5G NR PDSCH的相位跟踪参考信号PTRS

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#5G #NR #物理层 #通信

于 2019-04-29 21:56:58 首次发布

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本文介绍了5G NR中的相位跟踪参考信号（PTRS）如何应对高频段相位噪声问题。PTRS的配置、序列生成、资源映射等关键点被详细阐述，以提升系统容量并降低误码率。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

相位噪声

相位噪声指射频器件在各种噪声（如随机性白噪声、闪烁噪声）的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。相位噪声会恶化接收端的SNR（Signal-Noise Ratio信噪比）或EVM（Error Vector Magnitude误差向量幅度），造成大量的误码，这样就限制了高阶调制的使用，会严重影响系统的容量。

相对来说，相位噪声对低频段，也就是sub6G频段的影响较小一些。而高频段（毫米波）下，由于参考时钟源的倍频次数大幅增加以及器件的工艺水平和功耗等各方面的原因，相位噪声的影响也是大幅增加。

为了应对高频段下的相位噪声，除了增大子载波间隔、提高器件质量之外，5G新空口引入了PT-RS（Phase Tracking Reference Signal）信号以及相位估计补偿算法。

序列

序列生成方式与DMRS一致。

配置

下行是否配置了PT-RS，由DMRS-DownlinkConfig中的字段phaseTrackingRS来决定，如果该字段缺省或配置为released，则表示下行没有PT-RS信号。

PT-RS的具体配置在PTRS-DownlinkConfig中：

在这里插入图片描述

frequencyDensity提供了两个值，这两个值都在（1,276）的范围内，分别对应了TS
38.214-Table5.1.6.3-2中的 $N_{RB0}$ 、 $N_{RB1}$ ，UE再通过DCI中的调度RB数查询该表，就可以确定PT-RS的频域密度 $K_{PT-RS}$ 。可以看到，如果调度RB数过少，即 $N_{RB}<N_{RB0}$ 时，PT-RS的系统开销相对来说就太大了，这个时候下行没有PT-RS信号。

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timeDensity提供了三个范围在（0,29）的值，分别对应TS 38.214-Table5.1.6.3-1中的ptrs-MCS1、ptrs-MCS2、ptrs-MCS3，UE再通过DCI中的调度MCS信息就可以确定PT-RS的时域密度 $L_{PT-RS}$ 。表中的ptrs-MCS4没有在高层参数中明确配置，UE可以假定该值为当前可使用的最大MCS+1。

在这里插入图片描述

epre-Ratio通过TS 38.214-Table4.1-2确定了PT-RS端口每层每个RE上PT-RS EPRE与PDSCH EPRE的比例，这个比例叫做 $ρPTRS{\rho}_{PTRS}$ ，它与 $βPTRS\beta_{PTRS}$ 的关系为 $βPTRS=10ρPTRS20\beta_{PTRS}=10^{\frac{\rho_{PTRS}}{20}}$ 。

在这里插入图片描述

resourceElementOffset在讲资源映射时具体说明。

资源映射

PT-RS序列通过如下方式映射到RE $(k,l)p,μ(k,l)_{p,\mu}$ 上：
在这里插入图片描述
其中， $βPT−RS\beta_{PT-RS}$ 的获取方式如上文所述。*r(2m+k’)*和DMRS的一致。

确定时域索引l的步骤如下：

设置i=0， $l_{ref}=0$
如果从 $max(l_{ref}+(i-1)L_{PT-RS}+1,l_{ref})$ 到 $l_{ref}+iL_{PT-RS}$ 的间隔中，有任何一个符号和DMRS的符号重叠，则：

设置i=1
如果是单符号DMRS，设置 $l_{ref}$ 为DMRS的符号索引，如果是双符号DMRS，设置 $l_{ref}$ 为DMRS第二个符号的索引。
只要 $l_{ref}+iL_{PT-RS}$ 还在为PDSCH分配的符号中，从步骤2开始重复执行

把 $l_{ref}+iL_{PT-RS}$ 加入到PT-RS的时域索引集合中
只要 $l_{ref}+iL_{PT-RS}$ 还在为PDSCH分配的符号中，从步骤2开始重复执行

也就是说，PT-RS时域的的范围，从调度的PDSCH的第一个符号开始，避开DMRS所在的位置，以 $L_{PT-RS}$ 为密度，一直到PDSCH结束。

在频域上，首先，假定分配给PDSCH的RB为从0到 $N_{RB}-1$ ，那么分配给PDSCH的子载波范围就是从0到 $N_{sc}^{RB}N_{RB}-1$ 。最终映射PT-RS的子载波通过下列公式得到：

其中

i=1,2,…
$n_{RNTI}$ 是DCI调度本次传输的RNTI
$k_{ref}^{RB}$ 的取值见TS 38.211-Table7.4.1.2.2-1，表中给出了与PT-RS天线端口相关联的DMRS天线端口和该值的关系。如果UE调度为单码字，则PT-RS端口与分配给PDSCH的DMRS天线端口中最小索引的端口关联：如果UE调度为双码字，则PT-RS端口与分配给较高MCS码字的DMRS天线端口中最小索引的端口关联；如果两个码字的MCS一样，则PT-RS端口与码字0的DMRS天线端口中最小索引的端口关联。表中resoureceElementOffset由高层配置，缺省配置为’00’。

在这里插入图片描述