5G上下行传输方案及资源块映射

传输方案

1. 下行传输方案

• 采用基于透明DMRS的传输方式，即层到DMRS端口采用一对一的直接映射方式，数据层与对应的DMRS端口使用相同的空域预处理方式。在这种方式下，预编码与波束赋形等关键的MIMO操作体现在DMRS端口到物理天线端口的映射方式中。

• CSI的获取能力将决定传输过程中能够支持的技术方案。例如多UE传输过程中，整体系统性能依赖于基站侧准确的调度和预编码，从而在发送端最大限度的抑制和避免UE间的干扰，这需要更为准确的CSI反馈。

  • 基于CSI反馈或者信道互异性信息进行预编码的方式称为闭环传输。设计焦点在于提升基站获取信道信息的准确性。这些设计包括扩信道状态信息的反馈机制、码本设计、上下行参考信号的设计。
  • 高速移动场景下，当及时获取高精度CSI较为困难时，基站只能根据有限的CSI（如带宽反馈的第一级预编码矩阵）进行粗略预编码，称为准开环传输。
  • 发送时使用的空域预处理方式不依赖于终端反馈的信道状态信息或者信道互异性，称为开环传输。

• 多用户传输方案：单用户和多用户的切换过程要求是动态的，以实现传输方式和应用条件的匹配。因此NR系统通过一个统一的传输模式灵活的支持多种MIMO传输方案。

  • 多UE：
    • 多UE传输更依赖于CSI反馈精度，因此NR引入高精度的Type2码本，能够有效提升MU-MIMO的系统性能。对于MU-MIMO，NR系统支持的层数和DMRS配置有关，对于DMRS配置类型1，最多支持8层数据；对于类型2，最多支持12层数据。MU-MIMO传输时，每个UE最多支持4层数据。
    • 在多UE传输过程中，基站的调度和预编码的准确性是影响系统性能的关键因素。
    • 终端侧接收机的干扰抑制能力会对MU-MIMO产生显著的影响。而终端侧进行UE间干扰的能力在很大程度上取决于终端能够获知的干扰信息，如共同调度UE的资源分配、调制编码方式、DMRS端口等。

• 多点协作传输方案：可以改善小区边缘的覆盖，在服务区提供更为均衡的服务。

  • ①网络形态：以大量的分布式接入点+基带集中处理的方式进行网络部署，均衡UE的体验速率，显著降低越区切换带来的时延和信令开销。
  • ②保证网络覆盖：高频段相对密集的部署，采用模块化的有源天线阵列。每个TRP的天线阵可以分为若干相对独立的子阵Panel，进行灵活的分布式部署。
  • ③保证链路连接顽健性：利用多个TRP/Panel之间的协作，从多个角度的多个波束进行传输/接收，降低阻挡效应的不利影响。

• 根据发送信号流到多个TRP/Panel上的映射关系，多点协作传输技术分为相干和非相干传输。相干传输时，每个数据层会通过加权向量映射到多个TRP/Panel上。非相干传输中，每个数据流只映射到部分TRP/Panel上。

2. 上行传输方案

• UE上行多天线传输也采用基于透明DMRS的传输方式，但具体发送方案需要根据基站指示。
  • NR中仍保留DFT-S-OFDM方案，但此时每个UE只能进行单流传输。
  • CP-OFDM调制更好与MIMO结合，并且均衡算法简单，因此上行链路支持CP-OFDM调制。每个UE最多可以使用4个数据流，从而支持更高的峰值速率。
• 上行可以支持基于码本和非码本两种传输方式。
  • 对于基于码本的传输方式而言，码本的设计是标准化的核心内容。在上行链路中，针对DFT-S-OFDM和CP-OFDM两种波形，其码本的设计思路存在明显的差异。对于DFT-S-OFDM波形，由于其应用场景主要是功率受限的边缘覆盖场景，因此在码本中需要充分考虑预编码矩阵对功率利用率的影响。这一因素对码本的优化有很大的限制。相对而言，CP-OFDM波形的应用场景对功放效率的要求更为宽松，因而其码本设计优化的灵活度也更高。除了波形的因素之外，上行码本的设计还需要考虑到UE天线的相干传输能力的影响。
  • 对于上下行存在互异性的系统，可以采用非码本的传输方式。在这种情况下，UE可以基于对下行信道的测量向基站推荐上行链路中可以使用的预编码矩阵，然后由基站确定上行调度时使用的预编码矩阵。

资源块映射

概念：将各个天线端口的待发送符号映射到实际的物理资源上。

1. 天线端口待发送符号先映射到虚拟资源块（VRB）上，再映射到实际的物理资源块（PRB）上。
2. 待发送符号按照先频域（子载波）后时域（符号）的顺序将调制符号映射到VRB上。
3. 对于下行的资源映射，需要避开不能用于PDSCH发送的资源。这些资源包括预留的系统资源、发送下行参考信号的资源、用于发送其他信道的资源等。UE在解调前，需要通过解读高层信令和DCI指令获知信息，再进行相应的PDSCH信道解调。