Введение

В 5G NR PDSCH является физическим нисходящим каналом, который несет пользовательские данные. DM-RS и PT-RS являются опорными сигналами, сопоставленными с PDSCH. Эти сигналы сгенерированы в рамках выделения PDSCH, как задано в Разделах TS 38.211 7.4.1.1 и 7.4.1.2 [1]. DM-RS используется для оценки канала как часть когерентной демодуляции PDSCH. Чтобы компенсировать общую ошибку фазы (CPE), 3GPP 5G, NR ввел PT-RS. Шум фазы, произведенный в локальных генераторах, вводит значительное ухудшение на mmWave частотах. Это производит CPE и интерференцию межнесущей (ICI). CPE приводит к идентичному вращению полученного символа в каждой поднесущей. ICI приводит к потере ортогональности между поднесущими. PT-RS используется в основном, чтобы оценить и минимизировать эффект CPE на производительности системы.

5G Toolbox™ обеспечивает функции для физического моделирования слоя (PHY) с различными уровнями гранулярности. Уровни гранулярности лежат в диапазоне от функций уровня канала PHY, которые выполняют транспортную и физическую обработку канала к отдельным функциям этапа обработки канала, выполняющим кодирование контроля циклическим избыточным кодом (CRC), сегментацию блока кода, кодирование канала низкой проверки четности плотности (LDPC), и так далее. Тулбокс предлагает функциональность опорных сигналов, сопоставленную с PDSCH как функции nrPDSCHDMRS, nrPDSCHDMRSIndices, nrPDSCHPTRS, и nrPDSCHPTRSIndices.

PDSCH

PDSCH является физическим каналом, который несет пользовательские данные. Ресурсы, выделенные для PDSCH, в части полосы пропускания (BWP) несущей, как задано в Разделе TS 38.214 5.1.2 [2]. Ресурсы во временном интервале для передачи PDSCH планируются нисходящей управляющей информацией (DCI) в присвоении ресурса области поля Time. Это поле указывает на смещение паза ${\mathit{K}}_0$, начальный символ S, продолжительность выделения L и тип отображения PDSCH. Допустимые комбинации S и L показывают в Таблице 1. Для отображения типа A значение S равняется 3 только, когда тип DM-RS положение установлен в 3.

Ресурсы в частотном диапазоне для передачи PDSCH планируются DCI в полевом присвоении ресурса Частотного диапазона. Это поле указывает, является ли распределение ресурсов блоков ресурса (RBS) непрерывным или состоящим из нескольких несмежных участков, на основе типа выделения. RBS выделил, в BWP.

5G Toolbox™ обеспечивает nrCarrierConfig и nrPDSCHConfig объекты установить параметры, связанные с PDSCH в BWP.

% Setup the carrier with 15 kHz subcarrier spacing and 10 MHz bandwidth 
carrier = nrCarrierConfig;
carrier.SubcarrierSpacing = 15;
carrier.CyclicPrefix = 'normal';
carrier.NSizeGrid = 52;
carrier.NStartGrid = 0;

% Configure the physical downlink shared channel parameters
pdsch = nrPDSCHConfig;
pdsch.NSizeBWP = [];   % Empty implies that the value is equal to NSizeGrid
pdsch.NStartBWP = [];  % Empty implies that the value is equal to NStartGrid
pdsch.PRBSet = 0:51;   % Allocate the complete carrier
pdsch.SymbolAllocation = [0 14]; % Symbol allocation [S L]
pdsch.MappingType = 'A'; % PDSCH mapping type ('A' or 'B')

RS DM

DM-RS используется, чтобы оценить радио-канал. Сигнал присутствует только в RBS, выделенном для PDSCH. Структура DM-RS спроектирована, чтобы поддержать различные сценарии развертывания и варианты использования. Загруженная с передней стороны низкая задержка поддержки разработки передачи, двенадцать ортогональных портов антенны для передач MIMO и до четырех экземпляров передачи опорного сигнала в пазе, чтобы поддержать высокоскоростные сценарии. Загруженные с передней стороны опорные сигналы указывают, что сигнал происходит рано в передаче. DM-RS присутствует в каждом RB, выделенном для PDSCH.

Параметры, которые управляют ресурсами области времени

Параметры, которые управляют местоположениями символа DM-RS OFDM:

Выделение символа PDSCH указывает на местоположения символа OFDM, используемые передачей PDSCH в пазе. Местоположения символа DM-RS лежат в рамках выделения символа PDSCH. Положения символов DM-RS OFDM зависят от типа отображения. Тип отображения PDSCH или мудр пазом (тип A) или "не паз, мудрый" (тип B). Положения любых дополнительных символов DM-RS заданы набором таблиц, как задано в Разделе TS 38.211 7.4.1.1.2 [1]. В целях индексации таблиц спецификация задает термин ${\mathit{l}}_{\mathit{d}}$ указание на длительность символов OFDM, которые будут составляться, в зависимости от типа отображения.

Для отображения типа A местоположения символа DM-RS OFDM заданы относительно первого символа OFDM паза (символ № 0). Местоположение первого символа DM-RS OFDM (${\mathit{l}}_0$) обеспечивается типом DM-RS положение, которое равняется или 2 или 3. Для любого дополнительного DM-RS, длительности символов OFDM (${\mathit{l}}_{\mathit{d}}$) количество символов OFDM между первым символом OFDM паза (символ № 0) и последним символом OFDM выделенных ресурсов PDSCH. Обратите внимание на то, что ${\mathit{l}}_{\mathit{d}}$ может отличаться от количества символов OFDM, выделенных для PDSCH, когда первый символ OFDM PDSCH отличается от символа № 0.

Для отображения типа B местоположения символа DM-RS OFDM заданы относительно первого символа OFDM выделенных ресурсов PDSCH. Местоположение первого символа DM-RS OFDM (${\mathit{l}}_0$) всегда 0, означая, что первое местоположение символа DM-RS OFDM является первым местоположением символа OFDM выделенных ресурсов PDSCH. Для любого дополнительного DM-RS, длительности символов OFDM (${\mathit{l}}_{\mathit{d}}$) длительность выделенных ресурсов PDSCH.

Рисунок 1 иллюстрирует местоположения символа DM-RS в зависимости от типа отображения для RB в пазе, имея отдельный символ DM-RS. Рисунок показывает настройку с PDSCH занятие символов OFDM от 1 до 10 (на основе 0) с ${\mathit{l}}_{\mathit{d}}$ равняйтесь 11 для отображения типа A, и от 3 до 9 (на основе 0) с ${\mathit{l}}_{\mathit{d}}$ равняйтесь 7 для отображения типа B соответственно.

Максимальное количество символов DM-RS OFDM, используемых UE, сконфигурировано RRC, сигнализирующим (dmrs-AdditionalPosition и maxLength). Параметр maxLength RRC конфигурирует длину символа DM-RS, отдельный символ DM-RS или двойной символ DM-RS. Для двойного символа DM-RS фактический выбор сообщен в сообщении формата 1_1 DCI. Рисунок 2 иллюстрирует отдельный символ и двойной символ местоположения DM-RS.

Параметр более высокого слоя dmrs-AdditionalPosition задает максимальное количество дополнительного сингла - или двойной символ переданный DM-RS. Количество дополнительных положений находится в области значений от 0 до 3 и зависит от типа отображения, длины DM-RS и выделения символа PDSCH. Местоположения символа DM-RS даны таблицами 7.4.1.1.2-3 TS 38.211, и 7.4.1.1.2-4. Рисунок 3 иллюстрирует DM-RS дополнительные положения в сочетании с отдельным символом и двойным символом DM-RS.

% Set the parameters that control the time resources of DM-RS
pdsch.DMRS.DMRSTypeAPosition = 2;      % 2 or 3
pdsch.DMRS.DMRSLength = 1;             % 1 or 2
pdsch.DMRS.DMRSAdditionalPosition = 1; % 0...3

Параметры тот частотный диапазон управления ресурсы

Параметры, которые управляют местоположениями поднесущей DM-RS:

Тип настройки указывает на плотность частоты DM-RS и сообщен dmrs-типом сообщения RRC. Тип 1 настройки задает шесть поднесущих на физический блок ресурса (PRB) на порт антенны, включая альтернативные поднесущие. Тип 2 настройки задает четыре поднесущие на PRB на порт антенны, состоя из двух групп из двух последовательных поднесущих. Рисунок 4 указывает на местоположения поднесущей DM-RS на основе типа настройки.

Различные сдвиги дельты применяются к наборам поднесущих, используемых, в зависимости от связанного порта антенны или группы мультиплексирования кодового разделения (CDM). Для типа 1 настройки существует две возможных группы/сдвига CDM через восемь возможных портов антенны (p=0... 7). Рисунок 5 иллюстрирует различные сдвиги, сопоставленные для местоположений поднесущей DM-RS с набором типа настройки DM-RS к 1. Заметьте, что элементы ресурса (REs) соответствие местоположениям поднесущей DM-RS ниже группы CDM (i.e. порт антенны 0) блокируется для передачи данных в портах антенны выше группы CDM (i.e. порт антенны 2).

Для типа 2 настройки существует три возможных группы/сдвига CDM через двенадцать портов антенны (p=0... 11). Рисунок 6 иллюстрирует различные сдвиги, сопоставленные с местоположениями поднесущей DM-RS в типе 2 настройки DM-RS. Для полных деталей настройки смотрите Раздел TS 38.211 7.4.1.1. Заметьте, что соответствие REs местоположениям поднесущей DM-RS ниже групп CDM блокируется для передачи данных в портах антенны выше групп CDM.

% Set the parameters that control the frequency resources of DM-RS
pdsch.DMRS.DMRSConfigurationType = 1; % 1 or 2
pdsch.DMRS.DMRSPortSet = 0;

% Set the parameter that controls the number of REs available for data
% transmission in a DM-RS carrying OFDM symbol. This value is nominally
% greater than the maximum configured CDM group number.
pdsch.DMRS.NumCDMGroupsWithoutData = 1; % 1 corresponds to CDM group number 0

% The read-only properties DeltaShifts and DMRSSubcarrierLocations of DMRS
% property of pdsch object provides the values of delta shift(s) and DM-RS
% subcarrier locations in an RB for each antenna port configured.
pdsch.DMRS.DeltaShifts

ans = 0

pdsch.DMRS.DMRSSubcarrierLocations

ans = 6×1

     0
     2
     4
     6
     8
    10

Генерация последовательности

Псевдослучайная последовательность, используемая для DM-RS, $2^{31}-1$последовательность золота длины. Последовательность сгенерирована через все общие блоки ресурса (CRBs) и передается только в RBS, выделенном для данных, потому что это не требуется, чтобы оценивать канал за пределами области частоты, в которой не передаются данные. Генерация последовательности опорного сигнала через весь CRBs гарантирует, что та же базовая псевдослучайная последовательность используется для нескольких UEs на перекрывающихся ресурсах частоты времени в случае многопользовательского MIMO. Параметры, которые управляют генерацией последовательности:

Свойство CyclicPrefix объекта несущей управляет количеством символов OFDM в пазе. Свойство NSlot объекта несущей управляет номером слота.

% Set the parameters that only control the DM-RS sequence generation
pdsch.DMRS.NIDNSCID = 1; % Use empty to set it to NCellID of the carrier
pdsch.DMRS.NSCID = 0;    % 0 or 1

% Generate DM-RS symbols
pdsch.NumLayers = numel(pdsch.DMRS.DMRSPortSet);
dmrsSymbols = nrPDSCHDMRS(carrier,pdsch);

% Plot the constellation
scatterplot(dmrsSymbols)
title('DM-RS Constellation')
xlabel('Real')
ylabel('Imaginary')

% The read-only properties TimeWeights and FrequencyWeights of DMRS
% property of pdsch object provides the values of time and frequency
% weights applied to the DM-RS symbols.
pdsch.DMRS.TimeWeights

ans = 2×1

     1
     1

pdsch.DMRS.FrequencyWeights

ans = 2×1

     1
     1

% Generate DM-RS indices
dmrsIndices = nrPDSCHDMRSIndices(carrier,pdsch);

% Map the DM-RS symbols to the grid with the help of DM-RS indices
grid = zeros([12*carrier.NSizeGrid carrier.SymbolsPerSlot pdsch.NumLayers]);
grid(dmrsIndices) = dmrsSymbols;
figure
imagesc(abs(grid(:,:,1)));
axis xy;
xlabel('OFDM Symbols');
ylabel('Subcarriers');
title('DM-RS Time-Frequency Locations');

PT-RS

PT-RS является опорным сигналом отслеживания фазы. PT-RS используется в основном, чтобы оценить и минимизировать эффект CPE на производительности системы. Из-за свойств шума фазы, сигнал PT-RS имеет низкую плотность в частотном диапазоне и высокую плотность во временном интервале. PT-RS всегда происходит в сочетании с DM-RS и только когда сеть сконфигурировала PT-RS, чтобы присутствовать.

Параметры, которые управляют ресурсами области времени

PT-RS сконфигурирован через более высокий параметр слоя DMRS-DownlinkConfig для нисходящего канала. Параметры, которые управляют ресурсами времени PT-RS:

${\mathit{L}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$ зависит от запланированной схемы модуляции и кодирования. Значение ${\mathit{L}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$ должен быть от набора {1, 2, 4}. Для параметров, которые управляют местоположениями символа DM-RS, обратитесь к Параметрам который Управление Ресурсы Времени DM-RS.

Местоположения символа PT-RS в пазе запускают сначала символ OFDM в разделяемом выделении канала и скачкообразно перемещают каждый ${\mathit{L}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$ символы, если никакой символ RS DM не присутствует в этом интервале. В случае, где символ DM-RS или символы присутствуют промежуточные или в интервале транзитного участка, транзитный участок начинает с последнего местоположения символа DM-RS обеспечивать следующий символ PT-RS. Рисунок 7 показывает местоположения символа PT-RS в RB для одного паза с набором плотности времени к 4 и набором местоположений символа DM-RS к 2 и 11 (на основе 0).

% Set the EnablePTRS property in pdsch to 1
pdsch.EnablePTRS = 1;

% Set the parameters that control the time resources of PT-RS
pdsch.PTRS.TimeDensity = 4;

Параметры тот частотный диапазон управления ресурсы

PT-RS занимает только одну поднесущую в RB для одного символа OFDM. Параметры, которые управляют ресурсами частоты PT-RS:

${\mathit{K}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$ зависит от запланированной полосы пропускания. Значение ${\mathit{K}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$ или 2 или 4, который указывает, присутствует ли PT-RS в каждых двух RBS или каждых четырех RBS.

Начальный RB, в котором присутствует PT-RS (${\mathit{k}}_{\mathrm{ref}}^{\mathrm{RB}}$), зависит от ${\mathit{K}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$, ${\mathit{n}}_{\mathrm{RNTI}}$, и количество RBS (${\mathit{N}}_{\mathrm{RB}}$) выделенный для PDSCH. В целях отображения PT-RS весь RBS PDSCH перечислен в увеличивающемся порядке от 0 до ${\mathit{N}}_{\mathrm{RB}}-1$. Местоположение поднесущей PT-RS (${\mathit{k}}_{\mathrm{ref}}^{\mathrm{RE}}$) в ресурсе блок зависит от типа настройки DM-RS, смещения элемента ресурса (RE) и порта антенны PT-RS. Порт антенны PT-RS должен быть подмножеством портов антенны DM-RS. Местоположение поднесущей PT-RS всегда выравнивается с одним из местоположений поднесущей DM-RS в RB.

PT-RS в RB занимает те же местоположения поднесущей во всех символах OFDM, где PT-RS присутствует.

% Set the parameters that affect the PT-RS subcarrier locations
pdsch.RNTI = 1;
pdsch.PTRS.FrequencyDensity = 2; % 2 or 4
pdsch.PTRS.REOffset = '10';      % '00', '01', '10', '11'
pdsch.PTRS.PTRSPortSet = min(pdsch.DMRS.DMRSPortSet);

% Set the other parameters that control PT-RS subcarrier locations
pdsch.DMRS.DMRSConfigurationType = 1;
pdsch.DMRS.DMRSPortSet = 0;

Генерация последовательности

Последовательность, используемая, чтобы сгенерировать PT-RS, является той же псевдослучайной последовательностью, используемой для генерации последовательности DM-RS. Значения последовательности PT-RS зависят от положения первого символа DM-RS. Для получения дополнительной информации обратитесь к генерации последовательности DM-RS.

% Set the parameters that control the PT-RS sequence generation
pdsch.DMRS.NIDNSCID = 1; % Use empty to set it to NCellID of the carrier
pdsch.DMRS.NSCID = 0;    % 0 or 1

% Generate PT-RS symbols
carrier.NSizeGrid = 4;
pdsch.PRBSet = 0:carrier.NSizeGrid-1;
pdsch.NumLayers = numel(pdsch.DMRS.DMRSPortSet);
ptrsSymbols = nrPDSCHPTRS(carrier,pdsch);

% Generate PT-RS indices
ptrsIndices = nrPDSCHPTRSIndices(carrier,pdsch);

Получите символы DM-RS, индексы RE PDSCH и DM-RS.

% PDSCH indices, DM-RS symbols and indices
[pdschIndices, pdschInfo] = nrPDSCHIndices(carrier,pdsch);
dmrsIndices = nrPDSCHDMRSIndices(carrier,pdsch);
dmrsSymbols = nrPDSCHDMRS(carrier,pdsch);

Сопоставьте PDSCH, DM-RS и индексы PT-RS RE к сетке с масштабированными значениями, чтобы визуализировать соответствующие местоположения на сетке.

chpLevel = struct;
chpLevel.PDSCH = 0.4;
chpLevel.DMRS = 1;
chpLevel.PTRS = 1.4;
nSlotSymb = carrier.SymbolsPerSlot;
grid = complex(zeros(carrier.NSizeGrid*12,nSlotSymb,pdsch.NumLayers));
grid(pdschIndices) = chpLevel.PDSCH;
grid(dmrsIndices) = chpLevel.DMRS*dmrsSymbols;
grid(ptrsIndices) = chpLevel.PTRS*ptrsSymbols;
map = parula(64);
cscaling = 40;
im = image(cscaling*abs(grid(:,:,1)));
colormap(im.Parent,map);

% Add legend to the image
chpval = struct2cell(chpLevel);
clevels = cscaling*[chpval{:}];
N = length(clevels);
L = line(ones(N),ones(N), 'LineWidth',8); % Generate lines
% Index the color map and associated the selected colors with the lines
set(L,{'color'},mat2cell(map( min(1+clevels,length(map) ),:),ones(1,N),3)); % Set the colors according to map
% Create legend 
fnames = {'PDSCH','DM-RS','PT-RS'};
legend(fnames{:});
axis xy
title('Carrier Grid Containing PDSCH, DM-RS and PT-RS')
xlabel('OFDM Symbols')
ylabel('Subcarriers')

На предыдущем рисунке PT-RS расположен в начале символа OFDM в выделении PDSCH. Символы присутствуют в каждом ${\mathit{L}}_{\mathrm{PT}-\mathrm{RS}}$ скачкообразно переместите интервал друг от друга или от символов DM-RS. Символы PT-RS в частотном диапазоне расположены в поднесущей 19 (первый RB) и в поднесущей 43 (третий RB) каждого символа OFDM, где PT-RS присутствует. Различие в последовательных местоположениях поднесущей PT-RS равняется 24, который является количеством поднесущих в RB (12) времена плотность частоты PT-RS (2).

Дальнейшее исследование

Можно попытаться изменить параметры, которые влияют на время и ресурсы частоты опорных сигналов и наблюдают изменения положений RE для соответствующих сигналов.

Попытайтесь выполнить оценку канала и отслеживание фазы при помощи опорных сигналов. Вычислите пропускную способность путем выполнения шагов, обрисованных в общих чертах в Пропускной способности NR PDSCH.

В этом примере показано, как сгенерировать DM-RS и последовательности PT-RS, и как сопоставить последовательности с сеткой ресурса несущей OFDM. Это подсвечивает свойства, которые управляют структурой частоты времени опорных сигналов.

Ссылки