5G NR V2X物理層結(jié)構(gòu)和流程
NR V2X網(wǎng)絡(luò)中,至少定義了PSCCH和PSSCH。PSCCH至少攜帶解碼PSSCH所需的信息。
Physical sidelink control channel (PSCCH)
考慮到NR V2X的可靠性要求,基于SCI在時(shí)域和頻域重復(fù)的PSCCH設(shè)計(jì)在可靠性和時(shí)延方面具有優(yōu)勢(shì)。為了提高NR-PSCCH傳輸?shù)目煽啃?,在FDM-SA和數(shù)據(jù)復(fù)用結(jié)構(gòu)的情況下,可以分配更多的prb。為了實(shí)現(xiàn)緊急軌跡對(duì)準(zhǔn)的低延遲(例如3毫秒),TDM SA和數(shù)據(jù)多路復(fù)用結(jié)構(gòu)是有益的,因?yàn)镻SSCH可以比在具有PSCCH的FDM中更快解碼。在這種情況下,可以為PSCCH傳輸分配多個(gè)符號(hào)。除了簡(jiǎn)單的重復(fù)之外,還可以考慮引入類似于NR-PDCCH設(shè)計(jì)的聚合級(jí)別。
在TS 36.212中,為V2X調(diào)度信息指定了SCI?format?1。由于LTE V2X中僅指定了物理層廣播,因此SCI?format?1中包含了用于初始傳輸和重傳的資源分配。在這里,重傳基于盲重傳或重復(fù),而不觸發(fā)反饋。
為了支持單播、群播和廣播傳輸及其在NR V2X中可能的同時(shí)使用,應(yīng)基于反饋的重傳。接收器需要知道反饋定時(shí)資源??梢詰?yīng)用同步反饋,以便根據(jù)幀結(jié)構(gòu)配置預(yù)定義反饋定時(shí)。另一種選擇是異步反饋,其中時(shí)間在SCI中指示。異步反饋更靈活,以適應(yīng)不同的傳輸延遲服務(wù)要求。如果需要多個(gè)HARQ進(jìn)程,則SCI中還需要包括HARQ進(jìn)程編號(hào)和新的數(shù)據(jù)指示器。
其他考慮包括努力降低NR UE的盲解碼復(fù)雜度,例如,可以研究不同SCI格式的支持,以管理UE內(nèi)服務(wù)多路復(fù)用的SCI解碼復(fù)雜度。還應(yīng)研究SCI格式的其他改進(jìn),包括支持UE間和UE內(nèi)服務(wù)多路復(fù)用的預(yù)指示或搶占,以及用于鏈路自適應(yīng)的按需CSI報(bào)告。
Physical sidelink feedback channel (PSFCH)
在LTE-V2X中,PSCCH和PSSCH僅定義為分別承載sidelink調(diào)度分配和數(shù)據(jù),其中一個(gè)SA與一個(gè)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián),并且在任何sidelink信道上都沒(méi)有反饋。對(duì)于NR?sidelink?HARQ-ACK機(jī)制,接收UE在數(shù)據(jù)接收后可能沒(méi)有要發(fā)送回發(fā)送UE的數(shù)據(jù),因此可能沒(méi)有可用于反饋搭載的PSSCH資源。如果存在反向PSSCH傳輸,由于應(yīng)用程序(和上層)通信量的不可預(yù)測(cè)性,無(wú)法確保其到達(dá)的時(shí)間范圍能夠滿足許多V2X用例中的延遲約束。
因此,定義了一個(gè)專用信道來(lái)承載反饋,其設(shè)計(jì)和配置適合于盡快傳輸,尤其是A/N。PSFCH的資源必須與PSSCH/PSCCH分離,以減少半雙工問(wèn)題,因?yàn)锳/N丟失對(duì)系統(tǒng)和鏈路效率有嚴(yán)重影響。PSFCH還可用于其他有價(jià)值的目的,例如發(fā)送包括車輛相關(guān)信息(例如多普勒和延遲擴(kuò)展)的CSI信息,以改善鏈路性能。
Physical sidelink discovery channel (PSDCH)
NR V2X將支持需要發(fā)現(xiàn)過(guò)程的單播和群播通信??梢赃x擇在附近發(fā)現(xiàn)其他UE以建立sidelink:
Option?1:通過(guò)收聽(tīng)其他UE廣播的安全消息來(lái)發(fā)現(xiàn)其他UE。此選項(xiàng)使安全消息的作用過(guò)載。該選項(xiàng)的主要缺點(diǎn)是,傳輸安全消息的UE可能對(duì)建立單播/群播通信的sidelink不感興趣。例如,在擁擠區(qū)域的V2X場(chǎng)景中,可能有大量UE廣播安全消息,但它們對(duì)建立單播/廣播的側(cè)鏈不感興趣。然后,接收到安全消息的UE需要發(fā)送大量連接請(qǐng)求,以找出其附近的哪些UE有興趣建立sidelink,這將導(dǎo)致不必要的連接請(qǐng)求流量過(guò)大。另一種選擇是在安全消息上攜帶此類信息,這將限制/復(fù)雜重要安全消息的設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)過(guò)程。
Option?2:通過(guò)收聽(tīng)在專用于發(fā)現(xiàn)信號(hào)的信道上廣播的消息來(lái)發(fā)現(xiàn)其他UE。此選項(xiàng)避免了上述缺點(diǎn),并允許靈活的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)。發(fā)現(xiàn)消息的內(nèi)容(例如id、關(guān)于sidelink連接的信息、關(guān)于隨后的信令的信息等)以及為單播/廣播建立sidelink的信令/握手需要進(jìn)一步研究。
Waveform
候選波形有CP-OFDM、DFT-s-OFDM。
在NR Rel-15中,雖然上行支持OFDM和DFT-S-OFDM,但DFT-S-OFDM的使用主要針對(duì)鏈路預(yù)算有限的場(chǎng)景,例如小區(qū)邊緣UE和具有相當(dāng)大路損的UE。因此,NR僅支持使用DFT-S-OFDM的單層傳輸。與上行相比,SL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。另一方面,CP-OFDM支持控制和數(shù)據(jù)的多層傳輸。
DFT-S-OFDM比CP-OFDM具有更低的峰均功率比,尤其是對(duì)于低調(diào)制階數(shù)。這在某些實(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),這并不是一個(gè)重要問(wèn)題。此外,DFT-S-OFDM對(duì)鏈路性能有重大影響。圖1顯示了根據(jù)TR 37.885的鏈路級(jí)假設(shè),對(duì)于編碼率為0.5的16-QAM和編碼率為0.6的64-QAM,DFT-s-OFDM與CP-OFDM的性能比較??梢钥闯?,16-QAM的最大衰減約為1 dB,64-QAM的最大衰減約為2 dB??紤]到增加范圍對(duì)V2X來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)真正的問(wèn)題,因此沒(méi)有必要產(chǎn)生這樣的鏈接懲罰。因此,CP-OFDM足以作為所有NR?sidelink信道的唯一波形。

Cyclic prefix 長(zhǎng)度
對(duì)于NR Uu,定義了正常和擴(kuò)展循環(huán)前綴,其中ECP可應(yīng)用于60 kHz SCS。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錯(cuò)誤。傳播延遲導(dǎo)致的同步誤差可能很大。例如,60 kHz NCP的長(zhǎng)度為1.17μs,對(duì)應(yīng)于351 m的距離,這不足以滿足某些應(yīng)用的通信范圍(例如NR V2X要求有時(shí)需要500/800/1000m的通信范圍)。注意,CP必須適應(yīng)信道延遲擴(kuò)展,因此實(shí)際上的通信范圍將小于351m。UE可能依賴不同的numerology,例如,15 kHz的SCS具有4.7μs的正常CP,以支持更大的通信范圍,然而,擴(kuò)展CP應(yīng)至少支持60 kHz,對(duì)于UE以非常高的速度和非常低的延遲要求移動(dòng),并且不是目標(biāo)的用例,以支持更長(zhǎng)的sidelink通信范圍。
幀結(jié)構(gòu)
NR Uu口支持具有不同技術(shù)需求和場(chǎng)景的eMBB和URLLC用例。為了適應(yīng)這些差異很大的要求,框架結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為靈活的。NR Uu口時(shí)隙可以配置為僅下行時(shí)隙、僅上行時(shí)隙或靈活時(shí)隙。NR Uu口時(shí)隙配置可以通過(guò)小區(qū)特定信令、UE特定RRC信令或具有SFI-RNTI的組公共DCI來(lái)完成。
子幀配置的靈活性對(duì)于支持NR V2X中所需的用例集至關(guān)重要。此外,幀結(jié)構(gòu)必須能夠適應(yīng)sidelink和Uu口共享同一載波的情況。符號(hào)級(jí)的Uu和SL復(fù)用允許快速調(diào)度sidelink(時(shí)隙開(kāi)始時(shí)下行符號(hào)中的DCI)并立即反饋給gNB,因此能夠在目標(biāo)時(shí)延邊界內(nèi)進(jìn)行多次自適應(yīng)重傳,例如端到端3ms。因此,現(xiàn)有的NR時(shí)隙結(jié)構(gòu)作為V2X設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。NR V2X需要支持SL-only和統(tǒng)一Uu&SL時(shí)隙,如圖2和圖3所示(SL中包括AGC符號(hào)、gap符號(hào)等)。

時(shí)隙和符號(hào)的NR Uu口配置可以重用,時(shí)隙/符號(hào)在每個(gè)小區(qū)基礎(chǔ)上配置為“flexible”,并在每個(gè)UE基礎(chǔ)上覆蓋,或使用SFI-RNTI將公共DCI分組。
由于NR?sidelink在物理層支持可靠的單播和群播傳輸,因此以有效的方式發(fā)送和接收HARQ ACK/NACK至關(guān)重要。?
BWP
在NR?Release-15中引入了BWP的概念,其中UE可以支持由網(wǎng)絡(luò)配置的多達(dá)四個(gè)BWP,并且對(duì)于UE只有一個(gè)下行BWP和一個(gè)上行BWP可以是激活的。此外,預(yù)計(jì)UE不會(huì)在激活BWP之外發(fā)送或接收。NR BWP設(shè)計(jì)使具有不同射頻能力的UE能夠在一個(gè)載波中共存,并幫助UE節(jié)能,例如,UE可以通過(guò)BWP切換動(dòng)態(tài)調(diào)整其工作射頻帶寬。
以下是?BWP的好處:
(1) 支持具有不同SL RF能力的UE
在LTE-V2X中,定義了最大20 MHz載波帶寬/射頻帶寬。在R15 LTE-V2X中,支持sidelink的載波聚合。對(duì)于帶內(nèi)連續(xù)CA,一個(gè)寬帶RF可用于支持多個(gè)載波。因此,LTE車輛的射頻能力可能支持不同的帶寬,例如20 MHz、40 MHz、60 MHz等。對(duì)于R16 NR-V2X,對(duì)于共享許可載波中的sidelink傳輸,一個(gè)具有20 MHz/40 MHz能力的射頻鏈可能用于重用現(xiàn)有LTE射頻模塊并平滑演進(jìn)。對(duì)于共享許可載波,在R15中,低于6 GHz的最大載波帶寬為100 MHz,并且可能在將來(lái)增加。因此,應(yīng)在NR V2X中指定SL BWP,以限制載波中的發(fā)射/接收RF 帶寬。

(2) 支持Uu和SL傳輸在共享許可載波中共存
對(duì)于共享載波情況,其中SL資源位于上行載波中,SL傳輸(接收)將限制在活動(dòng)BWP內(nèi)。此外,由于Uu口和sidelink傳輸在信道特性、多普勒頻譜等方面不同,因此系統(tǒng)必須足夠靈活,以便Uu和SL BWP可以不同??紤]到Uu和SL的延遲要求,NR還可以支持Uu和sidelink信號(hào)的聯(lián)合傳輸,例如,UE可以同時(shí)發(fā)送Uu的PUCCH和SL-PSCCH/PSSCH,并且可能具有不同的numerology。
對(duì)于SL傳輸,在LTE V2X中討論了上行和SL Tx之間的獨(dú)立Tx鏈和共享Tx鏈。在NR V2X中,如圖5所示,共享許可載波和專用NR載波中SL射頻能力的以下三種情況。
Case?1:UL-Tx和SL-Tx在共享的許可運(yùn)營(yíng)商中共享一個(gè)Tx-RF鏈
Case?2:UL-Tx和SL-Tx在專用許可運(yùn)營(yíng)商中使用單獨(dú)的Tx-RF鏈
Case?3:UL-Tx和SL-Tx在不同的載波中使用單獨(dú)的Tx-RF鏈。
對(duì)于case?1,為了同時(shí)傳輸U(kuò)L和SL,應(yīng)在共享射頻鏈的帶寬內(nèi)配置UL BWP和SL BWP,一種簡(jiǎn)單的方法是在UL BWP內(nèi)配置SL BWP;對(duì)于UL和SL的TDM傳輸,可以靈活配置UL BWP和SL BWP的位置,但應(yīng)考慮UL BWP和SL BWP之間的切換延遲。對(duì)于case2和case3,可以獨(dú)立配置UL BWP和SL BWP。
對(duì)于SL接收,在LTE中,作為最低要求,UE除了一個(gè)用于Uu接收外,還需要一個(gè)用于基于PC5的V2X的Rx鏈。NR UE可以將該接收能力作為基線,然后NR SL UE可以在DL BWP和SL BWP中同時(shí)接收。
此外,NR V2X SID力求為許可共享載波和專用載波提供通用的側(cè)鏈設(shè)計(jì),因此也應(yīng)在專用SL載波中定義SL BWP。

(3) 支持靈活的sidelink numerology
NR Uu口支持具有不同子載波間隔的可配置numerology。BWP的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,它支持不同numerology的多路復(fù)用。由于NR V2X有一組非常不同的業(yè)務(wù)類型,因此UE可以同時(shí)支持多個(gè)服務(wù)。此外,一些UE可能以低速移動(dòng),其中15 kHz子載波間隔工作良好,而其他高速UE將受益于更大的子載波間隔。此外,V2X服務(wù)范圍廣泛,從幾米到1000米以上。例如,60 kHz正常CP只能實(shí)現(xiàn)351m的最大范圍,而15kHz正常CP?numerology可以實(shí)現(xiàn)1km以上的范圍。

(4) 支持SL UE節(jié)能
對(duì)于NR V2X,可以考慮頻域機(jī)制,例如動(dòng)態(tài)SL BWP切換以調(diào)整SL RF帶寬,以降低UE功耗,這對(duì)于行人UE設(shè)計(jì)尤其相關(guān)。
RS design
與LTE V2X中的DMRS設(shè)計(jì)不同,NR V2X應(yīng)考慮波形、SCS、PSCCH和PSSCH復(fù)用等。
很明顯,SL將需要DMRS,設(shè)計(jì)將需要考慮適用于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 Uu CSI-RS設(shè)計(jì)為起點(diǎn)。還需要考慮其他sidelink RS,例如SRS、PT-RS,以及可能的AGC訓(xùn)練信號(hào)。