NR PUSCH DMRS

Posted 2022-11-18 modem协议笔记

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PUSCH DMRS和PDSCH DMRS内容基本一样，但也有不同的地方，例如PUSCH 可能需要Transform precoding，port 对应0~11(DMRS configured type2)等等。先简单看看Transformprecoding的相关内容，Transformprecoding主要集中在38.211 6.3.1.4。Transformprecoding enable与否与PUSCH 使用的波形有关系，disable时对应的是cyclic Prefix OFDM，enable时对应的是DFT-s-OFDM，更具体的DFT-s-OFDM适合远距离传输，而CP-OFDM，如果使用较大的功率发送，由于PAPR的原因，难以保证信号的稳定性，所以CP-OFDM适用于距离较近的传输。在enable Transformingprecoding(DFT-s-OFDM)时只支持 one layer传输，disable Transformingprecoding(CP-OFDM)时，最大可支持四层传输，但是实际中由于硬件的限制，目前UE只能最大支持上行2 layer传输。一般在NR中 FR1优先使用DFT-s-OFDM,FR2中使用CP-OFDM，当然这个也和具体场景有关系，总之，UE根据网络带下来的参数，听指挥就好。

除此之外Transformprecoding enable与否还和PUSCH DMRS的序列生成有关, enable时采用低均峰比序列，disable时 采用伪随机序列，后面再具体看。

 

如何确定PUSCH 是否有enable transform precoding?其相关规定就在38.214 6.1.3，接下来就来看一看。

38.214 6.1.3 UE procedure for applying transform precoding on PUSCH

对于RAR UL grant/fallbackRAR UL grant/TC-RNTI加扰的DCI 0_0调度的PUSCH，需要根据RRC 层参数msg3-transformPrecoder决定，配置时只能设置为enable，不配置缺省时，就默认disable transform precoding。

Msg A PUSCH的传输，UE要根据RRC层参数msgA-TransformPrecoder 决定(可以配置成enable 或者disable)，如果msgA-TransformPrecoder没有配置，则根据msg3-transformPrecoder 决定是否enable transform precoder。

对于C-RNTI/MCS-C-RNTI/SP-CSI-RNTI/CS-RNTI(NDI=1)加扰的PDCCH调度的PUSCH传输：

如果是DCI 0_0, 根据msg3-transformPrecoder决定；否则根据pusch-Config中的transformPrecoder决定，如果transformPrecoder缺省，根据msg3-transformPrecoder进行配置。

对于Configured grant场景，根据ConfiguredGrantConfig中的transformPrecoder决定，如果transformPrecoder缺省，根据msg3-transformPrecoder进行配置。

 

确定完transformPrecoding具体情况后，接下来就可以看PUSCH DMRS相关内容，PUSCH DMRS具体描述在38.211 6.4.1.1，在此之前，先大概看下RRC层PUSCH DMRS相关的内容。

 

PUSCH DMRS时域特性

1 前置DM-RS 位于PDSCH 符号的前面（占用1-2个符号）：

PUSCH mapping Type A(PUSCH 起始位置0-3，占用3-14个符号)

   前置DM-RS 在时隙内的起始位置为2或3，默认为2 在MIB中配置

   前置DM-RS 在时隙内可以占用1或2个符号，默认1个

  由RRC层配置参数中的maxLength和DCI相关字段决定。

前置DMRS参数在MIB中配置：

 

2 Additional DMRS

dmrs-AdditionalPosition位于PUSCH 符号的中间，占用1-2符号 适用于UE移动场景，需要时域上更多的DMRS进行信道估计；由RRC层参数DMRS-UplinkConfig中 配置起始位置，不配置时默认为pos2

 

PUSCH DMRS 序列

针对是否有enable  transform precoding  有不同的序列生成方式，先看下disable transform precoding 的情况。

38.211 6.4.1.1.1.1                 Sequence generation when transform precoding is disabled

disable transform precoding 时，序列对应的是伪随机序列，需要赋初值。

序列初始化需要用到 N_ID_0 或N_ID_1，当PUSCH 是由DCI 0_1或0_2调度及configured grant 场景时，N_ID_0 和N_ID_1由DMRS-UplinkConfig中的scramblingID0和scramblingID1 提供;当PUSCH 是由C-RNTI ，MCS-C-RNTI 或CS-RNTI 加扰的DCI0_0 调度时，在DMRS-UplinkConfig中的只会配置scramblingID0，对应N_ID_0的值；对于Type-2RA场景 msgA对应的PUSCH occasion ，scramblingID0 和scramblingID1的值 由msgA-DMRS-Config中的msgA-ScramblingID0 和msgA-ScramblingID提供。否则公式中N_ID相关的参数就由N_cell_ID提供。

n_SCID的确定：如果DCI0_1/0_2调度时中，有DMRS sequence initialization field，就取该值；对于Configured grant type 1 PUSCH 传输，由RRC层参数dmrs-SeqIntialization提供；其他情况 n_SCID=0.

enable transform precoding时，使用的是 Low-PAPR序列。

enable transform precoding时 采用的序列需要根据配置确定，如果有接下来描述的参数配置时 就采用 Low-PAPR sequence generation type 2 其中 ：

1 序列初始化需要用到 N_ID_0 或N_ID_1，当PUSCH 是由DCI 0_1或0_2(antenna ports 不为0 bit)调度及configured grant 场景时，N_ID_0 和N_ID_1由DMRS-UplinkConfig中的pi2BPSK-scramblingID0和pi2BPSK-scramblingID1提供;

2 当PUSCH 是由C-RNTI ，MCS-C-RNTI 或CS-RNTI 加扰的DCI0_0 调度或者DCI 0_2(antenna ports 是0 bit的场景)时，在DMRS-UplinkConfig中的只会配置pi2BPSK-scramblingID0，对应N_ID_0的值；否则 其余场景，公式中N_ID相关的参数就由N_cell_ID提供。

3 n_SCID的确定：如果DCI0_1/0_2(antenna ports 不为0 bit)调度时，与antenna ports field有关系，38.212 有相关场景的描述，根据描述取对应的值；对于Configured grant type 1 PUSCH 传输，由RRC层参数antennaPort提供；其他情况 n_SCID=0.

 

没有上述参数配置时，采用 Low-PAPR sequence generation type 1，其中 。Low-PAPR sequence在38.211 5.2.2有具体描述，这里没有展开写，不过在NR PUUCH (一) PUCCH format 0/1中有做了简单介绍，感兴趣可以看下。

如NR PUCCH(一) PUCCH format 0/1中所述,要确定具体的低均峰比序列还需要确定u和v。u=(fgh+n_RS_ID) mod 30，u的确定与n_RS_ID和fgh有关系，先看下n_RS_ID，n_RS_ID取值分几种情况：

1 RRC层没有配置dmrs-UplinkTransformPrecoding或配置了dmrs-UplinkTransformPrecoding但不是用pi/2-BPSK调制，且此时的PUSCH不是RAR UL grant及TC-RNTI加扰的DCI 0_0场景，

如果在DMRS-UplinConfig中有配置nPUSCH-Identity时，n_RS_ID=nPUSCH-Identity;

2 配置了dmrs-UplinkTransformPrecoding且用pi/2-BPSK调制，但PUSCH传输对应的不是msg3传输及CSS 的DCI 0_0调度时，n_RS_ID=N_n_SCID_ID

3 其他情况n_RS_ID=N_cell_ID。

上面有句话“ RRC层没有配置dmrs-UplinkTransformPrecoding或配置了dmrs-UplinkTransformPrecoding但不是用pi/2-BPSK调制”读起来很难理解，那先看RRC层参数 这里配置dmrs-UplinkTransformPrecoding带的参数只能是pi2BPSK-Scrambling0/1(用于pi2-BPSK调制场景)，那配置了dmrs-UplinkTransformPrecoding但不是用pi/2-BPSK调制，对应的具体是什么配置情况？其实在配置dmrs-UplinkTransformPrecoding时，pi2BPSK-Scrambling0/1 是可以不配置的，不配置默认就用n_cell_id。

u=(fgh+n_RS_ID) mod 30 现在n_RS_ID确定好了，还要确定fgh 和v才能最终确定低均峰比序列。

fgh和v的确定方式和group sequence hopping的配置有关系：1 group和sequence hopping都没有enable时，fgh=v=0; 2 enable group hopping 但是sequence hopping disable时，fgh由上面的公式确定，v=0；3 sequence hopping enable但是group hopping disable时，v由公式确定，fgh=0。

hopping 的确定仍然取决于RRC 层参数：1 RAR UL grant 或TC-RNTI加扰的DCI 0_0场景，sequence hopping 默认disable，group hopping由参数groupHoppingEnabledTransformPrecoding确定。

2 其他场景，RRC 层参数sequencyHopping 和sequencyGroupHopping 决定hopping mode；如果没有配置的话，就设定成Msg3 采用的hopping mode。（公式中用的l在single-symbol场景对应的是DMRS占用的symbol number，在double-symbol DMRS场景,l对应的是double-symbol DMRS的第一个symbol number）

那msg3 的hopping mode 是什么样的？msg 3对应的就在上面1的描述中，msg3 的sequencyHopping是disable的，group hopping由参数groupHoppingEnabledTransformPrecoding确定。

PUSCH DMRS资源映射

具体映射的过程还要考虑DMRS type，PUSCH DMRS 支持type1和type 2 两种配置，RRC 配置dmrs-type 的时候只能配置为type2，不配置就默认为type1。

disable transform precoding时，DMRS资源映射对应Type1 和Type2，需要由RRC层参数DMRS-UplinkConfig中的dmrs-type决定，RRC层配置dmrs-Type时，只能配置成type2，缺省时，默认用type1.

enable transform precoding时 对应DFT-s-OFDM,此时只能采用type 1的映射方式，且对应单layer传输（j固定为0，j 为layer number）。

type1和type2可以通过映射公式中的K简单区分，k代表的是子载波number，PUSCH 和PDSCH 资源映射公式一模一样，可以参考NR PDSCH(四) DMRS 中两种type的推导结果，type 1的DMRS 密度明显高于type2,这也就决定着type1的信道估计特性优于type2。不过这里还是顺手按照PDSCH DMRS的内容照抄推了下，主要区别在于PUSCH DMRS port对应的是0～11（configured type 2）。

对比上面的表格可以看出：

Type1 1个时域符号支持最大4个正交端口，2个时域符号支持最大8个正交端口；

Type2 1个时域符号支持最大6个正交端口，2个时域符号支持最大12个正交端口；

Type1 DMRS被分为了2个CDM group ；type2 DMRS被分成了3个CDM group。

 

下面来推导下CDM group，端口与subcarrier 间的映射关系。

先看Type1

 

具体的映射关系如下：

CDM group 0 port 0/1/4/5 k=0/2/4/6/8/10

CDM group 1 port 2/3/6/7 k=1/3/5/7/9/11

 

根据上面的计算看到不同的port会映射到相同的频域资源上，也可以看出delta决定着频域资源，delta相同意味着频域资源相同，这时候就需要对时频域按照码分的方式进行复用。

单符号DMRS（一列频域资源）对应 port 0~3,时域码分用不到（全为+1）；0/1频域资源相同，这时就需要频域码分来解决2个port的复用问题。

双符号DMRS 对应port 0~7，0/1/4/5 频域资源相同，这时候就需要结合频域和时域的码分来解决4port的复用问题。

从数学上看，这里是用排列组合的方式来解决8 port 的复用问题，Delta（0,1）2个数值区分频域资源，频域码分（k'=0,k'=1）2个数值区分频域复用，时域码分（l'=0,l'=1）2个数值区分时域复用，这样就可以区分2*2*2=8种情况，正好对应的8 port。

 

结合上面的推导结果和Table 6.4.1.1.3-1 ,single symbol DMRS ，4port 码分及子载波占用情况如下

double symbol 时频域码分的情况如下

Type2 与type1 情况类似，主要通过Table6.4.1.1.3-2确定。

单符号支持天线端口0-5，双符号支持天线端口0-11。 

Delta 3个数值区分频域资源，k' 取2个值区分频域复用，l'取2个值区分时域复用，共3*2*2=12 种情况，正好供12 port复用。

这里有12个port，并不代表UE可以进行12layer传输，NR UL UE最多支持4layer传输，所以要从基站的角度看这12 port，例如基站可以分别让3个UE 进行4 layer传输，或者同时让6个UE 2 layer传输，目前UE 最多也只能支持UL 2 layer传输，具体分配方式主要在DCI field"Antenna port" 中体现。

Type2 资源映射的推导过程

 

映射关系

CDM group 0 port 0/1/6/7  k=0/1/6/7

CDM group 1 port 2/3/8/9  k=2/3/8/9

CDM group 2 port 4/5/10/11  k=4/5/10/11

从上可知Type2 DMRS被分成了3个CDM group，此举也是为了支持更多port复用，相比于Type 1明显降低了频域密度。

其他内容参考Type 1，不再赘述。

值得注意的是在进行预编码时，需要乘上一个beta值以便满足传输power的要求，这个beta值跟DCI field Antenna ports指定的Number of DM-RS CDM groups without data和DMRS configuration type关系，具体取值在38.214 Table 6.2.2-1中，如上。

接下来再看下其他参数的意思。

资源映射的目的就是将序列结合port的复用情况，映射到具体的RE上。k代表子载波index，l代表时域符号index，所以k和l结合起来就代表具体的RE，PUSCH 中参考点k和l 及l0的定义与PDSCH 有所不同。

在transformprecoding disable时，参考点k是CRB 0 的subcarrier 0；transformprecoding enable时，参考点k对应的PUSCH 资源的最低RB的subcarrier 0。  

l及l0的位置需要根据PUSCH mapping type 区分：

PUSCH mapping type A： disable 跳频时，l 就是时隙开始对应的符号；enable 跳频时，l对应的是每一跳开始的符号；l0 则由RRC 层参数dmrs-TypeA-Position 提供，dmrs-TypeA-Position 可以配置为pos2,和pos3，配置为pos2时l0=2, 配置为pos3 时，l0=3。

PUSCH mapping type B:

disable跳频时，l就是调度的PUSCH资源的起始符号；enable跳频时，l对应每一跳开始的符号；PUSCH mapping type B 时 l0一直为0.

DMRS符号位置需要根据38.211 Table 6.4.1.1.3-3 Table 6.4.1.1.3-4 Table 6.4.1.1.3-6中的l_和ld 确定：

1 intra-slot frequency hopping disable： PUSCH mapping type A ,ld对应时隙第一个符号与调度的PUSCH资源的最后一个符号的符号间隔； PUSCH mapping type B，ld对应的就是PUSCH资源的符号长度

2 对于38.211 Table 6.4.1.1.3-6，enable intra-slot frequency hopping时，ld对应的就是每一跳的符号长度。

3 RRC 层没有配置maxLength 或msgA-MaxLength时，根据single symbol Table 6.4.1.1.3-3和Table 6.4.1.1.3-6确定DMRS的位置。

4 MsgA-MaxLength=len2 时，msgA PUSCH 采用double-symbol DMRS。

5 RRC 层参数dmrs-AdditionalPosition 不为'pos0' 且enable intra-slot freuqency hopping时，在根据 38.211 Table 6.4.1.1.3-6设置DMRS时，需要假设每一跳dmrs-AdditionalPosition=pos1。

6 如果maxLength 配置为'len2'，就由DCI 0_1/0_2 的antenna port field 决定采用single-symbol还是double-symbol DMRS，38.212 DCI 0_1 /0_2 antenna port field 根据配置的不同情况，调用DCI 0_1 Table 7.3.1.1.2-6~23不同的表，进而确定是使用single-symbol还是double-symbol，例如下表 根据配置dmrs-Type=1 maxLength=2 rank=1时 确定 采用38.212 Table 7.3.1.1.2-12 ,之后再根据antenna port field 的value确定参数设置PUSCH DMRS。而rank value的确定与ul 传输模式相关，当为non codebook传输时，根据DCI field SRS resource indicator确定；当为codebook传输时，根据DCI field Precoding information and number of layers确定，具体情况下一篇PUSCH UL Transmission schemes再说。

再看下dmrs AdditionalPosition的描述。

PUSCH mapping type A:

1 当dmrs-TypeA-Position =pos2时，dmrs-AdditionalPosition 才可以配置成pos3。

2 当dmrs-TypeA-Position =pos2时，才能使用38.211 Table 6.4.1.1.3-4中ld=4 的配置。

 

msgA使用PUSCH mapping type A时：

1 当dmrs-TypeA-Position =pos2时，msgaA-DMRS-AdditionalPosition 才可以配置成pos3。

2 在处理msgA DMRS时，直接将Table 6.4.1.1.3-3 ~Table 6.4.1.1.3-6 中的dmrs-AdditionalPosition 替换成msgA-DMRS-AdditionalPosition 后再使用

3 msgA的场景只能使用PUSCH DMRS configuration type 1。

 

msgA使用PUSCH mapping type B时：

1 在处理msgA DMRS时，直接将Table 6.4.1.1.3-3 ~Table 6.4.1.1.3-6 中的dmrs-AdditionalPosition 替换成msgA-DMRS-AdditionalPosition 后再使用

2 msgA的场景只能使用PUSCH DMRS configuration type 1。

 

好了参数的含义和要求过完了，下面来看几个例子。

UE 配置为 single-symbol DMRS 且intra-slot frequency hopping disable，ld=14 ,PUSCH mapping type B及dmrs-AdditionalPosition=pos3时，根据38.211 Table 6.4.1.1.3-3 确定PUSCH DMRS的位置为l0,3,6,9,根据规定PUSCH mapping type B l0=0，则时频域映射如上。

UE 配置为 single-symbol DMRS 且enable intra-slot frequency hopping，ld=7(enable intra-slot frequency hopping时，ld对应的就是每一跳的符号长度,即第一跳和第二跳的符号都为7) ,PUSCH mapping type B及dmrs-AdditionalPosition=pos1时，根据38.211 Table 6.4.1.1.3-6 确定PUSCH 第一跳 DMRS的位置为0,4, 第二跳DMRS的位置同样为0，4，则时频域映射如上。

UE 配置为 double-symbol DMRS 且intra-slot frequency hopping disable，ld=14 ,PUSCH mapping type B及dmrs-AdditionalPosition=pos1时，根据38.211 Table 6.4.1.1.3-4 确定PUSCH DMRS的位置为l0,9,根据规定PUSCH mapping type B l0=0，则时频域映射如上。

 

相关概念都介绍完了，最后就来看看PUSCH DMRS的具体调度及资源映射情况。

对于既不是DCI 0_1/0_2(C-RNTI,CA-RNTI.SP-CSI-RNTI,MCS-C-RNTI加扰)调度的PUSCH，也不是configured grant PUSCH 传输，更不是Type 2 RA过程(2-step RA)的PUSCH，UE 要使用单前置 type 1 DMRS 配置，在DMRS port 0上传输PUSCH；对于DMRS占用的符号上未使用的RE，UE也不能用于PUSCH传输,除非disable transform precoding时 正好PUSCH调度的符号<= 2 个OFDM 符号的情况。additional DMRS仍然要根据38.211 Table 6.4.1.1.3-3(frequency hopping disabled)和Table 6.4.1.1.3-6(frequency hopping enable)中的参数进行配置。frequency hopping disabled 时，dmrs-AdditionalPosition =pos2且在PUSCH传输period最多只能有2个additional DMRS符号； frequency hopping enabled 时，dmrs-AdditionalPosition =pos1 且在PUSCH传输period最多只能有1个additional DMRS符号。

对于CS-RNTI加扰的DCI 0_0 调度的PUSCH，UE 要根据DMRS-UplinkConfig中的dmrs-Type 采用单前置DMRS，在port 0上传输，这时候在DMRS 占用的符号上剩余的RE 不能用于PUSCH 传输，除非disable transform precoding时 正好PUSCH调度的符号<= 2 个OFDM 符号的情况。 additional DMRS仍然要根据38.211 Table 6.4.1.1.3-3(frequency hopping disabled)和Table 6.4.1.1.3-6(frequency hopping enable)中的参数进行配置。

如上规定基本上概述了DCI 0_0的使用场景，而对于DCI 0_1/0_2 的DMRS 配置情况，就要根据DCI field Antenna ports 确定具体配置情况；更具体的先根据transform precoder是否enable ，dmrs-type和maxLength ，rank等参数确定antenna ports field所占用的bits，再根据antenna port 的value 结合38.212 Table 7.3.1.1.2-6 ~ Table 7.3.1.1.2-23 中的情况进行配置，具体规则可以看38.212 7.3.1.1.2 format 0_1 和7.3.1.1.3 format 0_2 的内容；DCI 0_0是没有antenna ports field ，其DMRS配置根据上面的叙述就可以确定。

 

PUSCH DMRS 和PDSCH DMRS 基本内容类似，这篇没有那篇详细，但是基本内容也都有涉及，可以对比看下。最后以几个例子做尾，表格中的number of CDM groups without data of values代表不可以传输PUSCH data的CDM group， 1, 2, 3 分别代表CDM groups 0, 0,1, 0, 1,2 。

此例，number of CDM groups without data =2 即 CDM group 0和1  都不能用于传输PUSCH data；Number of front-load symbols=2 即double symbol 前置DMRS；而rank =2 只用到了CDM group 0中的port 0和4 对应的RE,并没有用到 CDM group 1，但CDM gourp 1对应的RE资源也不能用于PUSCH传输，从网络侧角度看CDM group 1 可能配置给了另一个UE，虽然从UE角度看是2 layer传输，但是网络侧进行的是4 layer传输。

如果配置value 0，即number of CDM groups without data =1 即 CDM group 0不能用于传输PUSCH data；Number of front-load symbols=1 即single symbol 前置DMRS；rank=2  用到 CDM group 0中的port 0和1，这种情况，CDM groupg 1中的 RE可以用于传输PUSCH data。

DMRS type 2 如果配置value 0，即number of CDM groups without data =1 即 CDM group 0不能用于传输PUSCH data；maxLength =1 即single symbol 前置DMRS；rank=2  用到 CDM group 0中的port 0和1 的RE，这种情况，CDM groupg 1中的 RE可以用于传输PUSCH data。

DMRS type 2 如果配置value 4，即number of CDM groups without data =3 即 CDM group 0/1/2不能用于传输PUSCH data；maxLength =1 即single symbol 前置DMRS；rank=2  UE用到 CDM group 1中的port 2和3 的RE，这种情况，CDM groupg 0/1/2中的 RE都不可以用于传输PUSCH data。