LTE上下行參考信號詳解

1、LTE參考信號目錄LTE參考信號11.下行參考信號11.1下行參考信號的作用和分類11.2Cell-specific參考信號(Cell-specificRS)21.2.1序列產生21.2.2資源映射21.3MBSFN參考信號(MBSFNRS)51.3.1序列產生51.3.2資源映射61.4UE-specific參考信號(UE-specificRS)81.4.1序列產生91.4.2資源映射91.5三種參考信號的比較112.上行參考信號122.1上行參考信號的作用和分類122.2上行參考序列的產生132.3序列組跳162.3.1組跳變-u162.3.2序列跳變-v172.4解調參考信號182.4.

2、1PUSCH 解調參考信號182.4.2PUSCH 解調參考信號192.5探測參考信號212.5.1序列生成212.5.2物理資源映射222.5.3探測參考信號子幀配置231. 下行參考信號1.1 下行參考信號的作用和分類下行參考信號有以下目的：（1）下行信道質量測量。（2）下行信道估計，用于UE端的相干檢測和解調。Rel10中： Cell-specificRS：用于除了不基于碼本的波束賦形技術之外的所有下行傳輸技術的信道估計和相關解調，在天線端口0或0,1或0,1,2,3上傳輸。 UE-specificRS：專用于數據的解調，只需要對一個特定的移動臺在它發(fā)射的數據塊中的資源快中發(fā)射，不需要像

3、原來的小區(qū)特定參考信號那樣在整個頻帶發(fā)射。支持PDSCH的單天線端口傳輸，在天線端口5或7或8或7,8,v+6上傳輸，其中v為層數，最大為8。 MBSFN參考信號：用于MBSFN的信道估計和相關解調。在天線端口4上傳輸。 P-RS：主要用于定位。在天線端口6上傳輸。 CSI-RS:專用于LTE-A下行鏈路傳輸的信道估計，在天線端口15或15,16或15，16,17,18或15,16,17,18,19,20,21,22上傳輸。CSI-RS,C-RS,UE-RS應用場景有論文中提及，LTE-A中如果下行8天線也采用LTE的C-RS做信道估計和數據解調，會使導頻開銷增加，使數據速率降低，難以滿足LT

4、E-A對系統(tǒng)峰值速率的需求，故LTE-A采用解調參考信號代替CRS用于下行數據解調。在LTE-A中沒有設計8端口的CRS，因此引入了新的測量參考信號CSI-RS來頂替原有CRS的信道估計功能，從而保證基站能根據UE上報的CSI信息進行多用戶調度。無論CSI采用何種反饋模式，只有當LTE-AUE被配置到TM9模式時，UE才使用CSI-RS做信道估計，其他模式時UE都采用C-RS做信道估計。在LTE-A中，C-RS，CSI-RS，DM-RS的使用方式有三種可能，即CRS，CRS+D-RS，CSI-RS+D-RS。對于空間復用的預編碼，如果是做基于碼本的預編碼，則不需要做基于D-RS的空間復用預編碼

5、。對于傳輸分集的預編碼，個人理解，也不需要D-RS。至于時頻位置，CRS和其他兩種參考信號的位置肯定不重復，D-RS和CSI-RS參考信號的時頻位置會有重疊，但是可以用正交碼加以區(qū)分。對于LTE-A中，上述三種參考信號的使用方式，還要再參考標準36.213。但是在一篇論文中也看到這樣一句話：“CSIRS用來進行CSI估計（CQI/PMI/RI），是小區(qū)專用的導頻，并且R8的CRS和R10的CSIRS不混合使用。目前對設計CSIRS的一些基本原則達成了一致，還沒有確定最后CSIRS的設計?！泵總€下行鏈路天線端口傳輸一個參考信號。1.2 Cell-specific參考信號(Cell-specifi

6、cRS)在支持non-MBSFN傳輸的小區(qū)中，Cell-specificRS在所有下行子幀中發(fā)送。若一個子幀用于MBSFN傳輸，則僅該子幀的前兩個OFDM符號用于Cell-specificRS傳輸。Cell-specificRS在0-3天線端口中的一個或多個端口傳輸。Cell-specificRS僅定義在時。1.2.1 序列產生序列的產生，關注序列生成公式（相同），序列長度（不相同），初始序列（不相同）；參考信號序列定義為：其中，是一個無線幀中的時隙號，是一個時隙中的OFDM符號號。偽隨機序列在7.2節(jié)定義。在每個OFDM符號的起始位置，偽隨機序列產生器使用進行初始化，其中1.2.2 資源映射

7、參考信號序列按照下式映射到復數調制符號上，作為時隙天線端口的參考信號：其中由上面的協(xié)議可以看出：天線端口0、1每個時隙有兩個OFDMA符號上有RS，天線端口2、3只有1個OFDMA符號上有RS天線端口2、3只有天線端口0、1一半的RS符號。這些參考信號可分為兩列：第1參考信號和第2參考信號。第1參考信號位于每個0.5ms時隙的第1個OFDM符號，第2參考信號位于每個時隙的倒數第3個OFDM符號。第1參考信號位于第1個OFDM符號有助于下行控制信號被盡早解調。每個時隙插入兩行RS既可以在典型的運動速度下獲得滿意的信道估計性能，RS的開銷又不是很大。變量和定義了不同參考信道的頻域位置：cell-s

8、pecific頻偏定義為。備注：在頻域上，每6個子載波插入一個參考信號，這個數值是在信道估計性能和RS開銷之間求取平衡的結果，RS過疏則信道估計性能無法接受；RS過密則會造成RS開銷過大。每6個子載波插入一個RS既能在典型頻率選擇性衰落信道中獲得良好的信道估計性能，又能將RS控制在較低水平。在一個時隙中用于任意一個天線端口參考信號傳輸的RE，將不用于該時隙任何其它天線端口的任何傳輸，該RE位置設置為零。圖6.10.1.2-1和6.10.1.2-2給出了用于Cell-specificRS傳輸的RE。表示在天線端口傳輸參考信號的一個RE。MOD6干擾MOD3干擾MOD3干擾Figure6.10.1

9、.2-1.下行參考信號映射(普通CP).備注：第0參考信號和第1參考信號在頻域上是交錯放置的。而且，下行參考信號的設計還必須有一定的正交性，以有效地支持多天線并行傳輸（最多需支持4個并行流），實際上通過在時域上錯開放置第2與第3參考信號來解決這個問題在單天線的時候，其實它也假設是同時存在天線端口0，1的，因此，對應到天線端口1的資源粒子是空著的，不能使用。這有個好處就是不會對其它系統(tǒng)配置，比如說另外同時存在的支持兩天線端口的系統(tǒng)的參考信號造成干擾，因此單天線端口的圖應該畫成如下：Figure6.10.1.2-2.下行參考信號映射(擴展CP).1.3 MBSFN參考信號(MBSFNRS)MBSF

10、NRS僅在分配用于MBSFN傳輸的子幀發(fā)送。MBSFNRS在天線端口4發(fā)送。MBSFNRS僅支持擴展CP。1.3.1 序列產生MBSFNRS序列定義為其中，是一個無線幀中的時隙號，是一個時隙中的OFDM符號號。偽隨機序列在7.2節(jié)定義。在每個OFDM符號的起始位置，偽隨機序列產生器使用進行初始化。1.3.2 資源映射OFDM符號中的參考信號序列映射到天線端口4的復數調制符號上：其中圖6.10.2.2-1給出了時，用于MBSFNRS傳輸的RE。當在MBSFN專用小區(qū)中()時，MBSFNRS的RE映射如圖6.10.2.2-3所示。表示在天線端口傳輸參考信號的一個RE。Figure6.10.2.2-

11、1:MBSFN參考信號映射(擴展CP,)Figure6.10.2.2-3:MBSFN參考信號映射(擴展CP,)1.4 UE-specific參考信號(UE-specificRS)UE-specificRS基于PDSCH的單天線端口傳輸，使用天線端口5。由高層通知UEPDSCH中是否存在UE-specificRS和UE-specificRS是否用于PDSCH解調。UE-specificRS只在PDSCH映射的資源塊進行傳輸。若在端口5以外的其它天線端口的位置傳輸了6.1節(jié)定義的其它物理信道或物理信號，則在端口5的該資源元素位置不傳輸UE-specificRSR1-090436。1.4.1 序列產

12、生UE-specificRS序列定義為其中，為對應PDSCH傳輸的資源塊帶寬。偽隨機序列在7.2節(jié)定義。在每個子幀的起始位置，偽隨機序列產生器使用進行初始化，其中由文獻4中7.1節(jié)定義R1-090439。1.4.2 資源映射在一個分配為PDSCH傳輸的PRB(頻域檢索為)上，參考信號序列映射到天線端口5的復數調制符號上：普通CP:擴展CP:其中，是PDSCH分配的傳輸帶寬內，一個OFDM符號上UE-SpecificRSRE的計數器。cell-specific頻偏定義為。映射按照分配給對應PDSCH傳輸的PRB的頻域檢索的升序進行。為對應PDSCH傳輸的帶寬(RB數目)。圖6.10.3.2-1給

13、出了普通CP下用于UE-specificRS的RE圖樣。圖6.10.3.2-2給出了擴展CP下用于UE-specificRS的RE圖樣。表示在天線端口傳輸參考信號的一個RE。Figure6.10.3.2-1:UE-specific參考信號映射(普通CP)Figure6.10.3.2-2:UE-specific參考信號映射(擴展CP)1.5 三種參考信號的比較l LTE下行參考信號特點：p RS本質上是終端已知的偽隨機序列p 對于每個天線端口，RS的頻域間隔為6個子載波p 被參考信號占用的RE，在其它天線端口相同RE上必須留空p 天線端口增加時，系統(tǒng)的導頻總開銷也增加，可用的數據RE減少p LT

14、E的參考信號是離散分布的，而CDMA/UMTS的導頻信號是連續(xù)的p RS分布越密集，則信道估計越精確，但開銷越大，影響系統(tǒng)容量2. 上行參考信號2.1 上行參考信號的作用和分類支持兩種上行參考信號：-解調參考信號，與PUSCH或PUCCH相關聯-探測參考信號，與PUSCH或PUCCH不關聯解調參考信號和探測參考信號具有相同的基本序列集合由于LTE上行采用單載波FDMA技術，因此參考信號和數據是采用TDM方式復用在一起的。上行參考信號用于如下兩個目的。（1）上行信道估計，用于eNodeB端的相干檢測和解調。-DMRS（2）上行信道質量測量。-SRS由于上行參考信號發(fā)送是在取得上行同步后進行的，因

15、此和下行相似，也可以設計正交的上行參考信號，用于如下目的。（1）支持UE的上行多流MIMO。（2）實現eNodeB內不同UE之間的正交參考信號 DMRS：對于用于解調的參考信號（DeModulationReferenceSignal，DMRS），在LTE上行，由于不同UE的信號在不同的頻帶內發(fā)送，因此，如果每個UE的參考信號是在該UE的發(fā)送帶寬內發(fā)送，則這些參考信號自然以FDM方式互相正交。類似下行的DRS SRS:為了支持頻率選擇性調度，UE需要對較大的帶寬進行探測，遠超過其目前傳輸數據的帶寬。換句話說，信道探測參考信號（SoundingReferenceSignal，SRS）是一種“寬帶的

16、”參考信號。多個用戶的SRS可以采用分布式FDM或CDM的方式復用在一起。在UE數據傳輸帶寬內的SRS也可以考慮用做數據解調。類似下行的CRS從上面圖可以知道上行解調參考信號處于一個時隙的中間（擴展CP不同），而探測信號處于一個子幀的最后一個符號上面，這樣的設計的目的：1.對于解調參考信號，它可以較好的提供信道估計2.對于探測信號，處于子幀的末端，可以不影響資源的整體分配由于為了保持上行的單載波特性，對于同一個UE來說，在一個子幀里不會同時傳輸PUCCH以及PUSCH，在此節(jié)的介紹中只介紹PUSCH的解調參考信號以及探測信號，而對于PUCCH的解調參考信號跟PUSCH類似。2.2 上行參考序列

17、的產生一般來說，信道估計只需要針對PUSCH，PUCCH的傳輸帶寬來進行，因此，參考信號的帶寬，也就是參考信號序列的長度，應該等同于PUSCH/PUCCH中的子載波數目跟序列分為兩類：由上面的協(xié)議可以看出： 上行參考信號的是通過跟序列循環(huán)移位產生的，跟序列與參考序列的長度相關；一般來說，信道估計只需要針對PUSCH，PUCCH的傳輸帶寬來進行，因此，參考信號的帶寬，也就是參考信號序列的長度，應該等同于PUSCH/PUCCH中的子載波數目 為了將可用的參考序列分配給不同的小區(qū)，LTE將參考信號序列分成30個組，每個組內包含：（1）：1個參考信號序列，對于長度小于或等于60的參考序列。（2）：2個

18、參考信號序列，對于長度大于或等于72的參考序列。 由于只有對于長度大于或等于72的參考序列，可用的參考序列的個數大于60，才可能在每個序列組中分配兩個參考序列。 u是組號=（0,1,2，29） v是組內序列號=（0）或（0,1）上行序列生成流程：2.3 序列組跳上行參考信號支持序列組跳（RSsequence-grouphopping），它由上層RRC的信令控制。分配給一個小區(qū)的序列組由物理小區(qū)ID確定的，對于PUSCH和PUCCH傳輸來說，它們的序列組可以不同，UE通過同步信號獲得物理小區(qū)ID,從而就可以推導出相應的序列組。所謂序列組跳，是指小區(qū)在不同的時系內，使用不同序列組內的參考序列。序列

19、組跳的設置，由在SIB2中廣播的參數“groupHoppingEnabled”來決定。在非序列組跳轉的情況下，也就是說，在不同的時系內，小區(qū)的參考序列都來自同一個參考序列組。在PUCCH的情況下，序列組的序號是小區(qū)的PCI模30后的余值。其中，PCI在0到503之間取值。對于PUSCH使用的序列組是通過SIB2中的參數“groupAssignmentPUSCH”來顯式通知UE的。這樣做的目的是允許相鄰的小區(qū)使用相同的參考信號根序列。通過相同根序列的不同循環(huán)移位來使相鄰小區(qū)的不同UE之間的RS相互正交2.3.1 組跳變-u 有17種不同的跳變模式和 30種不同的序列移位模式。序列組跳變可以設為使

20、能或不能，通過高層 提供的參數 Group-hopping-enabled。由上面的協(xié)議可以看出： LTE將參考信號序列分成30個組（0,1,2，29）； 504個PCI有17種不同的跳變模式，所以最多30個PCI可以具有相同的序列組跳圖樣，需要通過序列移位來最小化參考信號的沖突以及小區(qū)間干擾，所以需要30種不同的序列移位模式；由上面的協(xié)議可以看出： PUCCH和 PUSCH有相同的跳變模式但可能具有不同的序列移位模式； 跳變模式又時隙號和PCI確定； 序列移位模式又高層配置和PCI確定；2.3.2 序列跳變-v使用group hopping和sequence hopping的主要目的都是為了

21、隨機化小區(qū)間（inter-cell）的參考信號干擾?；具^程如下：2.4 解調參考信號2.4.1 PUSCH 解調參考信號2.4.1.1 參考信號序列2.4.1.2 物理資源映射2.4.2 PUCCH 解調參考信號2.4.2.1 參考信號序列引入正交序列的原因：由于 PUCCH 在相同的 RB 上有多個用戶同時傳輸不同內容，因此要能夠分別解調出相應的信息就需要不同的參考信號。但是參考信號在相同的位置（頻域，時域都相同），那么就需要用其它的方式區(qū)分，這就是引入擴頻碼的原因，不但能夠保證區(qū)分參考信號，而且能夠獲得一定的處理增益。2.4.2.2 物理資源映射根據前面的描述可以分別畫出格式 1 系列以

22、及格式 2 系列的參考信號與數據映射的示意圖如下： 2.5 探測參考信號探測參考信號不能與 PUCCH 格式 1 同時傳輸。如果它們各自的配置帶來時間上的重疊，PUCCH 格式 1 系列傳輸要優(yōu)先于探測參考信號。這個主要是考慮 PUCCH 格式 1 系列攜帶的都是一些比較重要的信息，一旦丟失，導致數據或者調度上出問題，而探測信號丟掉，鏈路性能只是暫時有影響。當然是用短格式的 PUCCH 格式 1 系列是可以跟 SRS 信號一起傳輸的，不過此時要做特殊處理，相應的 PUCCH 鏈路性能要下降。2.5.1 序列生成2.5.2 物理資源映射2.5.3 探測參考信號子幀配置相對于一幀，探測參考信號傳輸

23、的特定小區(qū)子幀配置周期和特定小區(qū)子幀偏移列于表 2.5.3.3-1和2.5.3.3-2中， 分別為 FDD和 TDD模式。 對 TDD， 探測參考信號僅僅在指定的 UL子幀或 UpPTS中傳 輸。Table 5.5.3.3-2: Frame structure type 2 sounding reference signal subframe configuration.srs-SubframeConfigBinaryConfiguration Period (subframes) Transmission offset (subframes)00000511000151, 22001051,

24、 33001151, 44010051, 2, 35010151, 2, 46011051, 3, 47011151, 2, 3, 481000101, 2, 691001101, 3, 6101010101, 6, 7111011101, 2, 6, 8121100101, 3, 6, 9131101101, 4, 6, 7141110reservedreserved151111reservedreservedDMRS隨同PUSCH或PUCCH一起傳輸，PUSCH子幀的每個時系中，在DMRS占據倒數第4個符號的位置，DMRS在PUCCH中的位置隨著PUCCH傳輸格式的不同而不同。一般來說，信

25、道估計只需要針對PUSCH，PUCCH的傳輸帶寬來進行，因此，參考信號的帶寬，也就是參考信號序列的長度，應該等同于PUSCH/PUCCH中的子載波數目。也就是說，在PUSCH傳輸的情況下，不同的UE，在不同的子幀內，PUSCH的帶寬可能不同，對應DMRS序列的長度就可能不同（但都是12的整數倍，因為是按照RB來分配資源的）。在PUCCH傳輸的情況下，DMRS序列的長度是固定的，都是12。LTE標準規(guī)定，對于長度大于或等于36的參考序列，對應于傳輸帶寬大于等于3個RB的情況，參考信號序列定義為長度為MZC的ZadoffChu序列的循環(huán)擴張（CyclicExtensions），其中MZC定義為小于

26、或等于參考信號序列長度的最大質數。例如長度為36的參考信號序列，是由長度為31的ZadoffChu序列循環(huán)擴張而形成的。可用的不同參考序列的個數是30個，是ZadoffChu序列的長度1。對于長度為12或24的參考序列，對應于傳輸帶寬為1個或2個RB的情況，LTE中定義了基于QPSK的參考信號序列，可用的不同參考序列的個數均為30個。上行的參考信號序列支持序列組跳（RSSequenceGroupHopping）。序列組跳的情況，是在上述的序列組選擇的基礎上再疊加一個與小區(qū)ID相關的組跳圖樣。序列組跳圖樣與小區(qū)ID和時系有關。對于PUCCH和PUSCH都是相同的。對于長度大于60的參考序列，在每

27、個組中，存在兩個長度相同的根序列。如果使用序列組跳的話，只使用其中的第一個根序列。如果使用固定序列組的話，也可以應用序列跳轉，在每個時系的邊界自動改變根序列。為了支持頻率選擇性調度，UE需要對較大的帶寬進行探測，通常遠遠超過其目前傳輸數據的帶寬。這就需要應用信道探測參考信號(SoundingReferenceSignal，SRS)。SRS是一種“寬帶的”參考信號。多個用戶的SRS可以采用分布式FDM或CDM的方式復用在一起，可以用來做上行信道質量測量，上行同步等。在UE數據傳輸帶寬內的SRS也可以考慮用做數據解調。UE可以用來傳輸SRS的子幀是由在SIB2中傳輸的參數srs-SubframeConfig來決定的。4Bit的上述參數定義了15種可以用來傳輸SRS的子幀集合（16種，如果將不允許SRS傳輸的情況也計算在內的話）。SRS在子幀內的最后一個符號上傳輸，因此，SRS和DRS相互之間是互不影響的。對于那些被網絡側配置成發(fā)送SRS的子幀，為了避免不同用戶之間的SRS和PUSCH數據之間的相互干擾，LTE規(guī)定相應子幀的最后一個符號不能被任何的UE用來發(fā)送PUSCH數據。一般情況下，LTE中的配置使得PUCCH和SRS不會相互沖突，如果存在沖突，通