5G NR - CSI-RS学习笔记4 - 物理层资源映射

CSI-RS序列

参考信号笔记第一篇<5G NR - 参考信号(Reference Signal)学习笔记1 - Overview>提到物理信号和物理信道的区别：物理信号不承载任何上层数据，那参考信号承载的内容是什么？来自于哪里？

CSI-RS使用伪随机序列(pseudo-random sequence)生成，在每个RE的值(复数值，CSI-RS, DMRS for PBCH&PDSCH&PDCCH皆以QPSK调制)由如下公式决定(38.211 - 7.4.1.5.2)：

$r(m) = \frac{1}{\sqrt2}(1 - 2.c(2m)) + j\frac{1}{\sqrt2}(1 - 2.c(2m + 1))$

c(i)是由31位长度的Gold序列表示的伪随机序列(38.211-5.2.1)，伪随机序列在一个时隙的各个符号( 是一个slot里的symbol序号 -- 0,1,...13)由如下公式初始化：

$C_{init} = (2^{10}(N_{symb}^{slot}n_{s,f}^u + l + 1)(2n_{ID} + 1) + n^{ID})mod2^{31}$

关于参考信号序列细节的生成，会在后面专门笔记讲解，本篇主要关注参考信号序列到物理层资源映射规则。

物理层资源映射规则

对于每个配置的CSI-RS, 协议规定序列r(m)按如下公式映射到RE的位置 $(k,l)_{p,u}$ ， $a_{k,l}^{(p,u)}$ 表示映射到Port p的RE $(k,l)$ 上的序列：

$k = 0$ 表示的是CRB-0的Subcarrier-0, $l$ 表示一个时隙内的符号位置，具体某个RE的位置由上面提到的如下两行计算：

$k = nN_{sc}^{RB} + \overline{k} + k{'}$ (频域位置 - 子载波)：

其中 $nN_{sc}^{RB}$ 中的n为CSI-RS所在的CRB index, $N_{sc}^{RB}$ 表示一个RB内的子载波(SC)数， $\overline{k}$ 是各个CDM Group的子载波起始位置，其值可以由RRC配置的frequencyDomainAllocation计算出来， $k^{'}$ 是一个CDM Group内子载波的偏移量，我们上节讲到CDM的各个类型，比如FD-CDM2，那么 $k^{'}$ 就是0和1两个位置

$l = \overline{l} + l{'}$ (时域位置 - 符号) ：

$\overline{l}$ 是各个CDM Group的符号起始位置， $l^{'}$ 是一个CDM Group内的符号偏移量，比如CDM4-FD2-TD2，那么 $l^{'}$ 就是0和1两个位置

$m^{'}$ 表示sequence的索引，每个CDM Group重复相同的值。其中α取值分为ρ(port数X=1时)和2ρ(port数X>1时)两种情形的原因是：根据“Table7.4.1.5.3-1: CSI-RS locations within a slot”，port数为1的情形对应no CDM( $k^{'}$ 只有0值)，而port数大于1的情形是FD2( $k^{'}$ 有0,1两个值)，即每个CDM Group跨两个连续子载波。 ⌊ ${\overline{k}\rho }$ / ${N_{sc}^{RB}}$ ⌋ 用于ρ=3时每个CRB内的3个RE(比如CRB1: 3*1 + 0 + ⌊3*0/12⌋ = 0; 3*1 + 0 + ⌊3*4/12⌋ = 1; 3*1 + 0 + ⌊3*4/12⌋ = 2).

公式中的 $w_f(k^{'})$ 和 $w_t(l^{'})$ 表示某个CDM类型的时/频域的OCC，以确保复用该RE的某个CDM Group内的端口正交。比如CDM4-FD2-TD2对应如下(38.211 - Table 7.4.1.5.3-4)：

注意，千万不要混淆上面公式里长相接近的字母p和符号ρ(rho，念柔)、字母a和符号α(alpha，念阿尔法)。

公式里其余的细节解释见下图(公式及参数在正中间的黑色大框内)：

1) 左侧中下部的log是CSI-RS Resource的RRC配置实例，包含频域起始位置、Port数、时域起始位置、CDM Type、Density、CSI-RS带宽(RB数)和起始RB位置等等

2) 右侧下面表格是各Port数的CSI-RS所有18种可能的位置

3) 右侧上面是CSI-RS序列(细节会有专门笔记解释)

4)上面中部是 RE $(k,l)$ 所在的端口p的计算细节

时频起始位置的确定

上面公式中提到的 $(\overline{k}, \overline{l})$ 的计算方法见下图，最关键的地方是根据RRC配置的frequencyDomainAllocation比特位按照协议提供的函数计算出各CDM Group频域起始位置k0, k1, k2, k3的值。

References

[1] 3GPP TS.38211(NR; Physical channels and modulation)

[2] 3GPP TS.38331(NR; Radio Resource Control (RRC) protocol specification)

[3] LTE – The UMTS Long Term Evolution From Theory to Practice(Second Edition)(Stefania Sesia, Issam Toufik, Matthew Baker)

[4] 4G: LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband(Second Edition)(Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sko¨ld)

[5] 5G无线系统设计与国际标准(刘晓峰，孙韶辉，杜忠达，沈祖康，徐晓东，宋兴华)

[6] 5G NR The Next Generation Wireless Access Technology(Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sko¨ld)

[7] 深入理解LTE-A(温金辉)

[8] http://sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PseudoRandomSequence.html

[9]5G NR Architecture: Technology, Implementation, and Operation of 3GPP New Radio Standards(Sassan Ahmadi)

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