5G解释:5G NR解调参考信号
从系列中:5 g教程
在5G新无线电中了解解调参考信号(DMRS)。
本视频讨论了它们在联合预编码和信道估计中的应用。您还将了解DMRS可用的不同设置,包括时间和频率密度以及槽内的位置。这包括单符号与双符号、配置类型1和2、映射类型A和B以及其他位置。您将了解这些设置如何支持单用户和MU-MIMO。最后,本视频通过一个用5G Toolbox™编写的交互式应用程序演示了大多数这些设置。
这是我们系列的新一集,“5G解释”。在本视频中,我们讨论5G无线电中的调制参考信号(DM-RS)。我们将了解DM-RS的用途以及配置它们的数量和位置的详细参数,包括PDSCH映射类型、单符号与双符号、附加DM-RS以及类型1和2。我们将讨论这些配置在不同波束形成场景中的应用。
DM-RS并不是为5GNR定义的唯一物理信号。这张幻灯片显示了下行链路的物理信号列表,其中一些在这些“5G解释”系列视频的其他章节中已经讨论过。DM-RS用于信道估计和相关物理信道的解调。它们还可以用来估计接收信号的功率,就像LTE中已经出现的情况一样。
CSI-RS,或信道状态信息参考信号,帮助接收机提供可以用于资源分配、波束形成和波束管理的信道估计。PT-RS,或相位跟踪参考信号,用于相位跟踪,这在相位噪声比较普遍的毫米波传输中特别重要。
最后,主同步信号和次同步信号PSS和SSS在同步和单元格搜索过程中起着关键作用,这将在本系列的另一集中详细解释。
在5G NR中,DM-RS伴随着每一条信息,因为该标准假定使用了预编码。由于数据和DM-RS经过相同的预编码,因此在接收机处的信道估计同时考虑了传播信道和预编码的影响。因此,DM-RS使得预编码对接收者是透明的。
这与LTE中的DM-RS传输模式9非常相似,对应于端口7到14传输。当DM-RS沿着PDSCH发送时,它只占用PDSCH分配部分的资源块。与LTE的情况相反,DM-RS的数量、位置和密度是高度可配置的,下一张幻灯片将详细解释这些配置。
您可能还记得在“5G解释”系列关于下行链路数据的一集中,有两种类型的PDSCH映射:类型A和类型b。类型A意味着DM-RS位于槽位的符号2或3。自然,PDSCH分配从符号0开始比从符号3开始更有意义。
类型B意味着DM-RS位于PDSCH分配的第一个符号中。这在所有情况下都是有意义的,但当分配从插槽的中间开始时尤其如此。这种情况可能需要较短的延迟,并且立即使用DM-RS可以实现最快的解调。这张幻灯片总结了这些说法。注意,在这两种配置中,DM-RS都位于分配的开头。
对于映射类型A, DM-RS是在符号2还是符号3中,由5G工具箱中以DL-DM-RS type A暂停为代表的更高一层参数指定。左边的图片将该参数设置为2,右边的图片将其设置为3。记住,符号编号从0开始,而不是1。
分配DM-RS的另一个灵活性是分配单符号还是双符号。当分配双符号时,DM-RS出现在两个连续的符号中,从而使DM-RS的数量翻倍。无论是单符号分配还是双符号分配,都是5G工具箱中以DL-DM-RS max length表示的更高一层参数。左边的图片将该参数设置为1,即单个符号,而右边的图片将其设置为2,即两个符号。
接下来,我们想看看每个槽中带有DM-RS的符号的数量。到目前为止的讨论假设只有一种。事实上,该标准允许每个槽最多有三个额外的符号。带有DM-RS的附加符号数量是一个较高的层参数,在5G工具箱中用暂停的DL-DM-RS表示。左边的图片将该参数设置为0,接下来的三张照片分别显示了带有1、2和3个额外符号的布局。
正如我们刚才看到的,每个槽最多可以有四个DM-RS符号。类型中更频繁的DM-RS有助于更好地跟踪快速变化的信道,因此三种额外的DM-RS符号的主要应用之一是高速场景。还要注意,在15千赫兹的子载波间距下,一个槽是1毫秒,每个槽对应LTE中几个参考符号的密度。在较高的子载波间距下,由于槽位较短,DM-RS在时域的密度较高。
现在我们知道,在DM- rs中,每个插槽最多可以有3个额外的web DM符号,我必须提到的是,这只是在PDSCH或PUSCH分配的情况下,在一个插槽中占据足够的符号,这应该是很有意义的。在这里,我们可以看到使用映射类型a的PUSCH分配的DM-RS符号的位置。正如您所看到的,第一个DM-RS符号总是槽位的第二个或第三个符号。
如果配置了一个额外的DM-RS符号,它在时间上的位置取决于PUSCH是分配8或9、10到12或多于13个符号。如果分配小于8个符号,则不能分配额外的DM-RS。类似地,第二个DM-RS只能在分配长度至少为10个符号的情况下添加,它的位置取决于分配长度是否大于或小于13个符号。
最后,在幻灯片的底部,您可以看到当请求三个额外的DM-RS时,附加DM-RS的位置。在DM-RS中可以有四个符号的唯一配置是分配给PUSCH的至少12个符号的其他配置。
这里我们有完全相同的视图,但是对于PUSCH映射类型b。这里的主要区别是第一个DM-RS符号总是PUSCH分配的第一个符号。只要分配的长度至少为10个符号,就可以有至多4个DM-RS符号。
当我将要介绍DM-RS配置的最后一个参数DM-RS类型时,我想立即将它与PDSCH或PUSCH映射类型进行对比。这两种类型完全不相关。提醒一下,PDSCH或PUSCH映射可以是类型a或B,并且它分别适用于第一个DM-RS符号位于槽位的2或3号位置,或分配的第一个符号中。
DM-RS类型1和类型2是完全不同的东西。它们指定了DM-RS在频域的密度,并影响了一些可能的正交序列。
这张幻灯片展示了1型和2型的DM-RS模式和频率。左边的类型1对应于DM-RS符号在频率上所占用的每一个其他资源元素。右边的类型2显示了每组6个资源元素中DM-RS符号占用的两个连续资源元素。
因此,类型1占有50%的资源估计,而类型2占有三分之一的资源要素。另一方面,您只能有两列这样的类型1 DM-RS,而可以有三组不同的类型2 DM-RS,因为在每组6个资源元素中,有两组DM-RS的可能位置。
这意味着type2支持更多的正交信号,更适合多用户MIMO。这两种类型对应于密度、频率和支持的正交DM-RS序列数量之间的权衡。type 1或type 2是一个较高层的参数,用5G工具箱中的DL-DM-RS配置类型表示。左边的图片将该参数设置为1,而右边的图片将其设置为2。
每种类型支持多少个正交序列?要回答这个问题,我们首先必须认识到可以通过三种方式实现正交性:时间、频率和代码。代码组件为我们提供了一组两个DM-RS作为基本单元,这意味着每个资源块可以有两个不同的正交DM-RS。
时间分量是单符号对双符号,给了我们一个额外的因子1或2。最后,类型1让我们将这些符号放在频域中两个可能的位置,给出另一个因子2。因此,类型1可以对单个符号有4个正交信号,对双符号有8个正交信号。
类似地,对于类型2,得到的数字分别是6和12,因为如前所述,两个资源元素的每组在频率上有三个可能的位置。增加的数量是由多用户MIMO驱动的,其中层的总数可能比单用户情况下要大。
这张幻灯片展示了单一符号DM-RS类型1的所有四种正交可能性。左边的前两个显然与右边的两个正交,因为它们分配给不同的资源元素。它们在频率轴上移动了1。左边两个相互正交的事实在图片上看不出来。
发现它的唯一方法是,这些信号被分配到的天线端口分别是端口1000和端口1001,如5G工具箱中端口设置参数所示,端口设置参数分别设置为0和1。这两个端口携带彼此正交的DM-RS值。右侧的1002和1003端口也是如此。
这是完全相同的视图,但在太空中。由于每个网格对应一个天线端口,这个视图清楚地表明,这些网格在时间和频率上是并行的。注意,这些网格在预编码后被映射到天线上,所以我们在这里不查看每个天线的视图;相反,这是从天线端口的角度来看的。
这是DM-RS type 2完全相同的视图。你可以看到三组两个网格。每个集合都有两个频域资源单元的DM-RS偏移。这张图显示了对6个天线端口的支持,但请记住,双符号DM-RS最多支持12个天线端口。
让我们在一个用MathWorks 5G Toolbox编写的交互式示例中回顾其中的一些模式。在这里,我们正在查看具有30千赫兹子载波间距的下行5G波形的资源网格。资源网格在x轴上显示了一个子帧值的数据。对于带宽部分,y轴为15个资源块,即180个子运营商。我们可以看到PDSCH的全带位置,占用所有15个资源块,而只使用每个槽的前11个符号。
PDSCH映射类型为A类型,这意味着DM-RS从槽位的2或3号位置(这里是3号)开始。绿色矩形显示为核心集保留的空间,它携带带有下行链路控制信息的PDCCH。因为核心集有三个符号长,所以从符号3而不是符号2开始DM-RS是有意义的。
如果我们将PDSCH资源分配改为B类型,DM-RS总是从PDSCH分配的第一个符号开始。这对于部分槽分配最有意义,特别是当分配不是从槽的开始开始时。让我们将分配改为占用符号5到10。我们现在可以在PDSCH分配的第一个符号中看到DM-RS。
现在让我们看看其他的DM-RS位置。让我们切换回使用符号0到10和PDSCH分配类型a。我们现在可以请求每个插槽一个额外的DM-RS。现在两个。现在三人。发生了什么事?正如我们在上一张幻灯片中看到的,只有当PDSCH分配覆盖12个或更多符号时,每个插槽才支持3个额外的DM-RS。让我们改变分配,以涵盖符号0到12。
现在我们在每个槽中都有一个完整的DM-RS符号。最后,让我们将DM-RS类型从1切换到2。我们可以看到两个连续的资源元素位于两个分配频率之间有四个资源元素的差距。对于类型1,每个其他资源元素都分配给DM-RS,导致密度更高,但可能的配置更少。
DM-RS“5G讲解”系列的本集到此结束。
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