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LTE下行小区特定参考信号(RS)详解

小区特定参考信号RS 详解

1、小区特定参考信号(RS )的作用

通过在不同的时间和频率端插入导频信号,来进行信道估计。下面就信道估计的一些基本概念进行讲述。

信道估计,就是利用已知的导频信息来估计出实际信道的径数和径的系数,目的是识别每副发送天线与接收天线之间的信道冲激响应。用矩阵的型式可以表示为:Y=XH+W ,其中,Y 为接收信号,H 为信道频域响应,W 为加性高斯白噪声。

导频信号的结构可以分为:梳状导频、块状导频、散状导频。

多径性和时变性是无线信道的两大特点,并且当系统采用空时编码时,接收端在准确知道信道特性的情况下才能进行有效的解码,因此准确的信道估计对无线系统尤为重要。根据是否利用导频信息,MIMO-OFDM 系统信道估计算法分为:基于训练序列/导频的信道估计算法,盲信道估计算法和半盲信道估计算法。所有的算法都是基于某种准则的,其中最常用的准则有:最小二乘(LS )准则和最小均方误差(MMSE )准则。

●基于导频的信道估计:通过在发送的OFDM 符号中插入导频信号,接收端根据导频位置处的接收信号估计出导频位置处信道频率响应,然后再根据内插,外推算法计算出整个信道的频率响应。典型的算法有:最小二乘(LS )算法,线性最小均方误差(LMMSE )算法和最大似然(ML )算法。此类方法估计误差小,收敛速度快,对该算法的研究最成熟,但由于要发送导频或训练序列,需占用一定的系统资源。

●盲信道估计:利用信道的统计信息诸如循环平稳特性等进行信道估计。由于无需传输导频信号和训练序列,从而节约了开销,提高了系统的有效数据传输效率,但此类算法处理数据量大,算法复杂,收敛速度慢,在实际中很少使用。

●半盲信道估计:它使用尽量少的导频信号或训练序列来确定盲信道估计算法所需的初始值,然后利用盲估计算法进行跟踪、优化,最后获得信道参数。该算法是导频辅助算法和盲估计算法之间的一个折衷。半盲估计算法降低了盲估计算法的运算复杂度,并加快了其收敛速度,预计对半盲估计算法的研究将成为未来研究的重点。 2、 小区特定参考信号的产生 参考信号序列 )(s ,m r n l 定义为:

()()12,...,1,0 ,)12(212

1)2(212

1)(DL

max,RB ,s -=+?-+?-=

N m m c j

m c m r n l

这里: s n 是一个无线帧中的时隙索引, l 是一个时隙内OFDM 符号索引。伪随机序列

)(i c 在7.2中定义。伪随机序列产生器应该在每个OFDM 符号开始时用

??cell

ID

s 913init 222N n l c +?+'?=初始化。其中,()l N n l +?='D L symb s 2mod 是一子帧中OFDM 符号索引。

3、 小区特定参考信号的特点

小区特定参考信号的生成序列长度为DL max,RB 2N ,而110DL

max,RB =N ,因此小区特定

参考信号的生成序列长度为220个符号(m=0,1,2,…219)。而具体使用该序列中的那些符号以及使用序列的长度等,都是与系统带宽相关。

表1 导频RE 个数与带宽的关系

LTE下行小区特定参考信号(RS)详解

由上表可知,不同带宽下占用RE 的个数为12、30、50、100、150、200个。由于小区特定参考信号的生成序列Gold 序列的初始值会随着时隙s n ,符号l 的不同而不同。因为在一个无线帧内小区特定参考信号不会重复,而且小区特定参考信号在每个子帧的第一个时隙都发射。对于20MHZ 的带宽而言,子载波的个数为1200,而20MHZ 的带宽下可映射的序列产度为200个。序列中的每个符号占用一个RE 资源,而两个序列映射的位置之间的距离为6个子载波,因此在一个OFDM 符号上刚好满占。

此外,导频信号不需用调制和编码,基本上是伪随机序列直接映射到RE 。

4、 小区特定参考信号的映射

参考信号序列 )(s ,m r n l 在天线口p ,时隙s n 处映射为复数调制符号)(,p l k a ,按以下映射

规则:

)'(s ,)

(,m r a n l p l k =

这里:

(){}{}DL RB

DL max,RB DL

RB DL

symb shift 12,...,1,03,2 if 1

1,0 if 3,06

mod 6N N m m N m p p N l v v m k -+='-?=??

?∈∈-=++= 变量v 和shift v 定义参考信号在频域中的位置,v 值给定如下:

???????????=+=≠===≠====3

if )

2mod (332 if )2mod (30 and 1 if 0

and 1 if 30 and 0 if 30 and 0 if 0s s p n p n l p l p l p l p v

小区频域偏移定义为:6m od cell

ID shift N v =.

任何一个天线口某个时隙中用来传输参考信号的资源元()l k ,,在另外一个天线口的同一个时隙和时隙零上不能用于任何传输。

用于传输参考信号的资源元图样如图6.10.1.2-1 和6.10.1.2-2,符号p R 用于指示在天线口p 上传输参考信号的资源元。

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O n e a n t e n n a p o r t

T w o a n t e n n a p o r t s

Resource element (k,l )

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Not used for transmission on this antenan

port

Reference symbols on this antenna port

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F o u r a n t e n n a p o r t s

even-numbered

slots odd-numbered

slots Antenna port 0even-numbered

slots odd-numbered

slots Antenna port 1even-numbered

slots odd-numbered

slots Antenna port 2even-numbered

slots odd-numbered

slots

Antenna port 3

图1: 下行参考信号的映射 (普通循环前缀)

举例说明:假设6mod cell

ID shift N v ==0,单天线口且p=0,Normal CP 情况,则有如

下推到:

对于0=l 情况:则=v 0,且0shift =v ,可得m k 6=(m=0,1),即60或=k ,用于影射参考信号的两个资源元分别为(0,0)、(6,0);

对于437=-=l 情况:则3=v ,且0s h i f t =v ,可得36+=m k (m=0,1),即

93或=k ,用于影射参考信号的两个资源元分别为(3,4)、(9,4);

同理可得其他情况。

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O n e a n t e n n a p o r t

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T w o a n t e n n a p o r t s

k,l )

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F o u r a n t e n n a p o r t s

even-numbered

slots odd-numbered

slots Antenna port 0Antenna port 1Antenna port 2Antenna port 3

even-numbered

slots odd-numbered

slots even-numbered

slots odd-numbered

slots even-numbered

slots odd-numbered

slots

图2: 下行参考信号的映射 (扩展循环前缀)

举例说明:假设6mod cell

ID shift

N v ==0,单天线口且p=0,Extended CP 情况,则有如下推到:

对于0=l 情况:则=v 0,且0shift =v ,可得m k 6=(m=0,1),即60或=k ,用于影射参考信号的两个资源元分别为(0,0)、(6,0);

对于336=-=l 情况:则3=v ,且0s h i f t =v ,可得36+=m k (m=0,1),即

93或=k ,用于影射参考信号的两个资源元分别为(3,3)、(9,3);

同理可得其他情况。

5、 三种参考信号的比较

小区特定参考信号、MBSFN 参考信号、UE 特定参考信号。这三个参考信号的生

成序列均相同。

()())12(212

1)2(212

1)(s ,+?-+?-=

m c j

m c m r n l

● 这三个参考信号生成序列的长度以及该序列初始值均不同。对小区特定参考信号而言,

其长度为DL max,RB 2N ,并且伪随机序列的初始值为??cell

ID s 913init 222N n l c +?+'?=;而MBSFN 参考信号的长度为DL max,RB 6N ,并且伪随机序列的初始值为??M BSFN

ID

s 913init 222N n l c +?+'?=;而MBSFN 参考信号的长度为PDSCH RB 12N ,并且伪随机序列的初始值为??cell

ID s 9RNTI 13init 222N n n c +?+?=。

● 使用的天线后不同。小区特定参考信号映射的天线口为0、1、2、3;而MBSFN 使用

的天线口为4;UE 特定参考信号映射的天线口的位置为5。

● 另外,小区特定参考信号仅在kHz 15=?f 情况下被定义,且用于信道估计。而MBSFN

参考信号仅用于扩展CP 情况。而UE 特定参考信号仅在有PDSCH 映射到资源块上发送,且作为PDSCH 解调的相位参考。