5G 參考信號(hào)設(shè)計(jì)
NR上行至少支持SRS:具有CSI采集、波束管理等主要功能的參考信號(hào),支持DM-RS:具有數(shù)據(jù)和控制解調(diào)主要功能的參考信號(hào),相位跟蹤的參考信號(hào)。
NR上行RS可用于UL信道估計(jì)和其他目的,例如RRM測(cè)量和L1/L2移動(dòng)性。Active和Inactive狀態(tài)下的NR上行RS要求可能會(huì)有很大不同。例如,UL信道估計(jì)在Inactive狀態(tài)下不是必要的任務(wù),并且可以使用減少的資源來設(shè)計(jì),以最小化能量消耗。
處于Active狀態(tài)的UE是緊密同步的,而處于Inactive狀態(tài)的同步則不太準(zhǔn)確。不準(zhǔn)確的同步需要NR上行RS中更大的循環(huán)前綴(CP:cyclic prefix),以說明Inactive狀態(tài)下的時(shí)序不對(duì)準(zhǔn)。這反過來可能導(dǎo)致對(duì)于處于Inactive狀態(tài)的NR上行RS使用更長的符號(hào)時(shí)間和減小的子載波間隔的必要性。
在LTE中,根據(jù)高層信令,對(duì)于20mhz 上行帶寬,SRS帶寬可以小到4個(gè)RB到大到96個(gè)RB。此外,傳輸Comb(跳過兩個(gè)映射音調(diào)之間的多個(gè)連續(xù)音調(diào))用于將SRS映射到資源元素。如果相同小區(qū)中的兩個(gè)UE的LTE?SRS?Zadoff-Chu(ZC)序列映射到相同符號(hào)上的相同頻率塊,則在網(wǎng)絡(luò)處區(qū)分它們的唯一方法是使用不同的傳輸Comb;或者通過使用不同的循環(huán)移位。
與LTE?SRS類似,在相同的時(shí)頻(TF:time-frequency)資源上從兩個(gè)不同UE發(fā)送的NR上行RS理想上應(yīng)該是正交的,或者至少具有低互相關(guān)特性,以便在網(wǎng)絡(luò)側(cè)可區(qū)分。雖然LTE中的最大UL帶寬為20mhz,但是NR UE可以在高達(dá)100mhz的頻率下傳輸。因此,NR上行RS應(yīng)當(dāng)能夠支持如此寬的頻帶。
LTE?SRS中的基本ZC序列基于其服務(wù)小區(qū)的唯一ID來確定。然而,服務(wù)TRP對(duì)NR中的UE是透明的,并且NR小區(qū)中的多個(gè)TRP共享相同的NR小區(qū)ID(RRC級(jí)移動(dòng)性)。因此,NR上行RS中的基本ZC序列可以取而代之地取決于NR小區(qū)中的多個(gè)TRP之間共享的NR小區(qū)ID。
在確定NR中的基本ZC序列的根時(shí),還應(yīng)考慮許多因素。NR小區(qū)可包括服務(wù)于大量UE的大量TRP。因此,可能沒有足夠的ZC序列可用于支持NR小區(qū)的大覆蓋區(qū)域中的所有UE。因此,應(yīng)使用多個(gè)ZC根在NR小區(qū)中生成上行RS,其中,正交ZC序列被分配給將對(duì)彼此造成更多干擾的UE,而如有必要,低相關(guān)ZC序列可被分配給對(duì)彼此造成很少或沒有干擾的UE。NR上行RS的ZC序列根和其他特性,包括循環(huán)移位、傳輸Comb和資源分配,可由網(wǎng)絡(luò)使用NR小區(qū)ID和一些UE特定參數(shù)來確定。
NR支持15 KHz LTE子載波間隔(SCS)以及其他SCS,如30 KHz和60 KHz。較大的SCS需要較短的符號(hào)時(shí)間,這反過來又對(duì)同一基本序列的可用循環(huán)移位的數(shù)量施加了更嚴(yán)格的限制。因此,這可能限制可在相同符號(hào)和頻率塊上傳輸?shù)目捎肗R上行RS的數(shù)量。
需要考慮的另一個(gè)考慮是,在特定RRC狀態(tài)下,UE的定時(shí)對(duì)準(zhǔn)可能不太準(zhǔn)確。因此,需要長循環(huán)前綴(CP)來吸收往返延遲和信道延遲擴(kuò)展。這在某種程度上類似于LTE PRACH中的大CP需求。CP和保護(hù)時(shí)間(GT:guard time)持續(xù)時(shí)間取決于TRP的組合覆蓋區(qū)域,因?yàn)槔纾卸鄠€(gè)TRP預(yù)期偵聽非活動(dòng)UE的NR上行RS。在這種情況下,NR上行RS應(yīng)盡可能長以允許更多的循環(huán)時(shí)間偏移,從而導(dǎo)致不同UE使用更多的正交序列,同時(shí)仍然適合NR幀結(jié)構(gòu)(例如,自包含子幀)。此外,當(dāng)UE處于Inactive狀態(tài)時(shí),NR上行RS可能需要是相對(duì)不頻繁地發(fā)送的窄帶信號(hào),例如,每DRX周期一次或更少,以減少能量消耗并增加可具有正交資源的UE的數(shù)量。
為了滿足各種部署場(chǎng)景的需要,在確定NR上行RS參數(shù)時(shí)需要考慮多個(gè)因素,并且應(yīng)支持CP/GT/序列持續(xù)時(shí)間和帶寬方面的多種RS格式。
在NR中,使用基線前端加載(?baseline front-loaded)RS是必要的,因?yàn)樗軌驅(qū)崿F(xiàn)低時(shí)延。在時(shí)頻資源網(wǎng)格中,前端加載的RS可以位于控制區(qū)域之后,然后是數(shù)據(jù)區(qū)域,如圖1所示。一旦從前端加載的RS獲得信道估計(jì),接收機(jī)就可以解調(diào)數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)。這種前加載的RS結(jié)構(gòu)在低移動(dòng)性場(chǎng)景的解碼時(shí)延減少方面尤其有利,其中信道一致性時(shí)間長于時(shí)域中兩個(gè)連續(xù)的前加載RS的持續(xù)時(shí)間(即時(shí)隙或子幀長度)。

對(duì)于高移動(dòng)性場(chǎng)景,由于依賴于UE速度和時(shí)隙持續(xù)時(shí)間的過時(shí)信道估計(jì),僅使用前加載RS可能不能保證數(shù)據(jù)的令人滿意的解碼精度??紤]到5G NR的機(jī)動(dòng)性要求為500 km/h,這一點(diǎn)尤為重要。這種快速的信道變化需要在基線前端加載RS的基礎(chǔ)上使用額外的RS。作為一個(gè)例子,支持高遷移率的附加RS可以位于傳輸持續(xù)時(shí)間(即時(shí)隙或子幀)的中間。
另一個(gè)需要額外RS的重要因素是相位噪聲的存在。發(fā)射機(jī)或接收機(jī)中用于上下轉(zhuǎn)換信號(hào)的每個(gè)振蕩器都會(huì)受到相位噪聲的影響。一個(gè)理想的振蕩器應(yīng)該在振蕩頻率的頻譜中有一個(gè)脈沖。然而,由于相位噪聲,實(shí)際振蕩器的頻譜往往會(huì)從脈沖中分散。相位噪聲對(duì)接收的OFDM信號(hào)造成兩種類型的影響:公共相位誤差和ICI。在OFDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間內(nèi),公共相位誤差平均地添加到每個(gè)子載波,導(dǎo)致整個(gè)星座的旋轉(zhuǎn)。因此,可以在接收機(jī)處估計(jì)和補(bǔ)償公共相位誤差的量。另一方面,ICI在星座上表現(xiàn)出類似AWGN的行為,而這種行為無法被校正或補(bǔ)償。
與低頻段相比,相位噪聲對(duì)高頻段(如毫米波)的影響更為顯著。在毫米波波段實(shí)現(xiàn)具有低相位噪聲特性的射頻振蕩器是一個(gè)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的問題。然而,通過使用附加RS的相位噪聲估計(jì)和補(bǔ)償,至少對(duì)于公共相位誤差,可以減輕由于相位噪聲引起的性能退化。
相位噪聲估計(jì)的附加RS(更具體地說,公共相位噪聲)可以沿時(shí)域、連續(xù)分配,如圖2所示。這種時(shí)間連續(xù)的附加RS分配是為了反映連續(xù)OFDM符號(hào)之間公共相位誤差的低相關(guān)特性。如果相位補(bǔ)償使用過時(shí)的相位估計(jì)值,相位補(bǔ)償?shù)男阅軐⒔档汀R虼?,希望每個(gè)OFDM符號(hào)至少執(zhí)行一次相位噪聲估計(jì)。

用于相位跟蹤的附加RS也可用于解調(diào)的信道估計(jì),除了前端加載的RS之外,使用額外的RS進(jìn)行信道估計(jì)將有助于提高用于解調(diào)的信道估計(jì)的精度以及相應(yīng)的鏈路級(jí)性能,例如BLER和頻譜效率。
假設(shè)多用途附加RS用于估計(jì)相位噪聲和信道估計(jì),則需要對(duì)先前討論的RS分配進(jìn)行一些修改。上述時(shí)間連續(xù)附加RS分配(見圖2)精確估計(jì)頻率選擇性衰落信道的能力非常有限。因此,在頻域中分散額外的RS將是有益的。一個(gè)例子是將附加RS交替分配到兩個(gè)遙遠(yuǎn)的子載波中,如圖3所示。注意,每個(gè)子載波的公共相位誤差相同。因此,在實(shí)現(xiàn)用于數(shù)據(jù)解調(diào)的改進(jìn)的信道估計(jì)性能的同時(shí),相位跟蹤性能不會(huì)降低。
