5G NR - 参考信号(Reference Signal)学习笔记1 - Overview

1.写在前面的话

过去我对参考信号的所有认识(片面的)是用于信道估计，至于什么是参考信号，信道估计到底估计了什么东西，目的是什么，几乎没有研究过，甚至以前都分不清信道和信号的区别！

由于总是超级害怕学习低层(PHY及以下)的东西，看到任何物理层相关的东西都头痛，于是一直采取逃避的态度，并且还给自己找了个借口 ----?物理层及更底层那些东西都是通信科班人员该学的，你这种CS出身的肯定是学不会了。于是一直把自己限制在高层部分(NAS/IMS…)。

LTE时代，工作中唯一跟参考信号有接触的，就是在RRC信令消息/log看RSRP的值，但仅仅也只是看RSRP的值，只知道RSRP大概表明了信号好不好，连RSRP测的是什么也不知道，甚至分不清db/dbm, 更甚至不知道RSRP里的RS就是参考信号(Reference Singnal)的缩写。

后来由于工作中有些涉及到物理层的东西，硬着头皮开始学物理层，从最最简单的学起，我记得第一篇看的是一位加拿大韩裔网红通信博主Jaeku?Ryu(sharetechnote作者)关于LTE帧结构的文章，看之前完全没有信心，因为想到密密麻麻的时频网格就感到恐惧，但是之前看过他另外一些关于NAS/IMS等上层协议相关的文章，写得通俗易懂，于是抱着试一试的态度往下看，结果发现居然可以一口气看下去，“原来我也可以大概看懂子载波、RB这些东西”，并不是完全一头雾水了，于是把这个博客里关于LTE大部分文章都看了，很多细节还是不懂，但是总体框架或流程基本可以看懂，于是开始学习更多主题。

当然，即使今天，我对物理层的了解仍然是微乎其微，在PHY专家看来，完全属于没有入门的级别，如果用一个比喻来说明我现在的状态，大概就是：PHY专家是在远处的高山上，而我连山脚都还没到达，只是在去往山脚的路上。

但是起码开始了，只要开始了，总能慢慢的前进。也许还要很久才能到达山脚下，但是比当初完全不愿出发的我已经走出太远了。反正不学习的时候我也在刷各类社交APP/视频网站娱乐，那何不远离手机学习一点通信知识呢？学一点是一点，就会越来越往上生长。

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那么回到第一个最最基础的问题：物理信道和物理信号到底有什么区别？

物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、 PDSCH.
物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息，如参考信号，同步信号。

参考信号，顾名思义(再次强调技术名字的字面意思太重要了:名不顺则言不顺)，就是用来达到某些目的做参考的，那做哪些事情需要参考呢？看情况。

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2. NR参考信号总览

1) NR四种参考信号及作用：

CSI-RS(Channel State Information Reference Signal):

- 下行

- 用于下行信道测量，获取下行信道状态信息，波束管理，RRM/RLM测量和精细化时频跟踪，移动性管理，速率匹配等

- UE Specific周期性的RS, 可以半静态配置

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DMRS(DeModulation Reference Signal):

-上行/下行

- 用于信道估计以解调对应的物理信道，比如PDSCH, PUSCH, PDCCH, PUCCH

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PT-RS(Phase Tracking Reference Signal):

-上行/下行

-用于相位噪声跟踪和补偿

-用于PUSCH和PDSCH

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SRS(Sounding Reference Signal):

-上行

-上行信道测量，时频同步，波束管理等

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2)参考信号(结合信道)Big Picture

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3. 参考信号从LTE到NR的演进过程

LTE最初的版本是基于CRS – Cell-Specific Signal设计的，CRS用于多个方面：小区下行测量(RSRP/SINR)、PBCH/PDCCH/PDSCH相干解调、CSI(信道状态信息)获取。由于这么多功能都依赖于CRS，其被设计成永远在线(always-on - 在每个子帧的指定符号), 并且整个下行带宽的每个RB都会发送，而不管当前小区的负载如何。

那么UE-Specific的参考信号DMRS和CSI-RS是如何引入的呢？

DMRS:

由于Rel-8引入TM7(Transmission Mode 7)以支持单流波束赋形，波束赋形是通过对多天线阵列中每根天线的幅度和相位值形成指向特定方向的窄波束，因此与CRS经历的信道状况不同，因此引入了UE特定的参考信号 – DMRS以使UE能够正确解调波束赋形的数据.

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CSI-RS:

Rel-10引入TM9后，支持最多8层空分复用，而CRS最多支持4个antenna port(最多支持4层)，因此引入了新的参考信号：CSI-RS.

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CSI-RS不用永远在线，准确地说，只有明确地配置信息告诉UE需要测量CSI-RS时，才会测量CSI-RS。

由于CSI-RS不用永远在线，并且频域配置更稀疏，因此相对于CRS来说，配置更灵活，频谱效率更高，能量消耗更低，小区间干扰更小，而NR因为自身特性对这些方面要求更高，因此NR取消了CRS，只采用CSI-RS.