5G下行信道探測之“CSI-RS”
2020-02-06 15:13 作者：admin 瀏覽量：
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5G下行信道探測之“CSI-RS”
基站和手機都在大家都知道的一些固定的位置發(fā)送一些固定的信號，然后雙方收到之后再進行測量，就知道了空間傳輸影響對這些信號產(chǎn)生了什么變化，從而估計信道狀況。從4G以來，載波的帶寬大幅增加，從3G的5M增加到了20M，到了5G，單載波帶寬增加到了100M(Sub6G)或者400M(毫米波)。
在這么大的帶寬上，無線傳輸環(huán)境瞬息萬變，不同頻率的衰減和受干擾情況也不同，對這些信息不了解，數(shù)據(jù)的發(fā)送就相當(dāng)于碰運氣，沒有預(yù)判沒有性能保證。那么，在怎么讓手機和基站隨時掌握上下行的無線信道信息呢?
基站和手機都在大家都知道的一些固定的位置發(fā)送一些固定的信號，然后雙方收到之后再進行測量，就知道了空間傳輸影響對這些信號產(chǎn)生了什么變化，從而估計信道狀況。
本期的主題是下行的信道探測，大體流程就是基站發(fā)送參考信號(又叫導(dǎo)頻信號)，由手機進行測量之后，再發(fā)回基站。這樣基站就可以根據(jù)信道質(zhì)量來決定數(shù)據(jù)該怎么發(fā)了。
1. 為什么5G要使用CSI-RS?
在LTE的第一個版本(R8)協(xié)議中，下行信道情況是完全通過手機對小區(qū)參考信號(Cell Reference Signal，CRS)的測量得到的。
CRS均勻地灑在LTE整個載波帶寬中，不管有沒有業(yè)務(wù)都要占用資源持續(xù)發(fā)射信號，就像是高速路中間沒有井蓋的井一樣，所有車輛必須要繞著走，造成了嚴(yán)重的資源浪費和擁堵，還對鄰區(qū)產(chǎn)生了持續(xù)的干擾。
因此，在LTE的R10版本引入了CSI-RS。CSI-RS的全稱是Channel State Information - Reference Signal，這個名字起得相當(dāng)直白，此參考信號就是用來獲取信道狀態(tài)信息的。
2. CSI-RS的基本結(jié)構(gòu)和時頻域特性
在5G標(biāo)準(zhǔn)中，“極簡設(shè)計”是其核心理念，像LTE的CRS這種占用固定資源的“常開(Always On)”信號理所當(dāng)然地被摒棄，而把CSI-RS則被增強和擴展，用于5G的下行信道探測。
5G的CSI-RS最多可以支持32個不同的天線端口，其中每一個天線端口都是一個需要探測的信道。標(biāo)準(zhǔn)允許多個天線端口的CSI-RS復(fù)用在一組資源單元(RE)上。復(fù)用的方式一般包括：
碼域復(fù)用：不同天線端口的CSI-RS實際上使用了完全相同的一組資源單元(RE)，基站和手機通過正交的碼字來復(fù)用和提取這些CSI-RS信號。
頻域復(fù)用：不同天線端口的CSI-RS實際上使用了一個OFDM符號內(nèi)部不同的子載波。
時域復(fù)用：不同天線端口的CSI-RS實際上使用了一個時隙內(nèi)部不同的OFDM符號。
并且，頻分復(fù)用時子載波可以不連續(xù)，時分復(fù)用時OFDM符號也可以不連續(xù)。
通常來說，多少個端口的CSI-RS復(fù)用在一個RB或者時隙內(nèi)，就會占用多少個資源單元(RE)。
在配置的CSI-RS帶寬內(nèi)，可以為每個資源塊(RB)都配置CSI-RS，這種模式成為CSI-RS密度為1;也可以每兩個資源塊(RB)配置一個CSI-RS，這種模式稱為CSI-RS密度為1/2。
時域上，CSI-RS可以配置為周期性發(fā)送，半持續(xù)發(fā)送或者非周期性發(fā)送。
對于周期性發(fā)送，CSI-RS每隔最少4個時隙就會重復(fù)一次，最大640個時隙重復(fù)一次。
對于半持續(xù)性發(fā)送，CSI-RS也會配置一個發(fā)送周期，但具體是否真正發(fā)送取決于MAC控制信源的顯式激活，一旦激活就會持續(xù)周期性發(fā)送，知道收到顯式的去激活命令為止。
對于非周期性發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)不會配置發(fā)送周期，而是通過信令來顯式通知每一次的CSI-RS發(fā)送。
如果為一個手機調(diào)度的PSDCH里面包含了為其他手機配置的CSI-RS資源單元，這個手機需要跳過這些CSI-RS資源單元。但手機并不知道它需要跳過哪些資源單元，所以協(xié)議設(shè)計了“零功率CSI-RS”，把需要手機跳過的資源單元都標(biāo)記為零功率CSI-RS，手機將認(rèn)為這些資源單元是無效的，直接跳過不進行任何處理。
CSI-RS可以測量哪些數(shù)據(jù)?一般包括三項：信道質(zhì)量指示(CQI：Channel Quality Indicator)，秩指示(RI：Rank Indicator)和預(yù)編碼指示(PMI：Precoder Matrix Indicator)。這三項合起來稱為信道狀態(tài)信息(CSI：Channel State Information)，也就是CSI-RS存在的意義。
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