5G DM-RS – Sygnały Referencyjne Dedykowane do Demodulacji

5G DM-RS – Sygnały Referencyjne Dedykowane do Demodulacji

Wczoraj poznaliśmy strukturę dostępu radiowego E-UTRAN w 5G, a dziś przyjrzymy się szczegółowo DM-RS, czyli Dedicated Demodulation Reference Signals. Te sygnały są kluczowe dla poprawnego odbioru danych przez urządzenie – to dzięki nim możliwa jest demodulacja sygnału użytkowego w 5G NR. Zrozumienie DM-RS jest niezbędne do pojęcia, jak działają fizyczne kanały 5G oraz jak sieć dostosowuje się do warunków propagacyjnych.

Co to jest DM-RS?

DM-RS to specjalny rodzaj sygnału referencyjnego, który jest przesyłany razem z danymi użytkownika w kanale fizycznym, np. PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) lub PUSCH (Physical Uplink Shared Channel). Głównym celem DM-RS jest umożliwienie odbiornikowi estymacji kanału radiowego, aby poprawnie zdemodulować dane.

Dlaczego DM-RS są potrzebne?

• Pomagają w korekcji zniekształceń spowodowanych propagacją sygnału (np. wielodrogowość, zmienność kanału).
• Służą do estymacji kanału przez odbiornik UE lub stację bazową.
• Są niezbędne przy dekodowaniu danych z modulacji QPSK, 16QAM, 64QAM czy 256QAM.

DM-RS w PDSCH – Downlink

W kanale PDSCH DM-RS są przesyłane przez stację bazową (gNodeB) do urządzenia (UE). Ich rozmieszczenie w ramce zależy od wielu parametrów takich jak:

• Rodzaj modulacji
• Liczba warstw transmisji (MIMO)
• Tryb slotu (pełny lub częściowy)

W transmisji downlink DM-RS są dynamicznie konfigurowane – ich pozycja i liczba zależy od ustawień RRC i fizycznych parametrów kanału.

DM-RS w PUSCH – Uplink

W transmisji PUSCH (od UE do gNodeB), to urządzenie generuje sygnały DM-RS, aby umożliwić stacji bazowej poprawną estymację kanału uplink. W tym przypadku DM-RS są również używane w technikach eliminacji zakłóceń i dekodowania danych w wieloantenowych systemach uplink (SU-MIMO i MU-MIMO).

Pozycjonowanie DM-RS w siatce zasobów

Różnice między DM-RS a innymi sygnałami referencyjnymi

W 5G mamy kilka typów sygnałów referencyjnych, z których każdy ma inne zastosowanie:

• DM-RS – dedykowane do estymacji kanału w celu demodulacji danych.
• PTRS – pomocnicze sygnały referencyjne do korekcji częstotliwości i fazy.
• CSI-RS – sygnały do pomiarów jakości kanału (np. wybór beamformingu).
• SRS – wysyłane z UE w celu pomiarów uplink w wielu pasmach.

DM-RS różnią się od CSI-RS tym, że są dynamiczne i powiązane z konkretnym użytkownikiem oraz slotem danych. CSI-RS są bardziej ogólne i nadawane niezależnie od konkretnych danych.

Konfiguracja DM-RS

Konfiguracja DM-RS odbywa się za pomocą sygnalizacji RRC oraz DCI (Downlink Control Information). W parametrach konfiguracji określa się:

• Liczbę portów antenowych
• Pozycję DM-RS w symbolach OFDM
• Typ DM-RS (Type 1, Type 2)

Dzięki elastycznej konfiguracji możliwe jest dostosowanie DM-RS do potrzeb transmisji, np. zwiększenie ich liczby w przypadku szybkiego ruchu lub dużego tłumienia kanału.

Wydajność a obecność DM-RS

Większa liczba DM-RS zwiększa niezawodność transmisji, ale jednocześnie zmniejsza efektywność spektralną – część zasobów jest bowiem zarezerwowana na sygnały referencyjne, a nie dane użytkownika.

Dlatego system musi dynamicznie balansować między jakością kanału a wydajnością. To jedna z kluczowych funkcji planowania radiowego w 5G.

DM-RS w technikach MIMO

W systemach wieloantenowych (MIMO) DM-RS są kluczowe, bo umożliwiają rozróżnienie sygnałów z różnych warstw antenowych. Każda warstwa ma swój unikalny port DM-RS, który pozwala na osobną estymację kanału.

DM-RS a ruch mobilny

W warunkach wysokiej mobilności (np. pociąg, samochód) kanał szybko się zmienia. W takich przypadkach liczba DM-RS w slocie może być zwiększona, aby poprawić dokładność estymacji kanału. To pozwala na lepsze dopasowanie modulacji i kodowania w czasie rzeczywistym.

Czy DM-RS występują w Downlink Control Channel (PDCCH)?

Nie. PDCCH używa własnych sygnałów referencyjnych o nazwie CORESET Demodulation Reference Signals. DM-RS są stosowane wyłącznie do kanałów danych: PDSCH i PUSCH.

Podsumowanie i praktyczne znaczenie

DM-RS to niepozorne, ale niezwykle istotne elementy fizycznej warstwy 5G. Bez nich nie byłoby możliwe dekodowanie danych w dynamicznie zmieniającym się środowisku radiowym. Dziś poznałeś ich funkcję, zastosowanie i konfigurację. Jutro możemy zagłębić się w CSI-RS i SRS, które również odgrywają ważną rolę w adaptacji kanału i planowaniu radiowym w 5G.