設(shè)計(jì)為最小化開(kāi)銷。