ما هي الإشارة المرجعية لتتبع المرحلة في الاتصالات PTRS

يستخدم (PT-RS) بشكل أساسي لتقدير وتقليل تأثير (CPE) على أداء النظام، ونظراً لخصائص ضوضاء الطور تتميز إشارة (PT-RS) بكثافة منخفضة في مجال التردد وكثافة عالية في المجال الزمني، كما يحدث (PT-RS) دائماً بالاشتراك مع (DM-RS) وفقط عندما تكون الشبكة قد قامت بتهيئة (PT-RS) ليكون موجودًا.

أساسيات إشارة PTRS

ترتفع ضوضاء الطور لجهاز الإرسال مع زيادة قيمة العملية، حيث يكون لـ (PTRS) دورًا مهمًا خاصةً عند ترددات (mmWave) لخفض تأثير ضوضاء طور المذبذب على أداء النظام، كما تُعد إحدى المشكلات الرئيسية التي تدخلها ضوضاء الطور في إشارة (OFDM)، على أنّها دوران طور معروف لجميع الموجات الحاملة الفرعية والتي تعرف باسم خطأ الطور الشائع (CPE).

يرمز PTRS إلى إشارة مرجعية لتتبع المرحلة، وتُعتبر مهمتها الرئيسية في تتبع مرحلة المذبذب المحلي في جهاز الإرسال والاستقبال، كما يعمل (PTRS) على خفض ضوضاء الطور وخطأ الطور المعروف بالنسبة لترددات الموجات العالية، وهي متوفرة في قنوات الوصلة الصاعدة في (NR-PUSCH) والوصلة الهابطة في (NR-PDSCH)، ونظراً لخصائص ضوضاء الطور تتميز (PTRS) بكثافة منخفضة في مجال التردد وكثافة عالية في المجال الزمني.

يتصل (PTRS) بمنفذ (DMRS) واحد أثناء الإرسال، وعلاوة على ذلك فهو يتمد على (BW) المجدول والمدة المستخدمة في (NR-PDSCH / NR-PUSCH)، كما يقوم نظام (NR) عادةً بتسمية معلومات (PTRS) إلى عدد قليل من الموجات الحاملة الفرعية لكل رمز؛ لأنّ دوران الطور يصدم على جميع الموجات الحاملة الفرعية داخل رمز (OFDM) بشكل متساوٍ ولكنّه يظهر ارتباطًا منخفضًا من رمز إلى رمز، ويعمل النظام بتكوين (PTRS) بالنسبة جودة المذبذبات وتردد الموجة الحاملة.

يمكن أن تكون إحدى حالات استخدام الشبكة غير الأرضية (NTN) هي أنّ المركبات المحمولة جواً أو المحمولة جواً قد تعمل كمرحل، ومتصلة بالعقدة الأرضية عبر التوصيل اللاسلكي باستخدام الموجة (mm) يمكن أيضًا تصور استخدام النطاق (Ka) أي (26.5 جيجاهرتز) – (40.0 جيجاهرتز)، حيث قد تصبح مشكلات تصميم (PTRS) مهمة بالنسبة لسيناريوهات حالة استخدام التردد العالي.

نظراً للمسافة الطويلة جدًا بين المرسل والمستقبل يميل ترتيب التشكيل إلى البقاء منخفضًا، وفي هذه الحالة قد لا تكون هناك حاجة إلى (PTRS)، ولكن بالنسبة إلى (eMBB) عبر (NTN) قد لا يكون ترتيب التعديل منخفضًا، وبالنظر إلى سرعة أقمار المدار الأرضي المنخفض قد يكون التحكم أسوأ في (NTN) وبالتالي قد تصبح (PTRS) مفيدة في تلك السيناريوهات.

• “CPE” هي اختصار لـ “common phase error” و”NTN” هي اختصار لـ “non-terrestrial network”.

• “PTRS” هي اختصار لـ “Phase Tracking Reference signal” و”eMBB” هي اختصار لـ “enhanced Mobile Broadband”.

• “PDSCH” هي اختصار لـ “Physical Downlink Shared Channel” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.

• “PUSCH” هي اختصار لـ “Physical Uplink Shared Channel” و”DMRS” هي اختصار لـ “Demodulation Reference Signal”.

أسباب استخدام إشارة مرجعية PTRS

• ضوضاء الطور الناتجة عن تكنولوجيا تنفيذ المذبذب تدمر تعامد الموجات الحاملة الفرعية في (OFDM).

• يتسبب هذا في حدوث خطأ شائع في الطور (CPE) ممّا يتسبب في زاوية دوران ثابتة لكوكبة التشكيل، وتداخل بين الموجات الحاملة (ICI)، ويسبب تشتت نقاط الكوكبة في الأنظمة القائمة على (OFDM).

• يحد من الحد الأقصى للنسبة (SNR) المتلقاة خاصة عند ترددات الموجة الحاملة الأعلى.

• يمكن معالجة تأثير (PN) باستخدام تباعد كبير بين الموجات الحاملة وتقدير (PN) والتعويض في المستقبل.

ملاحظة:“ICI” هي اختصار لـ “Inter Carrier Interface” و”SNR” هي اختصار لـ “Signal-to-Noise Ratio”.

كثافة المجال الزمني PTRS

• يمكن تخصيص (RSs) لتتبع الطور لتقدير ضوضاء الطور وبشكل أكثر تحديدًا ضوضاء الطور الشائعة بشكل مستمر جنباً إلى جنب مع المجال الزمني.

• يجب أن يعكس هذا التوزيع الإضافي المستمر للنطاق (RS) خصائص الارتباط المنخفض لأخطاء الطور الشائعة بين رموز تعدد الإرسال بتقسيم تعامدي للتردد المتتالية.

• إذا تم استخدام تقدير طور قديم لتعويض المرحلة فسوف يتدهور أداء تعويض المرحلة.

• ومن ثم، فمن المستحسن إجراء تقدير لضوضاء الطور مرة واحدة على الأقل لكل رمز (OFDM).

• ومع ذلك، يمكن أن يستهلك تكوين (RS) لتتبع الطور المستمر جزءًا كبيرًا من موارد التردد الزمني.

• يمكن النظر في نمط (RS) لتتبع الطور الأقل كثافة من أجل تحسين كفاءة استخدام الموارد مع التضحية إلى حد ما بدقة تتبع المرحلة.

ملاحظة:“RS” هي اختصار لـ “Reference signal”.

كثافة مجال التردد PTRS

• تعد كثافة (RS) لتتبع طور النطاق الترددي أيضًا معلمة تصميم.

• عند رمز (OFDM) محدد يتضمن تقدير خطأ الطور المشترك الجمع بين عدة (RSs) موزعة في مجال التردد.

• في هذه الحالة سيعزز التقدير باستخدام المزيد من العينات دقة تتبع المرحلة مع استهلاك المزيد من الموارد، وفي هذا الصدد يلزم بذل جهد، لاختيار كثافة (RS) مناسبة لتتبع طور مجال التردد.

كيفية تكوين PTRS للنطاق العالي

بالنسبة إلى (PTRS) المرتبطة بـ (PDSCH)، ينطبق ما يلي:

• إشارة مرجعية خاصة بـ (UE).

• يعوض تأثيرات ضوضاء المرحلة.

• تقدم فقط إذا تم إرسالها مع (PDSCH) أو (DMRS).

• يتم إرسال (PTRS) واحد كل رمز أو كل رمز ثاني أو كل رمز رابع أي كثافة الوقت هي (1 أو ¼).

• يتم إرسال (PTRS) واحد كل 12 أو كل 24 أو كل 48 موجة حاملة فرعية أي كثافة التردد هي (1 أو ¼) كل كتلة موارد.

• يبدأ تخطيط (PTRS) عند الرمز الأول الذي يحتوي على (PDSCH) في الفتحة.

• ثم يتم تعيينه لكل رمز L، بناءً على كثافة الوقت 1 / L.

• لا يتم إرسال (PTRS) في رموز (OFDM) التي تحتوي على (CORESET) أو (PDSCH DMRS).

• يتم إعادة تشغيل تعيين (PTRS) عند كل رمز (DMRS)، ثم يتم تعيينه بالنسبة لهذا الرمز.

• في رمزين (DMRS) متجاورين تتم إعادة تشغيل التعيين باستخدام رمز (DMRS) الثاني كمرجع.

ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ “User Equipment”.

طريقة تتبع الإشارات المرجعية

• تلقي معلومات الإشارة الأولى ومعلومات الإشارة الثانية من جهاز الشبكة، حيث يتم استخدام معلومات المؤشر الأولى للإشارة إلى موقع المجال الزمني الذي سيتم فيه إرسال (PTRS) بواسطة الجهاز، ويتم استخدام معلومات البيان الثانية للإشارة إلى تخالف موقع النطاق الزمني الأولي الذي يتم تعيين (PTRS) له بواسطة المطراف.

• تقابل بواسطة المطراف (PTRS) إلى واحد أو أكثر من رموز (DFT-s-OFDM) بناءً على معلومات البيان الأولى ومعلومات البيان الثانية.

• إرسال رمز أو أكثر من رموز (DFT-s-OFDM) بواسطة الجهاز.

• وبهذه الطريقة يتم تقابل (PTRS) مع رمز (DFT-s-OFDM) بالتخالف عند مستوى رمز (DFT-s-OFDM).

• تستخدم معلومات تعدد الإرسال بتقسيم الشفرة لإجراء معالجة تعدد إرسال بتقسيم الشفرة على (PTRS) تقابل رمز (DFT-s-OFDM) الذي تقابله (PTRS).

• ربط (PTRS) بواحد أو أكثر من رموز (DFT-s-OFDM) بناءً على معلومات المؤشر الأولى ومعلومات المؤشر الثانية، وإجراء معالجة تعدد إرسال بتقسيم الكود باستخدام معلومات تعدد إرسال بتقسيم الشفرة، وعلى (PTRS) الموصوفة إلى واحد أو أكثر من رموز (DFT-s-OFDM).

• إرسال رمز (DFT-s-OFDM) واحد أو أكثر.

ملاحظة: “DFT” هي اختصار لـ “Discrete Fourier Transform”.