一文讲清 PUSCH DM-RS 的 FD-OCC、TD-OCC 与端口关系
PUSCH DM-RS 的多端口区分,不是“每个端口换一条完全不同的长序列”这么简单。3GPP 通过频域偏移
、频域正交覆盖码 FD-OCC、时域正交覆盖码 TD-OCC,给每个 DM-RS port 分配一组可预测且正交的签名。
本文聚焦 NR PUSCH DM-RS,依据 3GPP TS 38.211 §6.4.1.1.3 及表 6.4.1.1.3-1/-2 说明 FD-OCC、TD-OCC 如何工作,以及它们与 DM-RS port 的关系。
1. 先分清:DM-RS port 不是物理射频天线
p=0,1,2,...是DM-RS antenna port 索引,它描述参考信号在时频资源上的可分离特征;它不应被直接理解为“UE 上第几根物理天线”。
PUSCH DM-RS 的处理顺序更接近:
基础 DM-RS 序列 r(n) ↓ 按 DM-RS port p 施加 (λ, Δ, w_f, w_t) ↓ 得到每个 port 的时频 DM-RS a(k,l,p) ↓ 经过预编码矩阵 W ↓ 映射到实际发射天线端口因此,DM-RS port 是“可用于信道估计的逻辑参考信号端口”;物理天线上的实际发射信号还要经过预编码矩阵 W。端口之间是否可分离,首先由 DM-RS 的时频签名决定。
2. FD-OCC 和 TD-OCC 到底做了什么?
对一个 DM-RS port,标准映射的核心结构可以抽象为:
其中:
:已经生成好的基础 DM-RS 序列;
:port p 的FD-OCC,作用在同一 DM-RS symbol 内的一组频域 RE 上;
:port p 的TD-OCC,作用在一对 DM-RS OFDM symbol 上;
:port 对应的频域偏移;
:CDM group(码分复用组)索引。
2.1 FD-OCC:在同一 DM-RS symbol 内“加正负号/相位”
以最常见的两项 FD-OCC 为例,port 0 与 port 1 可使用:
它们在两个频域位置上的内积为零:
因此,接收端在对应 RE 上按已知的 [1,1] 或 [1,-1] 相关/解扩,就能把同一 CDM group 中的两个 port 分离出来。标准的增强配置还可使用四项、含 j 的频域 OCC;原理仍是“已知的正交相位模式”。
2.2 TD-OCC:在两个 DM-RS OFDM symbol 之间“翻相”
TD-OCC 的典型两项码为:
它要求 DM-RS 有可配对的两个 OFDM symbol。第一个 port 在两符号上同相,另一个 port 在第二个符号翻相;接收端对两个符号作加/减即可解扩。
这也是一个重要限制:单符号 DM-RS 不能从 TD-OCC 获得额外正交维度;只有双符号 DM-RS 时,w_t=[1,-1] 这类端口签名才有意义。
3. 端口的“签名”:(\lambda,\Delta,w_f,w_t)
把每个 DM-RS port 看成一个四元组最清楚:
| 元素 | 作用 | 端口间的意义 |
|---|---|---|
| CDM group \lambda | 标识码分复用组 | 不同组通常配合不同频域偏移,占用不同 RE 子集 |
| 频域偏移 \Delta | 决定 DM-RS 从哪一类子载波位置开始映射 | 先在 RE 位置上分开端口组 |
| FD-OCC w_f | 在一个 DM-RS symbol 的频域 RE 上覆盖 | 分离同组、同偏移的端口 |
| TD-OCC w_t | 在一对 DM-RS symbol 上覆盖 | 双符号 DM-RS 时进一步扩展正交端口 |
所以,两个端口只要四元组中有一项不同,就可能具备可区分性;但最终可支持哪些 port 组合,仍由 38.211 的表格和 38.214 的调度约束共同限定。
4. configuration type 1:端口 0 到 7 如何用 FD-OCC/TD-OCC 区分?
以常规 PUSCH DM-RS configuration type 1 为例,频域采用 Comb-2 结构。基本端口组合可以这样理解:
| DM-RS port | \lambda | \Delta | FD-OCC 的典型前两项 | TD-OCC | 与谁构成正交对 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | [1,1] | [1,1] | 与 port 1 作 FD-OCC 正交 |
| 1 | 0 | 0 | [1,-1] | [1,1] | 与 port 0 作 FD-OCC 正交 |
| 2 | 1 | 1 | [1,1] | [1,1] | 与 port 3 作 FD-OCC 正交;与 0/1 的 RE 位置也不同 |
| 3 | 1 | 1 | [1,-1] | [1,1] | 与 port 2 作 FD-OCC 正交 |
| 4 | 0 | 0 | [1,1] | [1,-1] | 与 port 0 主要通过 TD-OCC 区分 |
| 5 | 0 | 0 | [1,-1] | [1,-1] | 与 port 1 主要通过 TD-OCC 区分 |
| 6 | 1 | 1 | [1,1] | [1,-1] | 与 port 2 主要通过 TD-OCC 区分 |
| 7 | 1 | 1 | [1,-1] | [1,-1] | 与 port 3 主要通过 TD-OCC 区分 |
这里能看到很清晰的层次:
- port 0/1 共享
,仅用 FD-OCC [1,1] 与 [1,-1] 分开;
- port 2/3 改为
,先换到另一组频域 RE,再用 FD-OCC 分开;
- port 4--7 复用 0--3 的频域特征,但把 w_t 从 [1,1] 改成 [1,-1],因此需要双符号 DM-RS。
换句话说,FD-OCC 每个 CDM group 内提供频域正交维度;TD-OCC 再把同一频域签名复制到第二个时间正交维度。
5. configuration type 2:为什么会有三个 CDM group?
对于未启用 transform precoding 的 PUSCH,DM-RS configuration type 2 采用“每 6 个子载波内两个相邻 RE”的资源结构。表 6.4.1.1.3-2 的基本端口关系为:
| 端口对 | \lambda | \Delta | FD-OCC 对 |
|---|---|---|---|
| port 0 / 1 | 0 | 0 | [1,1] / [1,-1] |
| port 2 / 3 | 1 | 2 | [1,1] / [1,-1] |
| port 4 / 5 | 2 | 4 | [1,1] / [1,-1] |
三个对应三组不同的 RE 位置;每一组内部再用 FD-OCC 分出两个 port。双符号 DM-RS 时,port 6--11 进一步使用 w_t=[1,-1],在每个频域端口对的基础上增加 TD-OCC 正交维度。
与前一篇 transform-precoded PUSCH DM-RS 的说明保持一致:启用 transform precoding 时使用 Comb-2 / configuration type 1 的映射;本节的 configuration type 2 端口关系用于理解一般的、未启用 transform precoding 的 PUSCH DM-RS 映射。
6. 接收机如何“看到”这些正交码?
忽略噪声并假设两个 DM-RS symbol 所经历的信道在可解扩窗口内近似可推断,接收端可把接收资源乘以本端口已知的共轭 OCC,再跨相应频域 RE 和时域 DM-RS symbol 累加:
其他端口的 OCC 与目标端口正交时,其和会相互抵消;目标 port 的项则相干累加。这正是 FD-OCC/TD-OCC 能让多个 DM-RS port 共享有限 RE 的原因。
实际信道会有频率选择性、时变和噪声,因此“正交”不是无条件的:TD-OCC 尤其依赖两个 DM-RS symbol 间的信道可推断性。这也是标准会同时规定 DM-RS symbol 位置、最大前置 DM-RS 长度和端口组合的原因。
7. 实现与排障的四步检查
- 先确认 PUSCH 是否启用 transform precoding;若启用,只按 Comb-2 / configuration type 1 处理;
- 从相应 configuration type 的表中,按 port 读取
;
- 单符号 DM-RS 时不要分配依赖 w_t=[1,-1] 的端口;双符号 DM-RS 才可使用 TD-OCC 扩展;
- 在接收端用目标 port 的共轭 FD-OCC/TD-OCC 解扩,并检查相邻 DM-RS symbol 的信道时变是否过快。
8. 小结
FD-OCC、TD-OCC 与端口的关系可以压缩成一句话:
DM-RS port 由 (
) 唯一刻画:\Delta 和 \lambda 先划分 RE 组,FD-OCC 在频域分开同组端口,TD-OCC 在双符号 DM-RS 时再增加一层端口正交。
所以,端口正交不是单靠“不同序列”实现的,而是序列、RE 位置、频域 OCC 与时域 OCC 共同构成的结果。
参考规范
- 3GPP TS 38.211,NR; Physical channels and modulation:§6.4.1.1.3、表 6.4.1.1.3-1、表 6.4.1.1.3-2;
- 3GPP TS 38.214,NR; Physical layer procedures for data:PUSCH DM-RS port、transform precoding 及相关调度约束;
- 3GPP TS 38.331,NR; Radio Resource Control (RRC) protocol specification:
DMRS-UplinkConfig配置。
实际实现与一致性测试应以目标 Release 对应的正式规范版本、端口表与 DCI 天线端口指示为准。
