3GPP關于5G新空口中CU/DU低層功能切分的討論過程和進展(3)

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

1.????RAN #75全會(2017/3)對低層切分的決議

2017/3的RAN#75全會結論如下(詳見TR38.801 v2.0.0)。

RAN架構的低層分割的研究工作沒有完成，需要延后進行。

需要進一步對低層分割方案、可行性、切分方式選擇等進行評估，并且進入規范階段之前，需要基于NR進行技術優勢的對比分析。

研究階段(SI)的討論結果表明，選項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(2017/6)啟動低層切分討論工作

RAN #76上，L1底層切分工作重新啟動討論。

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底層切分工作的報告起草人，在RAN #76會上提交了RP-171176(后修正為RP-171487)，對L1低層切分的現狀和與其進行了說明。

RAN #75上的RP-170818對SI階段的L1低層切分有基本結論，目前總體進展為0%，預期2017年12月的RAN #78會議上100%完工。

其目標是：

基于NR確定CU和DU的功能及其分布方式。

明確評估要素，并對各選項進行評估，選出合適的CU/DU低層切分方式，便于進一步研究討論。

對CU-DU低層切分接口標準化的可行性進行分析，并形成最終結論。

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

RAN3 NR#2會議上提議，依據RAN#75當初的結論，建議在RAN3#97-bis啟動低層切分的討論。

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

Docomo作為SI的報告起草人，提交了此底層切分(LLS)的工作計劃。

總體工作計劃為：

上述工作計劃分析說明如下：

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

提議RAN3首先在6月份的NR Adhoc會議上針對數據信道設計一個L1的處理流程圖，然后在8月份的RAN3#97會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會議上首先對不同選項下數據信道相關的CU和DU功能和分布進行定義，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聯系，詢問它們對L1流程的看法和反饋。

RAN3首先內部進行討論，然后再聯絡RAN1的考慮是因為12月份的完成時間很緊張，而RAN1在這方面的工作量不大。

首先考慮數據信道的原因是它對前傳帶寬和性能的影響較大，另外，由于R14 SI階段對數據信道已經進行過一些討論，所以后續討論工作相對容易些。

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

同時，提議RAN3在6月份的NR Adhoc會議上開始討論相關的性能評估準則，并從RAN3 #97開始，采用此準則對不同選項進行分析和評估，直到RAN3 #98為止，以便對切分選項進行選擇。

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

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

Intel認為，TR38.801中對物理層的3種切分方式太過籠統，細節方面有缺失。結合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。

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容。對于數字波束賦形，其功能可以看作是下行預編碼(precoding)和上行預過濾(pre-filtering)功能的一部分，因此是否需要在圖中單獨表示，需要和RAN1進行討論和明確，但目前理解為需要進一步研究(FFS)。

上行方向上，PRACH子載波間隔與數據符號是不同的，因此需要在相關(correlation)之前對PRACH進行過濾(filter)。所以，建議在PHY層添加一個PRACH處理功能塊。PRACH在L1的處理包括PRACH過濾、相關和峰值檢測。

在調度過程中需要SRS數據，且下行預編碼和上行預過濾產生過程中也都可能會用到SRS，因此添加SRS處理模塊也很重要。

因此，新的L1流程圖如下：

同時，針對TR38.801的描述，有以下幾個觀察點：

選項7-1中PRACH過濾描述不清楚。

選項7-2中預過濾功能定義不清楚。

預過濾的目的是根據信道信息將從天線端口上接收到數據壓縮到數據流上，與下行預編碼相類似。

假設預編碼矩陣為H*,維度是[Nl * Np]，Np是DU中的接收天線端口數，Nl是層數。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)。

預編碼就是將數據與預濾波矩陣進行相乘：

Yprefiltered =H*Y

其中，Y是FFT/CP去除后的頻域信號。

因此，接收數據的維度從Np轉到Nl個流。隨后可以對預濾波信道進行信道估算工作。

提議如下：

提議以TR38.801低層切分內容為基準進行討論。

提議在L1模型中增加SRS和模擬波束賦形相關內容。

提議對PRACH過濾進行以下定義：PRACH濾除包括3個功能塊，即天線數據合并或選擇、CP去除、decimation濾波器+較小的FFT或者大的FFT+PRACH子載波選擇。

提議采用上述的預濾波(Pre-filtering)描述。

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

RAN3-172287中討論結論在TR38.801中的修改建議，內容請參考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，即采用下圖進行選項6和7的討論和分析工作。

進一步研究底層切分時，需要采用NR的L1來進行。對于NR，其區別于LTE的最主要一點就是波束賦形，因此需要在L1模型中增加波束賦形相關功能模塊。

RAN1曾經討論過模擬/數字/混合波束賦形，因此RAN3研究中也需要涵蓋這些內容。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定。

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

對于數字波束賦形，引入預編碼和數字波束賦形的2級分布式賦形的目的是便于硬件實現。比如，采用2步賦形，可以同時采用不同的賦形算法，如基于碼本的預編碼和基于互易性的數字BF。

需要考慮的另一點是數字BF的位置。圖中，數字BF位于RE(去)影射和IFFT/FFT功能模塊之間，以便提供擴展性和靈活性。例如，流數不會影響數字BF輸出的流數，且支持不同的MIMO算法(MU-MIMO或SU-MIMO)時，不會影響到數字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. )

雖然這個圖需要由RAN1進行確認，但是RAN3需要以此為基準進行討論，并將此圖發送給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。在RE影射之后增加數字BF功能后，在RE(去)影射和數字BF之間存在一個可能的切分點。在此進行切分，前傳寬度仍依賴于流數(而不是TRX數)，而下行預編碼和上行信道估算/預濾波功能位于CU中。這樣，預編碼輸入的流數和輸出的流數相同，此切分點上的波束的流數就只是MIMO層流的數目(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。

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

RAN3已經重新啟動了CU-DU底層功能分離的分析工作，這是R14 NR SI的延續。基于R14的討論結果，RAN3目前在考慮選項6(MAC-PHY)和選項7(物理層內部)。由于R14是基于LTE L1進行的，因此RAN3需要將此選項影射到NR L1。

在RAN3#NRAH2會議上，RAN3討論認為，可以采用如下的NR L1處理流程圖作為研究基準。RAN3希望RAN1檢查此圖并提供反饋，看RAN3假設的基準圖是否與RAN1討論相一致。

4.6???R3-172583? Evaluation criteria for lower layer split?

提案參與者是：NTTDOCOMO INC., Deutsche Telekom, KT Corp., SK Telecom。

建議從以下幾方面對低層切分進行評估：

前傳帶寬：所需帶寬(Gbps)是否隨著層/流/天線/話務而變化。

性能：多小區/頻率協調、上行先進接收機。

前傳接口復雜性：復雜性以及多廠家互操作性。

DU的影響：DU復雜度、未來的驗證性(proofness)。

4.7???R3-172585? Evaluation criteria for LLS???????????? (NTT Docomo)

對R3-172583的圖表描述。

4.8???R3-172400? CU-DU Lower Layer Split: down selection fromOption 6 and 7 (NEC)

NEC參照之前的CMCC和Docomo的提案，采用NR參數進行了前傳帶寬計算。

-R3-161813,Transport requirement for CU&DU functional splits options, CMCC.

-?R3-162102,CU-DU split: Refinement for Annex A (Transport network and RAN internalfunctional split), NTT DOCOMO.

所采用的NR基本參數為：

采用與LTE相類比的方式進行計算，計算結果摘錄如下：

4.9???R3-172402? Evaluation criteria for CU-DU low layer split? (CMCC)

CMCC提議從以下幾個方面進行性能評估。