5G下行信道探测之“CSI-RS”
2020-02-06 15:13 作者：admin 浏览量：
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5G下行信道探测之“CSI-RS”
基站和手机都在大家都知道的一些固定的位置发送一些固定的信号，然后双方收到之后再进行测量，就知道了空间传输影响对这些信号产生了什么变化，从而估计信道状况。从4G以来，载波的带宽大幅增加，从3G的5M增加到了20M，到了5G，单载波带宽增加到了100M(Sub6G)或者400M(毫米波)。
在这么大的带宽上，无线传输环境瞬息万变，不同频率的衰减和受干扰情况也不同，对这些信息不了解，数据的发送就相当于碰运气，没有预判没有性能保证。那么，在怎么让手机和基站随时掌握上下行的无线信道信息呢?
基站和手机都在大家都知道的一些固定的位置发送一些固定的信号，然后双方收到之后再进行测量，就知道了空间传输影响对这些信号产生了什么变化，从而估计信道状况。
本期的主题是下行的信道探测，大体流程就是基站发送参考信号(又叫导频信号)，由手机进行测量之后，再发回基站。这样基站就可以根据信道质量来决定数据该怎么发了。
1. 为什么5G要使用CSI-RS?
在LTE的第一个版本(R8)协议中，下行信道情况是完全通过手机对小区参考信号(Cell Reference Signal，CRS)的测量得到的。
CRS均匀地洒在LTE整个载波带宽中，不管有没有业务都要占用资源持续发射信号，就像是高速路中间没有井盖的井一样，所有车辆必须要绕着走，造成了严重的资源浪费和拥堵，还对邻区产生了持续的干扰。
因此，在LTE的R10版本引入了CSI-RS。CSI-RS的全称是Channel State Information - Reference Signal，这个名字起得相当直白，此参考信号就是用来获取信道状态信息的。
2. CSI-RS的基本结构和时频域特性
在5G标准中，“极简设计”是其核心理念，像LTE的CRS这种占用固定资源的“常开(Always On)”信号理所当然地被摒弃，而把CSI-RS则被增强和扩展，用于5G的下行信道探测。
5G的CSI-RS最多可以支持32个不同的天线端口，其中每一个天线端口都是一个需要探测的信道。标准允许多个天线端口的CSI-RS复用在一组资源单元(RE)上。复用的方式一般包括：
码域复用：不同天线端口的CSI-RS实际上使用了完全相同的一组资源单元(RE)，基站和手机通过正交的码字来复用和提取这些CSI-RS信号。
频域复用：不同天线端口的CSI-RS实际上使用了一个OFDM符号内部不同的子载波。
时域复用：不同天线端口的CSI-RS实际上使用了一个时隙内部不同的OFDM符号。
并且，频分复用时子载波可以不连续，时分复用时OFDM符号也可以不连续。
通常来说，多少个端口的CSI-RS复用在一个RB或者时隙内，就会占用多少个资源单元(RE)。
在配置的CSI-RS带宽内，可以为每个资源块(RB)都配置CSI-RS，这种模式成为CSI-RS密度为1;也可以每两个资源块(RB)配置一个CSI-RS，这种模式称为CSI-RS密度为1/2。
时域上，CSI-RS可以配置为周期性发送，半持续发送或者非周期性发送。
对于周期性发送，CSI-RS每隔最少4个时隙就会重复一次，最大640个时隙重复一次。
对于半持续性发送，CSI-RS也会配置一个发送周期，但具体是否真正发送取决于MAC控制信源的显式激活，一旦激活就会持续周期性发送，知道收到显式的去激活命令为止。
对于非周期性发送，网络不会配置发送周期，而是通过信令来显式通知每一次的CSI-RS发送。
如果为一个手机调度的PSDCH里面包含了为其他手机配置的CSI-RS资源单元，这个手机需要跳过这些CSI-RS资源单元。但手机并不知道它需要跳过哪些资源单元，所以协议设计了“零功率CSI-RS”，把需要手机跳过的资源单元都标记为零功率CSI-RS，手机将认为这些资源单元是无效的，直接跳过不进行任何处理。
CSI-RS可以测量哪些数据?一般包括三项：信道质量指示(CQI：Channel Quality Indicator)，秩指示(RI：Rank Indicator)和预编码指示(PMI：Precoder Matrix Indicator)。这三项合起来称为信道状态信息(CSI：Channel State Information)，也就是CSI-RS存在的意义。
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