NR参考信号学习（一）

本文最后更新于 2024年8月6日凌晨

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NR-物理参考信号

参考信号设计原则

参考信号的设计规范：

避免持续发送的周期性信号。所谓持续发送，是指不经系统配置即发送，也无法关闭的信号，例如LTE的CRS。
物理信号占用的时频资源可灵活配置。
支持大规模波束赋形传输。

现有参考信号

NR下行物理信号包括：

信道状态信息参考信号（Channel State Information Reference Signal，CSI-RS）
解调参考信号（DM-RS）
时频跟踪参考信号（Tracking Reference Signal，TRS）
相位噪声跟踪参考信号（Phase noise Tracking Reference Signal，PT-RS）
RRM测量参考信号
RLM测量参考信号等。

NR上行物理信号包括：

探测参考信号（Sounding Reference Signal，SRS）
解调参考信号（DM-RS）
相位噪声跟踪参考信号（PT-RS）等

其中，上行DM-RS和PT-RS与下行的设计基本相同。

SRS信号

SRS 用于上行信道信息获取、满足信道互易性时的下行信道信息获取以及上行波束管理。NR 定义了 3 种类型的 SRS 传输：周期性 SRS，半持续性 SRS 和非周期性 SRS，通过为 SRS 资源集和 SRS 资源配置关于时域类型的高层参数 resourceType 来实现。

周期性 SRS。时域类型被配置为周期 SRS 资源的所有参数由高层信令配置，UE根据所配置的参数进行周期性发送。同一个 SRS 资源集内的所有 SRS 资源具有相同的周期性。考虑到 NR 系统支持各种子载波间隔，不同子载波间隔对应的时隙时长不同，周期 SRS 资源的周期以及周期内的偏移以时隙为单位进行配置。周期 SRS 资源可配置的最小周期为 1 个时隙，最大周期为 2560 个时隙。
半持续性 SRS。时域类型被配置为半持续 SRS 资源在激活期间也是周期性发送。它与周期性 SRS 的区别在于 UE 在接收到关于半持续 SRS 资源的高层信令配置后不发送 SRS，只有在接收到 MAC 层发送的关于半持续 SRS 资源的激活信令后才开始周期性地发送半持续 SRS 资源对应的 SRS ，在收到 MAC 层发送的半持续 SRS 资源的去激活命令后停止发送 SRS。因此，相对于周期性 SRS 资源，半持续 SRS 资源的配置以及激活、去激活相比高层信令（RRC信令）更快，更灵活，适用于要求时延较低的业务的快速传输。与周期性 SRS 资源类似，基站通过高层信令为半持续 SRS 资源配置周期和周期内的偏移，同一个 SRS 资源集内的所有SRS资源具有相同的周期性。
非周期性 SRS。时域类型被配置为非周期 SRS 资源通过 DCI 信令激活。UE 每接收到一次触发非周期 SRS 资源的 SRS 触发信令，UE 进行一次所触发的 SRS 资源对应的 SRS 发送。DCI 中的 SRS 触发信令包含 2 个比特（如表 Table 7.3.1.1.2-24 所示），2 个比特可表示的 4 个状态。其中中的 1 个状态表示不触发非周期 SRS 发送，其他 3 个状态分别表示触发第一、第二、第三个 SRS 资源组；一个状态可以触发一个或多个 SRS 资源集，一个状态对应的多个 SRS 资源集可以对应多个载波。

SRS资源定义

SRS资源是由“天线端口数目，连续的 OFDM 符号数目，时域起始符号和频域起始位置 ”四个信息共同确定。以下是详细的说明：

天线端口数 ：的取值为，天线端口索引表示为，其中。
- 如果高层参数 SRS-ResourceSet 中的 usage 未配置为 nonCodebook，则由 nrofSRS-Ports 确定。
- 如果高层参数 SRS-ResourceSet 中的usage 配置为 nonCodebook，则取决于 section 5.2
连续的 OFDM 符号数目：由高层参数 resourceMapping 中的 nrofSymbols 确定。
时域起始符号：
$l_0=N_{symb}^{slot}-1-l_{offset}$
其中，且。
频域起始位置：SRS 的频域起始子载波。

SRS序列生成

基于Zadoff-Chu序列产生：

$r^{(p_i)}(n,l')=r_{u,v}^{(\alpha_i,\delta)}(n)\\ 0\leq n \leq M_{sc,b}^{SRS}\\ l'\in\{0,1,\dots, N_{symb}^{SRS}-1\}$

是扩展 ZC 序列（注：一种伪随机数序列），序列长度为，其中，是对应于天线端口的循环移位。是SRS资源的OFDM符号索引。传输梳齿数目由高层参数 transmissionComb 确定，循环移位由下式给出：

$\begin{aligned} \alpha_i= &2 \pi \frac{n_{SRS}^{cs,i}}{n_{SRS}^{cs,max}}\\ n_{SRS}^{cs,i}=&(n_{SRS}^{cs}+\frac{n_{SRS}^{cs,max}(p_i-1000)}{N_{ap}^{SRS}}) \mod n_{SRS}^{cs,max} \end{aligned}$

是由高层参数transmissionComb给定的。传输梳齿数目和最大循环位移数的对应关系如下表所示。


2	8
4	12
8	6

最下面的一行似乎是今年最新版本才加进来的。循环移位是和的函数，即使高层给定了，不同的天线端口也会使得循环移位不同。也就是说，同一个 UE 的不同天线端口所使用的 SRS 序列不同，每个天线端口对应的 SRS 序列是通过不同的循环移位得到的。低峰均比序列生成过程为。其中表示对频域序列进行相位偏移，等效为时域的循环移位。一般会假定基序列保持不变，则唯一变化的是相位偏移量。尽管数学上称为频域的相位偏移，但 NR 标准统称为循环移位（cyclic shift）。引用一下Marshall大佬总结的图：

为了干扰随机化，5G NR 系统支持 SRS 序列跳和序列组跳，是否开启这项功能由高层参数 groupOrSequenceHopping 决定。SRS 的基序列被分成若干组，每组包含若干序列。如果基站给终端配置为 groupOrSequenceHopping = neither，则每次终端发送的 SRS 序列不变；如果基站给终端配置为 groupOrSequenceHopping = groupHopping or sequenceHopping，则每次终端发送上行 SRS 时按照以下规则采用不同的序列：

序列组号:SRS 序列标识由高层参数 sequenceId给定，取值范围为 0~1023。
$u=(f_{gh}(n_{s,f}^{\mu},l')+n_{ID}^{SRS}) \mod 30$
序列号:

取决于高层参数 groupOrSequenceHopping 的值。

在协议讨论阶段，RAN1#89 次会议同意使用 SRS sequence ID 来生成 SRS 序列。序列组号是 SRS sequence ID 的函数，而 SRS sequence ID 是 UE 特定的信息。这意味着 NR SRS 序列本身带有 UE 信息，而 LTE SRS 序列的生成是不带有 UE 信息的。这样做的好处是，即使两个 UE 使用了完全相同的时频域资源发送 SRS，由于 SRS sequence ID 不同，又由于 ZC 序列良好的互相关特性，那么两个 SRS 序列也具有较好的正交性。