PDSCH DMRS（解调参考信号）简述

文章目录

PDSCH DMRS（解调参考信号）简述
- 基本问题
- 例子
- - 1. 层数和无数据的DMRS CDM组数量
  - 资源元素映射
用户设备假设

PDSCH DMRS（解调参考信号）简述

这是用来做什么的？
这是一个专门用于解码PDSCH的下行无线信道估计的物理信号。
为什么需要PDSCH DMRS？
在LTE中，始终有一个用于下行的参考信号，称为CRS（小区参考信号），但在NR中没有这样始终存在的参考信号。相反，NR使用为每个物理信道特定的参考信号。
每个PDSCH都必须至少有一个OFDM符号的DMRS。
我们可以配置额外的PDSCH DMRS，除了强制要求的DMRS之外，还可以选择添加一个、两个或三个额外的符号。
通常情况下，用户设备（UE）可以通过增加更多的额外DMRS来更可靠地解码PDSCH（即降低误块率BLER），但最大吞吐量会下降，因为DMRS占用了更多的资源单元，导致用于用户数据的资源单元减少。
第一个DMRS的OFDM符号可以是2（第三个符号）或3（第四个符号），并由MIB/PBCH进行配置。

基本问题

DMRS的配置有时会令人困惑，除非你有一个大致的了解。如果你经常回顾以下问题，当阅读本页的详细内容时会有所帮助。

资源分配中映射类型A和B有什么区别？

类型A只能从符号2或3开始，意味着从符号4或更高开始的SLIV不能使用这种类型的DMRS。
类型B总是从调度的SLIV的第一个符号开始。

资源分配中配置类型1和类型2有什么区别？

在配置类型1中，频域中的最小资源单元组是1个RE。
在配置类型2中，频域中的最小资源单元组是连续的两个RE。请参见资源单元映射中的图片。

天线端口号对DMRS资源单元位置有什么影响？

随着天线端口号的变化，DMRS位置在频域中的位置也会改变。详细信息请查阅此说明。

MIB ::= SEQUENCE {

    ...
    dmrs-TypeA-Position                 ENUMERATED {pos2, pos3},
    ...
}

PDSCH-TimeDomainResourceAllocation ::= SEQUENCE {

    k0                                  INTEGER (1..32),
    mappingType                         ENUMERATED {typeA, typeB},
    startSymbolAndLength                INTEGER (1..127)
}

PDSCH-TimeDomainResourceAllocation-r16 ::= SEQUENCE {

    k0-r16                              INTEGER (0..32) OPTIONAL, -- Need S
    mappingType-r16                     ENUMERATED {typeA, typeB},
    startSymbolAndLength-r16            INTEGER (0..127),
    repetitionNumber-r16                ENUMERATED {n2, n3, n4, n5, n6, n7, n8, n16} OPTIONAL, -- Cond Formats1-0and1-1
    ...
}

k0：对应于 L1 参数 ‘K0’。当该字段缺失时，UE 应用值 0。
mappingType：PDSCH 映射类型。对应于 L1 参数 ‘Mapping-type’（参见 SLIV 页面）。
startSymbolAndLength：在 RAN1 规范中的表格/方程中的索引，捕获符号起始和长度的有效组合（联合编码）。对应于 L1 参数 ‘Index-start-len’（参见 SLIV 页面）。

PDSCH-Config ::= SEQUENCE {
    ...
    dmrs-DownlinkForPDSCH-MappingTypeA     SetupRelease { DMRS-DownlinkConfig },
    dmrs-DownlinkForPDSCH-MappingTypeB     SetupRelease { DMRS-DownlinkConfig },
    ...
}

DMRS-DownlinkConfig ::= SEQUENCE {
    dmrs-Type                    ENUMERATED { type2 }                      OPTIONAL,   -- Need R
    dmrs-AdditionalPosition      ENUMERATED { pos0, pos1, pos3 }           OPTIONAL,   -- Need R
    dmrs-group1                  BIT STRING (SIZE (12))                   OPTIONAL,   -- Need R
    dmrs-group2                  BIT STRING (SIZE (12))                   OPTIONAL,   -- Need R
    maxLength                    ENUMERATED { len2 }                      OPTIONAL,   -- Need R
    scramblingID0                INTEGER (0..65535)                       OPTIONAL,   -- Need S
    scramblingID1                INTEGER (0..65535)                       OPTIONAL,   -- Need S
    phaseTrackingRS              SetupRelease { PTRS-DownlinkConfig  }     OPTIONAL,   -- Need M
    ...
}

PTRS-DownlinkConfig ::= SEQUENCE {
    frequencyDensity             SEQUENCE (SIZE (2)) OF INTEGER (1..276)  OPTIONAL,   -- Need S
    timeDensity                  SEQUENCE (SIZE (3)) OF INTEGER (0..29)   OPTIONAL,   -- Need S
    epre-Ratio                   INTEGER (0..3)                           OPTIONAL,   -- Need S
    resourceElementOffset        ENUMERATED { offset01, offset10, offset11 } OPTIONAL, -- Need S
    ...
}

dmrs-Type：用于下行链路（DL）的 DMRS 类型选择。如果该字段缺失，UE 使用 DMRS 类型 1。
dmrs-AdditionalPosition：在下行链路（DL）中额外 DM-RS 的位置。四种值分别表示 1+0, 1+1, 1+1+1, 1+1+1+1 的非相邻 OFDM 符号位置。如果该字段缺失，UE 使用 pos2 值。
dmrs-group1：QCL（准共线）分组的 DM-RS，第 1 组。
dmrs-group2：QCL（准共线）分组的 DM-RS，第 2 组。
maxLength：DL 前置加载 DMRS 的 OFDM 符号的最大数量。len1 对应值 1，len2 对应值 2。如果该字段缺失，UE 使用 len1 值。对应于 L1 参数 DL-DMRS-max-len。
scramblingID0：下行链路 DMRS 扰频初始化。对应于 L1 参数 n_SCID 0。当该字段缺失时，UE 使用该小区配置的物理小区 ID（physCellID）。
scramblingID1：下行链路 DMRS 扰频初始化。对应于 L1 参数 n_SCID 0。当该字段缺失时，UE 使用该小区配置的物理小区 ID（physCellID）。
phaseTrackingRS：配置下行链路 PTRS。如果该字段缺失或已释放，UE 假定下行链路 PTRS 不存在。

仅通过查看规范，你几乎不可能完全理解这些参数的实际含义，除非你是设计该算法的人*或创建了自己的程序来实现该规范并将其绘制为图形。我并不是设计这个算法的人，也没有自己的程序来实现它。因此，对于我来说，很难对这些参数和算法获得直观的理解。幸运的是，我有机会使用 Matlab 5G 库进行尝试。下面是我使用 Matlab 创建的一些图形示例。我在这里发布了 Matlab 代码和更多示例。该示例中使用的子载波间隔为 30 KHz，为了简单起见，我只为 PDSCH 分配了一个 RB。

例子

浏览这些示例，尝试找出一些直观的模式。如果你不容易看到任何模式，请先参考 Resource Element Mapping 部分，然后再返回这些示例。

以下是我为本页面中的所有示例编写的 Matlab 5G 工具箱代码。

% 配置载波，设置当前时隙为0
carrier = nrCarrierConfig('NSlot',0);

% 配置PDSCH（物理下行共享信道）
pdsch = nrPDSCHConfig;
pdsch.NumLayers = 1; % 设置传输层数为1
pdsch.PRBSet = 0:50; % 设置物理资源块（PRB）集合，0到50个PRB
pdsch.MappingType = 'A'; % 映射类型为A类型
pdsch.SymbolAllocation = [0 14]; % 定义PDSCH在OFDM符号中的起始位置和符号长度

% 配置DM-RS（解调参考信号）
dmrs = nrPDSCHDMRSConfig;
dmrs.DMRSConfigurationType = 1; % DMRS配置类型为1
dmrs.DMRSLength = 1; % DMRS的长度为1符号
dmrs.DMRSAdditionalPosition = 0; % 无额外的DMRS符号
dmrs.DMRSTypeAPosition = 2; % 设置DMRS的Type A起始位置为第2个符号

% 根据PDSCH的层数设置DMRS的端口
if pdsch.NumLayers == 1
   dmrs.DMRSPortSet = [0]; % 单层时使用端口0
elseif pdsch.NumLayers == 2
   dmrs.DMRSPortSet = [0 1]; % 两层时使用端口0和1
elseif pdsch.NumLayers == 3
   dmrs.DMRSPortSet = [0 1 2]; % 三层时使用端口0、1和2
elseif pdsch.NumLayers == 4
   dmrs.DMRSPortSet = [0 1 2 3]; % 四层时使用端口0、1、2和3
end

dmrs.NumCDMGroupsWithoutData = 1; % 设置无数据的CDM组数为1
dmrs.NIDNSCID = 10; % 配置DMRS的NID为10
dmrs.NSCID = 0; % 设置NSCID为0

% 将DMRS配置赋值给PDSCH
pdsch.DMRS = dmrs;

% 生成DMRS符号
sym_dmrs = nrPDSCHDMRS(carrier,pdsch,'OutputDataType','single');

% 生成DMRS的索引
ind_dmrs = nrPDSCHDMRSIndices(carrier,pdsch,'IndexBase','0based','IndexOrientation','carrier');

% 生成PDSCH的索引
ind_pdsch = nrPDSCHIndices(carrier,pdsch,'IndexBase','0based','IndexOrientation','carrier');

% 初始化PDSCH网格，大小为[子载波数量 x 时隙符号数 x 层数]
grid = complex(zeros([carrier.NSizeGrid*12 carrier.SymbolsPerSlot pdsch.NumLayers]));

% 将DMRS符号填入网格
grid(ind_dmrs+1) = sym_dmrs;

% 将PDSCH数据填入网格，这里用值0.5表示PDSCH数据
grid(ind_pdsch+1) = 0.5;

% 绘制网格
hFig = figure(2);
set(hFig, 'Position', [100 100 900 200]); % 设置绘图窗口大小
set(gcf,'color','w'); % 设置背景颜色为白色

% 为每个传输层绘制子图
for i = 1:pdsch.NumLayers
    subplot(1,4,i); % 创建1行4列的子图，当前为第i个子图
    hold on;
    
    % 绘制当前层的网格
    imagesc(abs(grid(:,:,i)));
    
    % 设置子图标题，显示端口号
    title(strcat('Port 100',num2str(dmrs.DMRSPortSet(i))));
    
    % 添加白色的竖线分割符号
    for i = 2:14
        line([i-0.5 i-0.5],[0 273*12],'Color','white');
    end
    
    % 添加白色的横线分割子载波
    for j = 1:12
        line([0 15],[j+0.5 j+0.5],'Color','white');
    end
    
    hold off;
    axis xy; % 设定Y轴为正方向
    box on; % 显示边框
    xlabel('OFDM Symbols'); % X轴标签
    ylabel('Subcarriers'); % Y轴标签
    xlim([0.5 14.5]); % X轴范围
    ylim([0.5 12.5]); % Y轴范围
    
    % 设置X轴的刻度和标签
    set(gca,'xtick',[0:14]);
    set(gca,'xticklabel',{'','0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','10','11','12','13'});
    
    % 设置Y轴的刻度和标签
    set(gca,'ytick',[0:12]);
    set(gca,'yticklabel',{'','0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','10','11'});
end

在这里插入图片描述

1. 层数和无数据的DMRS CDM组数量

pdsch.NumLayers = 1;
pdsch.MappingType = 'A';
pdsch.SymbolAllocation = [0 14]; % [startSymbol Length]
dmrs.DMRSConfigurationType = 1;
dmrs.DMRSLength = 1;
dmrs.DMRSAdditionalPosition = 0;
dmrs.DMRSTypeAPosition = 2;
dmrs.NumCDMGroupsWithoutData = 1;
dmrs.NIDNSCID = 10;
dmrs.NSCID = 0;

在这里插入图片描述

pdsch.NumLayers = 1;
- 设置PDSCH的传输层数为1，即单层传输，只有一个数据流。
pdsch.MappingType = 'A';
- 设置PDSCH映射类型为A，通常表示从OFDM符号从符号2或3开始映射。
pdsch.SymbolAllocation = [0 14]; % [startSymbol Length]
- PDSCH符号分配从符号0开始，长度为14个OFDM符号，覆盖整个时隙。
dmrs.DMRSConfigurationType = 1;
- 选择DMRS的配置类型1，每个时域符号中只分配一个资源单元（RE）。
dmrs.DMRSLength = 1;
- DMRS符号长度为1个OFDM符号。
dmrs.DMRSAdditionalPosition = 0;
- 没有额外的DMRS符号位置分配。
dmrs.DMRSTypeAPosition = 2;
- DMRS符号从第2个OFDM符号（索引为2）开始分配。
dmrs.NumCDMGroupsWithoutData = 1;
- 使用1个没有数据的CDM（码分复用）组。
dmrs.NIDNSCID = 10;
- 伪随机序列生成的ID为10，用于生成唯一的DMRS序列。
dmrs.NSCID = 0;
- 选择扰码序列版本0，确保生成特定的DMRS序列。

pdsch.NumLayers = 2;
pdsch.MappingType = 'A';
pdsch.SymbolAllocation = [0 14]; % [startSymbol  Length]
dmrs.DMRSConfigurationType = 1;
dmrs.DMRSLength = 1;
dmrs.DMRSAdditionalPosition = 0;
dmrs.DMRSTypeAPosition = 2;
dmrs.NumCDMGroupsWithoutData = 1;
dmrs.NIDNSCID = 10;
dmrs.NSCID = 0;

在这里插入图片描述

pdsch.NumLayers = 2;
- 设置PDSCH的传输层数为2，即双层传输，有2个数据流。

pdsch.NumLayers = 3;
pdsch.MappingType = 'A';
pdsch.SymbolAllocation = [0 14]; % [startSymbol  Length]
dmrs.DMRSConfigurationType = 1;
dmrs.DMRSLength = 1;
dmrs.DMRSAdditionalPosition = 0;
dmrs.DMRSTypeAPosition = 2;
dmrs.NumCDMGroupsWithoutData = 1;
dmrs.NIDNSCID = 10;
dmrs.NSCID = 0;

在这里插入图片描述

pdsch.NumLayers = 3;
- 设置PDSCH的传输层数为3，即三层传输，有3个数据流。

资源元素映射

PDSCH DMRS 的资源映射按以下公式进行。为简单起见，我们只考虑资源元素的位置（即，仅考虑 $k$ 和 $l$ ）。 $k$ 代表频域位置， $l$ 代表时域位置。

考虑到这一点，首先你可以注意到的是：

配置类型改变了频域中的位置模式
- 配置类型 1：DMRS 在一个 OFDM 符号/一个 RB 中分散为 3 对（6 个资源元素：RE），每对的间隔为 4 RE (4n)。每对中的 2 个 RE 在频域中间隔 2 RE (2k’)。简而言之，6 个 DMRS 符号的 RE 以每隔一个 RE 的方式分布在频域中。这支持 8 个 DMRS 端口的双符号 DMRS（端口 1000~1007），以及单符号 DMRS 的 4 个 DMRS 端口（端口 1000~1003）。更多详细信息请参阅 Table 7.4.1.1.2-1 和 Table 7.4.1.1.2-5。
- 配置类型 2：DMRS 在一个 OFDM 符号/一个 RB 中分散为 2 对（4 个资源元素：RE），每对的间隔为 6 RE (6n)。每对中的 2 个 RE 以 1 RE(k’) 的间隔排列，意味着每对中的 2 个 RE 是相邻的。这支持 12 个 DMRS 端口的双符号 DMRS（端口 1000~1011），以及单符号 DMRS 的 8 个 DMRS 端口（端口 1000~1007）。更多详细信息请参阅 Table 7.4.1.1.2-1 和 Table 7.4.1.1.2-5。
PDSCH 映射类型改变了时域中的位置模式
- PDSCH 映射类型 A：在此类型中，无论 PDSCH 的起始符号和长度如何，DMRS 符号只能从符号 2 或符号 3 开始。这意味着当 PDSCH 起始符号大于 3 时，无法使用该配置。此类型用于基于时隙的调度，相关信息参见 PDSCH SLIV 表格中的 Type A 行。
- PDSCH 映射类型 B：在此类型中，无论 PDSCH 起始符号是什么，DMRS 符号可以从第一个 PDSCH 符号开始。此类型用于小时隙（mini-slot）调度，相关信息参见 PDSCH SLIV 表格中的 Type B 行。

另一个你会注意到的点是：

频域位置 $k$ 是通过下面显示的公式（方程）来确定的。
时域位置 $l$ 是通过预定义的表格和预定义的值来确定的。

用户设备假设

用户设备应假设PDSCH DM-RS根据配置类型1或配置类型2映射到物理资源，如高层参数dmrs-Type所给定。

用户设备应假设序列 $r (m)$ 被因子 $\beta^{DMRS}_{PDSCH}$ 缩放，以符合在文献[6, TS 38.214]中指定的传输功率，并根据下式映射到资源单元 $l)_{p,\mu}$ :

$a^{(p,\mu)}_{k,l} = \beta^{DMRS}_{PDSCH} w_f(k') w_t(l') r(2n+k')$

其中:

配置类型1:
$\Delta$
配置类型2:
$\Delta$
$k^{'} = 0, 1$
$\bar{l} + l'$
$\dots$

其中， $w_f(k')$ 、 $w_t(l')$ 和 $\Delta$ 由表格7.4.1.1.2-1和7.4.1.1.2-2给出，并满足以下条件：

在这里插入图片描述

资源单元位于为PDSCH传输分配的公共资源块内。

$k$ 的参考点是：

如果对应的PDCCH与CORESET 0和Type0-PDCCH公共搜索空间相关联，并且目标是SI-RNTI，则参考点 $k$ 为CORESET 0中编号最小的资源块的子载波0。
否则，参考点 $k$ 为公共资源块0中的子载波0。

$l$ 的参考点和第一个DM-RS符号的位置 $l_0$ 取决于映射类型：

对于PDSCH映射类型A：
- $l$ 相对于时隙的起始位置定义。
- 如果高层参数 dmrs-TypeA-Position 等于’pos3’，则 $l_0 = 3$ ，否则 $l_0 = 2$ 。
对于PDSCH映射类型B：
- $l$ 相对于计划的PDSCH资源的起始位置定义。
- $l_0 = 0$