LTE上下行参考信号详解

1、LTE参考信号目录LTE参考信号11.下行参考信号11.1下行参考信号的作用和分类11.2Cell-specific参考信号(Cell-specificRS)21.2.1序列产生21.2.2资源映射21.3MBSFN参考信号(MBSFNRS)51.3.1序列产生51.3.2资源映射61.4UE-specific参考信号(UE-specificRS)81.4.1序列产生91.4.2资源映射91.5三种参考信号的比较112.上行参考信号122.1上行参考信号的作用和分类122.2上行参考序列的产生132.3序列组跳162.3.1组跳变-u162.3.2序列跳变-v172.4解调参考信号182.4.

2、1PUSCH 解调参考信号182.4.2PUSCH 解调参考信号192.5探测参考信号212.5.1序列生成212.5.2物理资源映射222.5.3探测参考信号子幀配置231. 下行参考信号1.1 下行参考信号的作用和分类下行参考信号有以下目的：（1）下行信道质量测量。（2）下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调。Rel10中：Ø Cell-specificRS：用于除了不基于码本的波束赋形技术之外的所有下行传输技术的信道估计和相关解调，在天线端口0或0,1或0,1,2,3上传输。Ø UE-specificRS：专用于数据的解调，只需要对一个特定的移动台在它发射的数据块中

3、的资源快中发射，不需要像原来的小区特定参考信号那样在整个频带发射。支持PDSCH的单天线端口传输，在天线端口5或7或8或7,8,v+6上传输，其中v为层数，最大为8。Ø MBSFN参考信号：用于MBSFN的信道估计和相关解调。在天线端口4上传输。Ø P-RS：主要用于定位。在天线端口6上传输。Ø CSI-RS:专用于LTE-A下行链路传输的信道估计，在天线端口15或15,16或15，16,17,18或15,16,17,18,19,20,21,22上传输。CSI-RS,C-RS,UE-RS应用场景有论文中提及，LTE-A中如果下行8天线也采用LTE的C-RS做信道估

4、计和数据解调，会使导频开销增加，使数据速率降低，难以满足LTE-A对系统峰值速率的需求，故LTE-A采用解调参考信号代替CRS用于下行数据解调。在LTE-A中没有设计8端口的CRS，因此引入了新的测量参考信号CSI-RS来顶替原有CRS的信道估计功能，从而保证基站能根据UE上报的CSI信息进行多用户调度。无论CSI采用何种反馈模式，只有当LTE-AUE被配置到TM9模式时，UE才使用CSI-RS做信道估计，其他模式时UE都采用C-RS做信道估计。在LTE-A中，C-RS，CSI-RS，DM-RS的使用方式有三种可能，即CRS，CRS+D-RS，CSI-RS+D-RS。对于空间复用的预编码，如果

5、是做基于码本的预编码，则不需要做基于D-RS的空间复用预编码。对于传输分集的预编码，个人理解，也不需要D-RS。至于时频位置，CRS和其他两种参考信号的位置肯定不重复，D-RS和CSI-RS参考信号的时频位置会有重叠，但是可以用正交码加以区分。对于LTE-A中，上述三种参考信号的使用方式，还要再参考标准36.213。但是在一篇论文中也看到这样一句话：“CSIRS用来进行CSI估计（CQI/PMI/RI），是小区专用的导频，并且R8的CRS和R10的CSIRS不混合使用。目前对设计CSIRS的一些基本原则达成了一致，还没有确定最后CSIRS的设计。”每个下行链路天线端口传输一个参考信号。1.2

6、Cell-specific参考信号(Cell-specificRS)在支持non-MBSFN传输的小区中，Cell-specificRS在所有下行子帧中发送。若一个子帧用于MBSFN传输，则仅该子帧的前两个OFDM符号用于Cell-specificRS传输。Cell-specificRS在0-3天线端口中的一个或多个端口传输。Cell-specificRS仅定义在时。1.2.1 序列产生序列的产生，关注序列生成公式（相同），序列长度（不相同），初始序列（不相同）；参考信号序列定义为：其中，是一个无线帧中的时隙号，是一个时隙中的OFDM符号号。伪随机序列在7.2节定义。在每个OFDM符号的起始位

7、置，伪随机序列产生器使用进行初始化，其中1.2.2 资源映射参考信号序列按照下式映射到复数调制符号上，作为时隙天线端口的参考信号：其中由上面的协议可以看出：天线端口0、1每个时隙有两个OFDMA符号上有RS，天线端口2、3只有1个OFDMA符号上有RS天线端口2、3只有天线端口0、1一半的RS符号。这些参考信号可分为两列：第1参考信号和第2参考信号。第1参考信号位于每个0.5ms时隙的第1个OFDM符号，第2参考信号位于每个时隙的倒数第3个OFDM符号。第1参考信号位于第1个OFDM符号有助于下行控制信号被尽早解调。每个时隙插入两行RS既可以在典型的运动速度下获得满意的信道估计性能，RS的开销

8、又不是很大。变量和定义了不同参考信道的频域位置：cell-specific频偏定义为。备注：在频域上，每6个子载波插入一个参考信号，这个数值是在信道估计性能和RS开销之间求取平衡的结果，RS过疏则信道估计性能无法接受；RS过密则会造成RS开销过大。每6个子载波插入一个RS既能在典型频率选择性衰落信道中获得良好的信道估计性能，又能将RS控制在较低水平。在一个时隙中用于任意一个天线端口参考信号传输的RE，将不用于该时隙任何其它天线端口的任何传输，该RE位置设置为零。图6.10.1.2-1和6.10.1.2-2给出了用于Cell-specificRS传输的RE。表示在天线端口传输参考信号的一个RE。

9、MOD6干扰MOD3干扰MOD3干扰Figure6.10.1.2-1.下行参考信号映射(普通CP).备注：第0参考信号和第1参考信号在频域上是交错放置的。而且，下行参考信号的设计还必须有一定的正交性，以有效地支持多天线并行传输（最多需支持4个并行流），实际上通过在时域上错开放置第2与第3参考信号来解决这个问题在单天线的时候，其实它也假设是同时存在天线端口0，1的，因此，对应到天线端口1的资源粒子是空着的，不能使用。这有个好处就是不会对其它系统配置，比如说另外同时存在的支持两天线端口的系统的参考信号造成干扰，因此单天线端口的图应该画成如下：Figure6.10.1.2-2.下行参考信号映射(扩展

10、CP).1.3 MBSFN参考信号(MBSFNRS)MBSFNRS仅在分配用于MBSFN传输的子帧发送。MBSFNRS在天线端口4发送。MBSFNRS仅支持扩展CP。1.3.1 序列产生MBSFNRS序列定义为其中，是一个无线帧中的时隙号，是一个时隙中的OFDM符号号。伪随机序列在7.2节定义。在每个OFDM符号的起始位置，伪随机序列产生器使用进行初始化。1.3.2 资源映射OFDM符号中的参考信号序列映射到天线端口4的复数调制符号上：其中图6.10.2.2-1给出了时，用于MBSFNRS传输的RE。当在MBSFN专用小区中()时，MBSFNRS的RE映射如图6.10.2.2-3所示。表示在天

11、线端口传输参考信号的一个RE。Figure6.10.2.2-1:MBSFN参考信号映射(扩展CP,)Figure6.10.2.2-3:MBSFN参考信号映射(扩展CP,)1.4 UE-specific参考信号(UE-specificRS)UE-specificRS基于PDSCH的单天线端口传输，使用天线端口5。由高层通知UEPDSCH中是否存在UE-specificRS和UE-specificRS是否用于PDSCH解调。UE-specificRS只在PDSCH映射的资源块进行传输。若在端口5以外的其它天线端口的位置传输了6.1节定义的其它物理信道或物理信号，则在端口5的该资源元素位置不传输UE

12、-specificRSR1-090436。1.4.1 序列产生UE-specificRS序列定义为其中，为对应PDSCH传输的资源块带宽。伪随机序列在7.2节定义。在每个子帧的起始位置，伪随机序列产生器使用进行初始化，其中由文献4中7.1节定义R1-090439。1.4.2 资源映射在一个分配为PDSCH传输的PRB(频域检索为)上，参考信号序列映射到天线端口5的复数调制符号上：普通CP:扩展CP:其中，是PDSCH分配的传输带宽内，一个OFDM符号上UE-SpecificRSRE的计数器。cell-specific频偏定义为。映射按照分配给对应PDSCH传输的PRB的频域检索的升序进行。为对

13、应PDSCH传输的带宽(RB数目)。图6.10.3.2-1给出了普通CP下用于UE-specificRS的RE图样。图6.10.3.2-2给出了扩展CP下用于UE-specificRS的RE图样。表示在天线端口传输参考信号的一个RE。Figure6.10.3.2-1:UE-specific参考信号映射(普通CP)Figure6.10.3.2-2:UE-specific参考信号映射(扩展CP)1.5 三种参考信号的比较l LTE下行参考信号特点：p RS本质上是终端已知的伪随机序列p 对于每个天线端口，RS的频域间隔为6个子载波p 被参考信号占用的RE，在其它天线端口相同RE上必须留空p 天线端

14、口增加时，系统的导频总开销也增加，可用的数据RE减少p LTE的参考信号是离散分布的，而CDMA/UMTS的导频信号是连续的p RS分布越密集，则信道估计越精确，但开销越大，影响系统容量2. 上行参考信号2.1 上行参考信号的作用和分类支持两种上行参考信号：-解调参考信号，与PUSCH或PUCCH相关联-探测参考信号，与PUSCH或PUCCH不关联解调参考信号和探测参考信号具有相同的基本序列集合由于LTE上行采用单载波FDMA技术，因此参考信号和数据是采用TDM方式复用在一起的。上行参考信号用于如下两个目的。（1）上行信道估计，用于eNodeB端的相干检测和解调。-DMRS（2）上行信道质量测

15、量。-SRS由于上行参考信号发送是在取得上行同步后进行的，因此和下行相似，也可以设计正交的上行参考信号，用于如下目的。（1）支持UE的上行多流MIMO。（2）实现eNodeB内不同UE之间的正交参考信号Ø DMRS：对于用于解调的参考信号（DeModulationReferenceSignal，DMRS），在LTE上行，由于不同UE的信号在不同的频带内发送，因此，如果每个UE的参考信号是在该UE的发送带宽内发送，则这些参考信号自然以FDM方式互相正交。类似下行的DRSØ SRS:为了支持频率选择性调度，UE需要对较大的带宽进行探测，远超过其目前传输数据的带宽。换句话说，信道

16、探测参考信号（SoundingReferenceSignal，SRS）是一种“宽带的”参考信号。多个用户的SRS可以采用分布式FDM或CDM的方式复用在一起。在UE数据传输带宽内的SRS也可以考虑用做数据解调。类似下行的CRS从上面图可以知道上行解调参考信号处于一个时隙的中间（扩展CP不同），而探测信号处于一个子帧的最后一个符号上面，这样的设计的目的：1.对于解调参考信号，它可以较好的提供信道估计2.对于探测信号，处于子帧的末端，可以不影响资源的整体分配由于为了保持上行的单载波特性，对于同一个UE来说，在一个子帧里不会同时传输PUCCH以及PUSCH，在此节的介绍中只介绍PUSCH的解调参考信

17、号以及探测信号，而对于PUCCH的解调参考信号跟PUSCH类似。2.2 上行参考序列的产生一般来说，信道估计只需要针对PUSCH，PUCCH的传输带宽来进行，因此，参考信号的带宽，也就是参考信号序列的长度，应该等同于PUSCH/PUCCH中的子载波数目跟序列分为两类：由上面的协议可以看出：Ø 上行参考信号的是通过跟序列循环移位产生的，跟序列与参考序列的长度相关；一般来说，信道估计只需要针对PUSCH，PUCCH的传输带宽来进行，因此，参考信号的带宽，也就是参考信号序列的长度，应该等同于PUSCH/PUCCH中的子载波数目Ø 为了将可用的参考序列分配给不同的小区，LTE将参考

18、信号序列分成30个组，每个组内包含：（1）：1个参考信号序列，对于长度小于或等于60的参考序列。（2）：2个参考信号序列，对于长度大于或等于72的参考序列。Ø 由于只有对于长度大于或等于72的参考序列，可用的参考序列的个数大于60，才可能在每个序列组中分配两个参考序列。Ø u是组号=（0,1,2，29） v是组内序列号=（0）或（0,1）上行序列生成流程：2.3 序列组跳上行参考信号支持序列组跳（RSsequence-grouphopping），它由上层RRC的信令控制。分配给一个小区的序列组由物理小区ID确定的，对于PUSCH和PUCCH传输来说，它们的序列组可以不同，U

19、E通过同步信号获得物理小区ID,从而就可以推导出相应的序列组。所谓序列组跳，是指小区在不同的时系内，使用不同序列组内的参考序列。序列组跳的设置，由在SIB2中广播的参数“groupHoppingEnabled”来决定。在非序列组跳转的情况下，也就是说，在不同的时系内，小区的参考序列都来自同一个参考序列组。在PUCCH的情况下，序列组的序号是小区的PCI模30后的余值。其中，PCI在0到503之间取值。对于PUSCH使用的序列组是通过SIB2中的参数“groupAssignmentPUSCH”来显式通知UE的。这样做的目的是允许相邻的小区使用相同的参考信号根序列。通过相同根序列的不同循环移位来使

20、相邻小区的不同UE之间的RS相互正交2.3.1 组跳变-u 有17种不同的跳变模式和 30种不同的序列移位模式。序列组跳变可以设为使能或不能，通过高层 提供的参数 Group-hopping-enabled。由上面的协议可以看出：Ø LTE将参考信号序列分成30个组（0,1,2，29）；Ø 504个PCI有17种不同的跳变模式，所以最多30个PCI可以具有相同的序列组跳图样，需要通过序列移位来最小化参考信号的冲突以及小区间干扰，所以需要30种不同的序列移位模式；由上面的协议可以看出：Ø PUCCH和 PUSCH有相同的跳变模式但可能具有不同的序列移位模式；

21、6; 跳变模式又时隙号和PCI确定；Ø 序列移位模式又高层配置和PCI确定；2.3.2 序列跳变-v使用group hopping和sequence hopping的主要目的都是为了随机化小区间（inter-cell）的参考信号干扰。基本过程如下：2.4 解调参考信号2.4.1 PUSCH 解调参考信号2.4.1.1 参考信号序列2.4.1.2 物理资源映射2.4.2 PUCCH 解调参考信号2.4.2.1 参考信号序列引入正交序列的原因：由于 PUCCH 在相同的 RB 上有多个用户同时传输不同内容，因此要能够分别解调出相应的信息就需要不同的参考信号。但是参考信号在相同的位置（频域

22、，时域都相同），那么就需要用其它的方式区分，这就是引入扩频码的原因，不但能够保证区分参考信号，而且能够获得一定的处理增益。2.4.2.2 物理资源映射根据前面的描述可以分别画出格式 1 系列以及格式 2 系列的参考信号与数据映射的示意图如下： 2.5 探测参考信号探测参考信号不能与 PUCCH 格式 1 同时传输。如果它们各自的配置带来时间上的重叠，PUCCH 格式 1 系列传输要优先于探测参考信号。这个主要是考虑 PUCCH 格式 1 系列携带的都是一些比较重要的信息，一旦丢失，导致数据或者调度上出问题，而探测信号丢掉，链路性能只是暂时有影响。当然是用短格式的 PUCCH 格式 1 系列是可

23、以跟 SRS 信号一起传输的，不过此时要做特殊处理，相应的 PUCCH 链路性能要下降。2.5.1 序列生成2.5.2 物理资源映射2.5.3 探测参考信号子幀配置相对于一幀，探测参考信号传输的特定小区子幀配置周期和特定小区子幀偏移列于表 2.5.3.3-1和2.5.3.3-2中， 分别为 FDD和 TDD模式。 对 TDD， 探测参考信号仅仅在指定的 UL子幀或 UpPTS中传 输。Table 5.5.3.3-2: Frame structure type 2 sounding reference signal subframe configuration.srs-SubframeConfi

24、gBinaryConfiguration  Period (subframes) Transmission offset (subframes)00000511000151, 22001051, 33001151, 44010051, 2, 35010151, 2, 46011051, 3, 47011151, 2, 3, 481000101, 2, 691001101, 3, 6101010101, 6, 7111011101, 2, 6, 8121100101, 3, 6, 9131101101, 4, 6, 7141110reservedreserved151111reserv

25、edreservedDMRS随同PUSCH或PUCCH一起传输，PUSCH子帧的每个时系中，在DMRS占据倒数第4个符号的位置，DMRS在PUCCH中的位置随着PUCCH传输格式的不同而不同。一般来说，信道估计只需要针对PUSCH，PUCCH的传输带宽来进行，因此，参考信号的带宽，也就是参考信号序列的长度，应该等同于PUSCH/PUCCH中的子载波数目。也就是说，在PUSCH传输的情况下，不同的UE，在不同的子帧内，PUSCH的带宽可能不同，对应DMRS序列的长度就可能不同（但都是12的整数倍，因为是按照RB来分配资源的）。在PUCCH传输的情况下，DMRS序列的长度是固定的，都是12。LTE

26、标准规定，对于长度大于或等于36的参考序列，对应于传输带宽大于等于3个RB的情况，参考信号序列定义为长度为MZC的ZadoffChu序列的循环扩张（CyclicExtensions），其中MZC定义为小于或等于参考信号序列长度的最大质数。例如长度为36的参考信号序列，是由长度为31的ZadoffChu序列循环扩张而形成的。可用的不同参考序列的个数是30个，是ZadoffChu序列的长度1。对于长度为12或24的参考序列，对应于传输带宽为1个或2个RB的情况，LTE中定义了基于QPSK的参考信号序列，可用的不同参考序列的个数均为30个。上行的参考信号序列支持序列组跳（RSSequenceGrou

27、pHopping）。序列组跳的情况，是在上述的序列组选择的基础上再叠加一个与小区ID相关的组跳图样。序列组跳图样与小区ID和时系有关。对于PUCCH和PUSCH都是相同的。对于长度大于60的参考序列，在每个组中，存在两个长度相同的根序列。如果使用序列组跳的话，只使用其中的第一个根序列。如果使用固定序列组的话，也可以应用序列跳转，在每个时系的边界自动改变根序列。为了支持频率选择性调度，UE需要对较大的带宽进行探测，通常远远超过其目前传输数据的带宽。这就需要应用信道探测参考信号(SoundingReferenceSignal，SRS)。SRS是一种“宽带的”参考信号。多个用户的SRS可以采用分布式

28、FDM或CDM的方式复用在一起，可以用来做上行信道质量测量，上行同步等。在UE数据传输带宽内的SRS也可以考虑用做数据解调。UE可以用来传输SRS的子帧是由在SIB2中传输的参数srs-SubframeConfig来决定的。4Bit的上述参数定义了15种可以用来传输SRS的子帧集合（16种，如果将不允许SRS传输的情况也计算在内的话）。SRS在子帧内的最后一个符号上传输，因此，SRS和DRS相互之间是互不影响的。对于那些被网络侧配置成发送SRS的子帧，为了避免不同用户之间的SRS和PUSCH数据之间的相互干扰，LTE规定相应子帧的最后一个符号不能被任何的UE用来发送PUSCH数据。一般情况下，LTE中的配置使得PUCCH和SRS不会相互冲