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5G天线端口的故事

浏览量: 时间:2019-07-26 10:02

  在4GLTE系统中,由于天线引入了MIMO技术,在网络优化日常工作中一个耳熟能详的名词“天线端口”经常会被提及,而5G中,天线端口同样是非常重要的概念,同时在标准设计时对其赋予了更加丰富的内涵,首先我们需要溯源以探究天线端口的设计用途和相关基本概念。

  2G、3G系统中是没有天线端口这个概念的,一般经常会提到通道的概念,比如3G TD-SCDMA系统中最引以为自豪的技术就是8通道天线赋型。而通道指的是物理射频单元(RRU)的内部物理划分,每一路划分独立承载了一个射频信号,因此也同样需要有8根独立的物理线缆馈入天线单元(极化天线从外观上看是4根天线,但是物理上仍然上8个射频)。

  4G LTE中引入的天线端口是逻辑上的概念,与通道是两个不同范畴的概念,所以一般也可以以天线逻辑端口这样的命名进行代称。3GPP协议36.211对于天线逻辑端口的定义是这样的:同一天线端口传输的不同信号所经历的信道环境是一样的,每一个天线端口都对应了一个资源栅格。天线端口与物理信道或者信号有着严格的对应关系。

  这句话对于天线逻辑端口的概念表达了下面两层含义:

  1.天线逻辑端口虽然在发射机进行配置,但是其本质含义是辅助接收机进行解调,天线逻辑端口是物理信道或物理信号的一种基于空口环境的标识,相同的天线逻辑端口信道环境变化一样,接收机可以据此进行信道估计从而对传输信号进行解调。

  2.接收机对于不同逻辑端口的并发接收解码有不同的并发解码机制。

  另外,天线逻辑端口虽然是逻辑上不同传输信号的一种划分机制,但是与物理层面的天线通道概念却有着对应关系,如果需要将天线进行逻辑端口的划分,一定需要有对应的物理通道划分作为基础能力支持,例如,两个天线逻辑端口就至少对应了两个天线物理通道,当然也可以对应以2为整数倍数的通道,例如4通道或者8通道,所以经常遇到的LTE系统中4T2R天线或者4T4R天线中的T和R分别指的是天线物理传输和接收通道个数。理论上,4T2R天线分别可以划分为1、2、4个逻辑端口,但是1个物理通道就无法分拆为两个逻辑端口。天线逻辑端口与物理通道虽是两个不同的概念,但彼此存在辩证的关系。

  为了更好地了解天线逻辑端口的概念,我们再一起研究一个小实例,参照3GPP 36.211中对于PSS/SSS物理信道所属天线逻辑端口的描述,我们依然能看出以下两层意思:

  1.PSS/SSS的天线逻辑端口与下行参考信号(例如CRS)的天线逻辑端口不同,终端在基于天线逻辑端口的CRS天线图样解码时不应该能够同时解码PSS/SSS,反之亦然。

  2.终端不应该同时解码不同的PSS/SSS。

  4G LTE协议没有明确为PSS/SSS划分具体的天线逻辑端口号(5G NR中对于同步信号以及PBCH块划分了具体的天线逻辑端口,p=4000),基于以上对于天线逻辑端口以及PSS/SSS与参考信号逻辑端口关系的认知,可以知道终端通过周期性解码PSS/SSS实现下行时频域同步时(一般认为是DRX之后),在时隙0或者10上,不应该“看”到CRS天线图样。

  5G NR中,为了提高信道的利用效率去掉了小区参考信号(CRS)的设计,UE根据与天线端口相关的DMRS进行下行共享信道(PDSCH)的信道估计,天线端口仍然是基于空口信道质量的一种逻辑概念划分。5G中还可能存在大量密集小站组网的场景或者射频单元拉远,为了区分这些新型天线配置与传统宏站天线布放场景的区别,协议中还明确了对于两个天线端口是否是逻辑上共站点的定义,即如果包括时延扩展、多普勒扩展、多普勒频移、平均天线增益、平均时延和接收机参数等其中之一或多个空间信道属性相同时,两个天线端口可以认为是逻辑上共站点。4G中基于天线逻辑端口的CRS参考信号占用了不同时频资源,也可以认为通过正交的时频资源实现了天线端口空口传输中的图谱,而UE专属参考信号引入了码分的概念,通过时域扩展引入正交码可以实现相邻配对的天线端口的参考信号在同样时频资源进行传输,从而降低对时频域资源的占用,而5G中UE专属天线端口所对应的DMRS或CSI-RS在4G基础上更进一步,基于时频两域扩展引入正交码实现时频域资源的复用,从而在天线端口配置较多时(例如,与CSI-RS相关的天线端口最大可配置为32)能够尽可能地释放资源以供数据传输。

  归纳而言,基于天线端口的参考信号传输是接收机一侧用来评估信道状态的手段,如果为其配置过多的时频域物理资源可能导致实际空口业务传输能力下降,而配置过少可能导致接收机评估信道失准,在实际网络优化中应该权衡两方面的利弊合理进行配置。

? (来源:人民邮电报)