NR的SRS和LTE的SRS作用一样,都是用来获取上行信道质量,NR SRS资源由信令SRS-Resource配置,组成如下:
简单总结一下:
可以看到,
我们把频域上SRS资源起始位置计算公式分为两个部分:1. ;2.
先看第一部分:
从上式可以看出第一部分定义了SRS资源在频域上的起始位置。
我们再看第二部分:
从第二部分的公式可以看出:
下面我们一一举例说明:
例1.
srs-ResourceToAddModList {
{
srs-ResourceId 0,
nrofSRS-Ports port1,
transmissionComb n2: { //
combOffset-n2 0, //
cyclicShift-n2 4
},
resourceMapping {
startPosition 3, //
nrofSymbols n4, //
repetitionFactor n1 // R = 1
},
freqDomainPosition 0, //
freqDomainShift 1, //
freqHopping {
c-SRS 1, //
b-SRS 2, //
b-hop 0 //
},
......
}
假设
由于,因此本例中的SRS资源不存在跳频,那么频域上位置的起始计算公式为:
因为,因此查38.211 Table 6.4.1.4.3-1可知,
带入以上频域起始位置计算公式,
因为,所以SRS频域起始位置的参考点为CRB 0的子载波0,起始位置为从CRB0上子载波0开始的第12个子载波(即2th CRB);根据公式:,从第12个子载波开始,SRS资源在频域上每个子载波出现一次,如下图:
例2.
srs-ResourceToAddModList {
{
srs-ResourceId 0,
nrofSRS-Ports port1,
transmissionComb n2: { //
combOffset-n2 0, //
cyclicShift-n2 4
},
resourceMapping {
startPosition 3, //
nrofSymbols n4, //
repetitionFactor n1 // R = 1
},
freqDomainPosition 0, //
freqDomainShift 5, //
freqHopping {
c-SRS 11, //
b-SRS 3, //
b-hop 0 //
},
resourceType periodic: {
periodicityAndOffset-p sl80: 7
},
......
}
假设, 对应的BWP = 50 PRB;
由于,因此本例中的SRS资源存在跳频,频域上位置的起始计算公式为:
根据我们前面介绍的知识,在本例中,对于跳频场景:
以上公式中表示的SRS的传输次数,我们据此可以得到每次SRS传输在频域上的起始位置:
:
示意图如下:
可以看到,本例中SRS频域上一共占用了40个PRB, 由于采用了跳频,在每次SRS传输中只传输4个连续PRB上的SRS,一共需要10次SRS传输才可以传输完这40个PRB。
实际上SRS的传输次数与SRS传输所在的系统帧号和slot号是有关系的,并不是盲目开始计数的。首先,SRS在满足以下公式的系统帧和slot上传输:
其中,
:子载波配置下,一个系统帧所包含的slot个数;
:SRS传输所在的系统帧号;
:载波配置下,SRS传输在一个系统帧中的slot号;
:SRS传输周期,单位为slot;
:SRS传输偏移量,单位为slot;
SRS传输的次数由以下公式确定:
其中,
R:SRS资源在时域上的重复因子;
:SRS资源在时域上占用的symbol个数;
:
我们仍以例2为例说明,假设本例中,那么;同时我们通过信令配置了以下参数:
修改SRS资源在时域上占用的OFDM symbol个数为4:
;
R=1
如果我们从系统帧100开始配置并发送SRS资源,那么可以发送SRS资源的系统帧号和对应的slot号以及SRS发送次数如下:
这个时候SRS资源在频域上的传输变成了每个SRS资源所在的OFDM symbol占用一次SRS传输次数,如下图:
由以上我们知道,SRS资源本来在时域上占用4个OFDM symbols,在使用了跳频后,每一个OFDM symbol上都会发生跳频并且对应一次SRS传输。整个SRS资源需要传输10次(从上图可以看到,从第110次开始,SRS资源在频域上开始重复第100次的位置),耗时160个slots,即8个系统帧。
SRS Antenna Switching
这节的名字我们直译过来就是SRS天线切换,国内也叫做SRS天线轮发。
在说明SRS atenna swtching之前我们先给出它的用途:用于NR TDD模式下的上下行信道估计。那么问题来了:
1. 为什么只能用于NR TDD模式下的上下行信道估计?上行的参考信号怎么能用于下行信道估计?
2. 下行本身有CSI-RS参考信号用来做下行信道估计,为什么还要用SRS?
我们先回答第一个问题:NR TDD模式类似于TD-LTE,即上下行共用一个频谱资源,在时间上做时分区分上行和下行。这样在绝大多数情况下,对于一个给定的终端,我们都可以认为它所经历的上下行是一条相同的路径,即空间特性是近似相同的,我们也称作上下行信道互易性。这样利用上下行信道互易性,我们就可以使用上行信道的SRS的探测来评估对应频谱资源上的下行信道质量。如果大家去翻3GPP 38.214 6.2.1.2一节(也就是描述SRS antenna switching配置的内容),会发现这节的标题是“UE sounding procedure for DL CSI acquisition”, 中文意思就是“获取下行信道状态信息的终端sounding流程”,说的就是这个意思。至于NR FDD模式为什么无法使用SRS来评估下行信道,这是因为对于FDD来说,下行和上行是两段独立的频谱资源,无法使用上下行信道互易性,因此无法使用SRS来评估NR FDD模式下的下行信道质量。
我们再看第二个问题:为什么已经有了CSI-RS,还要利用信道互易性使用上行SRS来评估下行信道?这是因为CSI-RS是配置在下行信道提供给终端测量的,终端测量后以CQI或者PMI的方式反馈给基站,无论是CQI还是PMI都是一种间接反馈,不够准确;利用上下行信道互易性,基站直接测量终端发送的SRS,可以更加准确地评估上、下行信道。
最后回到我们这节的的标题,为什么是SRS antenna switching或者说什么是SRS antenna switching?这是因为如果不采用antenna switch,那么现有的5G终端基本上支持的都是SRS单天线端口传输,也就是说基站测量到的只是一个天线端口的SRS,如果下行支持的是MIMO传输,那么显然其他天线端口对应的下行信道是无法基于SRS进行上下行信道互易性方面的信道评估的。这就会导致做下行MIMO传输时误码率高,速率上不去。
从这方面看,那么我们只要在终端侧使得SRS在多个天线端口发射就可以解决我们上面说的问题。但是需要知道,考虑到终端的天线成本以及上行速率需求,一般来说终端侧的发送天线个数都会小于接收天线,目前来说:现有的5G终端支持1T2R,1T4R等天线配置方式。从这些配置来看,通过增加终端侧的发射天线个数来使得SRS在多个天线端口上发射目前来看是无法实现的,这个时候我们就把目光放在终端的接收天线上来,因为终端的接收天线个数足够多。
为什么考虑终端的接收天线,因为接收天线是用来接收下行数据的, 比如下行是4x4MIMO传输模式,那么不仅基站侧要有4根发送天线,终端的接收侧也必须有4根接收天线才能支持4x4MIMO,也就是说终端侧的接收天线是和基站侧发送天线一一对应的(严格来说应该是天线端口),其空间信道特征也是一致的。
由于受限于终端的发射天线能力,即使有足够多的接收端天线可以利用,也无法一次性将SRS在所有的接收端天线上发送,因此就必须采用antenna switching的方式将SRS在所有的接收天线端口上发送。简单点说就是假设终端有M根发送天线,N根接收天线, M < N;那么终端在使用接收天线发送SRS时,最多只能同时在M根接收天线上发送SRS资源,采用antenna switching方式总共需要N/M次才能在所有的接收天线上把SRS资源全部发送完。
38.214协议也对antenna switching的方式做了以下定义:
目前的终端所支持的‘TxPortSwitch’模式有:1T2R,2T4R,1T4R,1T4R/2T4R, 1T=1R,2T=2R和4T=4R:
对于终端在同一个slot中传输一个SRS resource set中的多个SRS资源的场景,3GPP规定了在每个SRS资源之间存在一个保护间隔(Guard Period),记为Y(单位:OFDM symbol);在这Y个OFDM symbols上不能传输任何其他的信号:
下图是从R1-1800116中截取的针对1T4R 非周期性SRS atenna switching场景下的SRS资源在时域上的示意图:
N.B. R1-1800116中描述的以上截图是针对R16之前的版本,当时SRS在时域上的定义还是最多占用一个slot上的最后6个OFDM symbols,那么从以上截图我们可知,引入保护间隔概念之后,对于一个SRS resource set中的SRS资源,最多只能放置3个,这也是为什么目前协议对于1T4R非周期性SRS资源的配置定义不允许在一个SRS resource set中配置4个的原因。另外在R16版本中,SRS在时域上的位置已经放开到可以跨越整个slot,这种限制也就不存在了。
以下是对应的例子:
3GPP TSG RAN WG1 R1-1800090
3GPP TSG RAN WG1 R1-1800116
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