5G NR标准 第8章 信道探测
现代无线电接入技术中的许多传输特征是基于关于信号将在其上传输的无线电信道的不同特性的或多或少详细知识的可用性。这范围可以从用于发射功率调整的无线电信道路径损耗的粗略知识到关于时间、频率和/或空间域中的信道幅度和相位的详细知识。许多传输特征也将受益于关于接收器侧所经历的干扰电平的知识。可以以不同方式并通过在无线电链路的发射器侧或接收器侧上的测量来获取关于不同信道特性的此类知识。例如,可以通过设备测量
现代无线电接入技术中的许多传输特征是基于信号传输无线电信道的不同特性或多或少详细知识的可用性。这范围可以从用于发射功率调整的无线电信道路径损耗的粗略知识到关于时间、频率和/或空间域中的信道幅度和相位的详细知识。许多传输特征也将受益于关于接收器侧所经历的干扰电平的知识。可以以不同方式并通过在无线电链路的发射器侧或接收器侧上的测量来获取关于不同信道特性的此类知识。例如,可以通过设备测量来获取有关下行链路信道特性的知识。然后可以将获取的信息上报给网络,用于为后续的下行链路传输设置不同的传输参数。或者,如果可以假设信道是互易的,即感兴趣的信道特性在下行和上行传输方向上相同,则网络可以通过估计相同的特性,在上行链路方向上自行获取相关下行信道特性的知识。在获取有关上行链路信道特性的知识时,存在相同的替代方案:
- 网络可以确定感兴趣的上行链路特性,并根据获取的信道知识向设备提供信息或直接控制后续上行链路传输;
- 假设信道互易性,设备本身可以通过下行链路测量获得有关相关上行链路信道特性的知识。
无论获取信道知识的确切方法是什么,通常都需要接收器可以测量/估计的特定信号感兴趣的通道特征。这通常表示为信道探测。本章将描述 NR 对此类信道探测的支持。特别是,我们将描述具体的参考信号、下行链路信道状态信息参考信号 (CSI-RS) 和上行链路探测参考信号(SRS),通常基于信道探测。我们还将概述用于下行链路物理层测量和相应设备向网络报告的 NR 框架。
8.1 下行信道探测——CSI-RS
在 LTE 的第一个版本(版本 8)中,下行链路传输方向的信道知识仅通过对所谓的小区特定参考信号 (CRS) 的设备测量来获取。 LTE CRS在长度为1ms的每个LTE子帧内在整个载波带宽上传输,并且可以假设在整个小区区域上传输。因此,接入LTE网络的设备可以假设CRS始终存在并且可以被测量。在LTE版本10中,CRS由所谓的CSI-RS补充。与 CRS 相比,LTE CSI-RS 不一定连续传输。相反,LTE 设备被明确配置为在一组 CSI-RS 上进行测量,并且不对 CSI-RS 的存在做出任何假设,除非它是为设备显式配置的。引入 CSI-RS 的起源是 LTE 的扩展,以支持超过四层的空间复用,这在版本 8 CRS 中是不可能的。然而,很快发现与 CRS 相比,CSI-RS 的使用通常是更灵活、更有效的信道探测工具。在 LTE 的后续版本中,CSI-RS 概念进一步扩展以支持干扰估计和多点传输等。如前所述,NR 发展的一个关键设计原则是尽可能避免“常开”信号。因此,NR 中没有类似 CRS 的信号。相反,唯一“永远在线”的 NR 信号是所谓的 SS 块(参见第 16 章),与 LTE CRS 相比,它在有限的带宽上传输并且具有更大的周期。 SS 块可用于功率测量以估计例如路径损耗和平均信道质量。然而,由于有限的带宽和低占空比,SS 块不适合更详细的信道探测,旨在跟踪在时间和/或频率上快速变化的信道属性。相反,CSI-RS 的概念在 NR 中重用并进一步扩展例如,为波束管理和移动性提供支持,作为对 SS 块的补充。
8.1.1 基本的 CSI-RS 结构
一个配置的 CSI-RS 可以对应多达 32 个不同的天线端口,每个端口对应一个要探测的信道。在 NR 中,CSI-RS 总是基于每个设备配置的。尽管基于每个设备的配置并不一定意味着传输的 CSI-RS 只能由单个设备使用,但理解这一点很重要。没有什么能阻止相同的 CSI-RS 使用相同的一组资源元素为多个设备单独配置,实际上意味着在设备之间共享单个 CS-RS 如图 8.1 所示,
单端口 CSI-RS 占用一个一个块内的单个资源元素对应于频域中的一个资源块和时域中的一个时隙。原则上,CSI-RS 可以配置为出现在该块内的任何位置,但实际上存在一些限制以避免与其他下行链路物理信道和信号发生冲突。特别是,设备可以假设配置的 CSI-RS 的传输不会与:
• 为设备配置的任何 CORESET 发生冲突;
• 与为设备调度的 PDSCH 传输相关联的解调参考信号;
• 传输的 SS 块。
多端口 CSI-RS可以将每个天线端口 CSI-RS 的多个正交传输视为共享分配给配置的多端口 CSI-RS 的整个资源元素集。在一般情况下,这种共享基于以下组合:
• 码域共享 (CDM),这意味着不同的每个天线端口 CSI-RS 在同一组资源元素上传输,通过调制 CSI 实现分离-具有不同正交模式的RS;
•频域共享(FDM),意味着不同的每个天线端口CSI-RS在一个OFDM符号内的不同子载波上传输;
•时域共享(TDM),意味着不同的每个-天线端口 CSI-RS 在一个时隙内的不同 OFDM 符号中传输。
此外,如图 8.2 所示,不同的每天线端口 CSI-RS 之间的 CDM 可以是:
• 在频域中,在两个相邻子载波上使用 CDM( 2 x CDM),允许两个每个天线端口的 CSI-RS 之间的码域共享;
• 在频域和时域中,通过两个相邻子载波和两个相邻 OFDM 符号 (4 x CDM) 上的 CDM,允许在多达四个每个天线端口的 CSI-RS 之间进行码域共享;
• 在频域和时域中,使用 CDM在两个相邻的子载波和四个相邻的 OFDM 符号(8 x CDM)上,允许最多八个每个天线端口 CSI-RS 之间的码域共享。
图 8.2 的不同 CDM 替代方案,结合 FDM 和/或 TDM,可以然后用于配置不同的多端口 CSI-RS 结构,其中,一般来说,N 端口 CSI-RS 在一个 RB/时隙块内总共占用 N 个资源元素。
作为第一个示例,图 8.3 说明了如何将两个-port CSI-RS 由频域中两个相邻的资源元素组成,通过 CDM 共享。换言之,二端口 CSI-RS 具有与图 8.2 中的基本 2 x CDM 结构相同的结构。在 CSI-RS 对应于两个以上天线端口的情况下,在某种意义上具有一定的灵活性,对于一个给定端口数量,根据 CDM、TDM 和 FDM 的不同组合,存在多种 CSI-RS 结构。例如,八端口 CSI-RS 有三种不同的结构(见图 8.4)。
• 频率-域 CDM 在两个资源元素 (2 x CDM) 上结合四次频率复用(图 8.4 的左侧部分)。因此,整个 CSI-RS 资源由同一 OFDM 符号内的八个子载波组成。
• 结合频率和时间复用的两个资源元素 (2 x CDM) 上的频域 CDM(图 8.4 中间部分)。因此,整个CSI-RS资源由两个OFDM符号内的四个子载波组成。
•四个资源元素上的时/频域CDM(4 × CDM)与两次频率复用相结合。因此,整个 CSI-RS 资源再次由两个 OFDM 符号内的四个子载波组成。
最后,图 8.5 说明了基于 8 3 CDM 和四倍频复用的组合的 32 端口 CSI-RS 的三种可能结构中的一种。这个例子也说明了频域分离的CSI-RS天线端口不一定要占用连续的子载波。同样,时域分离的CSI-RS天线端口不一定要占用连续的OFDM符号。一个多端口的CSI-RS,每个端口的CSI-RS和端口号的关联首先在CDM域进行,然后在频域,最后在时域。例如,这可以从图 8.4 的八端口示例中看出,其中通过 CDM 分离的每端口 CSI-RS 对应于连续的端口号。此外,对于 FDM 1 TDM 情况(图 8.4 的中心部分),端口号 0 到端口号 3 在同一个 OFDM 符号内传输,而端口号 4 到端口号 7 在另一个 OFDM 符号内联合传输。端口号 0 到 3 和端口号 4 到 7 因此通过 TDM 分开。
8.1.2 CSI-RS 配置的频域结构
为给定的下行链路带宽部分配置 CSI-RS,然后假设被限制在该带宽部分内并使用带宽部分的数字学。 CSI-RS 可以配置为覆盖带宽部分的全部带宽或仅覆盖 带宽的一小部分。 在后一种情况下,CSI-RS带宽和频域起始位置作为CSI-RS配置的一部分提供。在配置的CSI-RS带宽内,可以配置CSI-RS在每个资源块中传输,称为CSI -RS 密度等于 1。然而,CSI-RS也可以配置为仅在每个第二资源块中传输,称为CSI-RS密度等于1/2。 在后一种情况下,CSI-RS配置包括关于将在其中传输CSI-RS的资源块(奇数资源块或什至资源块)的集合的信息。 具有 4、8 和 12 个天线端口的 CSI-RS 不支持等于 1/2 的 CSI-RS 密度。还有可能配置密度为 3 的单端口 CSI-RS,在这种情况下,CSI-RS 占用每个资源块内的三个子载波。此 CSI-RS 结构用作所谓的跟踪参考信号 (TRS) 的一部分(参见第 8.1.7 节中的更多详细信息)。
8.1.3 CSI-RS 配置的时域属性
上面概述的每资源块 CSI-RS 结构描述了 CSI-RS 传输的结构,假设 CSI-RS 实际上是在给定的时隙中传输的。通常,CSI-RS 可以配置为周期性、半持久性或非周期性传输。在周期性 CSI-RS 传输的情况下,设备可以假设配置的 CSI-RS 传输每 N 个时隙发生一次,其中 N 范围从低至 4,即每第四个时隙传输一次 CSI-RS,到高达 640,即每 640 个时隙传输一次 CSI-RS。除了周期性之外,设备还为CSI-RS传输配置了特定的时隙偏移量(见图8.6)。
在半持久CSI-RS传输的情况下,一定的CSI-RS周期性和相应的时隙偏移的配置方式与周期性 CSI-RS 传输相同。然而,实际的 CSI-RS 传输可以基于 MAC 控制元素 (MAC CE) 激活/停用(参见第 6.4.4 节)。一旦激活了 CSI-RS 传输,设备就可以假设 CSI RS 传输将根据配置的周期继续进行,直到它被明确地停用。类似地,一旦 CSI-RS 传输被停用,设备可以根据配置假设不会有 CSI-RS 传输,直到它被明确重新激活。 在非周期性 CSI-RS 的情况下,没有配置周期。相反,设备通过 DCI 中的信令被明确通知(“触发”)每个 CSI-RS 传输瞬间。应该提到的是,周期性、半持久性或非周期性的属性严格来说不是CSI-RS 本身,而是 CSI-RS 资源集的属性(参见第 8.1.6 节)。结果,半持久和非周期性CSI-RS的激活/去激活和触发分别不是针对特定CSI-RS而是针对资源集中的CSI-RS集进行的。
8.1.4 CSI-IM——干扰测量的资源
配置的 CSI-RS 可用于导出关于传输 CSI-RS 的信道的属性的信息。通过从 CSI-RS 资源上实际接收的信号中减去预期的接收信号,也可以使用 CSI-RS 来估计干扰电平。然而,也可以根据所谓的 CSI-IM(干扰测量)的测量来估计干扰电平资源。图 8.7 说明了 CSI-IM 资源的结构。
可以看出,存在两种不同的CSI-IM结构,每个结构由四个资源元素组成,但具有不同的时间/频率结构。与 CSI-RS 类似,CSI-IM 资源在 RB/slot 块内的确切位置是灵活的,是 CSI-IM 配置的一部分。 CSI-IM 资源的时域属性与 CSI-RS 相同,也就是说,CSI-IM 资源可以是周期性的、半持久的(通过 MAC CE 激活/停用)或非周期性的(由 DCI 触发)。此外,对于周期性和半持久性 CSI-IM,支持的周期集与 CSI-RS 相同。在典型情况下,CSI-IM 资源将对应于在当前小区内不传输任何内容而在相邻小区中的 CSI-IM 资源应该对应于那些小区的正常活动。因此,通过测量 CSI-IM 资源内的接收器功率,设备将获得对由于其他小区内传输引起的典型干扰的估计。由于小区内的 CSI-IM 资源上不应有传输,因此设备应配置相应的资源作为所谓的 ZP CSI-RS 资源(见下文)。
8.1.5 零功耗 CSI-RS
上面描述的 CSI-RS 应该更正确地称为非零功率 (NZP) CSI-RS,以将它们与也可以为设备配置的所谓的零功率 (ZP) CSI-RS 区分开来。如果设备被调度用于在包括要在其上发送配置的 CSI-RS 的资源元素的资源上的 PDSCH 接收,则该设备可以假设 PDSCH 速率匹配和资源映射避开那些资源元素。然而,还可以调度设备以在资源上接收PDSCH,该资源包括与为不同设备配置的CSI-RS相对应的资源元素。在这种情况下,PDSCH 还必须围绕用于 CSI-RS 的资源元素进行速率匹配。 ZP-CSI-RS的配置是通知为其调度PDSCH的设备关于这种速率匹配的方式。配置的ZP-CSI-RS对应于具有与NZP-CSI-RS相同结构的一组资源元素。然而,虽然设备可以假设实际上传输了 NZP-CI-RS 并且设备可以在其上执行测量,但配置的 ZP-CSI-RS 仅指示设备应该假设 PDSCH 不是的一组资源块应该强调的是,尽管名称如此,但设备不能假设在与配置的 ZP-CSI-RS 对应的资源元素内没有传输(零功率)。如已经提到的,对应于ZP-CSI-RS的资源例如可以用于传输为其他设备配置的NZP-CSI-RS。 NR 规范所说的是,设备不能对与配置的 ZP-CSI-RS 对应的资源上的传输做出任何假设,并且该设备的 PDSCH 传输未映射到与配置的 ZP-CSI-RS 对应的资源元素。
8.1.6 CSI-RS 资源集
除了配置 CSI-RS 之外,一个设备还可以配置一个或多个 CSI-RS 资源集,正式称为 NZP-CSI-RS ResourceSets。每个这样的资源集包括一个或多个配置的 CSI-RS。2资源集然后可以用作报告配置的一部分,描述测量和由设备完成的相应报告(参见第 8.2 节中的更多详细信息)。或者,尽管名称如此,NZP-CSI-RS-ResourceSet 可能包含指向一组 SS 块的指针(参见第 16 章)。这反映了一些设备测量,尤其是与波束管理和移动性相关的测量,可以在 CSI-RS 或 SS 块上执行的事实。上面描述了如何配置 CSI RS 以用于周期性、半持久、或非周期性传输。正如那里提到的,这种分类严格来说不是 CSI-RS 本身的属性,而是资源集的属性。此外,半永久资源集中的所有 CSI-RS 都通过 MAC CE 命令联合激活/去激活。同样,非周期资源集中所有CSI-RS的传输都是通过DCI联合触发的。同样,一个设备可以配置CSI-IM资源集,每个资源集包括多个配置的CSI-IM,可以联合激活/deactivated(半持久 CSI-IM 资源集)或触发(非周期性 CSI-IM 资源集)。
8.1.7 跟踪参考信号(TRS)
由于振荡器的缺陷,设备必须跟踪和补偿时间和频率的变化以成功接收下行链路传输。为了协助设备完成此任务,可以配置跟踪参考信号 (TRS)。TRS 不是 CSI-RS。相反,TRS 是由多个周期的 NZP-CSI-RS 组成的资源集。更具体地说,TRS 由位于两个连续时隙内的四个单端口、密度为 3 的 CSI-RS 组成(见图 8.8)。资源集中的 CRS-RS 以及 TRS 本身可以配置为 10、20、40 或 80 毫秒的周期。请注意,用于 TRS CSI-RS 的资源元素(子载波和 OFDM 符号)的确切集合可能会有所不同。一个时隙内的两个 CSI-RS 之间始终存在四符号时域分隔。这种时域分离为可跟踪的频率误差设定了限制。同样,频域分离(四个子载波)为可跟踪的定时误差设置了限制。还有一种替代的 TRS 结构,其每时隙结构与图 8.8 的 TRS 结构相同,但仅包含两个 CSI-单时隙内的 RS,与图 8.8 中 TRS 结构的两个连续时隙相比。对于 LTE,CRS 的作用与 TRS 相同。然而,与 LTE CRS 相比,TRS 意味着更少的开销,只有一个天线端口,并且每个 TRS 周期只出现在两个时隙中。
8.1.8 映射到物理天线
第 7 章讨论了天线端口的概念以及与参考信号的关系。多端口CSI-RS对应一组天线端口,CSI-RS可以用于对这些天线端口对应的信道进行探测。然而,CSI-RS 端口通常不直接映射到物理天线,这意味着基于 CSI-RS 探测的信道通常不是实际的物理无线电信道。相反,在映射到物理天线之前,或多或少任何种类的(线性)变换或空间滤波,在图8.9中标记为F,可以应用于CSI-RS。此外,CSI-RS 映射到的物理天线的数量(图 8.9 中的 N)很可能大于 CSI-RS 端口的数量。
当设备基于 CSI-RS 进行信道探测时,空间滤波器 F 和 N 个物理天线都将显式可见。设备将看到的只是对应于 M 个 CSI-RS 端口的 M 个“信道”。空间滤波器 F 可能对于不同的 CSI-RS 非常不同。例如,网络可以映射两个不同配置的 CSI-RS,以便它们在不同方向上形成波束(见图 8.10)。
对于设备来说,这将表现为通过两个不同的信道传输的两个 CSI-RS,尽管它们是从同一组物理天线发送并通过同一组物理信道传播的。尽管空间滤波器 F 不是明确可见的设备,设备仍然需要对 F 做出一定的假设。 特别是,F 与第 7 章中讨论的天线端口的概念有很强的关系。 从本质上讲,如果两个信号映射到同一个集合,可以说从同一个天线端口传输例如,在下行链路多天线传输的情况下(见第 11 章),设备可以测量 CSI-RS 并向网络报告推荐的预编码器矩阵。当将所谓的传输层映射到天线端口时,网络然后可以使用推荐的预编码矩阵。 当选择合适的预编码矩阵时,设备将假设如果使用推荐的矩阵,则网络将预编码的输出映射到执行相应设备测量的CSI-RS的天线端口. 换句话说,设备将假设预编码信号将通过与应用于CSI-RS 相同的空间滤波器F 映射到物理天线。
8.2 下行测量和报告
NR 设备可以配置为执行不同的测量,在大多数情况下会向网络进行相应的报告。 通常,这种测量和相应报告的配置是通过报告配置完成的,在 3GPP 规范 [15] 中称为 CSI-ReportConfig。每个资源配置描述/指示:• 特定数量或集合 要报告的数量的数量;• 应该对其进行测量以获得要报告的一个或多个数量的下行链路资源;• 如何进行实际报告,例如,何时进行报告 完成以及用于报告的上行链路物理信道。
8.2.1 上报数量
报告配置指示设备应该报告的数量或一组数量。 例如,报告可以包括信道质量指示符 (CQI)、秩指示符 (RI) 和预编码器矩阵指示符 (PMI) 的不同组合,统称为信道状态信息 (CSI)。或者,报告配置可以 指示接收信号强度的报告,更正式地称为参考信号接收功率 (RSRP)。RSRP 历来是作为高层无线电资源管理 (RRM) 的一部分进行测量和报告的关键量,对于 NR 也是如此。 但是,NR 还支持 RSRP 的第 1 层报告,例如,作为支持波束管理的一部分(参见第 12 章)。 然后报告的内容更具体地称为 L1-RSRP,反映了报告不包括应用于更高层 RSRP 报告的更长期(“第 3 层”)过滤的事实。
8.2.2 测量资源
除了描述要报告的数量之外,报告配置还描述下行链路信号的集合,或者更一般地,描述应该对其执行测量以导出要报告的数量的下行链路资源的集合。这是通过将报告配置与一个或多个资源集相关联来完成的,如第 8.1.6 节所述。资源配置与至少一个 NZP-CSI-RS 资源集相关联,用于测量信道特性。如第 8.1.6 节所述,NZP-CSI-RS-ResourceSet 可以包含一组已配置的 CSI-RS 或一组 SS 块。例如,用于波束管理的 L1-RSRP 的报告因此可以基于对一组 SS 块或一组 CSI-RS 的测量。注意,资源配置与资源集相关联。因此,测量和相应的报告在在一组 CSI-RS 或一组 SS 块上执行的一般情况。在某些情况下,该组将仅包括单个参考信号。一个例子是用于链路自适应和多天线预编码的传统反馈。在这种情况下,设备通常会配置一个资源集,该资源集由单个多端口 CSI-RS 组成,设备将在该多端口 CSI-RS 上执行测量以确定并报告 CQI、RI 和 PMI 的组合。另一方面,在波束管理的情况下,资源集通常由多个 CSI-RS 或多个 SS 块组成,其中实际上每个 CSI -RS 或 SS 块与特定波束相关联。设备对资源集内的信号集进行测量,并将结果报告给网络,作为对波束管理功能的输入。还存在设备需要执行测量而没有任何相应的报告给网络的情况。一种这样的情况是设备应该为接收器侧下行链路波束形成进行测量。如第 12 章所述,在这种情况下,设备可以使用不同的接收器波束对下行链路参考信号进行测量。然而,测量结果不会报告给网络,而只会在设备内部使用,以选择合适的接收器波束。同时,设备需要配置参考信号进行测量。这种配置也包含在报告配置中,在这种情况下,要报告的数量定义为“无”。
8.2.3 上报类型
除了要报告的数量和要测量的资源集之外,报告配置还描述了应该何时以及如何执行报告。与 CSI-RS 传输类似,设备报告可以是周期性的、半持久性的或非周期性的。顾名思义,定期报告是通过一定的配置周期完成的。周期性上报总是在PUCCH物理信道上进行。因此,在周期性上报的情况下,资源配置还包括用于上报的周期性可用的PUCCH资源的信息。在半持久性上报的情况下,配置设备以与定期报告相同的方式具有定期发生的报告实例。但是,可以通过 MAC 信令 (MAC CE) 激活和停用实际报告。与定期报告类似,半持久报告可以在 peri 上完成。物理分配的 PUCCH 资源。或者,可以在半持久分配的 PUSCH 上完成半持久报告。后者通常用于更大的报告有效载荷。非周期性报告是通过 DCI 信令明确触发的,更具体地说,在上行链路调度授权(DCI 格式 0-1)内的 CSI 请求字段内。 DCI 字段最多可以由 6 个比特组成,每个配置的周期性报告都与一个特定的比特组合相关联。因此,最多可以触发 63 个不同的非周期报告。非周期性报告总是在调度的 PUSCH 上完成,因此需要上行链路调度授权。这就是为什么aperiodicreporting的触发只包含在上行调度授权中而不包含在其他DCI格式中的原因。 需要注意的是,在非周期报告的情况下,报告配置实际上可以包括多个用于信道测量的资源集,每个都有自己的一组参考信号(CSI-RS 或 SS 块)。每个资源集都与 DCI 中 CSI 请求字段的特定值相关联。通过CSI请求,网络可以以此方式触发相同类型但基于不同测量资源的报告。请注意,原则上可以通过为设备配置多个报告配置来完成相同的工作,其中不同的资源配置将指定相同的报告配置和报告类型,但测量资源不同。定期、半持久和非周期性报告不应与第 8.1.3 节中描述的周期性、半持久性和非周期性 CSI-RS 混淆。例如,非周期性报告和半持久性报告可以很好地基于对周期性 CSI-RS 的测量。另一方面,周期性报告只能基于对周期性 CSI-RS 的测量,而不能基于非周期性和半持久性 CSI-RS。表 8.1 总结了报告类型(定期、半持续和非定期)和资源类型(定期、半持续和非定期)的允许组合。
8.3 上行信道探测:SRS
为了启用上行链路信道探测,设备可以被配置用于探测参考信号(SRS)的传输。在许多方面,SRS 可以被视为下行链路 CSI-RS 的上行链路等效项,因为 CSI-RS 和 SRS 都用于信道探测,尽管传输方向不同。 CSI-RS 和 SRS 也可以作为 QCL 参考可以将其他物理信道配置为分别与 CSI RS 和 SRS 准共置传输的意义。因此,给定适用于 CSI-RS/SRS 的接收器波束的知识,接收器知道相同的接收器波束也应该适用于所讨论的物理信道。然而,在更详细的层面上,SRS 的结构与 CSI 完全不同-RS。
• SRS 限制为最多四个天线端口,而 CSI-RS 最多支持 32 个天线端口。
• 作为上行链路信号,SRS 设计为具有低立方度量 [60],可实现高设备功率放大器效率. SRS 的基本时间/频率结构如图 8.11 所示。
在一般情况下,SRS 跨越一个、两个或四个连续的 OFDM 符号,并且位于时隙的最后六个符号内的某处。在频域中,SRS 具有所谓的“comb”结构,这意味着 SRS 在每第 N 个子载波上传输,其中 N 可以取值 2 或 4(“comb 2”和“comb-4”,分别)。来自不同设备的 SRS 传输可以通过分配对应于不同频率偏移的不同梳在同一频率范围内进行频率复用。对于comb-2,即在每隔一个子载波传输SRS时,可以频率复用两个SRS。在梳 4 的情况下,最多可以对四个 SRS 进行频率复用。图8.12图示了假设跨两个OFDM符号的comb-2 SRS的SRS复用的示例。
8.3.1 SRS序列和Zadoff-Chu序列
应用于 SRS 资源元素集的序列部分基于所谓的 Zadoff Chu 序列。由于其特定的特性,Zadoff Chu 序列在 NR 规范中的多个地方使用,特别是在上行传输方向。 Zadoff Chu 序列也广泛用于 LTE。长度为 M 的 Zadoff Chu 序列由以下表达式给出:
(8.1)中,Zadoff Chu序列有一个特征参数u,称为Zadoff Chu序列的根索引。对于给定的序列长度 M,生成 uniqueZadoff Chu 序列的根索引的数量等于与 M 互质的整数的数量。出于这个原因,素数长度的 Zadoff Chu 序列特别有趣,因为它们最大化可用 Zadoff Chu 序列的数量。更具体地说,假设序列长度 M 是质数,则有 M 1 个唯一的 Zadoff Chu 序列。 Zadoff Chu 序列的一个关键性质是 Zadoff Chu 序列的离散傅立叶变换形式也是 Zadoff Chu sequence.6 从方程。 (8.1) 很明显,Zadoff Chu 序列具有恒定的时域幅度,从功率放大器效率的角度来看是好的。由于Zadoff Chu序列的傅里叶变换也是Zadoff Chu序列,那么在频域上也应该是恒功率的,即除了时域幅度恒定外,Zadoff Chu序列还具有平坦的谱。平谱等价于任何非零循环移位的零循环自相关,这意味着相同Zadoff Chu序列的两个不同时域循环移位彼此正交。请注意,时域中的循环移位对应于在频域中应用连续相位旋转。尽管优选具有质数长度的 Zadoff Chu 序列以最大化可用序列的数量,但 SRS 序列不是质数长度。因此,SRS序列是基于长度M小于或等于所需SRS序列长度的最长素数长度Zadoff Chu序列的扩展Zadoff Chu序列。然后在频域中将序列循环扩展到所需的 SRS 序列长度。由于扩展是在频域进行的,扩展序列仍然具有恒定的频谱,因此具有“完美”的循环自相关,但时域幅度会有所不同。扩展的Zadoff Chu序列将用作序列长度的SRS序列36 或更大,对应于分别在梳 2 和梳 4 情况下扩展超过 6 和 12 个资源块的 SRS。对于较短的序列长度,已经通过计算机搜索找到了具有良好时域包络特性的特殊平坦频谱序列。原因是,对于较短的序列,将没有足够数量的 Zadoff Chu 序列可用。同样的原则也将用于在 NR 规范中使用 Zadoff Chusequences 的其他情况,例如,用于上行链路 DMRS(参见第 9.11.1 节)。
8.3.2 多端口SRS
在支持多个天线端口的 SRS 的情况下,不同的端口共享相同的一组资源元素和相同的基本 SRS 序列。然后应用不同的相位旋转来分离不同的端口,如图 8.13 所示。
如上所述,在频域中应用相位旋转等效于在时域中应用循环移位。 在 NR 规范中,上述操作实际上被称为“循环移位”,尽管它在数学上被描述为频域相移。
8.3.3 SRS时域结构
与 CSI-RS 类似,SRS 可以配置为周期性、半持久性、非周期性传输:
• 周期性 SRS 以特定配置的周期和该周期内的特定配置时隙偏移进行传输;
• 半持久性 SRS 具有配置的 周期性和时隙偏移与周期性 SRS 相同。 然而,实际的SRS传输根据配置的周期和时隙偏移量是通过MAC CE信令激活和去激活;
• 非周期性SRS只有在通过DCI明确触发时才传输。
需要指出的是,与CSI-RSI类似,激活 分别用于半持久和非周期性 SRS 的 / 停用和触发实际上不是针对特定 SRS 完成的,而是针对所谓的 SRS 资源集完成的,在一般情况下,该资源集包括多个 SRS(见下文)。
8.3.4 SRS资源集
与CSI-RS类似,一个设备可以配置一个或多个SRS资源集,每个资源集包括一个或多个配置的SRS。如上所述,SRS可以被配置用于周期性、半持久性或非周期性传输。配置的 SRS 资源集中包含的所有 SRS 都必须属于同一类型。换句话说,周期性、半持久性或非周期性传输也可以看作是一个 SRS 资源集的属性。 一个设备可以配置多个 SRS 资源集,用于不同的目的,包括下行链路和上行链路多天线预编码和下行链路和上行链路波束管理。非周期性 SRS 的传输,或更准确地说,包括在非周期性 SRS 资源集中的一组配置的 SRS 的传输由 DCI 触发。更具体地说,DCI 格式 0-1(上行链路调度授权)和 DCI 格式 1-1(下行链路调度分配)包括一个 2 比特的 SRS 请求,它可以触发三个不同的非周期性 SRS 资源集中的一个的传输,这些资源集是为设备(第四位组合对应于“无触发”)。
8.3.5 物理天线映射
与 CSI-RS 类似,SRS 端口通常不直接映射到设备物理天线,而是通过一些空间滤波器 F,将 M 个 SRS 端口映射到 N 个物理通道(见图 8.14)。
为了提供连接而不管旋转在设备的方向上,支持高频操作的 NR 设备通常包括指向不同方向的多个天线面板。 SRS到这样的面板的映射是从SRS天线端口到物理天线集合的变换F的示例。来自不同面板的传输将对应于不同的空间滤波器 F,如图 8.15 所示。
与下行链路类似,空间滤波器 F 具有实际影响,尽管它从未对网络接收器明确可见,而只是被视为整体渠道的一个组成部分。例如,网络可以基于设备传输的 SRS 对信道进行探测,然后决定设备应该用于上行链路传输的预编码器矩阵。然后假定该设备结合应用到SRS的空间滤波器F使用该预编码器矩阵。在其他情况下,可以使用由某个 SRS 定义的天线端口来明确地调度设备以进行数据传输。在实践中,这意味着假设设备使用已用于 SRS 传输的相同空间 F 进行传输。实际上,这可能意味着设备应该使用与 SRS 传输相同的波束或面板进行传输。
<完>
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