从系列中:了解5G NR标准
Marc Barberis,MathWorks
本视频讨论了5G新无线电(NR)中启用信道探测的信号。这些信号包括下行链路上的信道状态信息参考信号(CSI-RS)和上行链路上的探测参考信号(SRS)。信道探测提供用于资源分配和波束形成的信道信息。
本视频解释了CSI-RS的时间和频率结构,并介绍了零功率CSI-RS及其在干扰测量中的作用。您将了解如何通过代码本将CSI反馈给gNodeB。然后,您将了解SRS的时间和频率结构,以及因此如何将合适的上行链路波束形成传送到UE。最后,本视频介绍了CSI-RS和SRS的角色与DMR角色之间的区别。
这是我们系列节目的新一集5G解释.在本视频中,我们将讨论5G NR中支持信道探测和信道估计的可用信号。金宝app
首先,我们将定义信道探测。然后,我们将研究下行链路上支持信道探测的信道状态信息参考信号(CSI-RS)和上行链路上等价的探测参考信号(SRS)。金宝app
5G NR在很大程度上依赖波束形成在接收现场提供足够的SINR,特别是在毫米波传输时。但是波束形成需要传播信道的知识。
传播信道取决于发射频率。因此,如果上行链路和下行链路工作在两个不同的频率上,就像FDD的情况一样,就没有选择,只能依靠接收器将信道的信息反馈给发射机。这是右下角的情况。
在TDD的情况下,在上行链路和下行链路共享相同的发射频率的情况下,另一方面,可以基于上行链路发射(或相反)的测量来估计下行链路信道。
无论哪种情况适用,两个方向都依赖特殊的音响信号。这些探测信号是下行的CSI-RS和上行的SRS。
CSI-RS在5G NR中并不是一个新概念,它们在LTE中也有同样的用途,尽管在5G NR中它们的规范细节有所不同。
CSI-RS是在带宽部分内传输的,就像任何UE预期要听的东西一样。它们有助于波束形成,干扰估计,以及协调的多点传输或CoMP。
顺便提一下,CSI-RS有一个子类型叫做跟踪参考信号(tracking reference signal, TRS),不要与相位跟踪参考信号(phase tracking reference signal, PTRS)混淆,它们的目标和特征略有不同。我们稍后会再次提到它。
CSI-RS被限制在带宽部分,但它们不限于包含UE数据的带宽部分的子集——如果有数据传输的话。因此,相对于与数据传输相关的DMRS,它们可能跨整个带宽部分提供关于信道的信息。
让我们从频域开始讨论CSI-RS的频域和时域特性。
频域中有两种主要类型的CSI-RS:一种和另一种。密度为1时,每个资源块中都存在CSI-RS。在密度为一半的情况下,它们存在于其他资源块中。
第三种类型,在频域中密度非常大,密度为3,称为跟踪参考信号,如前所述。这种类型的CSI-RS是单端口,而其他CSI-RS可以支持多达32个MIMO应用天线端口。金宝app
这是密度1和密度一半的具体视图。可以看出,在密度为1的情况下,CSI-RS存在于每一个资源块中,而CSI-RS存在于右边一半的资源块中。
时域中的CSI-RS事件可以用三种不同的方式进行调度:周期性、半持续性和非周期性。
周期性传输就是它听起来的样子,周期在4到640个插槽之间。半持久性与周期性相同,但传输可以暂时暂停。
非周期传输没有预先设定的时间表。终端必须通过下行控制信息(DCI)得到此类传输的通知,这一概念在本系列的另一集中有所解释5G解释系列。
到目前为止,我们假设这些CSI-RS是由发射器发送的已知符号,以帮助信道估计或跟踪。至少对于那些常规或非零功率的CSI-RS来说,情况确实如此。
该标准还定义了零功率CSI-RS,即零值参考信号。关于这些符号的要点是,由此明确地告诉UE,gNodeB在时间和频率上没有在这些位置发送任何东西。结果,UE可以假设这些位置处的任何接收功率都是由于干扰造成的。
这就是为什么我们前面提到的CSI-RS可以用于干扰测量。
这是一个非零功率和零功率CSI-RS的示例,以及如何使用MathWorks 5G工具箱设置它们。
这里,非零功率CSI-RS的周期为5个槽位,偏移量为1,这意味着它们存在于槽位1、6、11等等。它们的密度是5或一半,这意味着它们存在于每一个其他资源块中。它们位于槽的符号1中。它们用黄色表示。
零功率CSI-RS的周期为10个槽位,偏移量为1,这意味着它们存在于槽位1、11、21等等。它们的频率密度是1,这意味着它们在每个资源块中,符号位置是6。它们用蓝色表示。
现在,我们想讨论UE使用它接收的CSI-RS做什么。UE可以确定信道估计,但是将其反馈给gNodeB将占用大量带宽,因为信道在测量带宽上变化。
因此,反馈不是直接的信道估计,而是一组矩阵中提供最佳波束形成的指标。这组矩阵是在标准中预定义的。集合越大,表示越准确,但反馈的成本就越高。
标准中定义了两种类型的码本:类型I更粗糙,因此信号成本更低,而类型II更广泛。当波束形成不需要非常精确时,I型被认为适合单用户传输。
然而,对于多用户传输,gndeb将希望更精确地针对每个用户,并可能请求类型II反馈。
注意,在任何一种情况下,gNodeB都不一定要使用建议的波束形成矩阵来进行到该UE的下行链路传输。
CSI报告可以由数据或控制通道、PUSCH或PUCCH携带,这取决于配置和报告的复杂性。
本幻灯片上的表格可以非常简单地总结为,可以与CSI类型关联的报告类型是常识。例如,非周期性CSI-RS只能与非周期性报告一起报告。或者,在另一个极端情况下,周期性CSI-RS模式的报告可以是任何类型:周期性、半周期性、or不定期,因为报告不必总是发回。
上行链路上相当于CSI-RS的是探测参考信号。SRS由UE发送以帮助信道估计。它们通过1、2或4个天线端口发送。
LTE已经采用了同样的机制,但5G NR中的SRS要灵活得多:
·SRS的持续时间是1、2或4个符号,而LTE总是1个符号。
·梳状结构的频率间隔为2或4,而LTE总是2。
·SRS不一定在槽的最后一个符号中。
·覆盖的带宽可以是1到272个资源块之间的任何内容。
这张幻灯片展示了5G NR中SRS的灵活性。我们可以看到一个双符号SRS,如Nsymb = 2。符号的数目可以是1、2或4。
按照KTC = 4的规定,每四个副载波使用一次。有两种可能的模式:每隔一个子载波或每四个子载波,分别对应KTC = 2和4。
SRS占用的第一个符号由Ioffset值指定。Ioffset可以在0到5之间,显然,它必须使所有Nsymb SRS符号都适合该插槽。
最后,根据mSRS参数,SRS的频谱范围可以是1到272个资源块之间的任何位置。
我们已经看到了UE如何将CSI报告发送回gNodeB。
对于上行方向,由gndeb接收的SRS所产生的信息可以导致上行的调度决策以及波束形成/预编码选择。
你们可能还记得5G解释上行预编码是通过DCI与终端通信的信息之一。这个信息是上行授权的一部分,作为对来自UE的调度请求的响应。
最后,人们可能想知道是否可以使用DMRS来代替CSI-RS和SRS来进行信道探测。这是不可能的,原因有很多。
仅举几个例子:
·DMRS不超出当前的数据传输分配。
·当没有数据传输时,它们不可用。
·此外,DMR支持当前的传输配置。它们不金宝app能为以后的调度查看其他选项,例如使用比当前传输更多的天线端口(如果存在当前传输)。
本期节目到此结束5G解释频道探测信号系列。
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