Castle on a Cloud

在上一篇文章中, 我們介紹介紹了一些 SRS 的基本特性, 接下來, 我們要在兩方稍微延伸下 SRS 的介紹, 在一開始, 我們先比較一下 SRS 在 4G 和 5G 的差異,  接著, 我們將看一下 SRS 訊號如何在 5G NR 中輔助定位進行. 首先, 當我們討論 4G 和 5G 的差異時, 最直接想到的就是波束成型 (beamforming) 技術的引入,  雖說, 波束成型的增益主要反映在基地台端 (較大天線陣列), 但對於 UE 端, 也可以在波束管理的階段, 透過 DMRS 提供上行通道估測, 針對沒有被分配到通訊資源的 UE (或是對應於未分配資源的頻帶), UE 可以透過 SRS 訊號, 讓基地台進行上行的通道估測. 考慮到 UE 通常天線數較少, 在 SRS 中直接以 antenna port 作為設置單位, 根據規範, 一共有以下選擇: 1T2R, 1T4R, 2T4R, T=R (1T1R, 2T2R, 4T4R)  根據不同的天線配置, SRS 也會有相對應的設定, 值得注意的是, 這裡的 Tx/Rx 指的是由 UE 角度出發,  以 1T2R 為例, 代表 UE 的兩根天線一次使用一根進行傳送,  基地台透過分接收這兩根天線的訊號, 進行通道估計, 如下圖所示: 來自:  https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_SRS.html 更多的範例以及詳細的設定可以參考這一篇文章: https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_SRS.html 第二部分, 讓我們關心一下 SRS 在定位中的應用, 相較於 DMRS 參考訊號, SRS 的一個重要好處就是可以同時有多個基地台接收, 同時, 考慮到 SRS 的配置是由基地台給定, 並可在基地台間分享資訊, 因此, 偕同量測的基地台不只可以取得上行的訊號強度, 也可以取得 SRS 訊號到各基地台的時間差, 以 TDoA (Time Difference of Arrival) 定位, 若考慮到 1T2R, 1T4R 的 SRS 架構, 基地台端還可以估計 AoA (Angle of Arrival), 這些資訊都可以作為 UE 定位的輸入資訊, 以 UL-TDoA 為例, 流程如下: 來自: 3GPP TS 38.305 S

在 5G NR 的上行通道估測中, 我們有兩種參考訊號 (Reference Signal): DeModulation Reference Signal (DMRS) Sounding Reference Signal (SRS) 這兩種訊號都是由使用者裝置 (UE) 發出, 並由基地台進行量測, 其中, DMRS 被包含在上行的資料傳輸中 (PUCCH/PUSCH),  SRS 則提供使用者在上行資料傳輸之外, 進行通道估測的方法, 不屬於 PUCCH/PUSCH, 並可以提供多個基地台同時對同一個 UE 量測的方法, 如下圖左所示. Cha, Hyun-Su, et al. 5G NR Positioning Enhancements in 3GPP Release-18. arXiv preprint arXiv:2401.17594, 2024. SRS 的參考訊號在 4G LTE 時便已被定義, 但並不常被終端裝置所支援, 在 5G NR 中, 由於 beamforming 以及定位的需求, SRS 被重新提起並受到重視, 在目前的 5G NR SRS 定義中, 有下列三種傳輸方式: Full-band transmissions: 4G SRS 的傳輸方式, 基本上是分時多工進行傳輸 Frequency-hopping transmissions: 透過跳頻方式傳輸, 使基地台取得不同頻率的通道估計 Multi-user transmissions: 提供多個 UE 同時發送 SRS 並被量測的機制 SRS 訊號可以是週期性傳輸, 或是非週期性傳輸, 通常起始於基地台對 UE 裝置 RRC 層的設置, 起始 UE 發出 SRS 訊號. 我們先不考慮 SRS 跳頻量測與使用者多工的不同設置,  針對單一 UE, SRS 訊號表示如下:  來自:  https://telcomaglobal.com/p/5g-nr-srs-sounding-reference-signals 透過上圖, 我們可以看到單一 UE 的 SRS 訊號, 如何在一個 time slot 中被給定, 包含了在時間與頻率上的位置 (offset), 長度 (RB 個數) 與使用者的多工, 詳細的訊號產生方式可以參考 Matlab 的範例程式: https://ww2.mathwork