PDSCH DMRS（解调参考信号）简述

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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 

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; 

• 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; 

• 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; 

• 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 ${\beta }_{PDSCH}^{DMRS}$ 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 $(k,l{)}_{p,\mu }$:

$$a_{k,l}^{(p,\mu )}={\beta }_{PDSCH}^{DMRS}{w}_f(k^{\prime })w_t(l^{\prime })r(2n+k^{\prime })$$

其中:

• 配置类型1:
  $$k=4n+2k^{\prime }+\Delta$$
• 配置类型2:
  $$k=6n+k^{\prime }+\Delta$$
• $k^{\prime }=0,1$
• $l=\bar{l}+l^{\prime }$
• $n=0,1,\dots$

其中，$w_f(k^{\prime })$、$w_t(l^{\prime })$ 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：

• 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。
  • $l_0=0$

DM-RS符号的位置由 $\bar{l}$ 和持续时间 $l_d$ 决定，其中：

• 对于PDSCH映射类型A，$l_d$ 是时隙的第一个OFDM符号与计划的PDSCH资源的最后一个OFDM符号之间的持续时间。
• 对于PDSCH映射类型B，$l_d$ 是计划的PDSCH资源的持续时间。

并参考 表格7.4.1.1.2-3 和 7.4.1.1.2-4。