【日常干貨】探討3GPP關(guān)于5G新空口中CU/DU低層功能切分問題

3GPP關(guān)于5G新空口中CU/DU低層功能切分的討論過程和進(jìn)展(3)

第三部分：RAN#76(2017/6)全會(huì)和RAN3-NR#2(2017/6)重啟L1底層分離討論

1.????RAN #75全會(huì)(2017/3)對(duì)低層切分的決議

2017/3的RAN#75全會(huì)結(jié)論如下(詳見TR38.801 v2.0.0)。

RAN架構(gòu)的低層分割的研究工作沒有完成，需要延后進(jìn)行。

需要進(jìn)一步對(duì)低層分割方案、可行性、切分方式選擇等進(jìn)行評(píng)估，并且進(jìn)入規(guī)范階段之前，需要基于NR進(jìn)行技術(shù)優(yōu)勢的對(duì)比分析。

研究階段(SI)的討論結(jié)果表明，選項(xiàng)6和7更受贊成。

2.????擱置期：RAN3 #95bis(2017/4)/ RAN3#96(2017/5)

RAN3 #95bis(2017/4)擱置，未討論。

RAN 3#96(2017/5)擱置，未討論。

3.????RAN #76全會(huì)(2017/6)啟動(dòng)低層切分討論工作

RAN #76上，L1底層切分工作重新啟動(dòng)討論。

3.1?????RP-171176/RP-171487Status report of Study on CU-DUlower layer split for New Radio; rapporteur: NTT DOCOMO, INC.

Docomo作為RAN3底層切分工作的報(bào)告起草人，在RAN #76會(huì)上提交了RP-171176(后修正為RP-171487)，對(duì)L1低層切分的現(xiàn)狀和與其進(jìn)行了說明。

RAN #75上的RP-170818對(duì)SI階段的L1低層切分有基本結(jié)論，目前總體進(jìn)展為0%，預(yù)期2017年12月的RAN #78會(huì)議上100%完工。

其目標(biāo)是：

基于NR確定CU和DU的功能及其分布方式。

明確評(píng)估要素，并對(duì)各選項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估，選出合適的CU/DU低層切分方式，便于進(jìn)一步研究討論。

對(duì)CU-DU低層切分接口標(biāo)準(zhǔn)化的可行性進(jìn)行分析，并形成最終結(jié)論。

4.????RAN3 NR#2 (2017/6)建議重啟CU/DU底層切分的討論

RAN3 NR#2會(huì)議上提議，依據(jù)RAN#75當(dāng)初的結(jié)論，建議在RAN3#97-bis啟動(dòng)低層切分的討論。

4.1 R3-172579? Work plan for CU-DU LLS SI，Docomo

Docomo作為SI的報(bào)告起草人，提交了此底層切分(LLS)的工作計(jì)劃。

總體工作計(jì)劃為：

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上述工作計(jì)劃分析說明如下：

RAN3要想進(jìn)行低層切分方面的研究工作，首先得有一個(gè)NR L1處理流程作基準(zhǔn)。

提議RAN3首先在6月份的NR Adhoc會(huì)議上針對(duì)數(shù)據(jù)信道設(shè)計(jì)一個(gè)L1的處理流程圖，然后在8月份的RAN3#97會(huì)議上再考慮其它信令和信道(如SS、RS、SRS、PRACH、PDCCH和PUCCH等)。

同樣，RAN3也在6月份的NR Adhoc會(huì)議上首先對(duì)不同選項(xiàng)下數(shù)據(jù)信道相關(guān)的CU和DU功能和分布進(jìn)行定義，然后8月份再考慮其他信令和信道。

提議RAN3在7月份和8月份與RAN1聯(lián)系，詢問它們對(duì)L1流程的看法和反饋。

RAN3首先內(nèi)部進(jìn)行討論，然后再聯(lián)絡(luò)RAN1的考慮是因?yàn)?2月份的完成時(shí)間很緊張，而RAN1在這方面的工作量不大。

首先考慮數(shù)據(jù)信道的原因是它對(duì)前傳帶寬和性能的影響較大，另外，由于R14 SI階段對(duì)數(shù)據(jù)信道已經(jīng)進(jìn)行過一些討論，所以后續(xù)討論工作相對(duì)容易些。

需要注意的是，雖然RAN#76同意RAN1在SI方面的工作直到8月份會(huì)議后才開始，但是RAN3早點(diǎn)提交聯(lián)絡(luò)函(LS)給RAN1，也有助于它們盡早開始考慮核討論。

同時(shí)，提議RAN3在6月份的NR Adhoc會(huì)議上開始討論相關(guān)的性能評(píng)估準(zhǔn)則，并從RAN3 #97開始，采用此準(zhǔn)則對(duì)不同選項(xiàng)進(jìn)行分析和評(píng)估，直到RAN3 #98為止，以便對(duì)切分選項(xiàng)進(jìn)行選擇。

最后，RAN3還需要討論CU和DU底層切分時(shí)前傳接口的可行性，建議從10月份的RAN3 #97bis開始。

4.2???R3-172287? Further details on option 7? (Intel)

Intel認(rèn)為，TR38.801中對(duì)物理層的3種切分方式太過籠統(tǒng)，細(xì)節(jié)方面有缺失。結(jié)合TR38.801和TR38.802以及其他一些討論文稿，L1的基本功能塊可以采用下圖來描述。

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NR討論階段，引入了模擬波束賦形的概念，而波束賦形正是NR與LTE不同的地方。因此，建議在PHY流程圖中增加波束賦形的內(nèi)容。對(duì)于數(shù)字波束賦形，其功能可以看作是下行預(yù)編碼(precoding)和上行預(yù)過濾(pre-filtering)功能的一部分，因此是否需要在圖中單獨(dú)表示，需要和RAN1進(jìn)行討論和明確，但目前理解為需要進(jìn)一步研究(FFS)。

上行方向上，PRACH子載波間隔與數(shù)據(jù)符號(hào)是不同的，因此需要在相關(guān)(correlation)之前對(duì)PRACH進(jìn)行過濾(filter)。所以，建議在PHY層添加一個(gè)PRACH處理功能塊。PRACH在L1的處理包括PRACH過濾、相關(guān)和峰值檢測。

在調(diào)度過程中需要SRS數(shù)據(jù)，且下行預(yù)編碼和上行預(yù)過濾產(chǎn)生過程中也都可能會(huì)用到SRS，因此添加SRS處理模塊也很重要。

因此，新的L1流程圖如下：

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同時(shí)，針對(duì)TR38.801的描述，有以下幾個(gè)觀察點(diǎn)：

選項(xiàng)7-1中PRACH過濾描述不清楚。

選項(xiàng)7-2中預(yù)過濾功能定義不清楚。

預(yù)過濾的目的是根據(jù)信道信息將從天線端口上接收到數(shù)據(jù)壓縮到數(shù)據(jù)流上，與下行預(yù)編碼相類似。

假設(shè)預(yù)編碼矩陣為H*,維度是[Nl * Np]，Np是DU中的接收天線端口數(shù)，Nl是層數(shù)。H是上行信道矩陣(可能來自DMRS估算或者SRS估算或者其它方式)。

預(yù)編碼就是將數(shù)據(jù)與預(yù)濾波矩陣進(jìn)行相乘：

Yprefiltered =H*Y

其中，Y是FFT/CP去除后的頻域信號(hào)。

因此，接收數(shù)據(jù)的維度從Np轉(zhuǎn)到Nl個(gè)流。隨后可以對(duì)預(yù)濾波信道進(jìn)行信道估算工作。

提議如下：

提議以TR38.801低層切分內(nèi)容為基準(zhǔn)進(jìn)行討論。

提議在L1模型中增加SRS和模擬波束賦形相關(guān)內(nèi)容。

提議對(duì)PRACH過濾進(jìn)行以下定義：PRACH濾除包括3個(gè)功能塊，即天線數(shù)據(jù)合并或選擇、CP去除、decimation濾波器+較小的FFT或者大的FFT+PRACH子載波選擇。

提議采用上述的預(yù)濾波(Pre-filtering)描述。

4.3???R3-172288? TP for further details on option 7 (Intel)

RAN3-172287中討論結(jié)論在TR38.801中的修改建議，內(nèi)容請參考R3-172288。

4.4???R3-172580? NR L1 processing block diagram (NTT Docomo)

R14 NR SI階段，L1低層切分是基于LTE來討論的，即采用下圖進(jìn)行選項(xiàng)6和7的討論和分析工作。

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進(jìn)一步研究底層切分時(shí)，需要采用NR的L1來進(jìn)行。對(duì)于NR，其區(qū)別于LTE的最主要一點(diǎn)就是波束賦形，因此需要在L1模型中增加波束賦形相關(guān)功能模塊。

RAN1曾經(jīng)討論過模擬/數(shù)字/混合波束賦形，因此RAN3研究中也需要涵蓋這些內(nèi)容。下圖為可能的NR L1處理流程圖，其中變化部分采用高亮來標(biāo)定。

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由于波束賦形方式與頻段有關(guān)，因此上圖中左右分別表示6GHz以下頻段和28GHz頻段。6GHz以下采用數(shù)字波束賦形(上左)，28GHz則采用模擬波束賦形(上右)。

對(duì)于數(shù)字波束賦形，引入預(yù)編碼和數(shù)字波束賦形的2級(jí)分布式賦形的目的是便于硬件實(shí)現(xiàn)。比如，采用2步賦形，可以同時(shí)采用不同的賦形算法，如基于碼本的預(yù)編碼和基于互易性的數(shù)字BF。

需要考慮的另一點(diǎn)是數(shù)字BF的位置。圖中，數(shù)字BF位于RE(去)影射和IFFT/FFT功能模塊之間，以便提供擴(kuò)展性和靈活性。例如，流數(shù)不會(huì)影響數(shù)字BF輸出的流數(shù)，且支持不同的MIMO算法(MU-MIMO或SU-MIMO)時(shí)，不會(huì)影響到數(shù)字BF功能。(the number of streams does not affect to the number of streamsoutput by Digital BF and various MIMO schemes (e.g., MU-MIMO SU-MIMO) can besupported without impact on the Digital BF function. )

雖然這個(gè)圖需要由RAN1進(jìn)行確認(rèn)，但是RAN3需要以此為基準(zhǔn)進(jìn)行討論，并將此圖發(fā)送給RAN1，等待RAN1的反饋。

如果上圖予以通過，則可以考慮另外的選項(xiàng)。在RE影射之后增加數(shù)字BF功能后，在RE(去)影射和數(shù)字BF之間存在一個(gè)可能的切分點(diǎn)。在此進(jìn)行切分，前傳寬度仍依賴于流數(shù)(而不是TRX數(shù))，而下行預(yù)編碼和上行信道估算/預(yù)濾波功能位于CU中。這樣，預(yù)編碼輸入的流數(shù)和輸出的流數(shù)相同，此切分點(diǎn)上的波束的流數(shù)就只是MIMO層流的數(shù)目(the number of streams to be input and output ofPrecoding is same, the number beam streams at this split point will just be thenumber of MIMO layer streams.)，因此，它可看作是7-2的變形，因此命名為7-2a。

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4.5???R3-172582? Draft LS on NR L1 processing diagram?? (NTT Docomo)

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RAN3已經(jīng)重新啟動(dòng)了CU-DU底層功能分離的分析工作，這是R14 NR SI的延續(xù)?；赗14的討論結(jié)果，RAN3目前在考慮選項(xiàng)6(MAC-PHY)和選項(xiàng)7(物理層內(nèi)部)。由于R14是基于LTE L1進(jìn)行的，因此RAN3需要將此選項(xiàng)影射到NR L1。

在RAN3#NRAH2會(huì)議上，RAN3討論認(rèn)為，可以采用如下的NR L1處理流程圖作為研究基準(zhǔn)。RAN3希望RAN1檢查此圖并提供反饋，看RAN3假設(shè)的基準(zhǔn)圖是否與RAN1討論相一致。

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