双定时提前（Dual Timing Advance）的理解

通信大视野

一、引言

定时提前（Timing Advance，TA）是无线通信系统中用于确保上行链路（UL）传输时间同步的关键机制。在多输入多输出（MIMO）技术和多传输接收点（TRP）的应用场景中，尤其在5G NR（新无线电）系统中，由于不同TRP的同步误差和不同的往返传播时间（RTT），需要引入双定时提前（Dual Timing Advance, 2TA）机制，以确保UE与多个TRP的UL传输同步。本文将详细探讨双定时提前的工作原理及其在多TRP操作中的应用，提供一个全面且深入的分析。

二、工作原理

在传统的单TRP系统中，定时提前（TA）由网络向UE发送，以调整UE的UL传输时间，使得UL信号能够在希望的时间窗口内到达基站。在多TRP系统中，由于不同TRP之间的同步误差和不同的RTT，UL传输到不同TRP的时间可能不同。因此，单一的TA值可能无法满足多个TRP的同步要求，这时就需要引入双定时提前（2TA）。

三、双定时提前的实现

在5G NR系统中，双定时提前（2TA）机制允许UE同时与两个TRP保持UL传输同步。其具体实现包括以下几个方面：

• TA组（TAG, Timing Advance Group）：
  
  
  • UE支撑两个TA组，每个TA组关联一个TAG ID。每个TA组有一个对应的TA值，该值由网络通过定时提前命令（TAC, Timing Advance Command）获得。
  • 每个UL/联合TCI状态关联一个TAG ID，UE根据该TCI状态的TAG ID应用相应的TA值进行UL传输。
    
    
• 无竞争随机接入（CFRA, Contention-Free Random Access）：
  
  
  • 通过PDCCH命令触发的无竞争随机接入用于获取与TAG ID关联的TA值。PDCCH命令可以触发PRACH（物理随机接入信道）传输到相同或不同的TRP。
  • 关联的路径损耗参考信号（PLRS, Pathloss Reference Signal）根据PRACH传输的TRP是否与PDCCH命令的TRP相同而确定。
    
    
• 多TRP操作中的2TA支撑：
  
  
  • 在多TRP系统中，UL传输到不同TRP可能需要不同的UL定时提前值。2TA机制在UE与两个TRP通信时尤为重要。
  • 对于跨小区和小区内的mDCI（多DCI）基础的多TRP操作，UE可以支撑两个TA组，每个TA组分别关联不同的DL参考时间和相应的TA值。
  • 通过2TA机制，UE可以确保其UL传输在每个TRP的希望时间窗口内到达，从而实现同步。
    
    

四、应用场景

双定时提前（2TA）在多TRP操作中的应用场景包括但不限于：

• 联合传输（Coordinated Multipoint Transmission, CoMP）：
  
  
  • 在CoMP中，多个TRP协同工作以提高系统的频谱效率和覆盖范围。2TA机制确保UE的UL传输能够在多个TRP间实现同步，从而提高传输性能。
    
    
• 动态TRP选择和切换：
  
  
  • 在动态TRP选择和切换过程中，不同TRP的同步要求可能不同。2TA机制允许UE根据当前连接的TRP动态调整其UL传输时间，从而实现无缝切换和优化传输性能。
    
    
• 高移动性场景：
  
  
  • 在高移动性场景中，由于UE与不同TRP的距离变化较快，RTT差异较大，2TA机制可以提供更加灵活和准确的UL传输时间调整，从而提高传输可靠性和系统性能。
    
    

五、信令过程

双定时提前（2TA）的信令过程包括以下几个步骤：

• 初始化和配置：
  
  
  • 网络通过RRC（无线资源控制）信令为UE配置TA组和对应的TAG ID，并向UE下发初始的TA值。
  • 当UE初次接入网络或发生小区切换时，网络通过PDCCH命令触发无竞争随机接入过程，UE根据命令实行PRACH传输并获取相应的TA值。
    
    
• 定时调整：
  
  
  • 在UL传输过程中，网络根据测量到的UL信号到达时间，向UE发送定时提前命令（TAC），UE根据命令调整其UL传输时间。
  • 对于多TRP系统，网络向UE发送包含两个TA值的命令，分别用于调整与两个TRP的UL传输时间。
    
    
• 动态调整：
  
  
  • 在动态TRP选择或切换过程中，网络通过信令通知UE更新相应的TA值，以确保与新TRP的UL传输同步。
  • 2TA机制允许UE根据新的TRP配置动态调整UL传输时间，从而实现平滑切换和优化传输性能。
    
    

六、结论

双定时提前（2TA）是5G NR系统中多TRP操作的关键技术，通过引入两个TA组和相应的信令机制，2TA机制能够确保UE与多个TRP的UL传输同步，从而提高系统的频谱效率、覆盖范围和传输性能。本文详细探讨了2TA的工作原理、应用场景和信令过程，为读者提供了一个全面且深入的学习材料，有助于深入理解和研究5G MIMO技术的发展和应用。

参考文献

• TS 38.214: "NR; Physical layer procedures for data"
• TS 38.211: "NR; Physical channels and modulation"
• TS 38.213: "NR; Physical layer procedures for control"
• TS 38.212: "NR; Multiplexing and channel coding"
• TS
• 38.331: "NR; Radio Resource Control (RRC); Protocol specification"