CSI-RS

CSI-RS主要存在的意义是测量下行信号的信息,包含RI,CQI,PMI等。

NR支持两类码本用于CSI反馈

    - Type-I 是为单用户MIMO优化的,上行开销较小

    - Type-II 是为多用户MIMO优化的,信道信息更加精细,因此上行开销更大

下面分别是Type-I和Type-II CSI

NR系统中,CSI包括CQI、PMI、CSI-RS资源指示(CRI)、SSB块资源指示(SSBRI)、层指示(LI)、RI以及L1-RSRP

    - LI用于指示PMI最强的列,用于PT-RS参考信号映射

    - SSBRI指示波束索引,L1-RSRP指示波束强度,用于波束管理

1 CSI-RS参考信号功能

5G NR的CSI-RS参考信号主要功能分为两大类:

一类是为了辅助接收下行PDSCH共享信道,主要涵盖如下三种作用,

    - 时频域的追踪定位

    - 移动性管理

    - 基于波束级别的管理

另外一类的作用是对下行信道质量进行测量,并进行CSI上报以供基站进行链路自适应调整。

NR CSI-RS有两种类型:

Non-zero-power(NZP)非零功率NZP CSI-RS

    - 时频跟踪

    - CSI反馈

    - L1-RSRP测量

    - 移动性管理

Zero-power零功率ZP CSI-RS

    - PDSCH速率匹配

1.1 用于信道状态信息获取的CSI-RS

RRC信令为UE配置一个或者多个CSI-RS集合,每个CSI-RS集合包含一个或多个CSI-RS资源

每个CSI-RS资源最大配置32个端口,映射到1个或者多个OFDM符号上

高层信令给出最多可能的两个时域符号位置,频域用位图方式指示一个符号上子载波的占用情况

X个端口CSI-RS图样基本单元,由一个PRB内频域上相邻的Y个RE,和时域上相邻的N个OFDM符号组成,Density代表CSI-RS的密度(RE/PRB/port)

上图标识的2种图样


1.2 干扰测量

配置CSI-IM资源,基站不发送任何信号(即发送ZP CSI-RS),终端在CSI-IM上测量干扰信号(来自于邻区),统计接收信号强度

多用户调度时,终端对其它终端的NZP CSI-RS进行干扰测量

对UE配置的CSI资源设置配置三种资源

    CSI-IM资源

    NZP CSI-RS资源用于干扰测量

    NZP CSI-RS用于信道测量

取决于实现来灵活组合测量信道和干扰

1.3 用于波束管理的CSI-RS

终端通过扫描CSI-RS来获取模拟波束赋形的权值

    - 发送波束扫描:CSI上报RSRP

    - 接收波束扫描:不进行CSI上报

使用1端口或2端口CSI-RS进行波束的测量和选择

通过高层信令repetition参数配置的on/off表示资源集合中的多个resource使用相同/不同的下行波束发送

当设置为on的时候,表示CSI-RS发送的波束重复,即基站在相同波束上发送CSI-RS,UE可以扫描接收波束,进行波束训练

当设置为off的时候,表示CSI-RS发送的波束不重复,也就是基站发送波束扫描,UE可以保持接收波束不变,进行波束训练

一个resource集合中的resource使用相同的CSI-RS端口


1.4 TRS

NR采用特殊配置的CSI-RS作为TRS,用于终端进行精确的时频偏同步

TRS的资源集合可以配置为周期,也可以非周期

    - 周期TRS为一个资源集合,包含多个周期性CSI-RS资源

    - 每个CSI-RS资源为一个频域密度为3的1端口CSI-RS资源

    - 一个时隙中的TRS符号间隔为4,继承LTE CRS的时域间隔

    - TRS只支持1端口

    - 非周期TRS与周期TRS的结构相同:带宽,频域位置,时隙个数

    - DCI触发非周期TRS

终端无需对TRS测量进行CSI上报

2 CSI-RS参考信号配置

CSI-RS配置的天线端口数 X:公式中X即为CSI-RS的天线端口数,该值由高层参数nrofPorts进行配置,天线端口取值为{1,2,4,8,12,16,24,32},天线端口决定了CSI-RS时频域资源的位置,

在5G NR CSI-RS中引入了时频域正交扩频码的理念,因此,当不同天线端口对应相同时域资源时,可以通过正交的扩频码予以区分。

2.1 CSI-RS参考信号密度

CSI-RS参考信号密度,决定了每天线端口对应的CSI-RS以PRB作为配置单位,在频域上的循环配置图样的稀疏程度,

在CSI-RS-ResourceMapping消息体中密度取值为{0.5, 1, 3},CSI-RS-CellMobility消息体中密度取值为{1, 3},

取值的大小意味该PRB上存在占用几个RE。

2.2 CSI-RS参考信号的扩频模式

CSI-RS参考信号的扩频模式cdm-Type:即通过正交码的方式将CSI-RS的天线端口扩展到了32,这样设计的优势也显而易见,在有限的时频域资源中通过码分的方式将能够同时进行传输的(基于不同天线端口)CSI-RS数量进行扩展,同时引入扩频机制还能一定程度上提升CSI-RS接收解调的可靠性。CSI-RS扩频模式包含

noCDM(无扩频),

fd-CDM2(扩频因子为2的频域扩频),

cdm4-FD2-TD2(扩频因子为2的时频域扩频),

cdm8-FD2-TD4(频域扩频因子为2,时域扩频因子为4)

四种类型。

2.3 CSI-RS参考信号频域资源位置

频域资源位置配置参数 frequencyDomainAllocation:

UE需要解码该参数中Bitmap确认CSI-RS频域中RE的具体映射位置,每PRB的RE位置重新按照Bitmap中配置为1的比特位置进行设置更新。

并且指示了Table 7.4.1.5.3-1中的

- [b_3,...,b_0],k_{i-1}=f(i),  for row 1 of Table 7.4.1.5.3-1

- [b_11,...,b_0],k_{i-1}=f(i),  for row 2 of Table 7.4.1.5.3-1

- [b_2,...,b_0],k_{i-1}=4f(i),  for row 4 of Table 7.4.1.5.3-1

- [b_2,...,b_0],k_{i-1}=2f(i),  for all other cases

i为bitmap中设置为1的第几个序号,比如bitmap = 100101,则i = 1,2,3;f(i)为0,2,5

where f(i)  is the bit number of the i_th bit in the bitmap set to one, repeated across every ceil(1/row) of the resource blocks configured for CSI-RS reception by the UE.

除此之外,UE需要根据startingRB和nrofPRBs这两个参数确定CSI-RS配置的频域PRB的位置,其中startingRB是以CRB0位置作为基准,取值为整数4的倍数,例如0、4…。

2.4 NZP-CSI-RS的RE功率配置

UE假定每一个天线端口所对应的CSI-RS资源配置中的EPRE功率在所占用的OFDM符号和频域配置带宽资源中是恒定不变的。

下行参考功率定义为工作系统带宽中所有配置CSI-RS功率的线性平均,RRC高层通过与SSB中SSS的EPRE功率偏置参数powerControlOffsetSS指明CSI-RS与SSS的功率差值,实际计算时应根据SSS的系统配置值ss-PBCH-BlockPower叠加偏置值powerControlOffsetSS。


3 CSI信息上报

5G NR中ChannelState Information(CSI)包含如下内容,

Channel Quality Indicator (CQI),

precoding matrix indicator (PMI),

CSI-RS resource indicator (CRI),

SS/PBCH Block Resource indicator (SSBRI),

layer indicator (LI),

rank indicator (RI) 

and/or L1-RSRP


4. PMI

由CSI-RS测量得到RI,PMI等等信息,其中因为NR一大特征是支持波束赋形,并采用2-D DFT波束


N1:横向阵元数。按物理位置算,两个极化方向按1个阵元计数。

N2:纵向阵元数。按物理位置算,两个极化方向按1个阵元计数。

O1:横向DFT过采样率。在横向产生O1*N1个波束方向。

O2:纵向DFT过采样率。在纵向产生O2*N2个波束方向。

总端口数:2*N1*N2。

注意:按照DFT计算,N阵元,只能产生N个值的“方向谱”,O用来对“方向谱”过采样,提高方向识别精度。波束宽度是由阵元数N决定的,O不能使波束变窄。

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