5G学习(七)--参考信号

DMRS(DeModulation Reference Signal)

在5G中，DMRS广泛存在于各个重要的物理信道当中(除了PRACH信道)，其最重要的作用就是进行相干解调，服务于各种物理信道的解调。

下面我们将从各种信道来刨析DMRS信号。

PBCH中的DMRS

在PBCH信道中的DMRS实际就是在同步信号和PBCH信道打包在一起进行发送的，在时频域的映射下表进行了明确的规定。DMRS在频域上每4个子载波映射一个；时域上在符号1,2,3上，即PBCH所在的三个符号上，也就是红色标注中的规定。（关于这部分的内容，可以看我的SSB专题）

注意表中红色标注有一个变量v，v的取值和PCI相关，不同的PCI，PBCH DMRS的映射位置可能不同，下面例举出PCI=8和PCI=10的场景。


在PBCH中的DMRS还有另外一个重要作用，就是用于提供确定beam index的3比特信息。

PDCCH中DMRS

在7.1.4.3节定义了PDCCH DMRS的时频资源。
PDCCH的DMRS频域上映射在PDCCH所在每一个RB的子载波1,5,9,13……(每4个子载波映射一个DMRS)，位置固定；时域上映射在每一个PDCCH符号上（The quantity l is the OFDM symbol number within the slot.）

PUCCH中DMRS

NR中的PUCCH有5种format（具体format内容可以看我的上行信道专题），下图标红的部分可以看到每种format的DMRS映射方式都是不同的。

Format 0（symbol<=2）

这种格式是没有DMRS的，原因可能是format 0这种格式比较短小，时域1~2个symbol，且频域RB只有1个，经过大量仿真测试表明，加入了DMRS反而性能更差了。这里就不做

Format 1（symbol<=2）

Format 1采用的是TDM的方式映射DMRS。映射的符号协议有明确规定（l=0,2,4,…）。下面是一个长度为7个符号的的PUCCH Format 1的映射结果。

Format 2

Format 2采用了FDM的方式映射DMRS。频域上映射的位置协议有规定（k = 3m + 1）。文章中对频域映射不同密度DMRS的方案进行了仿真和对比。最后的结论是1/3密度的方案最佳（也就是3m + 1），且format2主要用于FR2。

Format 3/4（这两个配置一样的放在一起）

Format 3/4采用TDM的方式映射DMRS。时域上映射的位置协议有规定，如下表所示。下面给出了一个长度为10个符号的 Format3/4的映射示例。

上图中，DMRS分为两种：

• No additional DMRS，前置DMRS，占据1~2个符号，默认需要配置。

• Additional DMRS，额外DMRS，由高层参数PDSCH-Config => DMRS-DownlinkConfig => dmrs-AdditionalPosition配置。

PDSCH/PUSCH中DMRS

两种信道映射原理基本相同，这里主要讲PDSCH信道。下面是大神整理的公式与表格对应关系。

首先在PDSCH中，分为两种配置类型，每种配置类型都有自己对应的表格，Type 2表格如下。

• 和这两个值，取决于序列的位置、port和符号位置。
• k决定了DMRS在子载波上的位置，
• 这个就是我们DMRS的序列，从我们可以看出这个序列被分为了 奇数和偶数两个序列，当然k’=0就是这个序列的偶数部分，为第0，2，4 …个比特或符号，反之k’=1就是他的奇数部分。
• △用来区分不同的port口的，在port 1000和port 1001，其值取0，而1002和1003其值取1。

上面看不懂没关系，我们一起举例来看，先从频域位置来看：

1.对于Type 1中，port 1000的端口：

• 若是n=0 ; k’=0 ; △=0；则k=0;
• 若是n=0 ; k’=1 ; △=0；则k=2;
• 
  DMRS在频域上的位置如上图所示，可见，在DMRS configuration type 1中，DMRS在频域上每隔1个RE分布一个。

2.对于Type 2中，port 1000的端口：

• 若是n=0 ; k’=0 ; △=0；则k=0;
• 若是n=0 ; k’=1 ; △=0；则k=1;
• 若是n=1 ; k’=0 ; △=0；则k=6;
• 若是n=1 ; k’=1 ; △=0；则k=7;
  
  DMRS在频域上的位置如上图所示，可见，在DMRS configuration type 2中，DMRS间隔6个RE。

PDSCH DMRS 的时域位置：
有时域对应的公式：l=l_+l’
l’：指的是DMRS占用的连续Symbol数，也就是说，单个的symbol DMRS对应的只有l’=0(上面表格7.4.1.1.2-4，在表格中可以读出 l_值)；双个的symbol DMRS对应的由l’=0或者1，两个值(对应下方的表格)。

• type A：
  ld：指 symbol 数，从PDSCH所在的slot的第一个symbol开始算起，到PDSCH占用的最后一个symbol截至
  l：从PDSCH所在slot的第一个symbol开始算起
  l0:是由高层配发的参数 dmrs-TypeA-Position 来指示的，dmrs-TypeA-Position =3，即DMRS占用第三个symbol， dmrs-TypeA-Position =2，即占用第二个symbol；

• type B：
  ld：指 symbol 数，从PDSCH 占用的第一个symbol开始算起，到PDSCH占用的最后一个symbol截至
  l：从PDSCH占用的第一个symbol开始算起
  l0=0;
  
  举个栗子：
  参数maxLength =1 ：表示是single symbol DMRS；
  参数dmrs-TypeA-Position =2 （l0）
  参数mapping type=typeA（这里我们假设占用symbol = 1~9）
  参数dmrs-AdditionalPosition =pos1
  即开始Symbol为1，Length为10；
  对应的就是最上面的图里的表的红色框内容。如下图：
  

PTRS（Phase Tracking Reference Signal）

相位噪声

相位噪声指射频器件在各种噪声（如随机性白噪声、闪烁噪声）的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。相位噪声会造成接收端大量的误码，这样就限制了高阶调制的使用，会严重影响系统的容量。

相对来说，相位噪声对低频段，也就是<=6G频段的影响较小一些。而高频段（毫米波）下，由于参考时钟源的倍频次数大幅增加以及器件的工艺水平和功耗等各方面的原因，相位噪声的影响也是大幅增加。为了应对高频段下的相位噪声，5G新空口引入了PT-RS（Phase Tracking Reference Signal）信号以及相位估计补偿算法。

下行配置（PDSCH）

下行是否配置了PT-RS，由DMRS-DownlinkConfig中的字段phaseTrackingRS来决定，如果该字段缺省或配置为released，则表示下行没有PT-RS信号。

下图是DMRS-DownlinkConfig配置：

frequencyDensity：这个参数提供了两个值，且这两个值都在1~276之间，分别对应了TS中TS
38.214-Table5.1.6.3-2的N(RB0)和N(RB1)，UEUE再通过DCI中的调度RB数查询该表，就可以确定PT-RS的频域密度，频域密度与带宽有关联，可以看到，如果调度RB数过少，PT-RS的系统开销相对来说就太大了，这个时候下行没有PT-RS信号，对应下面第一行内容。

在频域上，首先，PDSCH的所有RB从最低频域位置从0开始增序编号，所有的子载波也从0开始增序编号。频域密度定义为每2个或者4个PRB放一个PTRS，具体在哪一个RE由下列公式定义，PTRS要映射的子载波通过下式给出：

其中

• i=1,2,…
• N(sc)(RB)是一个RB中SC的数量。
• N(RB)是RB的数量。
• n(RNTI)是DCI调度本次传输的RNTI(Radio Network Temporary Identifier)。
• k(RB)的取值见TS 38.211-Table7.4.1.2.2-1，值是RE级别的offset，与DM-RS端口和类型以及参数resourceElementOffset有关；

在下表中给出了与PT-RS天线端口相关联的DMRS天线端口和该值的关系。如果UE调度为单码字，则PT-RS端口与分配给PDSCH的DMRS天线端口中最小索引的端口关联：如果UE调度为双码字，则PT-RS端口与分配给较高MCS码字的DMRS天线端口中最小索引的端口关联；如果两个码字的MCS一样，则PT-RS端口与码字0的DMRS天线端口中最小索引的端口关联。表中resoureceElementOffset由高层配置，缺省配置为’00’。

• k(RB)是RB级别的offset，与RNTI和PTRS频域密度有关，RNTI为调度该PUSCH的DCI对应的RNTI，频域密度取值可以为2和4，表示每2个RB一个PTRS或每4个RB一个PTRS。

例如PTRS时域密度为1，频域密度为2，DM-RS端口为0 1 2 3，DM-RS为configuration type 1，且参数resourceElementOffset为00，则对应4个DM-RS端口的PTRS的RE级别的offset分别为0 2 1 3，图中黄色区域。

timeDensity：提供了三个0~29的值，分别对应TS 38.214-Table5.1.6.3-1中的ptrs-MCS1、ptrs-MCS2、ptrs-MCS3，(MCS：调制与编码方案)UE再通过DCI中的调度MCS信息就可以确定PT-RS的时域密度，这里的时域密度与MCS有关联关系，调制阶数越高，所需时域密度也越高，表中的ptrs-MCS4没有在高层参数中明确配置，UE可以假定该值为当前可使用的最大MCS+1。

从上图可以看到，时域上的密度，有1 、2 、4三种情况，即每1、 2或4个符号配置PTRS，配置方式为：从PUSCH开始调度的位置开始，直到PUSCH结束，每L个符号配置PTRS，如果碰到了DM-RS，则重新开始计数。例如，PUSCH在一个slot内调度，即从l=0开始到l=13结束，PTRS密度为4，即每4个符号一个PTRS，DM-RS在l=2的符号上，则PTRS配置情形如下图所示：

附

• 在PTRS映射的过程中，不能占用DM-RS、CSI-RS、SSB和检测到的PDCCH重叠的资源。

• PDSCH的PTRS时域上与PUSCH相同，从PDSCH的起始位置开始直到PDSCH结束的位置为止，密度有1 、2 、4，碰到DM-RS重新计数。

参考

参考文章1
参考文章2
参考文章3
参考文章4