关于LTE下行导频信号

关于LTE下行导频信号

在记录关于一些LTE下行导频信号的学习笔记之前，先谈一下LTE标准的演进。

• 3GPP R8 是LTE规范的第一个版本，于2008年12月冻结。
• 3GPP R9 是LTE规范的第二个版本，于2009年12月冻结。增强的技术包括：多播和广播传输、网络辅助定位业务、双流波束赋形。
• 3GPP R10 通常被称为LTE-Advanced规范，于2011年3月冻结，其目标是为了确保LTE无线接入技术能够满足国际电联（ITU-R）对IMT-Advanced技术所提出的一系列需求。在国际电联IMT-Advanced的技术需求的基础上，3GPP为LTE-Advanced定义了自己的目标和要求，其中一个重要的要求是：向后兼容。增强的技术包括：载波聚合、扩展的多天线传输方案、中继技术、异构网络部署。
• 3GPP R11,R12,R13,R14 都是对前一版本技术的增强，没有细究。
• 3GPP R15 是5G NR规范的第一个版本，于2017年12月冻结。

3GPP R10 后向兼容 的意思是，较早版本（R8、R9）的LTE终端应该始终能够访问支持R10功能的载波，当然，较早版本的LTE终端不能使用该载波上所有R10版本定义的功能。

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LTE下行导频信号主要有五种：

• 小区特定参考信号（CRS，Cell-specific Reference Signal）
• 解调参考信号（DM-RS），又称为UE特定的参考信号（URS）
• CSI参考信号（CSI-RS）
• MBSFN参考信号（MBSFN RS）
• 定位参考信号（PRS）

我们关注上述前3种参考信号。下行共享信道（PDSCH）依赖下行参考信号完成两大功能，一是数据解调，二是信道测量，二者对信道估计的精度的要求是不同的，一般数据解调需要更高的准确度，也就要求更高的导频密度。

（1）CRS在R8中就已经推出，在传输模式TM1–TM6中同时承担数据解调和信道测量两大任务，在TM7和TM8中只承担信道测量的任务。

（2）DM-RS在R8中推出，但是在R9中引入了新的结构，在R10中又进行了扩展，其在TM7和TM8中承担数据解调的任务，在TM9中也承担数据解调的任务。

（3）CSI-RS在R10中引入，在TM9中承担信道测量任务。

上图引用自：http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/97-lte-advanced

如果一个导频同时负责数据解调和信道测量任务，那么在导频设计时，就需要按照数据解调对导频密度的要求进行设计。实际上，只有在被调度的资源上才需要使用密度较高的导频进行检测。这种矛盾在天线数量较多时会更加突出，会导致巨大的导频开销。

在TM9中，导频的数据解调和信道测量功能完全分开，这得益于R10中引入的最高支持8个天线端口的CSI-RS和最高支持8个端口的DMRS。测量所需的信道估计精度需求较低，TM9的高阶MIMO和MU-MIMO主要用于低移动性场景，因此CSI-RS的时-频域密度较低。为了保证解调性能，DMRS的密度较高，但仅仅出现在有数据传输的资源上。

这里就自然产生了一个重要的问题：一个基站根据什么来定义自己的传输模式？

传输模式只针对DL-SCH传输适用。标准支持随着应用场景的改变对DL-SCH传输模式进行切换，传输模式由高层信令进行半静态的控制。

接下来又有一个新的问题：如果切换到了一个在R10中才引入的传输模式，R8和R9版本的终端如何通信？
另外，还有很多需要搞清楚的细节问题：
（1）导频、传输模式、天线端口的对应关系？
（2）CRS和CSI-RS都不与数据一起作预处理，DM-RS需要与数据一起做预处理，预处理（预编码）是怎么完成的？
（3）CRS和CSI-RS都是全带宽发送。
（4）CRS是小区专属的，对小区内所有用户可见；而CSI-RS和DM-RS都是用户专属的，不同的用户的导频配置可能不同。
（5）一个小区的CRS可以认为是小区特定的参考序列，周期为一个10ms无线帧。不管小区带宽多大，CRS序列定义为假设最大可能的LTE小区带宽，对应频域内110个资源快（12个子载波*7个OFDM符号，7个OFDM符号为一个时隙，一个子帧中有两个时隙）。因此，基本的CRS序列有8880个符号的长度（每个资源块有4个参考符号，每个时隙有110个资源块，每帧有20个时隙）。这里的参考符号是指CRS的调制符号，CRS采用QPSK调制。
（6）CSI-RS也是周期性发送，周期配置包括5ms,10ms,20ms,40ms,80ms五种。
（7）CRS除了支持下行共享信道，还用来支持下行控制信道、广播信道和多播信道的传输。