5G NOMA 流程
针对NOMA相关流程,可以考虑由preamble 和数据组成的信道结构,以支持异步传输。Rel-15中的Preamble可以被视为起点,如有必要,可以包括其他组件,例如,用于辅助UE检测或GP的上行信道。
对于上行NOMA,有三种潜在的使用场景,mMTC、eMBB和URLLC。对于eMBB或URLLC场景,以同步模式运行的NOMA传输可以作为基线。对于mMTC和eMBB小数据场景,上行NOMA有望提高容量和资源利用率,异步模式下的NOMA传输有利于减少信令开销和功耗。在这种情况下,很难保持紧密的上行同步,即UE可能在INACTIVE/IDLE状态或不同步状态下工作。如果在传输上行数据之前始终需要同步,则UE将有更大的延迟和功耗。因此,如何支持异步传输的INACTIVE/IDLE模式的数据传输是值得研究的。
另一方面,对于处于INACTIVE/IDLE状态的UE,可以采用简化的RACH流程,即2-step RACH。因此,使用2-step RACH流程研究RRC INACTIVE/IDLE状态下的NOMA传输也是有益的。
DMRS和MA签名配置
在Rel-15中,DMRS用于上行配置的授权传输的UE标识。对于NOMA传输的主要场景,DMRS也可用于UE识别。然而,可能没有足够的正交DMRS来支持大量设备,尤其是对于mMTC场景。因此,需要考虑增强DMRS配置或增强用于NOMA传输的UE识别。
对于DMRS配置,可以考虑以下选项。
Option 1: 每个UE都配置有特定于UE的DMRS配置/序列
Option 2: 每个UE配置有DMRS配置/序列池
对于Option 1,UE配置有UE特定的DMRS配置,可用于RRC连接状态下的NOMA传输。对于Option 2,UE配置有DMRS配置池,其中池中的不同DMRS配置可以与不同的DMRS端口、DMRS时间/频率资源或DMRS加扰ID相关联。Option 2可用于RRC INACTIVE/IDLE状态下的NOMA传输。对于这两种选项,如果DMRS用于UE识别,则重要的是增强DMRS容量以缓解多个UE之间的冲突。
对于RRC INACTIVE/IDLE状态,它通常基于用于资源分配的网络配置和相应资源的UE选择。在这种情况下,UE可以配置一组MA签名/资源,例如多个DMRS配置和多个MA签名,用于NOMA传输。可以通过小区特定信令或UE特定信令来发送资源配置,其中小区特定配置可用于无法从专用信令获得信息的空闲UE。
与DMRS配置类似,UE可以配置UE特定的MA签名或MA签名池。特别是对于处于INACTIVE/IDLE状态的ue,需要MA签名池配置。然而,如果为UE配置了资源配置池,并且不同资源之间没有关联,则网络将必须检测所有可能的组合,并且这种复杂性将是禁止的。因此,DMRS可以与MA签名相关联,即DMRS和MA签名是一对一映射。池中的每个MA签名都可以与DMRS配置/序列相关联。在这种情况下,gNB可以采用这些资源之间的映射关系进行检测,这可以降低复杂性。
MA签名/资源选择
对于配置有一组MA签名/资源的UE,当UE处于INACTIVE状态时,UE可以从该集中随机选择一个MA签名/源。此外,UE可以配置多组MA签名/资源,针对不同的TSB,区分初始传输和重传,以及不同的路径损耗等。
可以考虑由Preamble和数据组成的信道结构来支持异步传输,例如,Preamble传输用于网络的异步传输,以同步UE。但它也可以被同步上行传输用于识别UE。网络可以利用Preamble的大容量来识别可能大量的UE。
对于RRC CONNECTED状态,DMRS用于UE检测,因为在Rel-15中为每个UE配置了特定于UE的DMRS。然而,对于NOMA,DMRS序列的容量可能不足以进行UE检测。此外,如果由UE随机选择MA签名和DMRS,则网络将有相当多的组合进行检测。Preamble用于随机接入,Preamble Pool的大小远大于DMRS。因此,Preamble也可用于UE识别。可以通过配置将前导码映射到特定UE。这种设计可以利用Preamble设计不依赖于纯正交序列的事实。在有限的资源内,可以设计比正交DMRS端口多得多的Preamble。
对于RRC INACTIVE/IDLE状态,UE可以在没有紧密上行同步的情况下启动上行传输。因此,gNB在没有预先上行定时信息的情况下检测上行传输是重要的。可以采用初始接入过程中使用的方法,例如,UE以预定义/预配置的格式与上行数据一起传输Preamble。Preamble在数据之前预订,用于gNB检测相应的上行定时,如下结构所示。此外,基于Preamble的上行传输信道结构也适用于RRC INACTIVE/IDLE状态的两步RACH过程。

对于Preamble+数据信道结构,需要进一步讨论传输过程的设计和资源分配。对于Preamble传输,可以使用NR Rel-15中的Preamble结构和格式。考虑到NOMA传输的资源配置池,可以采用Preamble和DMRS/MA签名之间的关联,其中UE可以配置一组Preamble,每个Preamble码与DMRS/MA签名相关联。由于Preamble码的数量可能大于DMRS的数量,因此根据DMRS池的配置大小,Preamble码可以与多个DMRS相关联。另一方面,数据传输的资源分配也可以与Preamble传输相关联。
用于NOMA传输的UE识别包括UE活动检测和UE ID确定。首先,gNB可以基于RS检测(例如通过前导码或DMRS)来识别UE活动。如果DMRS也用于UE识别,类似于Rel-15配置的授权,则DMRS池需要足够大。如前所述,如果可以支持基于Preamble的上行传输,则Preamble码池比DMRS大得多,并且对UE检测有用。
对于UE ID的确定,由于UE将从预配置的池中选择MA签名,因此UE有必要在传输的数据中携带UE ID。一种方法是使用相应的CRC对UE ID进行加扰,或者可以在MAC CE内显式地进行加载。另一种方法可以是在PUSCH上设计新的多路复用,如UCI,以传输相应的UE ID。从标准化工作的角度来看,第一种方法似乎很容易。
当多个UE同时传输上行传输并共享同一资源时,可能会在gNB处发生冲突。根据碰撞类型的不同,会出现不同的情况。
DMRS碰撞
MA签名冲突
Preamble冲突
在DMRS冲突或MA签名冲突的情况下,依赖高层ARQ将导致较大的延迟。因此,物理层中的HARQ-ACK是有益的,使得UE可以在不等待高层ARQ的情况下重新传输数据。
由于基于池的配置,UE在传输上行数据时可能会或可能不会与其他UE发生冲突。在这种情况下,UE可能不知道gNB是否未能检测到UE或解码数据。因此,需要来自gNB的显式ACK/NACK。ACK/NACK可以通过UE特定DCI或group common DCI来指示。如果支持携带数据的UE ID,gNB可以传输UE特定的DCI以指示ACK。在没有接收到ACK的情况下,UE可以假设未正确接收到上行数据,并在稍后重新传输数据。
如果Preamble码与数据一起传输,则可以使用group common DCI来指示ACK/NACK。基于UE选择的Preamble码来区分接收group common DCI的不同UE。比如与数据对应的Preamble码索引和ACK/NACK可以包括在group common DCI中。
如果来自不同UE的Preamble码发生冲突,gNB可能无法识别冲突的UE和传输上行信号的活动UE的数量。因此,可以使用高层的ARQ。