《5G NR物理层技术详解：原理、模型和组件 》 —2.5　物理信号

2.5　物理信号

由PHY层使用但不承载来自高层（即物理层之上的各层）信息的时频资源，被称为物理信号[1]。物理信号是用于不同目的的参考信号，例如解调、信道估计、同步和信道状态信息。上下行链路中有不同的物理信号。下行物理信号包括：

解调参考信号（DM-RS）

相位跟踪参考信号（PT-RS）

信道状态信息参考信号（CSI-RS）

主同步信号（PSS）

辅同步信号（SSS）

上行物理信号包括：

解调参考信号（DM-RS）

相位跟踪参考信号（PT-RS）

探测参考信号（SRS）

NR采用极简（ultralean）设计，可最大限度地减少永远在线（always-on）的传输，从而增强网络能效，减少干扰，并确保向前兼容。与LTE中的设置相反，NR中的参考信号仅在必要时发送。接下来，我们简要讨论四个主要的参考信号：DM-RS、PT-RS、CSI-RS和SRS。

DM-RS用于估计解调的无线信道。DM-RS是UE特定的，可以进行波束赋形传输，仅针对调度资源，并且仅在必要时传输，包括下行链路和上行链路。DM-RS的设计考虑了提前解码的要求，以支持低时延的应用。因此，DM-RS位于时隙的起始位置（称为前置DM-RS）。对于低速场景，在时域上使用低密度DM-RS（即，一个时隙中较少的OFDM符号包含DM-RS）。对于高速场景，在时域上增加DM-RS的密度以跟踪无线信道的快速变化。

NR中引入PT-RS以补偿振荡器相位噪声。通常，相位噪声随振荡器载波频率的升高而增加。因此可以在高频（例如毫米波）使用PT-RS以抑制相位噪声。OFDM信号中的相位噪声引起的主要衰减之一是对所有子载波造成相同的相位旋转，称为公共相位误差（Common Phase Error，CPE）（将在第6章和第7章中详细讨论）。所设计的PT-RS在频域中比较稀疏，而在时域中非常密集，原因如下：由CPE产生的相位旋转对于一个OFDM符号内的所有子载波是相同的，但OFDM符号之间的相位噪声具有低相关性。PT-RS在频域的密度为每个PRB中一个子载波，或者每两个PRB中一个子载波，或者每四个PRB中一个子载波。在时域的密度为每个OFDM符号一个，或者每两个OFDM符号一个，或者每四个OFDM中符号一个。图2-4给出了DM-RS和PT-RS时频结构的一个示例。和DM-RS一样，PT-RS也是UE特定的，只针对所调度的资源，也可以进行波束赋形。PT-RS的配置依赖于振荡器的质量、载波频率、OFDM子载波间隔，以及用于传输的调制编码方式（Modulation and Coding Scheme，MCS）。

CSI-RS是下行参考信号，主要用于获取CSI、波束管理、时间/频率跟踪和上行功率控制。它的设计非常灵活，以支持多样化的用例。用于获取CSI的CSI-RS用于确定信道的CSI参数，如用于链路自适应和确定预编码器的信道质量指示（Channel Quality Indicator，CQI）、秩指示（Rank Indicator，RI）以及预编码矩阵指示（Precoding Matrix Indicator，PMI）。此外，所谓的CSI干扰测量（CSI Interference Measurement，CSI-IM）资源，是零功率CSI-RS（ZP CSI-RS）资源，可以配置用于UE的干扰测量。CSI-RS通过测量每个波束的参考信号接收功率（Reference Signal Received Power，RSRP）来评估用于数据传输的候选波束，从而进行波束管理。它还可用于波束恢复。跟踪参考信号（Tracking Reference Signal，TRS）是指配置的用于时间/频率跟踪的CSI-RS。TRS可用于精细的时间和频率同步及多普勒和时延扩展估计。这是信道估计和解调所需要的。

图2-4　DM-RS和PT-RS时频结构示例

在上行链路中发送SRS来进行CSI测量，主要用于调度和链路自适应。在NR中，SRS也将用于基于互易性的大规模MIMO预编码器设计和上行波束管理。SRS采用模块化和灵活的设计以支持不同的过程和UE能力。