DMRS在5G NR各种物理信道上的配置

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本篇文章旨在介绍DMRS（DeModulation Reference Signal）。在5G中，DMRS广泛存在于各个重要的物理信道当中，如下行的PBCH，PDCCH和PDSCH，以及上行的PUCCH和PUSCH。其最为重要的作用就是相干解调（Coherence Demodulation），服务于各物理信道的解调。下面重点看看DMRS在不同物理信道上是如何进行时频资源映射的。

PBCH DMRS

38211对PBCH DMRS的映射进行了明确的规定。如下表所示，DMRS在频域上每4个子载波映射一个；时域上在符号1,2,3上，即PBCH所在的三个符号上。

注意表中有一个变量v，v的定义如下。可见v的取值和PCI相关，不同的PCI，PBCH DMRS的映射位置可能不同（参考下面两个例子）

The quantity v in Table 7.4.3.1-1 is given by ( 摘自38211 7.4.3节 )

此外，PBCH DMRS还有另外一个重要的作用，就是提供用于确定beam index的3bit信息。

PDCCH DMRS

38211的7.1.4.3节定义了PDCCH DMRS的时频资源。从这个定义可以看出，PDCCH的DMRS频域上映射在PDCCH所在每一个RB的子载波1,5,9,13…..，每4个子载波映射一个DMRS，位置固定；时域上映射在每一个PDCCH符号上（The quantity l is the OFDM symbol number within the slot.）

PUCCH DMRS

NR中的PUCCH又5种format，每种format的DMRS映射方式是不同的。

这里推荐一篇IEEE的论文，里面详细介绍了每种pucch format采用不同DMRS映射的仿真结果和分析，本篇文章也会引用其中的一些图片和结论。

• PUCCH Format 0: format 0 是一种sequence，没有DMRS。论文当中提供了最初format 0的两种候选structure，一种是基于sequence的，一种是基于DMRS的。最后选择了使用基于sequence的format 0。

Both DMRS and sequence based structures were thoroughly studied and based on the BER performance comparison between these two structures [7], sequence based design was adopted for PF0 in 3GPP Release 15 specification of NR
From Fig. 4, it is evident that under large delay spread scenario, the sequence based structure marginally outperforms DMRS based structure in terms of BER of missed ACK

在这里插入图片描述

• PUCCH Format 1: Format 1采用的是TDM的方式映射DMRS。映射的符号协议有明确规定（l=0,2,4,…）。下面是一个长度为7个符号的的PUCCH Format 1的映射结果。

• PUCCH Format 2: Format 2采用了FDM的方式映射DMRS。频域上映射的位置协议有规定（k = 3m + 1）。文章中对频域映射不同密度DMRS的方案进行了仿真和对比。最后的结论是1/3密度的方案最佳，且format2主要用于FR2。

Based on the link level simulation results, the DMRS with evenly distributed pattern and 1/3 overhead was adopted for PF2 in NR

• PUCCH Format 3/4: Format 3/4采用TDM的方式映射DMRS。时域上映射的位置协议有规定，如下表所示。下面给出了一个长度为10个符号的 Format3/4的映射示例。

PDSCH/PUSCH DMRS

PDSCH和PUSCH的时频资源映射原理基本相同。这里以讨论PDSCH DMRS为例。PDSCH的映射会与以下参数相关，这些IE会通过RRC消息发送给终端。

MIB ::= SEQUENCE {
    ...
    dmrs-TypeA-Position                 ENUMERATED {pos2, pos3},
    ...
}
PDSCH-TimeDomainResourceAllocation ::=      SEQUENCE {
    ...
    mappingType                         ENUMERATED {typeA, typeB},
    ...
}
DMRS-DownlinkConfig ::=               SEQUENCE {
    dmrs-Type                    ENUMERATED {type2}
    dmrs-AdditionalPosition      ENUMERATED {pos0, pos1, pos3} 
    maxLength                    ENUMERATED {len2}
    ...
}

下面举个例子：

这里需要注意一个事情，在查表确定DMRS分布在时域的哪几个符号时，会用到 ，而 的计算和PDSCH是type A和B有很大关系，如下所述：

The position(s) of the DM-RS symbols is given by l and duration where

• for PDSCH mapping type A, is the duration is between the first OFDM symbol of the slot and the last OFDM symbol of the scheduled PDSCH resources in the slot
• for PDSCH mapping type B, is the duration is the number of OFDM symbols of the scheduled PDSCH resources

上面这个例子是一个4个DMRS port的例子，可以提供4个正交的DMRS序列，对应最大的PDSCH传输为4 layer。如果想提供更强大的MIMO能力，比如8 layer或者12 layer，那么就需要double symbol以及DMRS type 2的配置方式。下表是一个DMRS port数量与single/doubleDMRS以及configuration type1/2的关系总结。

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