文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190632
中文引用格式： 王瑜新，邱剛，魯照華，等. 5G中Multi-TRP based URLLC傳輸方案設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2019，45(8)：10-13.
英文引用格式： Wang Yuxin，Qiu Gang，Lu Zhaohua，et al. The design of Multi-TRP based URLLC transmission scheme in 5G[J]. Application of Electronic Technique，2019，45(8)：10-13.
0 引言
5G的新空口將支持三大應(yīng)用場景，分別是增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）、海量機(jī)器類通信（mMTC）和超高可靠低時延通信（URLLC）。對于URLLC，其特點(diǎn)是高可靠、低時延,可靠性可高達(dá)99.999%，時延可低至在1 ms以內(nèi)。URLLC的主要應(yīng)用包括：工業(yè)應(yīng)用和控制、交通安全和控制、遠(yuǎn)程制造、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、遠(yuǎn)程手術(shù)等。
對于多發(fā)送接收節(jié)點(diǎn)(Multi-TRP)的傳輸技術(shù)，曾經(jīng)在3GPP的NR Rel-15討論初期取得了初步的進(jìn)展，但由于Rel-15版本的討論時間有限，此議題被擱置。車聯(lián)網(wǎng)是URLLC的主要應(yīng)用之一，對信息傳輸?shù)目煽啃杂泻芨叩男枨?。為了增?qiáng)傳輸?shù)目煽啃院汪敯粜?，NR Rel-16重啟了對Multi-TRP傳輸技術(shù)的討論[1]?；诖耍疚膹目辗?、頻分和時分的角度分別介紹了多種Multi-TRP based URLLC技術(shù)方案，對比分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。此外，設(shè)計了動態(tài)切換傳輸方式的信令指示方案，并對多種方案進(jìn)行了性能仿真評估。
1 URLLC場景下的多發(fā)送接收節(jié)點(diǎn)傳輸方案
1.1 Multi-TRP based URLLC方案
對于Multi-TRP的傳輸，可以從兩個不同的TRP發(fā)送相同的傳輸塊（TB），如圖1所示。為了在接收端支持軟合并，可以對這些重復(fù)的傳輸塊使用不同的冗余版本。另外，為了進(jìn)一步增強(qiáng)傳輸?shù)目煽啃裕@些重復(fù)的傳輸塊可以被重復(fù)的物理下行控制信道調(diào)度。
對于傳輸塊的重復(fù)發(fā)送方式，在3GPP的RAN1 96次會議上，確定了采用空分（SDM）、頻分（FDM）、時隙內(nèi)時分（TDM）和時隙間時分（TDM）作為Multi-TRP based URLLC發(fā)送方案的候選技術(shù)[2]，發(fā)送信號流程框圖如圖2所示。
(1)方案1（SDM）
在單獨(dú)的時隙內(nèi)配置多個傳輸配置指示(TCI)狀態(tài)，在時頻資源上重疊。
①方案1a
每個TRP發(fā)送相同傳輸塊的一層或一組層，這一層或一組層與一個TCI和一組的解調(diào)參考信號端口相關(guān)聯(lián)。此外，所有TRP的空間復(fù)用層來自一個相同的碼字，此碼字使用1個冗余版本（RV）。
②方案1b
每個TRP發(fā)送相同傳輸塊的一層或一組層，這一層或一組層與一個TCI和一組的解調(diào)參考信號端口相關(guān)聯(lián)。此外，每個TRP的一層或一組層對應(yīng)一個獨(dú)立的碼字，不同的碼字可以使用相同的RV或不同的RV。
(2)方案2（FDM）
在單獨(dú)的時隙內(nèi)配置多個TCI狀態(tài)，在頻域資源分配上不重疊。每個不重疊的頻域資源分配關(guān)聯(lián)一個TCI狀態(tài)。
①方案2a
一個碼字使用一個RV，此碼字映射到所有的頻域資源分配位置上。
②方案2b
一個碼字使用一個RV，不同的碼字映射到每一個非重疊的頻域資源分配位置上，不同碼字之間的RV可以相同或不同。
(3)方案3（時隙內(nèi)TDM）
在單獨(dú)的時隙內(nèi)配置多個TCI狀態(tài)，在時域資源分配上不重疊，時域的顆粒度為微時隙（mini-slot），每個TRP發(fā)送的TB對應(yīng)一個TCI和一個RV。
(4)方案4（時隙間TDM）
在多個不同的時隙之間配置多個TCI狀態(tài)，每個TRP發(fā)送的TB對應(yīng)一個TCI和一個RV。
對于以上4種Multi-TRP based URLLC方案，其優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。
1.2 動態(tài)切換的方案設(shè)計
為了充分發(fā)揮各種方案的優(yōu)勢，上述SDM、FDM的方式可與TDM的方式互相結(jié)合，支持FDM+TDM和SDM+TDM的方式。為了獲得更大的靈活度，當(dāng)時域的重復(fù)次數(shù)大于1時，可對TDM、FDM+TDM和SDM+TDM這3種方式進(jìn)行動態(tài)切換；當(dāng)時域的重復(fù)次數(shù)等于1時，可對FDM和SDM這兩種方式進(jìn)行動態(tài)切換。
此外，當(dāng)時域重復(fù)的次數(shù)為1時，可以是面向URLLC的Multi-TRP傳輸，比如SDM/FDM，也可以是傳統(tǒng)的面向eMBB的Multi-TRP傳輸。相比URLLC的repetition方案，可以把面向eMBB的Multi-TRP傳輸稱為non-repetition方案。non-repetition方案可以改進(jìn)傳輸效率提高吞吐量，而repetition方案則可以增強(qiáng)傳輸?shù)目煽啃院汪敯粜浴榱双@得更大的靈活度，可以基于信道條件動態(tài)切換repetition方案和non-repetition方案。
為了實(shí)現(xiàn)以上repetition方案和non-repetition方案的動態(tài)切換，以及repetition方案中的TDM、FDM+TDM和SDM+TDM這3種方式的動態(tài)切換，本文設(shè)計了新的DMRS信令指示表格，如表2所示。表2中一個碼字下的索引為0～7對應(yīng)non-repetition方案，將其余索引分成3個組，分別對應(yīng)repetition方案中的TDM、FDM+TDM和SDM+TDM這3種方案。表2中兩個碼字下對應(yīng)的索引同樣可采用類似的方法來動態(tài)切換各種方案。當(dāng)DCI中TCI域所指示的TCI狀態(tài)數(shù)為1時，則用Rel-15 NR中的DMRS指示表格（即舊表）；而當(dāng)DCI中TCI域所指示的TCI狀態(tài)數(shù)大于1時，則用表2。此信令指示方案的優(yōu)點(diǎn)是，既可以保持和Rel-15 NR一樣的信令開銷，又能后向兼容Rel-15 NR的用戶，實(shí)現(xiàn)了non-repetition方案和repetition方案(包括TDM、FDM+TDM和SDM+TDM)的動態(tài)切換功能。
2 性能評估及分析
為了驗證Multi-TRP based URLLC性能，本文首先使用鏈路級仿真評估了repetition和non-repetition方案相對于Single-TRP性能：
(1)Repetition：基于相干聯(lián)合傳輸(NCJT)的SDM repetition
每個TRP單獨(dú)傳輸1層的數(shù)據(jù)，2個TRP使用的MCS和資源分配配置相同，這2個TRP分別使用DMRS端口0和端口2。
(2)Non-repetition：面向eMBB的Multi-TRP傳輸
每個TRP單獨(dú)傳輸1層的數(shù)據(jù)，資源分配的配置相同，這2個TRP分別使用DMRS端口0和端口2，兩層的數(shù)據(jù)部重復(fù)。
單個TRP、兩個TRP不做repetition和兩個TRP做repetition的鏈路級性能比較如圖3所示。仿真的主要參數(shù)配置如表3所示，采用64QAM的調(diào)制方式。從圖3的仿真結(jié)果可以看出，repetition方案的誤塊率(Block Error Rate，BLER)性能要優(yōu)于其余兩個方案，這是因為接收端可以做軟合并。對于譜效率，兩個TRP做repetition的方案相比其余兩個方案在低SNR區(qū)域可以獲得最高的譜效率，而在高SNR區(qū)域，兩個TRP不做repetition的方案性能最好。這是由于在高SNR區(qū)域的傳輸性能主要依賴于復(fù)用階數(shù)，而在低SNR區(qū)域更追求的是傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
室內(nèi)(Indoor)場景下單小區(qū)、NCJT with repetition和NCJT without repetition的系統(tǒng)級仿真性能如表4所示。從表4的5%吞吐量和中斷概率這兩項指標(biāo)可以看出，相比單小區(qū)的性能，兩個TRP之間做repetition和不做repetition這兩種方案都能帶來很大的性能增益。在系統(tǒng)級仿真中，同時評估了non-repetition和repetition方案動態(tài)切換的性能，如表4的最后一行所示，可以看出動態(tài)切換的方式能提供顯著的性能增益。系統(tǒng)仿真假設(shè)如表5所示。
3 結(jié)論
本文從空分、頻分和時分的角度分別介紹了多種Multi-TRP based URLLC技術(shù)方案，對比分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。此外，設(shè)計了動態(tài)切換傳輸方式的信令指示方案，并對多種方案進(jìn)行了性能仿真評估。仿真結(jié)果表明，動態(tài)切換的方式能提供顯著的性能增益。
參考文獻(xiàn)
[1] 3GPP，RP-182067，Revised WID：enhancements on MIMO for NR[R].Samsung，2018.
[2] 3GPP，F(xiàn)inal Report of 3GPP TSG RAN WG1 #96 v2.0.0[R].2019.
[3] 3GPP TS 38.211.NR：Physical channels and modulation[S].France，3GPP Support Office，2019.
作者信息:
王瑜新，邱 剛，魯照華，蔣創(chuàng)新，何 震
(中興通訊股份有限公司，廣東 深圳518057)