2017/10/28
TR38.913需求中明确提出“Different options and flexibility for splitting the RAN architecture shallbe allowed”，因此，2016年5月底进行的RAN3 #91bis会议上就开始正式讨论RAN架构分割的方案。
2016年5月进行的RAN3#91bis会议发布的TR38.801只考虑7种分割方案，在其后的RAN3#92会议中才加入了第8种切分方案(即RLC内部切分的方式)。此后的会议就基于这8种分割方式进行讨论。
2017/3的RAN #75会议上，确定选项2作为RAN内部CU/DU高层切分的标准，而关于RAN架构的低层切分，则认为其研究工作没有完成，需要延后进行。
选项6对应物理层内部切分方式。
由于在RLC内部增加了一个选项，物理层内部切分方式对应选项7。
物理层内部切分方式选项7细分为7-1和7-2。
选项7-1的定义： (注：此定义内容后续未曾修改，为SI阶段最终结论)
上行方向上，FFT、CP去除和可能的PRACH过滤功能都位于DU中，PHY剩余部分位于CU中，PRACH过来的含义还有待研究(FFS)。
下行方向上，iFFT和CP添加位于DU中，，PHY的剩余部分位于CU中。
选项7-2的定义： (注：此定义内容后续未曾修改，为SI阶段最终结论)
上行方向上，FFT、CP去除、资源去影射以及可能的预过滤功能都位于DU中，其余PHY功能位于CU中。
下行方向上，iFFT、CP添加、资源影射和预编码功能位于DU，其余PHY功能位于CU中。
选项7-1：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-2：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-3(仅用于下行)：(注：此定义内容后续未曾修改，为SI阶段最终结论)
只有编解码位于CU中，PHY层其他功能位于DU中。
选项7-1：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-2：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-3：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-1：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-2：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-3：与RAN#93 TR38.801-v040中定义的内容一致。
选项7-1的定义：
上行方向上，FFT、CP去除和可能的PRACH过滤功能都位于DU中，PHY剩余部分位于CU中，PRACH过来的含义还有待研究(FFS)。
下行方向上，iFFT和CP添加位于DU中，PHY的剩余部分位于CU中。
选项7-2的定义：
上行方向上，FFT、CP去除、资源去影射以及可能的预过滤功能都位于DU中，其余PHY功能位于CU中。
下行方向上，iFFT、CP添加、资源影射和预编码功能位于DU，其余PHY功能位于CU中。
选项7-3(仅用于下行)：
只有编解码位于CU中，PHY层其他功能位于DU中。
RAN架构的低层分割的研究工作没有完成，需要延后进行。
需要进一步对低层分割方案、可行性、切分方式选择等进行评估，并且进入规范阶段之强，需要基于NR进行技术优势的对比分析。
研究阶段(SI)的讨论结果表明，选项6和7更受欢迎。
NEC和KDDI在该提案的选项5中，提议将物理层切分为PHYx和PHYy，PHYx及其上部分位于CU中，PHYy及以下部分位于DU中，因此，存在多种切分的可能性。比如，一种可能性就是：
DL：PHYx包含信道编码(TS36.212)，PHYy包含调制和物理信道(TS36.211)。
UL：PHYx包含解调及以上的功能，包括信道估计；PHYy包含FFT/资源去影射。
图中，选项5~7都和物理层内部切分相关。
- 选项1：前传从RF处开始切分。CU具有所有的基带功能，DU仅包含RF处理功能。CU和DU间传送的是时域IQ信号。
- 选项2：前传从层影射和预编码功能模块处进行切分。CU中具有除了资源影射和IFFT功能之外的其余的基带功能。CU和DU间传送的是频域IQ信号。
- 选项3：前传从调制功能模块处切分。DU包含RF、层影射和预编码功能。CU和DU间传送的是调制符号。
- 选项4：前传从比特级处理功能模块处切分。DU包含RF、层影射、预编码和调制等功能。CU和DU间传送的是比特符号。
- 选项5：前传从MAC功能模块处切分。CU包含整个用户面处理功能，DU包含整个物理层处理功能。CU和DU间传送的是传输块(TB)。
借助LTE协议，来分析说明PHY处理的多个功能模块。
上行方向上的处理过程为：iFFT和CP去除、资源去影射、UL信道合并/过滤(如果mMIMO上行需要压缩，则用于对mMIMO的上行数据进行压缩)、信道估计和MIMO均衡、IDFT和解调，同时比特级处理包括信道解码、速率去适配、交织、去扰等。
下行方向上的处理过程为：比特处理包括编码、速率适配、交织和加扰，以及调制、层影射、预编码、资源影射、FFT、CP添加等。
NGMN中定义了4种PHY内部切分方式，如下图所示。
切分I：比特处理与调制之间。比特处理在CU中实现，其余PHY功能在RU中实现。
切分II：资源影射和MIMO(UL)和预编码(DL)之间。下行比特处理、调制、层影射、预编码在DU中实现；上行比特处理、解调、iDFT、MIMO/CE在CU中实现；资源影射/去影射、iFFT/FFT在RU中实现。
切分III：资源影射和FFT之间。FFT/iFFT功能在RU中，其余在CU中。
切分IV：I/Q接口或者压缩的I/Q接口，与CPRI或者添加I/Q压缩的CPRI相类似。
物理层功能切分需要高的吞吐量和低时延的前传，因为PHY功能在HARQ环中，且吞吐量相当地高。
采用高性能的前传，需要看哪种切分选项能代理更多地集中化的好处，如功能更集中、更好地支持协作(cooperation)和资源共享等。
NGMN的选项I在物理层无法支持不同RU间的协作，选项4则是CPRI方式，因此在前传吞吐量较高的条件下，选项II和III值得多加研究。
5G中引入了多天线，部分天线相关的功能应当保留在RU中，以便避免吞吐量过高。支持mMIMO和波束赋形时，可以考虑选项7-1和7-2，7-1与NGMN的选项III相类似，7-2的下行与NGMN的选项II相类似，但是在CU中增加了上行mMIMO中支持MIMO/CE处理所需的信道合并/滤波功能，其余则位于RU中。
选项7-1是保护带和CP数据都去除后的频域数据，FFT/iFFT功能和PRACH过滤功能位于DU中，其余PHY功能和上层功能位于CU中。可以采用2种方法降低话务吞吐量，一种就是去除保护带和CP数据，另一种就是频域压缩。采用简单的资源块选择、CP去除、A/U律压缩，能够将峰值吞吐量降低到1/4(by 4x times)，研究报告也表明，当考虑实际负荷和调制时，前传上系统级的峰值吞吐量可以降低到1/10(by 10x)。
选项7-2中的数据与用户数据流(stream)成比例，与天线数没关系(agnostic)。下行方向上，预编码、资源影射、iFFT位于DU。上行方向上，FFT、资源去影射、上行信道合并/过滤等在DU中。下行数据和控制信道的预编码功能有所不同。上行数据和控制信道的合并和过滤功能也有所不同。CU对合并和过滤的方法和参数进行控制，其功能在于将数据流(data stream)从天线数压缩为用户流(user stream)，可以采用简单的天线数据合并或者MRC过滤、或者基于sounding信道估计结果或者其他方式的ZF滤波。合并/过滤后，最小数据流与用户流相同，因此CE和MIMO均衡只与用户流有关，而与天线数无关。采用这种切分方式，下行可以采用用户sounding估算结果来产生预编码，上行可以利用sounding估算结果来进行预滤波，可以有效地对数据流从天线维度压缩到用户流维度，从而降低7-1的吞吐量。
R3-162002：RAN functional split intraPHY (Intel，在R3-161571基础上修改)
R3-162062：TP for RAN functional splitoption 7(Intel，在R3-161571和R3-162002基础上修改)
2个提案的最终信息如下：
选项7（PHY内部切分）：
部分物理层功能和RF位于DU中，上层位于CU中。
这种选项有多种认识(realizations)，包括异步(asymmertrical)模式，其中7.1用于上行，7.2用于下行。可以采用压缩技术来降低CU和DU之间所需的传输带宽。
上行方向上，FFT、CP去除等功能位于DU中，它可以采用2个子选项。剩余部分位于CU中。
下行方向上，iFFT和CP添加等功能位于DU中，它可以采用2个子选项。PHY的剩余部分位于CU中。
选项7.1：
- 上行方向上，FFT、CP去除以及可能的PRACH过滤功能位于DU中，PHY层的其余功能位于CU中，PRACH过滤的含义后续确定。
- 下行方向上，iFFT和CP添加功能位于DU中，PHY层的其余功能位于CU中。
选项7.2：
- 上行方向上，FFT、CP去除、资源去影射以及可能的预滤波功能位于DU中，PHY层的其余功能位于CU中，预过滤的含义后续确定。
- 下行方向上，iFFT、CP添加、资源影射和预编码功能位于DU中，PHY层的其余功能位于CU中。
2种选项都允许高级接收机的优化使用。
选项7可能会有多种选项。本提案中，物理层的高层包括层影射/预编码及以上部分的功能，物理层的低层包括资源(去)影射/(I)FFT影射及以下(RF)功能。
2.3 选项7(物理层内部切分)：好处和考虑
PHY层内部的底层切分需要仔细考虑各种因素。我们认为，PHY内部切分需要满足以下三方面的要求：
[1] 不排除先进接收机的应用(implementation)。
[2] 多个TP间应当具有联合处理(JR和JT)的能力。
[3] 需要保持合理的传输带宽。
下图为NR中一个高级迭代(iterative)接收机的示意图。LTE接收机通常采用单级(single stage)接收机，相信更高级的接收机(如Turbo均衡器)可能在NR中使用。这不仅仅是因为计算能力的提高，也在于NR物理层涉及的概念与LTE有所通。一些主要的考虑如下：
上行高阶MIMO：NR中使用MIMO的时候，上行需要对多个空间层进行解码。随着MIMO流(stream)的增加，流间干扰的增加会使得先进接收机的好处会越来越明显。
无需CP(CP-less)的波形设计：如果NR阶段2包含一个无需CP的波形设计，则除了会遭遇流(stream)之间的干扰外，NR信号也会遭遇符号间干扰，因此先进接收机的好处会更显著。
高频段：NR采用高频部署时，先进迭代(iterative)接收机不仅有助于上行链路预算，也对UE的功耗会有影响。
PHY功能通览(接收机侧)(包括SIC接收机和Turbo均衡器)
考虑到以上原因，NR中任何PHY层的切分都不能排除或者限制任何类别的先进接收机的使用。
对上述迭代接收机的进一步分析表明，要想同时满足上述三项需求，NR中上行和下行采用公共的PHY层切分方式比较困难，因此显然上行和下行采用异步切分会更有好处。
2.3.1 下行方向：
好的PHY切分方式在下行比上行更易于实施，这是因为下行方向上，FEC和天线处理不需要在一起(co-located)，FEC处理可以位于CU中，天线预编码可以位于DU中。预编码权值可以通过控制面从DU发送到CU，这也便于在多个TP(RU)间进行传输如联合传输(Joint Transmission)。这种方式的好处在于DU和CU接口上的层数是空间层的数目Ns。反之，如果天线预编码位于CU中，则DU和CU接口上的层数就是接收机的数目Nt。通常，Nt>>Ns，因此将预编码放置在DU中能够使传输带宽的需求更为合理。因此，选项7才更能满足上述3项要求。
2.3.2 上行方向：
上行PHY处理中，有必要将均衡和FEC解码放在CU中，因为这样便于采用更先进的接收机如Turbo均衡或者SIC，从而满足上述第一项需求。另外，将天线处理放在CU中便于在多个TP间采用联合接收(JR)，从而满足上述第二项要求。然而，问题在CU和DU间需要传送的层数与TRX数相等(因为均衡在CU中执行)。也可能会观察到，即使层数很大，信号间的相关性也会很强，因为PHY层数Ns<>。因此，需要采用线性压缩技术来降低接口上的传输带宽需求，以满足上述第三个要求。
下图为UL方向上一个先进迭代接收机的例子，PHY层采用上述线性压缩技术，以满足所有三项要求。
采用上行PHY切分的PHY功能通览(接收机侧)(包括SIC接收机和Turbo均衡器)
图中看到，采用线性空间压缩技术，有可能将CU与DU接口上的PHY层数从Nt降到Ns。CU中，需要采用相应的空间解压缩来恢复Nt层，因此CU要在所有Nt维度执行信道估算和均衡工作。由于压缩和解压过程中会带来一些错误，因此性能也可能会变差，但是采用这种方法来降低传输带宽的需求远胜过任何性能降低的影响。更重要的是，这种方法确实是满足上述三项要求的切实可行的PHY切分方式。
之前一些提案讨论过选项7的两种切分方案，我们提出第三种切分方案，并进行优劣分析。以下以LTE为例进行说明。
[1] 选项7a：
下行：预编码、资源影射和FFT位于DU中，数据和控制信道的DL预编码可能是不同的。其余PHY功能位于CU中。
上行：IFFT、资源去影射、UL信道合并/滤波位于DU中，数据和控制信道的UL信道合并/滤波可能不同。其余PHY功能位于CU中。
好处：数据与层数有关，与天线端口数无关。DL和UL的带宽较小。
坏处：与其它切分方式相比，pooling增益有所降低。
[2] 选项7b
DL：IFFU和CP添加功能位于DU中，其余的PHY功能位于CU中。
UL：FFT和CP去除功能及PRACH过滤功能位于DU中，其余的PHY功能位于CU中。
好处：增加了Pooling增益，通过去除保护带宽和CP以及频域压缩，一定程度上数据降低了话务吞吐量。
坏处：UL和DL的带宽需求都很高。
[3] 选项7c
DL：预编码功能、资源影射、IFFT、CP添加位于DU中，数据和控制信道的DL预编码可能是不同的。其余PHY功能位于CU中。
UL: FFT、CP去除以及PRACH过滤等功能位于DU中，其余PHY功能位于CU中。
好处：下行数据与层数有关，与天线数或者天线端口数无关，可以显著降低带宽需求。上行数据，通过去除CP和进行频域压缩，可以降低话务吞吐量。更重要的是，这种切分方式可以获得更多的pooling增益。
坏处：相对于信道合并/滤波影射的分割方式，UL带宽有所增加。
PHY切分选项6A、6B和6C说明如下(以下行为例)。
- 6A：前传从比特级处理功能处分割。DU包含RF、资源影射和IFFT、层影射和预处理以及解调功能。CU和DU间传送比特符号。
- 6B：前传从调制功能处分割。DU包含RF、资源影射和IFFT、层影射和预处理功能。CU和DU间传送调制符号。
- 6C：前传从层影射和预编码处切分。CU中具有除了RE影射和IFFT功能之外的其它全部基带功能，CU和DU间传送频域IQ信号。
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