LTE物理层解析---参考信号

2.3.1 下行参考信号
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。
下行参考信号由已知的参考信号构成，下行参考信号是以 RE 为单位的，即一个参考信 号占用一个 RE。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。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。RS 的时域密度也是根据相同的原理确定的，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 的开销又不是很大。在参考信号的设置上的考 虑主要是基于对高速移动性的支持，有兴趣大家可以参考【3】这本书里面的推算。
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N_ID_cell 为
1，此时 vshift
=
N cell ID
mod 6=
1
mod
6=1
;
10Mhz 带宽，也就是 50 个 RB 假设在 Ns=0，l=0 下，生成的随机序列： C(N)=1,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1…..，
yongzhi
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2.3.1.2 参考信号映射
由上面一节随机序列公式得到的参考信号序列 rl,ns (m) 应该映射到时隙 ns 天线端口 p，假
设映射后参考符号的复数调制符号为
a
( k
p) ,l
，那么映射前后的关系如下：
ak(
p) ,l
=
rl,ns (m' )
其中，
k = 6m + (v + vshift )mod 6
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 的解调参考信号以及探测信号，而对于 PUCCH 的解调参考信号跟 PUSCH 类似。
2.3.2.1 上行参考信号序列
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
r0,0 (0) =
1 (1− 2⋅ c(0)) + j
2
1 (1− 2⋅ c(1)) = −
2
1 +j 2
1 2
r0,0 (1) =
1 (1− 2 ⋅ c(2)) + j
2
1 (1− 2⋅ c(3)) =
2
1 −j 2
1 2
r0,0 (2) =
1 (1− 2⋅ c(4)) + j
2
1 (1− 2⋅ c(5)) =
成干扰，因此单天线端口的图应该画成如下：
R0
R0
R0
R0
R0
R0
R0
R0
l =0
l=6 l=0
l =6
图 2.3.1-2 单天线端口资源栅格图
虽然图画的有点问题，不过在协议里面有明确说明，在天线端口 0 的情况下，它必须假设同
时存在天线端口 0，1。那么在实现的时候就不会造成误解了。
2.3.1.1 下行参考信号生成
对于用于解调的参考信号（DeModulation Reference Signal，DM RS），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。
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 Page 4 of 22
One antenna port
R0
R0 l=0
R0
R0
R0
R0 l=6 l=0
R0 R0
l=6
R0
R0 l=0
R0
R0
R0
R0 l=6 l=0
R0 R0
l=6
R1 R1 l=0
R1
R1
R1
R1 l=6 l=0
R1百度文库
R1 l=6
Resource element (k,l)
Not used for transmission on this antenna port Reference symbols on this antenna port
解调参考信号和探测参考信号具有相同的基本序列集合。
2.3.2.2 参考信号序列产生
参考信号序列 ru(α,v) (n) 定义为一个根序列 ru,v (n) 的通过循环移位α 得到，如下：
ru(,αv) (n) = e jαnru,v (n),
0
≤
n
<
M
RS sc
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l=6
even-numbered slots odd-numbered slots
Antenna port 1
R2
l=0
l=6 l=0
l=6
even-numbered slots odd-numbered slots
Antenna port 2
R3
l=0
l=6 l=0
l=6
even-numbered slots odd-numbered slots
l
=
⎪⎧0, ⎪⎩⎨1
N
DL symb
−
3
if p ∈{0,1} if p ∈{2,3}
m
=
0,1,...,2 ⋅
N
DL RB
−1
m′
=
m
+
N
max,DL RB
−
N
DL RB
变量 v 和 vshift 定义了不同参考信号的频域位置，其中 v 由下式给出
⎧0
⎪⎪3
v
=
⎪⎪3 ⎪⎨0
⎪⎪3(ns mod 2) ⎪⎩3 + 3(ns mod 2)
Two antenna ports
R0
R0
R1
R1
R2
R3
Four antenna ports
R0
R0
R1
R1
R2
R3
R0
R0
R1
R1
R2
R3
R0
R0
l=0
l=6 l=0
l=6
even-numbered slots odd-numbered slots
Antenna port 0
R1
R1
l=0
l=6 l=0
+1
+
2
⋅
N
cell ID
+ N CP
⎧1 for normal CP NCP = ⎩⎨0 for extended CP 循环寄存器在每一个 OFMD 符号开始时就要按照上面的公式初始化。也就是说它的一个周期
为一个 OFDM 符号。
序列向 RE 的映射顺序为首先在频域映射。序列按照最大系统带宽（即 110 个 PRB）设 计。对于较小的带宽，则只使用在该带宽内的那部分序列，因此 UE 不需要事先知道系统带 宽就可以获知 RS 序列。天线端口 0、1、2、3 采用相同的伪随机序列，当然，由于天线端 口 2、3 只有天线端口 0、1 一半的 RS 符号，因此只使用天线端口 0、1 序列的一半。
if p = 0 and l = 0 if p = 0 and l ≠ 0 if p = 1and l = 0 if p = 1and l ≠ 0 if p = 2 if p = 3
小区专属频率偏移由 vshift
=
N
cell ID
mod 6
给出，这个值在前面的章节有讲到，这些公式看起来
很复杂，但是我们用一个实例来解释就很好理解了，现在假设： 使用一个天线端口 p=0，
中其他任何天线端口上传输，设为 0。
2.3.2 上行参考信号
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eNode B端的相干检测和解调。 （2）上行信道质量测量。 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 eNode B 内不同 UE 之间的正交参考信号。
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LTE 协议解读 Created by LTE 通信人家 http://blog.sina.com.cn/yongzhid 联系：yongzhid@126.com 数据的带宽。换句话说，信道探测参考信号（Sounding Reference Signal，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。
把上面的初始参数代入，就可以得到映射到相应天线端口的参考信号如下：
a(0) 1,1
=
r0,0 (0 +110 − 50)
=
r0,0 (60)
a(0) 7,1
=
r0,0 (1+110 − 50)
=
r0,0 (61)
a(0) 13,1
=
r0,0 (2
+ 110
−
50)
=
r0,0 (62)
#
一个时隙中在任何天线端口上用于参考信号传输的资源元素 (k, l) 不能用来在同一时隙
RB Frequency
PUCCH
RS
PUSCH
SRS
子帧 1ms slot 0.5ms
SC-FDMA 符号
图 2.3.2-1 上行资源使用示意图 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
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它由下面的公式得到参考信号序列：
RS 序列采用 PN 扰码设计，使用的公式如下：
rl,ns (m) =
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2.3 参考信号
参考信号（Reference Signal，RS），就是常说的“导频”信号，是由发射端提供给接收端 用于信道估计或信道探测的一种已知信号。
2
1 +j 2
1 2
#
代入参考信号生成公式，我们就得到一组复数序列，这里不具体写出它值了，假设为得到的
序列为： r0,0 (m) = {r0,0 (0), r0,0 (1), r0,0 (2), r0,0 (3), r0,0 (4), r0,0 (5), r0,0 (6), r0,0 (7),...}，
Antenna port 3
图 2.3.1-1 天线端口对应的参考信号
下图是摘自 3GPP 36.211，不过它那个图有点问题，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
1 (1− 2 ⋅ c(2m))+ j
2
1 (1− 2 ⋅ c(2m +1)),
2
m
=
0,1,...,2
N
max,DL RB
−1
Ns 是时隙编号，l 是 OFDM 符号编号，PN 序列参数的循环移位寄存器初始值设置如下：
( ) ( ( ) ) cinit
= 210
⋅
7⋅
ns
+1
+l +1
⋅
2
⋅
N
cell ID
另外，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。如图：
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