【5G NR】CSI-RS

前言

本篇主要涉及CSI-RS序列生成、CSI-RS资源映射等内容。有关UE上报CSI的过程,包括CSI报告设置、CSI资源设置等CSI架构相关的内容将另起篇幅。


1. CSI-RS概述

信道状态信息参考信号(Channel State Information Reference Signal,CSI-RS)是NR中用于下行信道状态信息测量的一类参考信号 [1]

在LTE第一个版本(Release 8)中,下行传输方向的信道状态信息由设备在所谓的小区特定参考信号(Cell-specific Reference Signal,CRS)上测量获得(有关CRS可参考 [2])。LTE中,CRS在每个长度为1 ms的子帧内的整个载波带宽上传输,因此CRS可以被认为是一直存在的且可被整个小区覆盖范围内的所有UE接收从而进行信道测量 [1]

LTE Release 10引入了CSI-RS,作为CRS的补充。与CRS不同的是,CSI-RS不再是持续发送,UE只能在网络明确配置了CSI-RS的情况下才能使用其进行信道测量 [1]

LTE引入CSI-RS最初的目的是为了支持4层以上的空分复用。LTE Release 8中,CRS最多只支持4个天线端口(Antenna Port,AP),也就是最多只支持4层空分复用。如果要CRS支持4层以上的空分复用,那么会造成资源的巨大开销和浪费。因此,LTE从Release 10开始引入了CSI-RS。然而,人们很快发现,相比CRS,CSI-RS在信道测量方面更加灵活高效。因此,在LTE的后续版本中,CSI-RS的概念和应用范围得到了进一步拓展,例如对干扰估计和多点传输的支持 [1]

NR弃用了CRS,但是沿用了CSI-RS并拓展了其应用范围。NR的核心设计原则之一就是尽可能避免所谓的“always on”的信号。因此,NR中没有类似CRS的信号。NR中唯一的“always on”信号是SS/PBCH Block(SSB)。但是相比LTE CRS,SSB只在有限的带宽和更大的周期上传输。SSB也可用于诸如路径损耗、平均信道质量等的测量。但是,由于有限的带宽和低占空比,SSB并不适合精准详细的信道测量,因为信道在时间和频率上是快速变化的。因此,SSB主要用于小区选择、重选及切换等移动性测量和管理,而CSI-RS则主要用于下行CSI的测量和上报,如CQI、RI和PMI等 [1]

具体地,NR中每个CSI-RS可配置1、2、4、8、12、16、24、32个天线端口(从天线端口3000开始编号),并主要用于以下几个方面 [3]

  • 下行信道状态信息获取:UE把测量的CSI反馈给基站,基站既可以根据CSI实现切换与信道依赖性的调度和链路自适应。例如,确定MCS、RB资源分配,也可以根据CSI实现多用户复用(MU-MIMO)的传输。
  • 波束管理:UE和基站侧波束的赋形权值的获取,用于支持波束管理过程。
  • 精准的时频跟踪:通过设置跟踪参考信号(Tracking Reference Signal,TRS)来实现。
  • 移动性管理:通过对本小区和邻小区CSI-RS获取,来完成UE的移动性管理相关的测量要求,这是对基于SSB测量的补充。
  • 速率匹配:通过零功率CSI-RS(Zero-power CSI-RS,ZP CSI-RS)的设置完成PDSCH上RE粒度的速率匹配功能。

2. CSI-RS序列生成

CSI-RS序列 r ( m ) r(m) r(m)定义如下 [4] r ( m ) = 1 2 ( 1 − 2 ⋅ c ( 2 m ) ) + j 1 2 ( 1 − 2 ⋅ c ( 2 m + 1 ) ) (2-1) r(m)=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(1 - 2 \cdot c(2m) \right) + j\frac{1}{\sqrt{2}}\left(1 - 2 \cdot c(2m+1) \right) \tag{2-1} r(m)=2 1(12c(2m))+j2 1(12c(2m+1))(2-1),其中伪随机序列 c ( i ) c(i) c(i)的定义如下 [4]
c ( n ) = ( x 1 ( n + N c ) + x 2 ( n + N c ) )  mod  2 x 1 ( n + 31 ) = ( x 1 ( n + 3 ) + x 1 ( n ) )  mod  2 x 2 ( n + 31 ) = ( x 2 ( n + 3 ) + x 2 ( n + 2 ) + x 2 ( n + 1 ) + x 2 ( n ) )  mod  2 (2-2) \begin{aligned} c(n) &=\left( x_1(n+N_c) + x_2(n+N_c) \right) ~\text{mod}~2 \\ x_1(n+31) & = \left( x_1(n+3) + x_1(n) \right)~\text{mod}~2 \\ x_2(n+31) & = \left( x_2(n+3) + x_2(n+2) + x_2(n+1) + x_2(n) \right)~\text{mod}~2 \tag{2-2} \end{aligned} c(n)x1(n+31)x2(n+31)=(x1(n+Nc)+x2(n+Nc)) mod 2=(x1(n+3)+x1(n)) mod 2=(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n)) mod 2(2-2)其中 N c = 1600 N_c=1600 Nc=1600 c ( i ) c(i) c(i)也被称作Gold序列。有关Gold序列,请参考 [5]

伪随机序列 c ( i ) c(i) c(i)应根据下式进行初始化 [4] c i n i t = ( 2 10 ( N s y m b s l o t n s , f μ + l + 1 ) ( 2 n I D + 1 ) + n I D ) mod  2 31 (2-3) c_{\rm init} = \left( 2^{10} \left( N_{\rm symb}^{\rm slot} n_{\rm s,f}^{\mu} + l + 1 \right) \left( 2 n_{\rm ID} +1 \right) + n_{\rm ID} \right) \text{mod}~2^{31} \tag{2-3} cinit=(210(Nsymbslotns,fμ+l+1)(2nID+1)+nID)mod 231(2-3),其中 n s , f μ n_{\rm s,f}^{\mu} ns,fμ是无线帧内的时隙号, l l l是时隙内的OFDM符号号, n I D n_{\rm ID} nID等于高层参数scramblingIDsequenceGenerationConfig,其取值范围为0~1023。

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3. CSI-RS CDM类型

NR中,1个CSI-RS最多可以配置32个天线端口。CSI-RS是基于每个UE来配置的,但需要注意的是这并不意味着只有这个UE可以使用该CSI-RS。使用相同资源集的CSI-RS也可以被分别配置给多个UE使用,也就是说多个UE之间可以共用单个CSI-RS [1]

1个单端口的CSI-RS在1个时隙 × \times × 1个RB(为方便起见,我们将其记作RB/时隙块)内占用1个资源单元(Resource Element,RE),如下图3-1所示。CSI-RS可以配置到任何位置,只要避开CORESET、DMRS、SSB的位置 [1]

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图3-1. 1个单端口的CSI-RS在每个RB/时隙块内占用1个RE [1]

1个多端口的CSI-RS可以被看作多个正交传输的单端口CSI-RS,每个单端口CSI-RS共享相同的时频资源。这种共享是通过码域共享、频域共享、时域共享的组合实现的 [1]

  • 码分复用(Code Division Multiplexing,CDM):不同天线端口的CSI-RS在相同时频资源上传输,通过正交掩码(Orthogonal Cover Code,OCC)的方式加以区分
  • 频分复用(Frequency Division Multiplexing,FDM):不同天线端口的CSI-RS在同一OFDM符号内的不同子载波上传输
  • 时分复用(Time Division Multiplexing,TDM):不同天线端口的CSI-RS在不同OFDM符号上传输

3GPP针对CSI-RS,定义了4种类型的CDM:

  • noCDM:1个RE对应1个天线端口,没有码分复用,如图3-1所示
  • fd-CDM2:简称CDM2,占用2个RE(频域上连续2个子载波,时域上1个OFDM符号),通过码分复用的方式实现2个天线端口的复用,如图3-2左边所示
  • cdm4-FD2-TD2:简称CDM4,占用4个RE(频域上连续2个子载波,时域上连续2个OFDM符号),通过码分复用的方式实现4个天线端口的复用,如图3-2中间所示
  • cdm8-FD2-TD4:简称CDM8,占用8个RE(频域上连续2个子载波,时域上连续4个OFDM符号),通过码分复用的方式实现8个天线端口的复用,如图3-2右边所示

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图3-2. CDM类型 [1]
 

以CDM2为例,这两个天线端口的CSI-RS在两个RE上使用了相互正交的序列,即正交掩码,这样就可以将这两个天线端口区分开来,如图3-3所示。有关如何确定每个天线端口上的正交掩码,我们会在下一节CSI-RS资源映射部分介绍。

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图3-3. fd-CDM2结构 [1]
 

基于上述四种CDM类型,再结合FDM、TDM就可以灵活实现不同的端口配置。一般来说,一个N-天线端口的CSI-RS在每个RB/时隙块内占用N个RE [1]

首先需要明确的一点是,不是说2、4、8个天线端口配置下,就必须对应使用CDM2、CDM4、CDM8。以8天线端口CSI-RS为例,其有3种结构或者说实现方式(这也是协议中规定的8天线端口CSI-RS的3种结构,详见下一节CSI-RS资源映射部分):(1)2×CDM + 4×FDM,即CDM2在频域上复用4次,对应表4-1中的Row 6,如下图3-4中左边所示。(2)2×CDM + 2×FDM + 2×TDM,即CDM2分别在频域和时域上复用2次,对应表4-1中的Row 7,如下图3-4中中间所示。(3)4×CDM + 2×FDM,即CDM4在频域上复用2次,对应表4-1中的Row 8,如下图3-4中右边所示。有意思的是,8天线端口CSI-RS并没有直接使用CDM8来实现。

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图3-4. 8天线端口CSI-RS的3种不同实现方式 [1]
 

对于更高天线端口数的配置,还是通过灵活地组合CDM、TDM、FDM来实现。以32天线端口CSI-RS为例,其有3种结构或者说实现方式,图3-5是其中一种,对应表4-1中的Row 18(图3-5中2xCDM应改为8xCDM)。

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图3-5. 32天线端口CSI-RS的一种实现方式 [1]
 

这里需要介绍一下CDM组(CDM Group)的概念。一个CDM组对应一个特定的CDM类型。例如,图3-4中8天线端口CSI-RS的3种实现方式,分别有4、4、2个CDM组,每个CDM组对应一个CDM2、CDM2、CDM4类型。图3-5中32天线端口CSI-RS的实现方式对应4个CDM组,每个CDM组对应一个CDM8类型。显而易见,CDM尺寸与CDM组数的乘积等于天线端口数。

下面,我们将更详细地介绍CDM是如何在CSI-RS资源映射中工作的。


4. CSI-RS资源映射

对于每个配置的CSI-RS,CSI-RS序列 r ( m ) r(m) r(m)到RE ( k , l ) p , μ (k,l)_{p,\mu} (k,l)p,μ的映射关系如下 [4]
a k , l ( p , μ ) = β C S I R S w f ( k ′ ) w t ( l ′ ) r l , n s , f ( m ′ ) m ′ = ⌊ n α ⌋ + k ′ + ⌊ k ˉ ρ N S C R B ⌋ k = n N S C R B + k ˉ + k ′ l = l ˉ + l ′ α = { ρ   for  X = 1 2 ρ   for  X > 1 n = 0 , 1 , ⋯ (4-1) \begin{aligned} a_{k,l}^{(p,\mu)} &= \beta_{\rm CSIRS} w_{\rm f}(k') w_{\rm t}(l') r_{l,n_{\rm s,f}} (m') \\ m'&=\lfloor n \alpha \rfloor + k' + \lfloor \frac{\bar{k} \rho}{N_{\rm SC}^{\rm RB}} \rfloor \\ k &= n N_{\rm SC}^{\rm RB} + \bar{k} + k' \\ l &= \bar{l} + l' \\ \alpha &= \left\{ \begin{aligned} \rho ~~\text{for}~X=1 \\ 2 \rho ~~\text{for}~X > 1 \\ \end{aligned} \right. \\ n &= 0,1,\cdots \end{aligned} \tag{4-1} ak,l(p,μ)mklαn=βCSIRSwf(k)wt(l)rl,ns,f(m)=nα+k+NSCRBkˉρ=nNSCRB+kˉ+k=lˉ+l={ ρ  for X=12ρ  for X>1=0,1,(4-1),其中 p p p是天线端口, μ \mu μ是子载波间隔配置, k k k l l l是CSI-RS所占RE在整个资源网格上的频域和时域位置, β C S I R S \beta_{\rm CSIRS} βCSIRS是CSI-RS的RE相对于SSB的RE的功率偏置,对于非零功率CSI-RS(Non-Zero Power CSI-RS,NZP CSI-RS), β C S I R S \beta_{\rm CSIRS} βCSIRS应大于0(由NZP-CSI-RS-Resource IE中的高层参数powerControlOffsetSS给出), N S C R B = 12 N_{\rm SC}^{\rm RB}=12 NSCRB=12,其他参数由下表4-1给出。 k = 0 k=0 k=0的参考点是公共资源块(Common Resource Block,CRB) 0的子载波0,即Point A。

4.1 CSI-RS在一个RB/时隙块中的资源映射

我们先关注一下CSI-RS在1个时隙 × \times × 1个RB的RB/时隙块内的资源映射。我们先忽略上式(4-1)中 k k k的表达式中的 n N S C R B n N_{\rm SC}^{\rm RB} nNSCRB项,因为该项只指示了CSI-RS所在RB的位置,即CSI-RS位于哪个RB上,而CSI-RS在每个RB内的位置其实是一样的,并由 k ˉ + k ′ \bar{k} + k' kˉ+k指示。

CSI-RS在1个RB/时隙块中的资源映射由下表4-1给出:

表4-1. CSI-RS在一个时隙内的位置(TS 38.211 Table 7.4.1.5.3-1 [4])

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上表4-1中,各个参数的具体含义如下 [3][4]

  • X:CSI-RS的天线端口数
    由高层参数nrofPorts给出, X ∈ { 1 , 2 , 4 , 8 , 12 , 16 , 24 , 32 } X \in \{1,2,4,8,12,16,24,32\} X{ 1,2,4,8,12,16,24,32}

  • ρ \rho ρ:CSI-RS在频域上的密度
    CSI-RS-ResourceMapping IE或CSI-RS-CellMobility IE中的高层参数density给出, ρ ∈ { 0.5 , 1 , 3 } \rho \in \{0.5,1,3\} ρ{ 0.5,1,3} ρ = 0.5 \rho=0.5 ρ=0.5表示每2个RB上只有1个RB上有CSI-RS, ρ = 1 \rho=1 ρ=1表示每个RB上均有CSI-RS, ρ = 3 \rho=3 ρ=3表示每个RB的3个RE上有CSI-RS。

    density中需要另外1比特用于指示CSI-RS占用的是奇数RB还是偶数RB。

  • cdm-Type:CSI-RS的CDM类型
    CSI-RS-ResourceMapping IE中的高层参数cdm-Type给出。具体请参考第3章节内容。

  • ( k ˉ , l ˉ ) (\bar{k},\bar{l}) (kˉ,lˉ):CDM组的开始位置
    该列下的元素与CDM group index列下的元素一一对应。以上表4-1中Row 8为例, ( k ˉ , l ˉ ) (\bar{k},\bar{l}) (kˉ,lˉ)有两个频率时间组合 ( k 0 , l 0 ) (k_0,l_0) (k0,l0) ( k 1 , l 0 ) (k_1,l_0) (k1,l0),分别对应CDM组索引为0、1的CDM组。

    • CDM组开始的频率位置由CSI-RS-ResourceMapping IE或CSI-RS-ResourceConfigMobility IE中的高层参数frequencyDomainAllocation给出。该参数是一个长度为3、4、6或12个比特的位图(Bitmap):

      • 对于表4-1中的Row 1,位图长度为4,即 [ b 3 , ⋯   , b 0 ] [b_3,\cdots,b_0] [b3,,b0] k i − 1 = f ( i ) k_{i-1}=f(i) ki1=f(i)
      • 对于表4-1中的Row 2,位图长度为12,即 [ b 11 , ⋯   , b 0 ] [b_{11},\cdots,b_0] [b11,,b0] k i − 1 = f ( i ) k_{i-1}=f(i) ki1=f(i)
      • 对于表4-1中的Row 4,位图长度为3,即 [ b 2 , ⋯   , b 0 ] [b_2,\cdots,b_0] [b2,,b0] k i − 1 = 4 f ( i ) k_{i-1}=4f(i) ki1=4f(i)
      • 对于表4-1中的其他情况,位图长度为6,即 [ b 5 , ⋯   , b 0 ] [b_5,\cdots,b_0] [b5,,b0] k i − 1 = 2 f ( i ) k_{i-1}=2f(i) ki1=2f(i)
         

      其中函数 f ( i ) f(i) f(i)表示位图中第 i i i个为1的比特所在位图中的位置。我们还是以上表4-1中Row 8为例。假设位图为000011,则第1个( i = 1 i=1 i=1)和第2个( i = 2 i=2 i=2)为1的比特所在位图中的位置为0和1,因此 f ( 1 ) = 0 f(1)=0 f(1)=0 f ( 2 ) = 1 f(2)=1 f(2)=1,从而 k 0 = 0 k_0=0 k0=0 k 1 = 2 k_1=2 k1=2

    • CDM组开始的时间位置由CSI-RS-ResourceMapping IE或CSI-RS-ResourceConfigMobility IE中的高层参数firstOFDMSymbolInTimeDomainfirstOFDMSymbolInTimeDomain2给出。其中, l 0 ∈ { 0 , 1 , … , 13 } l_0 \in \{0,1,…,13\} l0{ 0,1,,13} l 1 ∈ { 2 , 3 , … , 12 } l_1 \in \{2,3,…,12\} l1{ 2,3,,12}

  • CDM group index j:CDM组索引
    CDM组索引与CDM组时频位置 ( k ˉ , l ˉ ) (\bar{k},\bar{l}) (kˉ,lˉ)一一对应,并按照频域分配先增加,时域分配再增加的顺序编号。以上表4-1中Row 17为例,按照先频域后时域的顺序排列为 ( k 0 , l 0 ) (k_0,l_0) (k0l0) ( k 1 , l 0 ) (k_1,l_0) (k1l0) ( k 2 , l 0 ) (k_2,l_0) (k2l0) ( k 3 , l 0 ) (k_3,l_0) (k3l0) ( k 0 , l 1 ) (k_0,l_1) (k0l1) ( k 1 , l 1 ) (k_1,l_1) (k1l1) ( k 2 , l 1 ) (k_2,l_1) (k2l1) ( k 3 , l 1 ) (k_3,l_1) (k3l1),对应编号为0、1、2、3、4、5、6、7。

  • k ′ k' k l ′ l' l:CDM组内的RE索引
    CDM组内每个RE上的正交掩码如下表4-2~表4-5所示。

表4-2. cdm-Type等于“no CDM”时,序列w_f(k')和w_t(l')(TS 38.211 Table 7.4.1.5.3-2 [4])

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表4-3. cdm-Type等于“fd-CDM2”时,序列w_f(k')和w_t(l')(TS 38.211 Table 7.4.1.5.3-3 [4])

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表4-4. cdm-Type等于“cdm4-FD2-TD2”时,序列w_f(k')和w_t(l')(TS 38.211 Table 7.4.1.5.3-4 [4])

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表4-5. cdm-Type等于“cdm8-FD2-TD4”时,序列w_f(k')和w_t(l')(TS 38.211 Table 7.4.1.5.3-5 [4])

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CSI-RS天线端口号 p p p根据下式(4-2)进行编号 [4]
p = 3000 + s + j L j = 0 , 1 , ⋯   , N / L − 1 s = 0 , 1 , ⋯   , L − 1 (4-2) \begin{aligned} p &= 3000+s+jL \\ j &=0,1,\cdots,N/L-1\\ s &=0,1,\cdots,L-1 \end{aligned} \tag{4-2} pjs=3000+s+jL=0,1,,N/L1=0,1,,L1(4-2),其中j是CDM组索引,s为表4-2到表4-5中的索引,L是CDM组尺寸, L ∈ { 1 , 2 , 4 , 8 } L \in \{1,2,4,8\} L{ 1,2,4,8}N是CSI-RS端口数(上表4.1中的X)。

总结一下,CSI-RS在1个时隙 × \times × 1个RB的RB/时隙块内的资源映射如下图所示 [6]

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下面,以上表4-1中的Row 1、Row 2、Row 3、Row 8、Row17和Row 18为例,解释CSI-RS在1个RB/时隙块内的资源映射及天线端口的编号 [3]

  • Case 1:Row 1,天线端口数 X = 1 X=1 X=1,密度 ρ = 3 \rho=3 ρ=3cdm-Type为“noCDM”,frequencyDomainAllocation为0010,firstOFDMSymbolInTimeDomain为3

    根据frequencyDomainAllocation=0010,可知 k 0 = 1 k_0=1 k0=1。根据firstOFDMSymbolInTimeDomain=3,可知 l 0 = 3 l_0=3 l0=3。根据表4-1,可知CDM组的位置为(1,3)、(5,3)、(9,3),如下图4-1 (a)所示。

  • Case 2:Row 2,天线端口数 X = 1 X=1 X=1,密度 ρ = 1 \rho=1 ρ=1cdm-Type为“noCDM”,frequencyDomainAllocation为000000000100,firstOFDMSymbolInTimeDomain为3

    根据frequencyDomainAllocation=000000000100,可知 k 0 = 2 k_0=2 k0=2。根据firstOFDMSymbolInTimeDomain=3,可知 l 0 = 3 l_0=3 l0=3。根据表4-1,可知CDM组的位置为(2,3),如下图4-1 (b)所示。

  • Case 3:Row 3,天线端口数 X = 2 X=2 X=2,密度 ρ = 1 \rho=1 ρ=1cdm-Type为“fd-CDM2”,frequencyDomainAllocation为001000,firstOFDMSymbolInTimeDomain为3

    根据frequencyDomainAllocation=001000,可知 k 0 = 2 × 3 = 6 k_0=2 \times 3=6 k0=2×3=6。根据firstOFDMSymbolInTimeDomain=3,可知 l 0 = 3 l_0=3 l0=3。根据表4-1,可知CDM组的位置为(6,3),如下图4-1 ©所示。

    在该例中,CDM组尺寸 L = 2 L=2 L=2,因此 s ∈ { 0 , 1 } s \in \{0,1\} s{ 0,1} j = 0 j=0 j=0。根据式(4-2),可知索引为0的CDM组上的天线端口号为3000 ~ 3001。

  • Case 4:Row 8,天线端口数 X = 8 X=8 X=8,密度 ρ = 1 \rho=1 ρ=1cdm-Type为“cdm4-FD2-TD2”,frequencyDomainAllocation为010010,firstOFDMSymbolInTimeDomain为3

    根据frequencyDomainAllocation=010010,可知 k 0 = 2 × 1 = 2 k_0=2 \times 1=2 k0=2×1=2 k 1 = 2 × 4 = 8 k_1=2 \times 4=8 k1=2×4=8。根据firstOFDMSymbolInTimeDomain=3,可知 l 0 = 3 l_0=3 l0=3。根据表4-1,可知CDM组的位置为(2,3)、(8,3),如下图4-1 (d)所示。

    在该例中,CDM组尺寸 L = 4 L=4 L=4,因此 s ∈ { 0 , 1 , 2 , 3 } s \in \{0,1,2,3\} s{ 0,1,2,3} j = { 0 , 1 } j=\{0,1\} j={ 0,1}。根据式(4-2),可知索引为0的CDM组上的天线端口号为3000 ~ 3003,而索引为1的CDM组上的天线端口号为3004 ~ 3007。

  • Case 5:Row 17,天线端口数 X = 32 X=32 X=32,密度 ρ = 1 \rho=1 ρ=1cdm-Type为“cdm4-FD2-TD2”,frequencyDomainAllocation为110110,firstOFDMSymbolInTimeDomain为3,firstOFDMSymbolInTimeDomain2为9

    根据frequencyDomainAllocation=110110,可知 k 0 = 2 × 1 = 2 k_0=2 \times 1=2 k0=2×1=2 k 1 = 2 × 2 = 4 k_1=2 \times 2=4 k1=2×2=4 k 2 = 2 × 4 = 8 k_2=2 \times 4=8 k2=2×4=8 k 3 = 2 × 5 = 10 k_3=2 \times 5=10 k3=2×5=10。根据firstOFDMSymbolInTimeDomain=3,firstOFDMSymbolInTimeDomain=9,可知 l 0 = 3 l_0=3 l0=3 l 1 = 9 l_1=9 l1=9。根据表4-1,可知CDM组的位置为(2,3)、(4,3)、(8,3)、(10,3)、(2,9)、(4,9)、(8,9)、(10,9),如下图4-1 (e)所示。

    在该例中,CDM组尺寸 L = 4 L=4 L=4,因此 s ∈ { 0 , 1 , 2 , 3 } s \in \{0,1,2,3\} s{ 0,1,2,3} j = { 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 } j=\{0,1,2,3,4,5,6,7\} j={ 0,1,2,3,4,5,6,7}。根据式(4-2),可知索引为0的CDM组上的天线端口号为3000 ~ 3003,索引为1的CDM组上的天线端口号为3004 ~ 3007,以此类推。

  • Case 6:Row 18,天线端口数 X = 32 X=32 X=32,密度 ρ = 1 \rho=1 ρ=1cdm-Type为“cdm8-FD2-TD4”,frequencyDomainAllocation为110110,firstOFDMSymbolInTimeDomain为3

    根据frequencyDomainAllocation=110110,可知 k 0 = 2 × 1 = 2 k_0=2 \times 1=2 k0=2×1=2 k 1 = 2 × 2 = 4 k_1=2 \times 2=4 k1=2×2=4 k 2 = 2 × 4 = 8 k_2=2 \times 4=8 k2=2×4=8 k 3 = 2 × 5 = 10 k_3=2 \times 5=10 k3=2×5=10。根据firstOFDMSymbolInTimeDomain=3,可知 l 0 = 3 l_0=3 l0=3。根据表4-1,可知CDM组的位置为(2,3)、(4,3)、(8,3)、(10,3),如下图4-1 (f)所示。

    在该例中,CDM组尺寸 L = 8 L=8 L=8,因此 s ∈ { 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 } s \in \{0,1,2,3,4,5,6,7\} s{ 0,1,2,3,4,5,6,7} j = { 0 , 1 , 2 , 3 } j=\{0,1,2,3\} j={ 0,1,2,3}。根据式(4-2),可知索引为0的CDM组上的天线端口号为3000 ~ 3007,索引为1的CDM组上的天线端口号为3008 ~ 30015,以此类推。

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图4-1. CSI-RS在1个时隙,1个RB内的位置示意图 [3]

4.2 CSI-RS配置的时频特性

4.1节只是描述了CSI-RS在1个RB/时隙内的资源映射,CSI-RS实际占用的资源还与CSI-RS配置的时频特性有关。

4.2.1 CSI-RS配置的频域特性

传输CSI-RS的RB开始位置和数量由CSI-RS-ResourceMapping IE中的高层参数freqBanddensity给出,或者由CSI-RS-CellMobility IE中的高层参数csi-rs-MeasurementBW和给出 [4]

  • 第一种情况下
    • 高层参数freqBand包含两个参数startingRBnrofRBs(如下图4-2所示),分别指示用来传输CSI-RS的RB的开始位置(相对于CRB 0而言)和数量,如下图4-3所示。startingRB必须是4的倍数;nrofRBs也必须是4的倍数,最小值为24和对应部分带宽(Bandwidth Part,BWP)的宽度的最小值,即 min ( 24 , 对 应 B W P 的 宽 度 ) \text{min} (24,对应BWP的宽度) min(24,BWP)。CSI-RS所在的BWP由CSI-ResourceConfig IE中的高层参数BWP-Id给出 [3] [4]
    • 高层参数density的含义请参考4.1节内容。需要注意的是,density中有1比特用于指示CSI-RS占用的是奇数RB还是偶数RB, 如下图4-2和图4-3所示。

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图4-2. CSI-RS-ResourceMapping IE [7]
 

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图4-3. CSI-RS配置的频域特性 [3]
  • 第二种情况下
    • 高层参数csi-rs-MeasurementBW包含两个参数startPRBnrofPRBs,分别指示用来传输CSI-RS的RB的开始位置(相对于CRB 0而言)和数量 [4], 如下图4-4所示。

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图4-4. CSI-RS-CellMobility IE [7]
 

4.2.1 CSI-RS配置的时域特性

CSI-RS可配置为周期性发送、非周期性发送、和半持续(Semi-persistent)发送 [4]

当CSI-RS被配置为周期性发送时,发送周期最小为4个时隙,最大为640个时隙,并配置特定的时隙偏移,如下图4-5所示。

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图4-5. CSI-RS发送周期和时隙偏移示意图 [1]
 

当CSI-RS被配置为半持续发送时,同样需要配置发送周期和时隙偏移。不同的是,CSI-RS的实际发送由MAC控制单元(MAC Control Element,MAC CE)激活(activated)/去激活(deactivated)。一旦激活CSI-RS发送,那么CSI-RS会按照配置的周期和偏移发送,直到去激活。去激活之后,CSI-RS就不会再发送,直到重新激活。

当CSI-RS被配置为周期性传发送或半持续发送时,其发送时隙应满足下式(4-3)[4] ( N s l o t f r a m e , μ n f + n s , f μ − T o f f s e t ) m o d   T C S I − R S = 0 (4-3) \left( N_{\rm slot}^{\rm frame,\mu} n_{\rm f} + n_{\rm s,f}^{\mu} - T_{\rm offset} \right) {\rm mod}~T_{\rm CSI-RS}=0 \tag{4-3} (Nslotframe,μnf+ns,fμToffset)mod TCSIRS=0(4-3),其中 N s l o t f r a m e , μ N_{\rm slot}^{\rm frame,\mu} Nslotframe,μ是子载波间隔配置 μ \mu μ下每个帧中的时隙数, n f n_{\rm f} nf是系统帧号(System Frame Number,SFN), n s , f μ n_{\rm s,f}^{\mu} ns,fμ是子载波间隔配置 μ \mu μ下每个帧内的时隙号, T o f f s e t T_{\rm offset} Toffset是时隙偏移, T C S I − R S T_{\rm CSI-RS} TCSIRS是CSI-RS的发送周期(单位为时隙)。 T o f f s e t T_{\rm offset} Toffset T C S I − R S T_{\rm CSI-RS} TCSIRSCSI-ResourcePeriodicityAndOffset IE或CSI-RS-ResourceConfigMobility IE中的高层参数slotConfig给出。

当CSI-RS被配置为非周期发送时,CSI-RS发送通过下行控制信息(Downlink Control Information,DCI)触发。

关于CSI-RS配置的时域特性,具体我们会在CSI资源配置部分予以详细介绍。


参考文献

[1]: 5G NR: the Next Generation Wireless Access Technology
[2]: https://blog.csdn.net/Graduate2015/article/details/113403765
[3]: 5G NR物理层规划与设计
[4]: 3GPP TS 38.211, NR; Physical channels and modulation
[5]: https://blog.csdn.net/Graduate2015/article/details/113133919
[6]: http://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_CSI_RS.html
[7]: 3GPP TS 38.331, NR; Radio Resource Control (RRC) protocol specification
[8]: https://blog.csdn.net/guet208/article/details/106289485

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