5G幀結構和DMRS位置
蜂窩系統(tǒng)需要提供準確的信道估計以支持相干解調。此外,可靠的通信需要估計頻率誤差和相位噪聲。為了獲得這些估計,參考符號(RS)與數(shù)據(jù)符號一起被發(fā)送。在傳輸間隔(TI:transmission interval )中進行RS定位,包括用于頻率誤差估計和相位噪聲跟蹤的DMRS和附加RS。這里的傳輸間隔指的是物理層上數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臅r間段,數(shù)據(jù)塊通常在單個控制消息中調度。
對于LTE,NR將依賴于DMRS進行數(shù)據(jù)解調。最佳DMRS布局、密度和周期因場景而異。由于NR的不同用例,需要靈活的RS模式來最大化鏈路吞吐量。然而,擁有靈活的DMRS模式需要付出系統(tǒng)復雜性方面的代價。
NR的一個關鍵特性是端到端延遲更小。數(shù)據(jù)解碼應以盡可能短的延遲時間執(zhí)行。由于數(shù)據(jù)解調和解碼需要信道估計,因此DMRS在傳輸間隔內的位置對處理時間預算有很大影響。圖1顯示了兩個不同DMRS位置的處理時間預算示意圖(因為所示步驟的實際處理時間高度依賴于實現(xiàn))。如圖1所示,假設處理時間固定,將DMRS稍后放置在TI中將延遲解碼,從而延遲ACK/NACK的最早傳輸。因此,從時延的角度來看,最好將DMRS早放在TI中。

信道估計的精度將隨時間而降低,例如,由于頻率誤差或時變無線信道。因此,在TI開始時進行的信道估計在TI結束時可能不準確,因此,從均衡性能的角度來看,DMRS放在前面是次優(yōu)的。
NR應設計為在大量不同場景和用例中運行。它必須支持不同的載波頻率和不同的numerology,允許高多普勒,同時在能量和無線資源使用方面是有效的??梢缘贸鼋Y論,從鏈路性能的角度來看,單個DMRS模式并非在所有場景中都是最優(yōu)的。
在高移動性場景中,信道的多普勒擴展可能很大,導致信道相干時間較短。在終端高速移動的高載波頻率下,信道的相干時間非常短。這樣做的結果是,信道將在TI上變化,從而導致解碼性能的大幅降低,這是由于不準確的信道估計(假設提前放置單個DMRS)。這可以通過稍后在TI中發(fā)送附加RS來解決,允許更新信道估計或在某些情況下內置。這樣的動作將在整個TI中提供準確的信道估計,從而提高解碼性能。因此,在這種情況下,需要在TI的后半部分傳輸額外的DMRS。注意,在該配置中仍然可以實現(xiàn)低延遲解碼。圖2顯示了支持更高速度的可能DMRS配置的示意圖。
還可以注意到,對于低SINR,分配給每層DMRS的總發(fā)射能量的分數(shù)需要高于高SINR。因此,即使在低速下,它也可能支持多個DMRS模式。然而,在低SINR、低速情況下,也可以通過將所有DMRS放置在TI的早期來實現(xiàn)DMRS能量分配的增加。

從接收信號的角度來看,發(fā)射機和接收機之間的載波頻率偏移相當于多普勒頻移。例如,頻率偏移將導致OFDM子載波之間的干擾,從而導致性能下降。為了允許估計和補償偏移,需要在時間上分離的參考信號傳輸。
無線通信中的另一個固有問題是相位噪聲。對于NR來說,相位噪聲是一個更大的挑戰(zhàn)。NR部署在n41/n78的載波頻率上。一個常見的假設是相位噪聲隨著載波頻率的增加而增加。在一定程度上,使用高質量的射頻組件可以降低相位噪聲。但對于大批量的大眾市場產品,由于此類組件固有的高成本,這不是一種選擇。備選方案是允許接收機估計和跟蹤相位噪聲,以便相應地調整接收信號的相位。為了實現(xiàn)這一點,可能在每個OFDM符號中都需要額外的RS。
注意,可以通過以足夠的周期性重復DMRS模式來滿足頻率偏移估計和相位噪聲跟蹤的要求。然而,他的方法可能會導致過多的開銷。例如,如果發(fā)射機側振蕩器在多個發(fā)射層之間共享,則DMRS的天線端口數(shù)并不總是必須與附加跟蹤RS的天線端口數(shù)相同。

如前所述,NR應該支持大量部署場景和用例。對于延遲關鍵型應用程序,較短的TI持續(xù)時間是允許短反饋循環(huán)的關鍵。在這種情況下,有效載荷大小可能很小,導致較大的控制信號開銷。對于其他應用程序,如移動寬帶,延遲可能沒有那么重要。這將需要較長的TI,從而減少開銷,提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。根據(jù)TI持續(xù)時間的選擇,RS應進行相應的設計。例如,對于較短的TI,DMRS的時間密度應較大。對于長期TII,應在需要時安排額外的DMRS,以減少DMRS開銷。
