5G NR CSI-RS

CSI-RS类别

CSI-RS分为非零功率NZP CSI-RS和零功率ZP CSI-RS两种：

• Zero power CSI-RS（不需要产生并映射到RE上，用于PDSCH的速率匹配）
• Non zero power CSI-RS（需要实际产生并映射到RE上）

对于非零功率CSI-RS，主要有4种用途：

• for CSI acquisition——用于下行CSI获取
• for tracking——用于检测与调整时偏与频偏
• for L1-RSRP computation（for beam sweeping）——用于波束管理
• for mobility——用于移动管理

而对于零功率CSI-RS，ZP CSI-RS不实际映射到物理资源上，只用于PDSCH的速率匹配，即配置为ZP CSI-RS的RE不用于PDSCH。

对于tracking目的的CSI-RS，LTE中由于CRS总是周期性在每个子帧发送，因此可以通过测量每个CRS实现高精度的时频跟踪。而NR取消了CRS信号，根据UE需要来配置和触发用于时频跟踪的参考信号TRS（Tracking Reference Signal）。由于CSI-RS具有灵活的结构，且可通过灵活的配置增加时频密度，因此NR中采用一种特殊配置的CSI-RS作为TRS。由于系统中有许多非周期事件和一些周期事件不能与周期的TRS对齐，因此NR系统支持周期性和非周期的TRS。周期性TRS为一个包含多个周期性CSI-RS的CSI-RS resource set，且此资源集合配置中包含一个高层信令trs-Info指示此资源集合用作TRS。考虑与非周期CSI-RS的触发方法的一致性，NR中使用DCI触发非周期的TRS。
为了达到一定的频率跟踪范围，每个CSI-RS资源为一个密度为3的1端口CSI-RS资源，同时为了达到时间跟踪范围，一个时隙中的TRS符号间隔为4。TRS只支持1个端口，所以在CSI-RS资源集中配置的所有NZP CSI-RS都包含相同的端口索引并对应同一个天线端口。这些配置在后面做具体介绍。

CSI-RS序列生成公式如下：

加扰序列采用31阶的Gold序列，并通过下式进行初始化：

式中n(sf)是一个系统帧内的slot号, l是slot内的符号编号, nID 由高层参数scramblingID或sequenceGenerationConfig指示。

CSI-RS参数配置

不同用途的CSI-RS会配置不同的参数：

CSI-RS配置是三个层次的配置结构：Resource setting → Resource set → Resource
Resource setting关联到CSI报告，如果是周期报告，一个setting只有一个set，如果是非周期报告，则基站从Resource setting中选择一个Resource set用于UE测量，UE再从Resource set中选择一个Resource进行报告。

• FR1时，一个UE可以配置一个或多个NZP CSI-RS set，一个set内包含4个周期NZP CSI-RS resource，这4个CSI-RS在2个连续slot内，每个slot内2个；
• FR2时，一个UE可以配置一个或多个NZP CSI-RS set，一个set内或者包含2个周期CSI-RS，这2个resource在一个slot内，或者包含4个周期CSI-RS，这4个resource在2个slot内，每个slot内2个。

1 对于Resource setting 由CSI-ResourceConfig配置：

该IE定义一个或多个NZP-CSI-RS-ResourceSet, CSI-IM-ResourceSet and/or CSI-SSB-ResourceSet.

NOTE：NZP CSI-RS的周期性是定义在setting层的，但ZP CSI-RS的周期性定义在set层。

2 对于Resource set 由NZP-CSI-RS-ResourceSet配置：

该IE是NZP CSI-RS resources set的配置

3 对于Resource 由NZP-CSI-RS-Resource配置：

该IE用于配置NZP CSI-RS resource

CSI-RS周期性

CSI-RS的三种传输方式与SRS类似，分为周期、半持续和非周期：

• 对于周期CSI-RS，高层参数以slot为单位配置其周期和偏移，UE认为传输CSI-RS的slot满足公式：
  
  其中Toffset为偏移，Tcsi-rs为周期，且该slot要满足其内所有符号都被配置为下行符号的条件。
• 半持续CSI-RS与周期类似，但多了MAC层激活与去激活的过程。
• 非周期CSI-RS由DCI触发，高层参数会指示UE接收到DCI的slot和CSI-RS传输的slot之间的偏移。

CSI-RS速率匹配

1 周期、半持续和非周期的ZP CSI-RS都对PDSCH具有速率匹配的作用

• 对于非周期ZP CSI-RS，UE只对和调度PDSCH的DCI在同一DCI内触发的ZP CSI-RS进行速率匹配；
• 可以用来覆盖本UE或其他UE的CSI-RS或CSI-IM。

2 周期和半持续NZP CSI-RS也对PDSCH具有速率匹配的作用

• 所有CSI-RS for mobility不对PDSCH速率匹配。

3 非周期NZP CSI-RS不对PDSCH速率匹配

• 所以为了不影响PDSCH的接收，最好触发可以被ZP CSI-RS覆盖的NZP CSI-RS；

零功率CSI-RS会根据下面的参数配置：
下面IE用于配置ZP CSI-RS resource set.

其中的参数zp-CSI-RS-ResourceIdList会指示所包含的ZP-CSI-RS-ResourceId，该ID指向具体的ZP CSI-RS resource。PDSCH-config内参数zp-CSI-RS-ResourceToAddModList会指示resource。

下面为ZP CSI-RS resource的配置信息：

在一个BWP内，UE可以配置一个或多个ZP CSI-RS resource set，每个resource set内包含最多16个ZP CSI-RS resource。Resource的参数配置如下：

• 参数zp-CSI-RS-ResourceId指示该ZP CSI-RS resource的ID；
• ZP-CSI-RS-Resource内的resourceMapping指示ZP CSI-RS占用的符号和子载波
• periodicityAndOffset指示ZP CSI-RS的周期和时隙偏移
• PDSCH-config内的参数可将ZP CSI-RS的时域行为配置为周期、半持续和非周期，一个set内的所有resource都具有相同的时域行为。

PDSCH-Config内的参数aperiodic-ZP-CSI-RS-ResourceSetsToAddModList会指示一系列非周期的ZP-CSI-RS-ResourceSet，每个BWP内的最大数量为3。非周期ZP CSI-RS由DCI触发，其中的触发域的bit长度取决于所配置的非周期set的数量（至多2bit），每个codepoint触发一个set：

• 01触发ZP-CSI-RS-ResourceSetIds = 1；
• 10触发ZP-CSI-RS-ResourceSetIds = 2；
• 11触发ZP-CSI-RS-ResourceSetIds = 3；
• 00不触发。

不论UE配置的是多时隙的PDSCH调度还是单时隙的PDSCH调度，触发的非周期零功率CSI-RS都应用于所有调度PDSCH的时隙。

CSI-RS资源映射

CSI-RS资源映射到RE所需的参数由IE CSI-RS-ResourceMapping来配置

下式为NZP CSI-RS映射到RE的公式，且RE是配置为CSI-RS所用的RB内的RE。

其中

CSI-RS resource可以位于一个slot内的任意OFDM符号位置，所支持的端口数目与CDM长度如下：

• 单个OFDM符号，支持端口数{1 2 4 8 12}，除端口数目1外，支持CDM2；
• 两个连续OFDM符号，支持端口数{4 8 12 16 24}，支持CDM2、CDM4；
• 两对OFDM符号，每对OFDM符号连续，支持端口数{24 32}，支持CDM2、CDM4，两对OFDM符号位置连续的情况下，还支持CDM8。

即CSI-RS在一个slot内所占资源有如下所示几种情况：

对于CSI-RS占用的RB和符号资源
时域上：

• 对于周期和半持续CSI-RS，CSI-RS发送的时隙满足下列公式，即以slot为单位的周期和偏移来确定发送CSI-RS的时隙，周期和偏移的大小由高层参数指示。且传输CSI-RS的slot内的符号必须全部配置为下行符号。
  
• 对于非周期CSI-RS，由DCI触发，包含触发DCI的slot和CSI-RS发送的slot之间的偏移由配置resource set的IE内的参数aperiodicTriggeringOffset指示。

在传输CSI-RS的slot内，通过高层参数给出最多可能的两个时域符号位置，参数firstOFDMSymbolInTimeDomain2并非一定存在，用于上图中后两种情况，即一个slot内有2对符号用于CSI-RS的情况，但参数firstOFDMSymbolInTimeDomain一定存在。

频域上：
CSI-ResourceConfig IE内的bwp-Id指示该CSI-RS传输所在的BWP；
CSI-RS传输占用的频域资源由参数freqBand指示，该参数指示下列IE，其中包含两个参数分别指示起始RB和RB数量，从而确定所占频域资源。

NOTE：

• 带宽配置只支持4的倍数的PRB数量，且最小为min{24RB，BWP size}，如果超出了BWP带宽，则CSI-RS实际带宽就等于BWP带宽。
• CSI-RS的起始RB位置的参考点是CRB0，且只支持4的倍数。

在上面配置确定的用于CSI-RS的RB内，高层信令frequencyDomainAllocation使用bitmap的方式来指示RB内RE的占用情况，且所有CSI-RS符号上的RE占用情况相同。

• 如果是指示row 1 2或4，则UE采用表7.4.1.5.3-1中1 2或4行中的指示；
• 如果是指示other，则UE需要根据其余参数（包括密度、端口数以及CDM类型）对表中row进行匹配。

即ki-1的具体取值由bitmap来确定，下式中f(i)是bitmap中第i个为1的bit的bit号，例如bitmap=[0110]，则第1和第2个为1的bit为bitmap中bit号为1和2的bit，即f(i)=1,2, k0=1, k1=2。
每行的配置对应以下内容：

• 端口数
• RB内CSI-RS占用RE的密度（RE每port每PRB）
• CDM类型
  a. CDM2就是2个端口共用2个频域上连续的RE资源，所以是FD-CDM2；
  b. CDM4就是4个端口共用频域上连续2个以及时域上连续2个共4个RE资源，所以是CDM4(FD2,TD2)；
  c.CDM8就是8个端口共用频域上连续2个以及时域上连续4个共8个RE资源，所以是CDM8(FD2,TD4)。
• CDM group索引：0 到 （端口数/CDM group size）
• 每个CDM group所在时频域位置的指示(k, l) (这里的下横杠代表上横杆）

上述时频域配置的结果即为所述CSI-RS图案。

天线端口索引号到时频资源的映射公式如下：

式中s是序列索引，L是CDM group的大小，N是CSI-RS端口数量，j是CDM group索引。CDM group以先频域后时域的方式增序编号。例如CDM类型为CDM2，则CDM group size L=2，端口数N=4，则j=0,1，s=0,1，该CSI-RS占用端口号p为3000、3001、3002和3003。

对于上述配置好的RE资源，NZP CSI-RS通过下式映射到RE上：

其中n即为CSI-RS所占的RB，从0到最大值-1，且k的参考点为CRB0的子载波0即point A。对应的k和l的取值根据参数指示在下表中确定。

NOTE：只有单个端口的CSI-RS才支持密度为3的配置

CSI-RS与其他信号之间的关系

• CSI-RS不与SSB在重叠的PRB上传输（38214 5.1.6.1.2）
• CSI-RS不与CORESET在重叠的PRB上传输（38214 5.1.6.1）
• CSI-RS不与SIB1在重叠的PRB上传输（38214 5.1.6.1）
• CSI-RS不与DMRS在重叠的RE上传输
• CSI-RS不与PTRS在重叠的RE上传输

CSI-RS接收过程

CSI-RS可用于时频偏纠正，CSI计算，RSRP计算和移动管理。
如果参数repetition设置为on，NZP CSI-RS不与CORESET占用相同的符号；其余情况下，如果CSI-RS与CORESET占用了相同的符号，则两者不能在重叠的PRB上传输，且要保证QCL。

1 CSI-RS for tracking

如果配置了参数trs-Info，则表明CSI-RS用于tracking目的

在这种情况下，UE认为在一个set中的所有resource中具有相同索引的端口是相同的，且resource的配置要遵循一些规则如下：

• set中周期CSI-RS具有相同的周期、带宽和子载波位置；
• 可以配置为一个set为周期，另一个set为非周期，周期CSI-RS和非周期CSI-RS具有相同带宽且两者QCL。对于FR2，触发CSI-RS的DCI和非周期CSI-RS之间的offset要大于参数ThresholdSched-Offset指示的门限值。周期set和非周期set中包含相同数量的CSI-RS且每个slot内也包含相同数量的CSI-RS。如果触发了非周期set，且配置了周期set，其中包含4个resource，则参数aperiodicTriggeringOffset 指示了第一个slot中的两个resource的触发offset。
• 一个非零功率set中不可以同时配置参数trs-Info和repetition。

每个NZP CSI-RS resource都由NZP-CSI-RS-Resource来配置且遵循以下规则：

• 一个slot内的两个resource的时域位置，或2个连续slot内的4个resource的时域位置由参数CSI-RS-resourceMapping指示（2个连续slot的情况时，第二个slot内的时域位置与第一个slot内相同），该参数指示了CSI-RS占用的符号和载波，具体为如下之一
  
• 用于tracking的CSI-RS只支持1个端口、密度为3的CSI-RS，在表7.4.1.5.3-1中row1给出；
• CSI-RS的带宽由参数freqBand指示，为min{52RB，BWP size}，或BWP size（这里和前面资源映射中描述的CSI-RS的带宽最小值24RB要求并不冲突，这里只指用于tracking的CSI-RS）
• 在CSI-RS带宽大于52RB时，周期不支持10 20 40 80slots；
• 周期NZP CSI-RS的周期和slot offset由参数periodicityAndOffset 指示；
• NZP-CSI-RS-Resource中配置的powerControlOffset 和powerControlOffsetSS对所有resource都相同

2 CSI-RS for L1-RSRP computation

如果参数repetition设置为“on”，表示发送的多个CSI-RS是一样的，用于计算RSRP目的

• 如果参数reportQuantity设置为“cri-RSRP”或者“none”，且set为resourcesForChannelMeasurement目的，则set内的所有resource都应具有相同的端口数量（1或2），由参数nrofPorts指示。
• 如果CSI-RS和SSB配置在同一个符号上传输，则需要两者具有QCL关系。UE不希望CSI-RS和SSB配置在重叠的PRB上，且希望CSI-RS和SSB具有相同的子载波间隔。

3 CSI-RS for mobility

参数CSI-RS-Resource-Mobility的配置表示CSI-RS for mobility的目的。

• 如果配置了参数CSI-RS-Resource-Mobility，但没配置参数associatedSSB，UE基于所配置参数进行测量。
• 对于给出的CSI-RS resource，如果UE没有检测到配置的对应SSB，则UE不需要监测CSI-RS。高层参数isQuasiColocated用于指示对应SSB和CSI-RS是否QCL-TypeD。
• 如果配置了CSI-RS-Resource-Mobility且在FDD中周期大于10ms，UE就会假设任意两个列在配置中的小区的无线帧i之间的时间差的绝对值小于153600 Ts
• UE希望用于mobility的CSI-RS配置中，CDM类型为‘No CDM’且只支持1个端口。