5G信號空間分集的應(yīng)用
對于某些eMBB用例,TR38.913要求下行的速率高達(dá)20Gb/s,上行的速率高達(dá)10Gb/s。在如此高的比特率下最大化頻譜效率需要較長的調(diào)度間隔,以最小化與調(diào)度相關(guān)的信令開銷。但長調(diào)度間隔與URLLC傳輸不一致,TR38.913將時(shí)延要求設(shè)置為小于1ms。這意味著需要研究eMBB和URLLC服務(wù)在運(yùn)營商上共存的問題。某些mMTC應(yīng)用會受到深度衰落的影響。結(jié)合mMTC UE中延長電池壽命的需要,還必須考慮對衰落具有魯棒性且需要低傳輸功率的特殊調(diào)制方案。
信號空間分集(SSD:signal space diversity)調(diào)制器的基本形式如圖1所示。

在FEC編碼和速率匹配之后,編碼比特被映射到QAM星座,如圖2(a)中針對QPSK的情況所示。在SSD調(diào)制器中,退出QAM映射器的每個(gè)復(fù)信號點(diǎn)Sn=In+jQn旋轉(zhuǎn)相同的精心選擇的角度,如圖2(b)所示,使得旋轉(zhuǎn)的復(fù)符號為Snr=Sne-jQ。

旋轉(zhuǎn)將星座點(diǎn)轉(zhuǎn)換為Snr=Inr+jQnr,使得通常為Inr≠jQnr。這意味著每個(gè)旋轉(zhuǎn)的星座點(diǎn)可以在I軸和Q軸上產(chǎn)生唯一的投影。對于任何QAM星座,應(yīng)仔細(xì)選擇旋轉(zhuǎn)角φ,以使其每個(gè)組成點(diǎn)在軸上的不同投影(如圖3中的QPSK所示)等間距分布。這意味著接收機(jī)只接收一個(gè)分量就足夠了,并且可以通過使用一個(gè)或兩個(gè)軸的脈沖幅度調(diào)制(PAM:pulse amplitude modulation)解映射器對發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行精確解碼。如果接收到兩個(gè)分量,則可以組合來自兩個(gè)PAM 解映射器的輸出,以提供(信號空間)分集。

旋轉(zhuǎn)星座點(diǎn)的Ir個(gè)和Qr個(gè)分量的序列通常在被組合之前分開地交織。組件交織器的效果是以不同的方式洗牌組件的相應(yīng)順序,從而確保盡管Ir和Qr同時(shí)進(jìn)入其各自的組件交織器,但它們在不同的時(shí)間退出。結(jié)果是,當(dāng)組合分量交織器的輸出時(shí),SSD調(diào)制器Snr=Ivr+jQmr?的第n個(gè)輸出,其中v≠m。總體效果是,來自QAM映射器的原始星座點(diǎn)的I和Q分量已被分離,并將使用不同的資源元素進(jìn)行傳輸。如果對于傳輸?shù)慕o定原始QAM點(diǎn),承載其I和Q分量的兩個(gè)資源元素在頻率上比相干帶寬更廣泛地分離,并且在時(shí)間上比相干時(shí)間更廣泛地分離,則任何有害傳播現(xiàn)象很可能不會同時(shí)影響兩個(gè)分量。如果發(fā)生這種情況,則圖3(b)中的一個(gè)PAM將在接收器處以高確定性解調(diào),而另一個(gè)PAM將以低確定性解調(diào)。當(dāng)綜合這些結(jié)果時(shí),預(yù)計(jì)未受影響PAM的高確定性將比未使用SSD的情況更好地減輕有害傳播現(xiàn)象的影響。
舉個(gè)例子
出于效率考慮,eMBB調(diào)度間隔必須較長,以避免過多的調(diào)度信令開銷。然而,由于其對低時(shí)延的要求,如果基站需要在當(dāng)前eMBB調(diào)度期間沒有空閑資源時(shí)傳輸U(kuò)RLLC,則建議基站可以刺穿或?qū)⒄谶M(jìn)行的eMBB傳輸與URLLC重疊,如圖2所示。

如果使用了屏蔽,則不傳輸打算在URLLC占用的RE中傳輸?shù)膃MBB調(diào)制符號。另一方面,如果進(jìn)行疊加,則受影響的eMBB?RE將遭受多用戶疊加干擾。無論哪種方式,這種降級都可能足以使eMBB塊在接收器處不可編碼。這種情況可以通過eMBB的SSD來緩解。在這種情況下,用于eMBB的SSD的分量交織器的尺寸將被確定為確保任何eMBB調(diào)制符號的I和Q分量之間的距離足夠遠(yuǎn),而不受任何URLLC傳輸?shù)挠绊?。eMBB的SSD可以用于所有對URLLC傳輸開放的eMBB子幀,也可以僅在安排URLLC傳輸時(shí)應(yīng)用。在第一種情況下,eMBB解調(diào)器將是SSD解調(diào)器。然而,在第二種情況下,eMBB接收機(jī)將需要一些知道URLLC何時(shí)被調(diào)度的方法,以便在受影響的RE上切換SSD解調(diào)。
SSD的性能如何呢?
當(dāng)SSD用于對抗eMBB傳輸中的擦除時(shí),例如通過URLLC傳輸與eMBB傳輸沖突,對SSD的性能進(jìn)行了評估。模擬以Rel-13 LTE?numerology為基礎(chǔ),模擬假設(shè)見表2。
假設(shè)損壞的URLLC傳輸包含CRS(允許eMBB UE接收機(jī)的信道估計(jì)功能不受碰撞的URLLC傳輸?shù)挠绊懀?。假設(shè)eMBB UE在執(zhí)行傳輸信道處理(例如通過eMBB傳輸結(jié)束時(shí)的第二控制信道)之前知道URLLC傳輸?shù)奈恢?。因此,eMBB UE能夠?yàn)榕cURLLC沖突的資源元素插入零LLR。
鏈路層模擬結(jié)果如圖4所示,其形式為相對于URLLC屏蔽的eMBB PDSCH資源百分比,實(shí)現(xiàn)1%?BLER所需的SNR。


圖4顯示,在一定的屏蔽量(大約25%的屏蔽,與接近1的有效Turbo碼速率相關(guān))以上,使用TM1的eMBB性能失敗。另一方面,SDD編碼的傳輸能夠承受不斷增加的屏蔽量,從而導(dǎo)致SNR性能下降(如預(yù)期的那樣)。請注意,報(bào)告的SNR是每個(gè)資源元素的SNR,不受URLLC傳輸?shù)挠绊憽?/span>