【5G】SRS原理 | SRS天线轮发

SRS天线轮发众所周知，5G网络等支持beaforming技术，可以向终端定向发射。而基站要想定向发射，首先得探测到终端的位置、传输通路的质量等，从而使基站的资源更精准的分配给每个终端。终端发送SRS信息即是用于基站探测终端位置和信道质量的方式之一(另一种是PMI方式，本文暂不展开)

一、SRS概念

SRS（Sounding Reference Signal）探测参考信号

用于估计上行信道频域信息，做频率选择性调度。用于估计上行信道，做下行波束赋形。

二、PMI方式与SRS方式

PMI与SRS都是用于基站探测终端位置和信道质量的方式。PMI（Precoding Matrix Indicator）预编码矩阵指示，用于MIMO情形下，定义预编码矩阵的码本。终端测量后辅以一系列算法来估计信道信息和资源要求，并上报给基站；基站通过一种预先设定的机制来分析手机发送的数据结果，直接进行数据传输。

而SRS则是利用信道互易性让终端直接将信道信息上报给基站，显然SRS方式更加精确。同时，在SRS模式下，能够参与发送参考信号的天线数越多，信道估计就越准，能获得的下载速率就越高。

而且，天线的数量越多，基站的信道估计就会越精准。换言之，即使同为SRS天选，天线数量越多，传输能力也会更强。

三、SRS天线轮发

SRS即Sounding Reference Signal(探测参考信号)，SRS轮发指终端在哪根物理天线上发送SRS信息。在SRS模式下，能够参与发送参考信号的天线数越多，信道估计就越准，进而能获得的速率越高；如果只在固定天线发送则会丢失其它天线信息，天线没有充分利用，难以获得最高的速率。 5G终端一般都配有多根收发天线，目前主流的5G手机、CPE等都采用2根发射天线、4根接收天线(即2T4R)。如果充分利用5G终端的多根天线轮流上报信道信息(即SRS天线轮发)，则能够让基站获取的信息更全面，进行更精准的数据传输：
1T1R，只固定在一个天线上向基站反馈SRS信息，即不支持SRS轮发。
1T4R，终端在4个天线上轮流发射SRS信号，一次选择1个天线发射；NSA终端常采用这种模式。
2T4R，终端在4个天线上轮流发射SRS信号，一次选择2个天线发射；SA终端常采用这种模式。
其它还有1T2R等，可以以此类推。(注：此处的R指round-轮流，不是receive-接收的意思)

现有5G手机支持SRS单端口发射，1T2R两天线轮发为必选模式，1T4R四天线轮发为推荐模式，四天线轮发能够使速率更接近理论值。

四天线SRS天选相比两天线SRS天选，DPDT天线开关改为DP4T天线开关，Tx1与Tx2通过DP4T天线开关连接，互相利用各自的两根天线，完成四天线轮发。

四、SRS Resource配置

根据3GPP TS 38.211 V16.20(2020-06) Physical channels and modulation(Release 16) 6.4.1.4节。

天线端口数：NR SRS可以配置{1,2,4}个天线端口；
OFDM符号数：NR SRS可以配置{1,2,4,8,12}个OFDM符号；
时域位置：NR SRS可以位于一个slot中的最后6个符号中的连续{1,2,4}个连续符号；
频域位置：NR SRS的频域位置与BWP有关；

附：

为什么5G手机要搭载四根天线？

过去几十年，无线通信迅猛发展，从1G到5G，从模拟系统到数字系统，从单频段到多频段全球通，无线通信越来越复杂。这也直观地体现在手机天线的变化上。

在1G、2G时代，手机天线就在手机机身外部，十分显眼；进入3G时代，出于美观原因，手机天线被设计到手机机身内，分布在主板或边框处。这无疑提高了手机天线设计的难度，一旦天线设计稍不合理，就连用户抓握手机的手势都有可能影响天线的正常工作，这正是当年数码圈有名的“死亡之握”。

进入4G时代，大多数手机搭载了两根用于接收的天线。到了5G时代，手机天线的要求更高了：3GPP明文要求，n41/n77/n78/n79等主流5G频段必须拥有4根用于接收的天线。多天线是5G提升频谱利用率和5G吞吐率的核心技术之一。5G手机在核心频段上搭载四根天线，能够大大发挥5G Massive MIMO基站多天线的优势，从而大大提升手机的用户速率。每一根天线就像一条高速公路，只有公路的数量提高了，才有可能容纳更多的车流。5G手机四天线，相当于高速公路从两条变四条了。

但是，仅仅增多公路数量，还是不能避免堵车的问题：因为无法实时知晓每一条高速公路的车况，在有的公路大排长龙的同时，有的公路却车少马稀。这就意味着天线和基站之间的信息反馈模式也需要升级。

SRS天选：实时知晓“公路车况”

要高效使用手机天线“高速公路”，就必须让手机把每条公路的路况告诉基站，从而使基站的资源更精准地分配给每台手机。当前，手机反馈信道信息有两种不同的模式：PMI（Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示）和SRS（Sounding Reference Signal，探测参考信号）。

在PMI模式下，手机会通过一系列算法来估计信道信息和资源要求，并上报给基站；基站通过一种预先设定的机制来分析手机发送的数据结果，直接进行数据传输。这种模式，相当于手机自行评估“高速公路”的路况，再汇报给基站。

SRS就是探测参考信号，天选即天线选择。搭载了SRS天选技术后，手机可以在多根天线轮流上报信道信息，从而让基站获取的信息更全面，进行更精准的数据传输；利用上下行的互易性提升下行性能，提升下行速率，获得更强的比拼能力和更优的用户体验。这种模式，相当于手机在每一路天线各派1个侦察兵给基站报告精准的路况，从而提升下行数据吞吐能力。

Reference

[1]3GPP TS 38.211 Technical Specification Group Radio Access Network;NR;Physical channels and modulation(Release 16)

[2]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1659408652881865387&wfr=spider&for=pc