NB-IOT物理层SR流程

在Rel-13和Rel-14中，NB-IoT中没有专用的物理层SR。对于处于连接模式且仍具有上行同步的UE，当UL数据到达且没有可用的UL-SCH资源时，UE必须发起随机接入过程以请求UL-SCH资源用于新传输。如果引入了专用SR，当UL数据到达时，UE只需要在特定资源中发送SR，就可以请求UL-SCH资源进行新的传输。典型的流程如图1所示。在NB-IoT中，数据量和功率余量报告（DPR：data volume and power headroom report ）的新MAC CE以Msg3而不是短BSR发送。短BSR稍后用于定期BSR。

如图1（a）所示，UL数据传输的最早机会是在随机接入过程之后。因此，在这种情况下，专用SR可以节省随机接入过程步骤，减少UE功耗、接收DPR的延迟，并减少通过空中发送消息的信令。这有利于降低功耗和延迟。此外，由于图1（a）中的随机接入过程是基于竞争的，因此竞争的可能性意味着更多的访问尝试、更大的延迟和更多的功耗。

作为调度请求，只需要传输1位或极少量的信息（当在物理层SR中考虑粗略BSR时）。与Rel-13中的NPRACH设计和NPUSCH format 2设计类似，基于序列的单音传输信号是传输SR信息的良好解决方案，因为接收机检测复杂度低，资源开销低。

现有的NPRACH设计可以作为物理SR信号设计的良好起点。可能需要对NPRACH进行一些修改或变更。例如，应考虑容量影响，以避免对随机接入传输造成较大影响。此外，还应使用现有信号最小化小区间干扰，并且可能需要一些低互相关设计。

物理层SR由处于连接模式的UE触发，并且网络不知道小区中的UE的UL数据何时到达。因此，当UE建立RRC连接时，应该为SR传输分配预预留资源，并且SR传输的机会应该是周期性的。因此，用于物理层SR的资源应当被配置为周期性的，并且UE可以在上行数据到达时使用下一可用资源来发送SR。

然后，需要在上行链路载波中保留一些用于SR的周期性上行资源。然而，Rel-15 ue的SR资源可能与传统ue的一些数据调度重叠。虽然这可以由调度器通过实现来处理，但调度的灵活性可能会受到影响。因此，优选考虑与传统ue的现有上行传输的向后兼容性。

在传统规范中，NPRACH资源是周期性的，当与RACH资源冲突时，传统ue的现有NPUSCH传输被延迟。因此，使用部分NPRACH资源（例如NPDCCH有序RACH的资源）是一个很好的起点。NPDCCH有序RACH的资源更易于使用，因为对UE发起的NPRACH传输没有影响，并且eNB可以通过调度有序RACH来处理NPDCCH有序触发的NPRACH前导码与SR传输的冲突。

不同的UE具有不同的覆盖级别。如果网络按照最差覆盖级别分配资源，那么从更好覆盖级别的UE的角度来看，将会浪费大量资源。另一方面，如果网络根据良好的覆盖级别分配资源，则对于处于不良覆盖级别的ue，性能无法得到保证。因此，SR传输的资源分配应该平衡资源占用和性能。应考虑覆盖率水平。

在Rel-15中，将引入物理层调度请求（SR）。这可以提高延迟，因为UE将被分配用于SR的专用资源。由于专用资源可以专门针对每个UE进行定制，因此还可以降低功耗。最后，这将减少为此目的必须保留的基于竞争的NPRACH资源量。

对于SR设计，容量非常重要，因为eNB必须能够容纳大量已配置的用户（尽管在实践中，很少有用户可以同时发送调度请求）。从努力的角度来看，重用现有信道是最有效的。可以考虑几个潜在的信道

• 传统LTE PUCCH格式1+重复。这将允许18个UE通过CDM在一个PRB中多路复用，并支持eMTC。然而，该设计使用多音传输，这将对MPR产生一定影响，从而影响覆盖范围。此外，尽管这不需要大量的规范工作，但需要大量的实现工作，因为NB-IoT UE不支持这种格式。

• NPUSCH格式2。这将允许分别使用15或3.75 kHz子载波分离，通过FDM在一个PRB中复用12或48个UE。使用这种格式，UE将享受单音传输的好处。规范工作将很小，但容量可能是一个问题，尤其是对于15 kHz的子载波分离。为了提高容量，可以为不同的用户引入不同的代码序列。然而，这需要一些规范工作。首先，必须为不同的用户设计正交序列。第二，当前的DMRS结构不支持针对不同用户的特定于UE的DMRS多路复用。因此，NPUSCH和DMRS都需要进行一些修改，以支持代码复用。

• NPRACH。这将允许在一个PRB中多路复用48个ue。规范和实施将非常简单，可以基于NPDCCH订单的程序。然而，NPRACH的效率低于NPUSCH格式2，因此性能更差。此外，NPRACH接收机的复杂度明显高于NPUSCH接收机的复杂度。

从以上讨论可以看出，NPUSCH格式2是基线SR传输方案最合适的格式。因此，建议在NPUSCH格式2的基础上，为调度请求引入一种新的NPUSCH格式。

NPUSCH格式3和2之间的一个直接区别是，在没有发送调度请求时，没有任何传输。因此，与使用BPSK调制的ACK/NACK不同，SR将由来自UE的传输的存在或不存在来指示。

在1个PRB内，分别使用15或3.75 kHz子载波分离，通过FDM在一个PRB中复用12或48个UE。对于3.75 kHz子载波间隔，在1个 PRB内有足够的SR容量。对于15 kHz的子载波间隔，为了提高容量，可以为不同的用户引入不同的码域复用。由于当前的DMRS结构允许长度为3的正交码覆盖，因此可以将容量增加到每个PRB 36个用户。这可能是一个吸引人的选项，尽管它需要一些规范工作。注意，码域复用也可以应用于3.75 kHz的子载波分离，但由于频率错误，性能可能会很差。

自然地，调度请求由更高层配置，并且时频资源被预先分配给UE。在这种情况下，配置可能包括SR周期、起始子帧帧偏移、频率位置索引和OCC选择。由于SR资源是为UE预先配置的，因此可能会发生冲突，并且必须指定发生冲突时的UE行为。由于在Rel-13和Rel-14 ue中不支持SR，因此可以理解，NB-IoT在没有SR的情况下可以很好地运行，但是SR可以提高延迟和效率。因此，与其他传输相比，SR具有较低的优先级是合适的。对于SR和PUSCH之间的冲突，将不需要传输SR，并且它可以被丢弃，因为任何BSR都可以作为PUSCH传输的一部分进行传输。因此，建议在与PUSCH发生碰撞时丢弃SR。

对于SR和NPRACH之间的冲突，SR可以被删除或延迟。如果删除SR，则存在一种潜在的错误情况，即SR始终与NPRACH重叠，因此一直删除。然而，这可能被认为是eNB的错误配置。如果SR被推迟，这可能会为推迟的传输产生潜在的冲突问题，必须由eNB跟踪。为了简单起见，因此建议在与NPRACH发生碰撞时丢弃SR。

对于SR和ACK/NACK之间的冲突，一种可能性是将ACK/NACK与SR复用（例如，使用QPSK调制）。这不需要大量的规范工作。然而，性能将受到影响，因为QPSK所需的SNR将高出3 dB。这意味着ACK/NACK可能被错误解码，这具有重大影响。因此，可能需要一些调整技巧（例如增加重复次数）。因此，尽管使用ACK/NACK的SR复用是有益的，但还需要对性能和规范影响进行进一步研究。

调度请求还可能与正在进行或即将进行的DL传输发生冲突。对于SR和NPDSCH之间的冲突（例如，在正在进行的NPDSCH传输过程中发生的配置SR分配），应丢弃SR。在这种情况下，如果可以支持具有ACK/NACK的SR复用，则UE可以发送具有ACK/NACK的SR。否则，UE可以等待下一次配置的SR分配。

对于SR和NPDCCH搜索空间之间的冲突（例如，在正在进行的NPDCCH搜索空间中间发生的配置SR分配或与搜索空间重叠的正在进行的SR传输），应删除SR。