5G下行DMRS
在5G系統(tǒng)中,一個DMRS模式可能無法滿足各種應(yīng)用流程和用例在各種條件下的需求。因此,希望根據(jù)用例調(diào)整模式,但同時盡量減少可用模式的數(shù)量,以保持低標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化工作。
DMRS端口復(fù)用
關(guān)于端口時域復(fù)用的5個備選方案如下:
備選方案1:OCC
備選方案2:TDM
備選方案3:僅使用時域重復(fù)/模式移位的頻域復(fù)用
備選方案4:在備選方案1和備選方案2之間進行配置,考慮高頻段的相位噪聲影響
備選方案5:在備選方案1和備選方案3之間進行配置
眾所周知,經(jīng)過LTE的測試,跨連續(xù)DMRS符號的TD-OCC可以在沒有任何功率不平衡問題的情況下提供穩(wěn)健的性能。因此,對于具有連續(xù)DMRS符號的前置DMRS場景,NR中至少應(yīng)支持備選方案1。然而,由于相位噪聲問題,TD-OCC可能會導(dǎo)致毫米波部署中出現(xiàn)并發(fā)癥。因此,問題是備選方案1是否將由備選案文2或備選案文3補充。
具體來說,為了舉例說明該問題,一個具有2個子載波和2個OFDM符號的示例,其中2個端口要么是相鄰符號中的TDMed,要么是同一OFDM符號中的FDMed??紤]一個具有兩個天線的發(fā)射機,每個物理天線的最大功率為1。
在上圖中,將每個RE上的每個天線的功率表示為元組[X,Y],最后一行包含每個OFDM符號的每個天線的總功率。假設(shè)每個天線的每個數(shù)據(jù)資源元素上的功率為0.5。然后,如果在第一個符號上對DMRS進行FDMed,則第一(第二)個天線可以在對應(yīng)于第一(第二)個端口的第一(第二)個子載波上發(fā)射功率為1的RS,而不違反每天線最大功率約束。然而,如果DMRS是TDMed,則每個天線只能在承載該端口的RS的第一個子載波中以0.5的功率發(fā)射,因為它也在相同符號的第二個子載波中以0.5的功率發(fā)射(該OFDM符號的總功率為1),因為它承載相同端口的數(shù)據(jù)。類似地,第二個天線將僅能夠在第二個OFDM符號中發(fā)射功率為0.5的dmrs。
換句話說,如果RS是TDMed,則存在峰值功率損失,而如果RS是FDMed,則不存在峰值功率損失。盡管在這個示例中,考慮了一個天線端口映射到一個物理天線的情況,但在天線虛擬化的場景中,根據(jù)虛擬化的不同,可能會出現(xiàn)類似的問題。如果RS不是TDMed,則不存在此類問題和注意事項。
沒有TD-OCC的TDM端口可能會導(dǎo)致不同端口的不同業(yè)務(wù)量與導(dǎo)頻比,這可能會根據(jù)每個時隙中傳輸?shù)亩丝跀?shù)量動態(tài)變化。為了再次演示示例中的問題,使用預(yù)編碼器的3個端口傳輸?shù)那闆r,該預(yù)編碼器在數(shù)據(jù)RE中的每個流中分配功率,如下所示:[2/3,1/6,1/6],即功率不會在端口之間平均分配。在下圖中,展示了當(dāng)DMRS是TDMed時,與FDMed相比,每個端口的TPR是如何變化的。支持這樣一個選項將需要額外的DCI信令,因為TPR根據(jù)流間的功率分配或端口數(shù)量而變化,否則可能會有傳輸功率利用率損失。
在備選方案3中,每個OFDM符號最多可以承載12個端口,這可以使用具有3個循環(huán)移位的4comb來實現(xiàn),如下圖所示。第二個OFDM符號可能只是第一個符號的重復(fù),以導(dǎo)致2 個RE/port/PRB的密度,或者它甚至可以是它的交錯版本,以獲得增加的頻域密度。
如果在DMRS模式中配置TD-OCC,則可以使用 1-symbol DMRS的重復(fù) 2-symbol DMRS模式在時域中的相鄰RE中創(chuàng)建CDM組。只有兩個循環(huán)移位的相同comb-4模式可用于支持高達(dá)8級的數(shù)據(jù),如下圖所示:
類似地,對于rank高達(dá)4的模式,可以使用comb-4或comb-2+2-CS來獲得所有場景的統(tǒng)一設(shè)計。同樣,TD-OCC可配置為在時域中為設(shè)計為1-symbol前置DMRS重復(fù)的2-symbol模式在相鄰RE中創(chuàng)建CDM組。
頻域端口復(fù)用
頻率不均勻的DMRS模式不允許簡單的寬帶信道估計過程。此類信道估計流程應(yīng)在NR中啟用,特別是由于NR在6 Ghz以下和毫米頻率下都支持大帶寬分配。具有非均勻頻域DMRS對此類寬帶信道估計流程不友好。NR應(yīng)該采用頻域均勻的DMRS模式,因為這樣可以為上下行、DFT-S-OFDM和CP-OFDM波形、寬帶和窄帶信道估計程序提供統(tǒng)一的解決方案。
將具有循環(huán)移位的梳狀模式與基于FD OCC的模式進行比較,得出以下觀察結(jié)果:
1.當(dāng)接收機被適當(dāng)設(shè)計時,當(dāng)窄帶信道估計與合理的PRB捆綁(4個PRB)一起使用時,兩者可以提供類似的性能。
將FD-OCC跨相鄰RE多路復(fù)用兩個端口的動機是,端口可能會以次優(yōu)方式去模式化,并可能導(dǎo)致簡化接收處理。
盡管這對于某些頻率平坦的信道可能是正確的,但對于延遲擴展較大的場景,這種接收器設(shè)計將導(dǎo)致清除損失。
如果在MMSE信道估計中的接收處理中考慮相鄰(或非相鄰)符號之間的相關(guān)性,則當(dāng)涉及窄帶信道估計時,這兩種方法將導(dǎo)致可比較的性能。
2.與FD-OCC模式相比,基于comb模式在寬帶信道估計過程的場景中可以提供更好的性能。FD-OCC模式的一個基本問題是,如果接收機想要執(zhí)行寬帶信道估計過程,則無法避免顯式去模式化。
這是因為,接收機將需要首先對測量進行去模式化,然后執(zhí)行FFT操作,這將導(dǎo)致與只需要執(zhí)行FFT操作以獲得最佳性能的梳狀模式相比的損耗。
換句話說,使用FD-OCC模式可能會導(dǎo)致NR錯過寬帶信道估計過程可以實現(xiàn)的增益,寬帶信道估計過程的有效性、魯棒性和最優(yōu)性已在LTE中針對其他塊(例如CRS)反復(fù)證明。
3.基于comb的模式可用于上行CP-OFDM和DFT-S-OFDM波形
DMRS位置
根據(jù)之前的協(xié)議,需要向下選擇第一個DMRS符號的位置。同意固定前置DMRS的位置。建議時隙中的第一個DMRS符號位于第三個符號中,如下所示:
可能需要額外的DMRS符號來支持給定數(shù)量的要多路復(fù)用的端口的更大延遲擴展。例如,如果有12個正交端口,則可能需要第二個OFDM符號以獲得額外的處理增益。
然而,上圖所示的模式即使在中等多普勒擴展情況下(例如70 Hz),也無法提供良好的性能。這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量顯著下降,尤其是在高信噪比下。為了實現(xiàn)支持多普勒范圍的有意義擴展,必須盡可能采用基于插值的信道估計(即非因果信道估計)。
如果使用14個符號時隙的第3和第6個符號,在第14個符號中傳輸ACK/NAK,如下圖所示。
現(xiàn)在,將此模式與第3個和第4個符號上的DMRS模式進行比較,簡要演示此模式預(yù)期的性能改進。結(jié)果用于比較4 GHz、30 KHz、30 Kmh、4 Tx-4 Rx(秩2)和TBLER為10%的鏈路自適應(yīng)的自包含ACK/NAK時隙部署(ACK/NAK位于第14個符號)的以下模式。
在第3和第4個符號中僅具有DMRS的圖案的顯著損失。即使在20 dB的幾何形狀下,損耗也在5 dB左右。這些結(jié)果僅適用于30公里小時。
應(yīng)該注意的是,如下圖所示,通過采用偶然的DMRS處理和額外的實時查找,也可以在高速用例中支持自包含的ACK/NAK。例如,UE可以采用非偶然的處理,直到第6個符號,然后再更新信道估計2次(在第7和第9個符號)。這種模式仍然可以在高速情況下(例如,在120公里小時或更高的速度下)提供穩(wěn)健的性能,即使在高幾何結(jié)構(gòu)下,對于非自包含的時隙操作,也會有合理的吞吐量損失。
對于時延容忍應(yīng)用,ACK/NACK響應(yīng)可以延遲到稍后的時隙(沒有自包含的時隙)。在這種情況下,可以執(zhí)行非因果信道估計,以便在高多普勒場景中實現(xiàn)改進的數(shù)據(jù)吞吐量。
就性能而言,應(yīng)將附加DMRS的位置選擇為最后一對符號中的一個,以確保最小化信道外推。在最后一次下行突發(fā)之前使用符號可以提供總體穩(wěn)健的性能,同時還可以享受一些額外的好處。