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5G#03PDSCH DMRS

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篇首语:本文由小编为大家整理,主要介绍了5G#03PDSCH DMRS相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

本篇博文主要介绍以下内容:

1、什么是DMRS,为什么要使用DMRS?
2、什么是DMRS的映射类型?DMRS有哪几种映射类型?
3、UE怎么获取DMRS的时域起始位置?
4、什么是DMRS的配置类型?DMRS有哪几种配置类型?
5、UE怎么计算DMRS的时频位置?
6、DMRS信号与天线端口是什么关系?为什么需要CDM和OCC?为什么DMRS就能用来估计PDSCH?
7、UE怎么动态的获取天线端口和符号长度?
8、映射到物理资源中的DMRS序列是什么样的?

说明:

1、除图片、截图、表格外,全文约1.6万余字,建议收藏后分段、分次阅读;
2、本文地址:【5G#03】PDSCH DMRS_阿米尔C的博客-CSDN博客_正交覆盖码


1、什么是DMRS,为什么要使用DMRS

DMRS或DM-RS,demodulation reference signal,即解调参考信号,用于物理信道的信道估计和相关解调。那为什么可以用来进行信道的估计,后文有解释,这里先不提。

DMRS可以映射到PBCH、PDCCH、PDSCH、PUCCH和PUSCH等物理信道,本文主要描述PDSCH信道中的DMRS解调参考信号。

需要指出的是,在LTE里,我们不需要使用DMRS来估计PDSCH,是因为LTE使用的是常开的CRS信号(小区参考信号)。而在5G里,3GPP取消了常开的CRS信号,转而使用DMRS参考信号来估计PDSCH。

PDSCH DMRS是UE专用的参考信号,主要由3个部分组成:

PDSCH DMRS映射类型(mapping type):映射类型决定着DMRS在时域中的符号起始位置。
PDSCH DMRS配置类型(DMRS type):DMRS类型有时候也称为DMRS配置类型,它决定着DMRS在频域中的RE映射密度。
PDSCH DMRS额外位置(additional position):DMRS信号按照位置可以分为前置DMRS(Front loaded DMRS)和后置DMRS,后置DMRS就是这里说的额外DMRS。前置DMRS是必须存在的,后置DMRS可以不配置。后置DMRS一般用于中高速移动场景,通过在调度时隙内插入更多的DMRS导频符号,提升时变信道的估计精度。一个时隙内最多可以配置3个additional position。

下面依次描述。

2、什么是DMRS的映射类型?DMRS有哪几种映射类型?

 将DMRS信号放置在传输的前面(或者称前置DMRS),有助于系统获得更低的处理时延。这种设计允许接收机更早的进行信道估计,而一旦接收机获得了信道估计,无论传输是否结束,接收机可以立刻对已经缓存的接收数据进行相关解调,而不需要将所有的数据全部接收缓存下来再进行处理(这点也是资源映射的时候,先映射到频域的原因)。

为了满足不同的部署场景,NR为DMRS定义了两种不同的时域映射结构(mapping type):映射类型A和映射类别B。这两种时域结构,主要区别是第一个DMRS符号的位置不同

2.1 映射类型A(mapping type A)

映射类型A的DMRS时域结构,第一个DMRS的符号位于时隙内的symbol #2或symbol #3中。这种映射方式并不管实际数据传输的起始位置,而是固定把DMRS放在时隙相对边缘的位置,位于PDCCH之后。映射类型A主要用于数据传输占据了时隙绝大部分符号的场景。

图2.1是映射类型A的一种DMRS映射图,此时第一个符号位于symbol #2。

(图2.1) 

2.2 映射类型B(mapping type B)

映射类型B的DMRS时域结构,第一个DMRS符号固定映射在数据传输资源(PDSCH)的第一个OFDM符号中。此时,DMRS的位置不是相对时隙的起始位置symbol #0,而是相对于数据传输资源的起始位置。映射类型B主要用于数据传输PDSCH只占据一个时隙的一小部分符号的场景,以减少传输时延。

图2.2是映射类型B的一种DMRS映射图,此时第一个符号位于symbol #8。

 (图2.2)

2.3 DMRS起始符号的位置

映射类型A和映射类型B的起始符号位置 ,协议规定如下。

(1)如果当前是映射类型A,那么DMRS的起始位置是相对于时隙的起始位置而言,值取决于MIB消息参数 dmrs-TypeA-Position
dmrs-TypeA-Position = pos2,则DMRS的起始位置从时隙的symbol #2开始;
dmrs-TypeA-Position = pos3,则DMRS的起始位置从时隙的symbol #3开始。

如下图所示,该参数协议只定义了pos2和pos3两个取值。换句话说,如果调度的PDSCH资源是从symbol #4开始,那么DMRS就不能使用映射类型A。如果PDCCH信道占据symbol #0~2,DMRS就不能配置成pos2,不能和PDCCH位置冲突。

 (2)如果当前是映射类型B,那么DMRS的起始位置是相对于调度的PDSCH资源而言,且起始符号位置固定位于PDSCH调度资源的第0个符号,参考前文图2.2。

2.4 UE怎么获知DMRS的映射类型

UE通过PDSCH信道,接收到的数据先后有SIB1MSG2MSG4RRCSetupsecurityModeCommandrrcReconfiguration等等消息。这些消息将UE的处理逻辑分为了4个不同的过程,其中的每一个过程,UE获取DMRS映射类型的方式均有所不同:

(1)UE解析SIB1消息的时候。此时,UE通过之前解析出的MIB参数和DCI值,直接查表即可获知DMRS的映射类型X1,详见后文描述。
(2)UE解析到SIB1消息之后,直到解析到RRCSetup消息之前。在这个阶段,UE使用SIB1消息中携带的DMRS映射类型X2。
(3)UE解析到RRCSetup消息之后,直到解析rrcReconfiguration消息之前。在这个阶段,UE使用RRCSetup消息中携带的DMRS映射类型X3。
(4)UE解析到rrcReconfiguration消息之后。此后,UE使用rrcReconfiguration消息中携带的DMRS映射类型X4。

上述4个过程又可以归纳为两类:过程(1)可以视为通过查表的方式获知DMRS映射类型;过程(2)、(3)、(4)可以视为通过解析RRC消息参数的方式获取DMRS映射类型,下面依次描述。

一、通过查表获取映射类型和PDSCH时域位置

UE解析SIB1的时候,获取映射类型的步骤主要是:
(1)解析SIB1对应的DCI1-0,获取4bit的“Time domain resource assignment”字段;
(2)通过“Time domain resource assignment”字段,结合38.214协议表格Table 5.1.2.1.1-1、Table 5.1.2.1.1-2,获取DMRS的映射类型和PDSCH的时域位置。

下面举个例子说明。

假定前置条件为:UE和基站处于FR1频段,SIB1对应的DCI 1-0中的“Time domain resource assignment”=0

分析过程如下:

step1、由于UE和基站处于FR1频段,SSB和CORESET的复用模型(multiplexing pattern)固定为1。
step2、依据38.214协议的Table 5.1.2.1.1-1,此时需要查看“Default A for normal CP”表格,即对应Table 5.1.2.1.1-2。

step3、根据后文的Table 5.1.2.1.1-2,此时表格中的Row index=“Time domain resource assignment”+1=0+1=1。可以看到,此时PDSCH DMRS的映射类型只能是Type A,且:

(1)如果此时MIB中携带的dmrs-TypeA-Position = pos2,那么PDSCH(即承载SIB1的RB)的起始符号S=symbol #2,持续符号长度=12,PDCCH和PDSCH位于同一个时隙内(k0=0);

(2)如果此时MIB中携带的dmrs-TypeA-Position = pos3,那么PDSCH的起始符号=symbol #3,持续11个symbol符号。

 二、通过RRC参数获取映射类型和PDSCH时域位置

UE可以通过解析RRC消息中的参数: 
PDSCH-ConfigCommon (SIB1) / PDSCH-Config (RRCSetup / RRCReconfiguration) -> 
PDSCH-TimeDomainResourceAllocationList,来获知后续需要采用的映射类型、k0、S和L,具体参数和说明如下图所示。

下面举个例子说明。

下图是通过 RRCSetup 消息发送的一种PDSCH配置。其中,item0对应的是下行时隙(D slot)的PDSCH配置,item1对应的是特殊时隙(S slot)的PDSCH配置,两种时隙配置的PDSCH DMRS映射类型均是type A。

根据startSymbolAndLength的解析结果(解析过程参考《RIV的编解码》),可以推导出:item0的PDSCH时域范围是symbol #1~13,item1的PDSCH时域范围是symbol #1~5。即意味着,无论是D时隙还是S时隙,CORESET只占symbol #0。

有的厂家可能会将D时隙PDSCH的最后一个symbol专用于CSI-RS的传输,RRC参数可能如下图所示( RRCReconfiguration 消息)。此时D时隙的SLIV=54,对应PDSCH的范围是symbol #1~12,最后一个符号symbol #13不用于PDSCH调度。

这里考虑一个问题:为什么PDSCH信道的DMRS映射类型定义在PDSCH信道的配置参数 PDSCH-ConfigCommon / PDSCH-Config 中?

因为DMRS是伴随着物理信道,或者说是为了评估物理信道存在的,只能存在于PDSCH或其他物理信道中,不能单独存在。

3、什么是DMRS的配置类型?DMRS有哪几种配置类型?

3.1 type 1和type 2的图样

当基站为PDSCH DMRS选择了映射类型之后,就可以继续为DMRS配置频域资源,即DMRS类型(DMRS type)。DMRS type有时也被称作DMRS配置类型(DMRS Configuration type)。

3GPP为PDSCH DMRS规定了两种配置类型:type 1和type 2,如下图所示。

对于type 1来说,DMRS RE在某个符号的频域间隔分布,密度为50%;而对于type 2来说,DMRS RE每两个RE连接在一起,相互间隔4个RE,密度为33.3%。DMRS RE的这种位置关系,可以通过后文的公式计算得到。

3.2 DMRS配置参数

UE通过解析RRC消息参数:RRCSetup / RRCReconfiguration -> 
PDSCH-Config -> DMRS-DownlinkConfig  获知DMRS配置参数,如下图所示。

参数说明:

dmrs-AdditionalPosition:后置DMRS的位置。若RRC消息中没有配置该参数,则默认取值pos2,表示有2个后置DMRS的位置。NR协议允许基站在一个时隙内为PDSCH配置最多3个位置的后置DMRS(对应pos3),也允许不配置后置DMRS(对应pos0)。如下图所示(type 1配置类型),

dmrs-AdditionalPosition = pos1时,后置DMRS位于symbol #11;
dmrs-AdditionalPosition = pos2时,后置DMRS位于symbol #7、#11;
dmrs-AdditionalPosition = pos3时,后置DMRS位于symbol #5、#8、#11。这些位置均可以通过后文的公式计算得到。

这里考虑一个问题:能不能将前后两个不同时隙的DMRS,联合起来进行信道的评估?

答案是不行。为什么?

原因主要有两点:一是不同的时隙,PDSCH资源可能属于不同的UE,无法进行捆绑;二是不同的时隙,采用的波束也可能不同。

dmrs-Type:PDSCH DMRS的配置类型。若RRC消息中没有配置该参数,则默认取值type 1。

maxLength:前置DMRS占用的最大符号数。若RRC消息中没有配置该参数,则默认取值len1,即前置DMRS只占1个符号。值=len2表示前置DMRS最多可以占2个符号,某些时隙可以占1个,另一些时隙可以占2个。实际占几个符号,由DCI 1-1中的“Antenna port(s) ”字段动态决定。设计两个符号,主要是为了支持更多的天线端口。关于天线端口的内容,详细见后文描述。

phaseTrackingRS:相位跟踪参考信号。若RRC消息中没有配置该参数,则默认不配置。FR1频段的相位噪声,对系统性能影响有限,本文不讨论。

scramblingID0scramblingID1:用于计算PDSCH DMRS序列的2个参数。关于PDSCH DMRS序列的更多内容,后文再描述。

下图是 RRCSetup 消息的一种参数配置,此时由于没有配置 dmrs-Type 参数,因此UE将采用默认配置类型type 1。

写到这里,可能有同学发现了一个新的问题,那就是:
UE在收到 RRCSetup  消息之前,如何确定DMRS配置参数?比如MSG2的DMRS配置参数,UE怎么确定?

其实,协议对此已经有了明确规定:

简单解释就是,如果当前基站配置的DMRS是映射类型A,那么此时UE会默认:PDSCH信道中的前置DMRS是单符号, dmrs-AdditionalPosition=pos2,dmrs-Type=type1,天线端口=1000。

3.3 DMRS RE时频位置计算 

前文已经从概念上,或者图样上介绍了DMRS RE的时频位置,但我们这里是技术博客,光这样是满足不了读者的。所以,接下来我们需要通过公式计算的方法,定量的告诉大家,怎么确定DMRS RE的时频位置。

协议38211给出了DMRS RE时频位置的计算公式,如下图所示。

 (图3.5)

上述公式中涉及到的表格,先统一列举如下,后面计算位置的时候要用到。根据不同的配置类型、单双符号,选择不同的表格,获取相应的参数。

 

下面分别就type 1、type 2两个类型,以及单双符号,举2个例子说明计算DMRS RE图样的过程。

例子1:映射类型A + type 1 + 单符号 

前置条件:dmrs-TypeA-Position = pos2,DMRS mapping type = A,DMRS type = 1(即公式中的Configuration Type),dmrs-AdditionalPosition = pos1,maxLen = 1,当前时隙PDSCH占用了13个OFDM符号,天线端口 p = 1000(天线端口的内容后文再详细描述)

先计算DMRS RE频域 k 的位置:

step1、确定频域位置k的计算公式。由于DMRS type =1,p=1000,此时根据前文Table 7.4.1.1.2-1,频域位置k的公式变为 k=4n+2k";

step2、确定每个RE的频域位置k。
(1)若 n=0,k"=0,则 k = 4n + 2k" = 0;
(2)若 n=0,k"=1,则 k = 4n + 2k" = 2;
(3)若 n=1,k"=0,则 k = 4n + 2k" = 4;
(4)若 n=1,k"=1,则 k = 4n + 2k" = 6;
(5)若 n=2,k"=0,则 k = 4n + 2k" = 8;
(6)若 n=2,k"=1,则 k = 4n + 2k" = 10;
(7)若 n=3,k"=0,则 k = 4n + 2k" = 12;
(8)若 n=3,k"=1,则 k = 4n + 2k" = 14;依次类推,可以得到此时DMRS在频域中单个RB内的频域位置为(0、2、4、6、8、10),如下图黄色色块所示;

再计算DMRS RE时域 的位置:

step3、确定接下来要用的时域表格。由于maxLen = 1,此时需要查单符号表Table 7.4.1.1.2-3;

step4、确定  的值。由于是映射类型A,因此 的意思是当前时隙的第一个OFDM符号与PDSCH资源最后一个符号之间的符号个数。对于本例,根据前置条件, =14。

step5、确定当前时隙DMRS RE所有的起始符号位置(同一个时隙内,可能有多个起始位置)。继续查表Table 7.4.1.1.2-3中  =14的那行,由于dmrs-AdditionalPosition = pos1,此时DMRS的时域位置有2个:、。 

需要注意的是, 和  的位置并不是表示symbol #0和symbol #1。 的取值如下图所示,本例是映射类型A,且dmrs-TypeA-Position = pos2,因此  = symbol #2。  

由于本例是单符号DMRS,且不满足下图中的3个条件,因此  = symbol #11。 

step6、确定  值。查前文表Table 7.4.1.1.2-5,因为是单符号DMRS,可以得知此时  =0。  

step7、确定最后的时域位置 。由于存在1个后置DMRS,因此本例DMRS RE的最终时域位置有2个,分别是   =symbol #2,symbol #11。如下图所示。其中,symbol #2对应的是前置DMRS,symbol #11对应的是后置DMRS。

总结:从前面的计算过程可以看到,无论当前时隙有多少个DMRS符号,RE的频域位置均相同,每个符号的DMRS图样都一样。 

例子2:映射类型A + type 2 + 双符号

前置条件:dmrs-TypeA-Position = pos2,DMRS mapping type = A,DMRS type = 2,dmrs-AdditionalPosition = pos1,maxLen = 2且当前DCI调度了双符号,时隙PDSCH占用了13个OFDM符号,天线端口 p = 1000

先计算DMRS RE频域 k 的位置:

step1、同上个例子,由于DMRS type =2,p=1000,此时根据前文Table 7.4.1.1.2-2,频域位置k的公式变为 k=6n+k";

step2
(1)若 n=0,k"=0,则 k = 6n + k" = 0;
(2)若 n=0,k"=1,则 k = 6n + k" = 1;
(3)若 n=1,k"=0,则 k = 6n + k" = 6;
(4)若 n=1,k"=1,则 k = 6n + k" = 7;
(5)若 n=2,k"=0,则 k = 6n + k" = 12;
(6)若 n=2,k"=1,则 k = 6n + k" = 13;
(7)若 n=3,k"=0,则 k = 6n + k" = 18;
(8)若 n=3,k"=1,则 k = 6n + k" = 19;依次类推,可以得到此时DMRS在频域中单个RB内的频域位置为(0、1、6、7),如下图黄色色块所示;

再计算DMRS RE时域 l 的位置:

step3、由于调度了DMRS双符号,此时需要查双符号表Table 7.4.1.1.2-4;

step4、根据前置条件,PDSCH占用的符号数  =14。

step5、查表Table 7.4.1.1.2-4中  =14的那行,由于dmrs-AdditionalPosition = pos1,此时DMRS的时域位置分别是 、symbol #10。由于dmrs-TypeA-Position = pos2,跟上例相同,因此 =symbol #2。 

step6、查前文表Table 7.4.1.1.2-5,可以得知  =0、1;

step7、DMRS RE的最终时域位置有4个,分别是:=symbol #2,symbol #3,symbol #10,symbol #11。如下图所示。其中,symbol #2、#3对应的是前置DMRS,symbol #10、#11对应的是后置DMRS。

总结:无论当前时隙有多少个DMRS符号,RE的频域位置都一样。

时域位置总结

不同的DMRS配置,对应不同的时域特征。下图是DMRS时域分布的一个示意图,前文举的2个例子,在该图中也有体现(红圈所示)。从图中也可以看到,同一个时隙,如果被调度的PDSCH符号数不同,那么对应的DMRS信号的位置也会随之发生变化,这点在前文Table 7.4.1.1.2-3和Table 7.4.1.1.2-4中也有体现(对应  的值)。

4、DMRS信号与天线端口是什么关系?为什么需要CDM和OCC?

4.1 PDSCH信道的处理过程

在了解PDSCH DMRS信号与天线端口的关系之前,有必要先简单了解一下PDSCH信道的处理过程。

与LTE不同,在5GNR中,MAC层最多向物理层传输2个TB传输块,且2个TB块只适用于空分复用超过4层的情况。若当前空分复用不超过4层(含4层),MAC层只会向物理层发送1个TB块。

添加CRC和码块分割

物理层收到MAC层的TB块之后,会先在TB块的末尾添加CRC循环校验码。如果TB块比较大,需要进行码块分割,分割之后的每个码块,末尾处都需要添加CRC。

 信道编码

分割后的码块要经过信道编码(NR采用LDPC编码),使得接收端可以检测或者纠正传输中发生的错误,实现可靠传输。

速率匹配(rate matching)

编码后的数据有时候可能会比较多,但分配的可用资源可能偏少,比如有些资源用于参考信号、控制信道或者系统消息。因此这个时候需要进行速率匹配,以实现数据和资源的匹配。通俗的说就是,数据多了就扔掉一些,数据少了就重复冗余一些。

码块级联

经过速率匹配后的码块,会进行码块级联操作,也就是将一个个的单个码块串联在一起,形成的就是我们通常所说的码字CW(code word),整个过程如图4.1所示。

(图4.1)

加扰

此时的码字仍然是一个个的0和1,这些0和1要进行加扰操作。加扰就是将HARQ码块输出的编码比特和一个扰码序列进行比特级的乘法,从而得到一个新的序列。如果没有加扰过程,接收机就无法有效的压制干扰(下行主要是小区间干扰,上行主要是UE间干扰)。

(图4.2)

调制

加扰后的比特要进行调制,调制的目的是将加扰后的01比特转换成一组复数表示的调制符号,也就是通常所说的IQ数据。I路和Q路分别表示复数值的实部和虚部。5G主要采用QAM调制,就是用不同的幅度和相位表示不同的0/1比特。

层映射(layer mapping)

调制后得到的复数值信号,要进行层映射,层映射的目的是将调制的符号映射到各个层上。

5G系统最多可以同时处理2个码字,也就是说,前面图4.1所说的从TB到CW的这个过程,最多可以有2个这样的过程并行进行。所以,在层映射的过程中,包括1个码字的映射和2个码字的映射。所谓的1个码字、2个码字,指的就是一串码字流、两串码字流。单码字流最多可以映射到4层,双码字流最多可以映射到8层。

多天线预编码(multi-antenna precoding)

层映射之后,就是对复数值信息进行多天线预编码。多天线预编码的目的是将N层(layers)的复数信息,通过预编码矩阵(precoding matrix)映射到N个天线端口(antenna ports),层数和天线端口数一一对应。数学过程就是将各个层的输出结果看做一个向量,与一个预编码矩阵相乘,得到预编码的结果。

层映射和预编码两个步骤合起来,就是为了将码字映射到各个天线端口上。预编码之后,就可以进行RE的资源映射和物理天线的映射。

这里涉及到“天线端口”和“物理天线”两个概念。除了频域分集、时域分集以外,多天线系统加入了空间分集,也就是不同的信号走不同的“路”。物理天线数就是多天线系统中实际的天线个数,决定了空间分集的理论上限。但如果不同的物理天线所形成的“路”太近了,那么也就失去了空间分集的意义,此时不同的物理天线就是一条“路”。所以,天线端口数就是实际的“路”的多少,也就是天线端口数≤物理天线数。

上述对码字处理的整个过程,如下图所示(一个码字)。

(图4.5) 

信道估计和天线端口

设计PDSCH DMRS的目的,就是用于PDSCH的信道估计。因此,DMRS和PDSCH传输会使用相同的预编码矩阵,走同样的路,如下图所示。DMRS信号与天线端口也是一一对应。

 (图4.6)

需要注意的是,天线端口(antenna port)与物理天线(physical antenna)并不是一一对应关系,有可能是一对多,也有可能是多对一。下图是2个天线端口(port 1000/1001)对应一个物理天线的示例。

4.2 DMRS信号和天线端口

基站在每个PDSCH时隙都会发送DMRS信号,且每个时隙发送的DMRS可以包括多个正交的参考信号。时域相同的正交参考信号,可以通过频域或者码域进行区分。

根据前文图4.5和图4.6可以知道,在NR中,DMRS正交信号、层数与天线端口是一一对应的关系。若当前调度的是下行4流,那么此时就有4层传输,与4个不同的DMRS正交信号一起,通过预编码矩阵,映射到4个不同的天线端口。

对于单符号的DMRS参考信号来说,配置类型type 1最多可以支持4个正交的DMRS信号,类型type 2最多可以支持6个正交的DMRS信号,如下图所示。

对于双符号的DMRS参考信号来说,配置类型type 1最多可以支持8个正交的DMRS信号,类型type 2最多可以支持12个正交的DMRS信号。

 (图4.8)

根据前文协议定义的DMRS时频位置(k,)计算公式,可以计算得到下面这样一种4天线端口的PDSCH DMRS分布示意图。其中,黄色RE为映射DMRS的RE。每个端口对应着一个层,每个层映射着不同的DMRS正交信号。

(图4.9)  

另外,上图中的蓝色RE不能用于用户数据的传输,否则会对其他传输层的DMRS产生干扰。原因下文会继续描述。

4.3 码分复用CDM

从前文图4.9的4个DMRS信号映射图中,可以看到:

天线端口1000、1001在频域上均使用了偶数编号的子载波,即k=0、2、4、6、8、10。这种使用相同子载波的两层DMRS信号,属于同一个码分复用组(CDM group)。它们相互之间无法通过时域、频域区分,只能通过码域区分(即后文提到的正交覆盖码OCC)。

同样的,天线端口1002、1003在频域上均使用了奇数编号的子载波,即k=1、3、5、7、9、11。他们也属于同一个码分复用组,相互间也是通过OCC进行区分。

type 1的DMRS有2个CDM组,从协议Table 7.4.1.1.2-1中可以看到,Port 1000/1001/1004/1005属于CDM组0,Port 1002/1003/1006/1007属于CDM组1。

type 2的DMRS有3个CDM组,从协议Table 7.4.1.1.2-2中可以看到,Port 1000/1001/1006/1007属于CDM组0,Port 1002/1003/1008/1009属于CDM组1,Port 1004/1005/1010/1011属于CDM组2。

(图4.10) 

4.4 正交覆盖码OCC

处于同一个CDM组但天线端口号不同的DMRS参考信号(比如Port 1000与Port 1001),需要通过正交覆盖码OCC(Orthogonal Cover Code)来进一步区分。OCC通过前文Table 7.4.1.1.2-1/Table 7.4.1.1.2-2中的  的值进行区分,如下图所示。

 (图4.11)

下面举例说明,同一个CDM组中的不同端口信号,怎么通过OCC来区分。

例子1:单符号 + type 1 + 4端口

前置条件:dmrs-TypeA-Position = pos2,DMRS mapping type = A,DMRS type = 1,dmrs-AdditionalPosition = pos0,maxLen = 1,当前时隙PDSCH占用了13个OFDM符号,天线端口 p = 1000、1001、1002、1003

step1、计算RE时频位置。根据前置条件和前文图3.5中的公式,可以计算得到4层正交DMRS信号的RE位置如下图所示(黄色RE)。

(图4.12) 

step2、计算每层DMRS对应的OCC。根据图4.11的公式,OCC的值取决于 Table 7.4.1.1.2-1 表格中  的值。 

(1)计算port 1000的OCC。

对于图4.13中的RE1,k"=0,l"=0。此时,wf(k") =+1, wt(l")=+1。因此,RE1的OCC=(+1)*(+1)=+1;

对于RE2,k"=1,l"=0。此时,wf(k") =+1, wt(l")=+1。因此,RE2的OCC=(+1)*(+1)=+1;

类似的,RE3=RE5=RE1=+1,RE4=RE6=RE2=+1。

所以,CDM组0的port 1000的OCC序列为:[RE1,RE2,RE3,RE4,RE5,RE6] = [+,+,+,+,+,+]。

 (图4.13)

(2)同样的逻辑,可以得到:

CDM组0的port 1001的OCC序列为:[RE1,RE2,RE3,RE4,RE5,RE6] = [+,-,+,-,+,-]。

CDM组1的port 1002的OCC序列为:[RE1,RE2,RE3,RE4,RE5,RE6] = [+,+,+,+,+,+]。

CDM组1的port 1003的OCC序列为:[RE1,RE2,RE3,RE4,RE5,RE6] = [+,-,+,-,+,-]。

 (图4.14)

上述4个端口对应的DMRS,总结如图4.15所示。可以看到,同一个CDM组内的天线端口,通过码域区分;不同CDM组的端口,通过频域区分。

 (图4.15)

例子2:双符号 + type 1 + 4端口

前置条件:dmrs-TypeA-Position = pos2,DMRS mapping type = A,DMRS type = 1,dmrs-AdditionalPosition = pos0,maxLen = 2,本次调度了双符号,当前时隙PDSCH占用了13个OFDM符号,天线端口 p = 1000、1001、1002、1003

step1、计算RE时频位置。根据前置条件和前文图3.5中的公式,可以计算得到4层正交DMRS信号的RE位置如下图所示(黄色RE)。

(图4.16) 

step2、计算每层DMRS对应的OCC。

(1)计算port 1000的OCC。

对于图4.17中的RE1,k"=0,l"=0。此时,wf(k") =+1, wt(l")=+1。因此,RE1的OCC=(+1)*(+1)=+1;

对于RE2,k"=0,l"=1。此时,wf(k") =+1, wt(l")=+1。因此,RE2的OCC=(+1)*(+1)=+1;

对于RE3,k"=1,l"=0。此时,wf(k") =+1, wt(l")=+1。因此,RE3的OCC=(+1)*(+1)=+1;

对于RE4,k"=1,l"=1。此时,wf(k") =+1, wt(l")=+1。因此,RE34的OCC=(+1)*(+1)=+1;

其他的RE可以类似的推导出。

所以,CDM组0的port 1000的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,+,+,+],其他的RE以该图样进行时频域重复。

 (图4.17)

(2)同样的逻辑,可以得到:

CDM组0的port 1001的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,+,-,-]。
CDM组1的port 1002的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,+,+,+]。
CDM组1的port 1003的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,+,-,-]。
CDM组0的port 1004的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,-,+,-]。
CDM组0的port 1005的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,-,-,+]。
CDM组1的port 1006的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,-,+,-]。
CDM组1的port 1007的OCC序列图样为:[RE1,RE2,RE3,RE4] = [+,-,-,+]。

上述8个端口对应的DMRS,总结如图4.18所示。

 (图4.18)

4.5 复用和层间干扰

如果PDSCH DMRS只有1层,没有调度其他的CDM组,那么在DMRS的OFDM符号中,未映射成DMRS的那些RE,可以调度给用户数据使用,如下图所示。这种复用操作,有时候被称为“插花”操作。

(图4.19) 

如果该时隙还需要调度其他终端的其他CDM组(即此时发生了MU-MIMO),那么未被映射成DMRS的RE,不能调度用户数据,以避免对其他层的DMRS产生层间干扰,如下图所示。

5、UE怎么获取端口信息和OCC? 

对RB资源进行调度是基站的行为,基站可以在同一个时隙中给多个UE调度RB资源。比如,给UE#1调度port 1000对应的传输数据,给UE#2调度port 1001对应的传输数据。但是,UE#1在解析PDSCH用户数据的时候,他不知道是否还有其他UE存在,他需要明确知道当前是否发生了插花复用操作,以决定是否需要利用这些未被DMRS占用的RE资源,来解析用户数据。

另外,UE怎么知道当前PDSCH DMRS用的是哪个天线端口?如果不知道天线端口,UE就不知道该采用哪种OCC。还有,当RRC参数maxLength=2时,实际用的是单符号还是双符号,该怎么确定?

上述这些问题,UE都可以通过解析DCI 1-1中的“Antenna port(s) ”字段来得到答案。

5.1 Antenna port(s) 

UE通过解析DCI 1-1中的“Antenna port(s) ”字段,可以得到当前PDSCH DMRS对应的天线端口,如下图描述。

“Antenna port(s) ”字段是一个索引值,用于查表获取相关的参数。该索引值有三种宽度:4bits、5bits或者6bits。基站调度时,根据不同的配置选择不同的bit宽度。比如,若当前RRC配置的dmrs-Type=1、maxLength=1,根据Table 7.3.1.2.2-1表格可以知道,此时只需要4bits即可表达0~15这16个值。

图5.2中的“DMRS port(s)”决定了当前PDSCH DMRS天线端口的取值。若表格中的值=0,则表示实际的天线端口是1000;若值=0、1,则表示实际的天线端口是1000和1001;依次类推。

举个例子,若当前dmrs-Type=1、maxLength=1,UE在某个TTI解析到DCI 1-1,且“Antenna port(s) ”=3。那么通过查表可以知道,DMRS port(s)=0,即表示当前DCI 1-1指示的PDSCH和DMRS,是在天线端口1000中传输的。

 (图5.2)

5.2 Number of DMRS CDM groups without data

图5.2表格中的第二列,即“Number of DMRS CDM group(s) without data”,表示当前哪些CDM的RE不能复用数据。根据不同的配置参数,该字段可以取1、2、3这三种值(图5.2的配置参数只能取1、2这两个值)。各个值的含义如下:

值为1表示当前CDM组0的RE不能复用数据;
值为2表示当前CDM组0和CDM组1的RE,都不能复用数据;
值为3表示当前CDM组0、CDM组1和CDM组2,都不能复用数据。

下面继续举例说明。

例子1:基础场景

前置条件:numberLayers = 2,DMRS mapping type = A,dmrs-TypeA-Position = pos2,DMRS type = 1,dmrs-AdditionalPosition = pos0,maxLen = 1

根据前置条件,可以计算得到两个天线端口的DMRS映射图,如图5.3所示。此时DMRS有2层,时频域均相同,通过码域OCC进行区分。

(1)若此时NumCDMGroupsWithoutData=1,表示CDM组0的RE不能复用数据(图中黄色RE)。但这不影响CDM组1位置的RE复用数据。因而DMRS符号(symbol#2)内,其余RE被配置成数据RE,可以发送用户数据。

  (图5.3)

(2)若此时NumCDMGroupsWithoutData=2,表示CDM组0和组1都不能复用数据(图中黄色RE和深蓝色RE)。如图5.4所示,DMRS符号(symbol#2)内,所有RE都不能发送数据。 

     (图5.4)

 例子2:层数

此时NumCDMGroupsWithoutData=2,CDM0和CDM1都不能复用数据,即使此时的层数=1。

例子3:部分不能复用、部分可以复用的场景 

本例是type2类型,DMRS RE映射图可以参考前文图4.10计算得到,此处不累述。

虽然此时NumCDMGroupsWithoutData=1,CDM0不能复用数据,但由于层数=4,存在CDM0和CDM1两个组,因此CDM1的RE位置也不能复用数据,否则会引起层间干扰。因此,此时只有CDM2的RE可以复用数据。

例子4:后置DMRS

说明:无论是前置DMRS,还是后置DMRS,图样一样,都会受NumCDMGroupsWithoutData 参数影响。

例子5:双符号

说明:无论是单符号DMRS,还是双符号DMRS,图样一样,都会受NumCDMGroupsWithoutData 参数影响。

新的问题又来了:
UE如果收到的是DCI 1-0,那么“Number of DMRS CDM group(s) without data”参数怎么确定?

答案是协议已经做了规定,如下图所示。
当PDSCH符号长度是2个symbol时,UE默认“Number of DMRS CDM group(s) without data”=1;
其他场景,UE默认“Number of DMRS CDM group(s) without data”=2,此时在DMRS符号中,不能复用用户数据。

5.3、动态获取DMRS符号长度

DMRS参数maxLength=2的时候,实际调度的DMRS可以是单符号,也可以使双符号。具体使用哪种,也是通过“Antenna port(s) ”字段,查表得到。

比如当前dmrs-type=1,maxLength=2,“Antenna port(s) ”=3,那么通过表Table 7.3.1.2.2-2中的value=3,可以获知当前Number of front-load symbols=1,即当前使用的是单符号DMRS。

6、映射到物理资源中的DMRS序列是什么样的?

PDSCH DMRS映射的内容是一个伪随机序列,对应下图中的 r(m)。序列 r(m) 经过OCC加权后,映射到对应的物理RE中。

(图6.1) 

产生DMRS序列 r(m) 的各个参数,说明如下:

 (4)缩放因子可以通过表Table 4.1-1计算得到,如下截图所示。这里涉及到RE功率和带宽功率的转换问题,有时间再专题分析。

以上是关于5G#03PDSCH DMRS的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章