ما هي الإشارة المرجعية لإزالة التشكيل في الاتصالات DMRS

يُعد (DMRS) خاصاً بتجهيزات معينة ويستخدم لتقدير القناة الراديوية، كما يمكن للنظام تشكيل (DMRS) والاحتفاظ به ضمن مورد مجدول وإرساله فقط عند الضرورة إما في (DL) أو (UL)، بالإضافة إلى ذلك يمكن تخصيص (DMRS) متعامد لدعم إرسال (MIMO)، بحيث تقدم الشبكة للمستخدمين معلومات (DMRS) في وقت مبكر لمتطلبات فك التشفير الأولية، والتي تحتاجها التطبيقات ذات زمن الوصول المنخفض ولكنّها تقدم فقط في بعض الأحيان هذه المعلومات لسيناريوهات السرعة المنخفضة التي تظهر فيها القناة القليل من التغيير.

أساسيات الإشارة المرجعية لإزالة التشكيل DMRS

في سيناريوهات التنقل العالي لتتبع التغييرات السريعة في القناة، قد يؤدي ذلك إلى زيادة معدل إرسال إشارة (DMRS) تسمى “DMRS إضافية”، كما يتم استخدامه من قبل المستقبل لتقدير القناة الراديوية لإزالة تشكيل القناة المادية المصاحبة، وتصميم ورسم خرائط (DMRS) خاص بكل قنوات (NR) للوصلة الهابطة والرابط الصاعد (NR-PBCH) و(NR-PDCCH) و(NR-PDSCH) و(NR-PUSCH).

يمكن تخصيص (DMRS) المتعامدة المتعددة لدعم نقل (MIMO)، وإشارة مرجعية لتتبع المرحلة (PTRS) وتزداد ضوضاء الطور لجهاز الإرسال مع زيادة وتيرة العملية، كما تلعب (PTRS) دورًا مهمًا خاصة في ترددات (mmWave) لتقليل تأثير ضوضاء طور المذبذب على أداء النظام، وتظهر إحدى المشكلات الرئيسية التي تدخلها ضوضاء الطور في إشارة (OFDM) على أنّها دوران طور شائع لجميع الموجات الحاملة الفرعية والمعروفة باسم خطأ الطور الشائع (CPE).

يرمز (PTRS) إلى إشارة مرجعية لتتبع المرحلة وتتمثل مهمتها الرئيسية في تتبع مرحلة المذبذب المحلي في جهاز الإرسال والاستقبال، ويتيح (PTRS) قمع ضوضاء الطور وخطأ الطور الشائع خاصة عند ترددات الموجات العالية، وهي موجودة في كل من قنوات الوصلة الصاعدة في (NR-PUSCH) والوصلة الهابطة في (NR-PDSCH)، ونظراً لخصائص ضوضاء الطور تتمتع (PTRS) بكثافة منخفضة في مجال التردد وكثافة عالية في المجال الزمني.

يرتبط (PTRS) بمنفذ (DMRS) واحد أثناء الإرسال، وعلاوة على ذلك فهو يقتصر على (BW) المجدول والمدة المستخدمة في (NR-PDSCH / NR-PUSCH)، ويقوم نظام (NR) عادةً بتعيين معلومات (PTRS) إلى عدد قليل من الموجات الحاملة الفرعية لكل رمز؛ لأنّ دوران الطور يؤثر على جميع الموجات الحاملة الفرعية داخل رمز (OFDM) بشكل متساوٍ ولكنه يظهر ارتباطًا منخفضًا من رمز إلى رمز.

• “DMRS” هي اختصار لـ “Demodulation-Reference-Signal” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiplexing”.

• “PTRS” هي اختصار لـ “Phase-tracking-Reference-Signal” و”CPE” هي اختصار لـ “common-phase-error”.

• “MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input-and-multiple-output” و”BW” هي اختصار لـ “Band-Width”.

• “NR-PBCH” هي اختصار لـ “New-Radio-Physical-Broadcast-Channel” و”NR-PUSCH” هي اختصار لـ “New-Radio-Physical-uplink-shared-channel”.

• “NR-PDCCH” هي اختصار لـ “new-radio-Physical-Downlink-Control-Channel” و”NR-PDSCH” هي اختصار لـ “new-radio-physical-downlink-shared-channel”.

مبدأ عمل الإشارة المرجعية لإزالة التشكيل DMRS

يقوم النظام بتكوين (PTRS) اعتماداً على جودة المذبذبات وتردد الموجة الحاملة وتباعد الموجات الحاملة الفرعية وأنظمة التشكيل والتشفير التي يستخدمها الإرسال، وتماماً كما في الوصلة الهابطة (LTE) أي إرسالات المحطة الأساسية إلى (UE)، تتضمن إرسالات الوصلة الصاعدة (LTE) نوعين من الإشارات المرجعية (RS) للسماح للمحطة الأساسية والمعروفة باسم “العقدة B المتطورة”، في (3GPP) لإجراء عملية إزالة تشكيل متسقة للبيانات وسبر القناة.

يشار إلى هذه الإشارات المرجعية على أنها إشارات مرجعية لإزالة التشكيل (DMRS) وإشارات مرجعية صوتية (SRS)، وحتى يمكن الحفاظ على خاصية الموجة الحاملة الوحيدة لعمليات الإرسال على الوصلة الصاعدة (LTE)، فإنّ (DMRS) المرسلة من أي تجهيزات المستعمل تشغل نفس عرض النطاق مثل بيانات المستخدم الخاصة بتجهيزات المستعمل أو عمليات إرسال قناة التحكم.

يتم إرسال هذه البيانات وقنوات التحكم ومصحوبة بـ (DMRS)، باستخدام القناة المادية المشتركة للوصلة الصاعدة (PUSCH) وقناة التحكم في الوصلة الصاعدة المادية (PUCCH)، حيث في حالة (PUSCH) تستخدم تجهيزات المستعمل رمز (OFDM) واحدًا لكل فتحة لإرسال (DMRS)، كما إنّ كل 1 إطاراً فرعياَ للوصلة الصاعدة يبلغ (1 مللي ثانية)، والذي يتضمن فاصلين يشتمل كل منهما بدوره على سبعة رموز (OFDM) بافتراض وجود بادئة دورية عادية.

يتم إرسال (DMRS) في الرمز الرابع لكل فتحة، وفي مجال التردد تمتد الإشارة المرسلة إلى فدرات الموارد N، حيث تمتد كل فدرة موارد إلى (12 موجة حاملة فرعية) بتباعد (25 كيلوهرتز) وحيث تعتمد N على منحة إرسال للوصلة الصاعدة مرسلة إلى (UE) بواسطة (eNB) الخدمي، وفي حالة (PUCCH) ترسل تجهيزات المستعمل وتعدد إرسال زمني متعدد (PUCCH-RS) في كل رتل فرعي، ويمتد عرض نطاق (PUCCH) المخصص لتجهيزات المستعمل.

من المحتمل أن تتداخل (DMRS) من تجهيزات (UE) مختلفة داخل نفس الخلية مع بعضها البعض ومع وجود شبكة متزامنة مع (DMRS) المرسلة بواسطة تجهيزات المستعمل في الخلايا المجاورة، وللحد من مستوى التداخل بين (DMRS) من تجهيزات (UE) مختلفة، تم إدخال العديد من التقنيات التي تسهل استخدام (DMRS) المتعامد أو شبه المتعامد في مواصفات (LTE).

وبالتالي، يمكن الافتراض عموماً أنّ (DMRS) لكل من وحدات (UE) العديدة داخل خلية معينة متعامدة مع بعضها البعض، في حين أنّ (DMRS) المنقولة بواسطة (UEs) في الخلايا المجاورة شبه متعامدة مع تلك الموجودة في الخلية المحددة، ومع ذلك أنّ (UEs) متوافقة مع الإصدار 11 من مواصفات (3GPP) لتقنيات دعم (LTE) التي توفر التعامد بين (DMRS) المرسلة بواسطة تجهيزات المستعمل التي تنتمي إلى خلايا مختلفة.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.

• “SRS” هي اختصار لـ “Sounding-Reference-Signal” و”UE” هي اختصار لـ “User-Equipment”.

تطور عمل الإشارة المرجعية لإزالة التشكيل DMRS

وفقًا لمواصفات (3GPP لـ LTE)، يشتمل كل (DMRS) على إشارة شبه عشوائية تم إنشاؤها في مجال التردد وتتمتع ببعض الخصائص الخاصة التي تجعلها مناسبة لتقدير القناة، كما يتم دمج فهرس تسلسل القاعدة (BSI) والتحول الدوري (CS) وربما رمز الغلاف المتعامد (OCC) لتحديد الإشارة المرسلة المقابلة لكل (DMRS).

يتم تعيين (BSI) بطريقة خاصة بتجهيزات (UE)، والمتواليات الأساسية المختلفة هي شبه متعامدة ممّا يعني أنّ بعض التداخل البيني موجود عادة إذا لم يتم اتخاذ تدابير إضافية لضمان التعامد، ويتم إرسال (DMRS) لتجهيزات معينة عبر نفس عرض النطاق الذي تشغله إشارة البيانات المقابلة، ويتم إنشاء تسلسل القاعدة في المقابل بحيث تكون إشارة (DMRS) دالة لعرض النطاق الترددي.

لتقليل تأثير قمم التداخل على (DMRS) تقدم (LTE) تقنيات عشوائية للتداخل ويُعد التنقل المتسلسل والتنقل الجماعي (SGH) من تقنيات التوزيع العشوائي (BSI) التي تعمل على مستوى الفتحة، ويمكن تمكين وتعطيل (SGH) على أساس كل خلية باستخدام المعلمات الخاصة بالخلية التي تبثها شبكة (eNB).

بالإضافة إلى ذلك، توفر أنماط التنقل الدوري (CSH) مزيدًا من التوزيع العشوائي لتداخل (DMRS) من خلال تطبيق التحول الدوري شبه العشوائي (CS)، والخاص بتجهيزات (UE) على أساس كل فتحة على حدة، ويحدد نمط (CSH) تخالفات (CS) المختلفة المطبقة في كل من الفتحات ومخطط (CSH) هذا معروف لكل من (UE) و(eNB)، بحيث يمكن تعويضه أثناء تقدير القناة في نهاية المستقبل للوصلة.

تشمل التحولات الدورية (CS) إزاحات الطور الخطية المطبقة على كل (BSI) في مجال التردد، وتشتمل أكواد الغلاف المتعامدة (OCC) على أكواد مجال زمنية متعامدة، تعمل على (DMRS) المقدمة لكل إطار فرعي (UL)، ومن حيث المبدأ يمكن تطبيق (OCC) على عدد تعسفي من (DMRS) ويمكن تحقيق (DMRS) المتعامد بين (UEs) باستخدام (CS)، إذا كانت UEs لها نفس النطاق الترددي و(BSI) وباستخدام (OCC) إذا كانت (UEs) لا تستخدم قفز مجموعة التسلسل (SGH).

• “BSI” هي اختصار لـ “base-sequence-index” و”CS” هي اختصار لـ “cyclic-shift”.

• “SGH” هي اختصار لـ “sequence-group-hopping” و”OCC” هي اختصار لـ “orthogonal-cover-code”.