채널 사운딩 시리즈
1. 채널 사운딩 개요: 채널 추정과 채널 사운딩
2. 상향링크 채널 사운딩 SRS (1): SRS 개요 및 시간 축 할당
2. 상향링크 채널 사운딩 SRS (2): 주파수 축 할당
3. 하향링크 채널 사운딩, CSI-RS
본 포스팅은 3GPP TS 38.211에 대한 필자의 해석을 바탕으로 설명한 글입니다. 이에 대한 의견은 언제든지 환영입니다. 감사합니다.
1. SRS의 역할
채널 추정 시그널이 모두 그렇지만, Sounding Reference Signal (SRS)는 UE가 기지국에 전송하는 신호로써 상향링크의 추정을 위해 전송된다. 이 때, 시간-주파수 축으로 이루어진 Resource grid의 특정구간의 BW나 time에 스케줄링이 되어 전송된다. 신호를 수신한 기지국은 이를 바탕으로 LS, MMSE 등과 같은 추정 기법으로 채널을 추정한다.
SRS를 바탕으로 네트워크는 link adaptation에 대한 결정을 할 수 있다. 뿐만 아니라 TDD에서는 channel의 reciprocity를 이용 (DL과 UL이 같은 주파수밴드를 사용하므로)하여 더 많은 역할을 할 수 있다.
SRS의 역할
- 수신 파워에 따른 MCS 선택
- UE 스케쥴링
- (TDD) DL precoding 선택
- (TDD) Beamforming adaptation
- (TDD) MU-MIMO 스케줄링
SRS는 유저 정보를 전송하는 것이 목표가 아니며, 채널 추정 및 MIMO 상황에서의 빔선택을 도와주는 역할을 하므로 주로 제어 layer인 RRC layer에 의해 설정된다.
2. Glance at SRS allocation
3. SRS 시퀀스 생성
왼쪽이 SRS 시퀀스, 오른쪽이 참조하는 random sequence. 5G에는 여러 시퀀스가 사용되는데, Gold sequence 기반의 Pseudo-random sequence와 Zadoff-Chu 시퀀스 기반의 Low-PAPR 시퀀스가 있다. 더 자세한 내용은 TS 38.211를 참고하도록 한다.
Zadoff-Chu (ZC) 시퀀스는 DFT 유사 시퀀스로 시퀀스에 DFT나 IDFT를 해도 같은 DFT로 형태가 유지된다는 특성이 있다. 이 특성은 시간이나 주파수축으로 크기가 튀지않고 bounded 될 수 있도록 한다. 따라서, Uplink 시그널은 ZC 시퀀스에 기반하는 경우가 많다.
SRS 신호도 이와 같이 ZC 시퀀스를 사용한다. SRS 신호를 조금 더 자세히보면 다음과 같다.
주파수 축으로는 subcarrier 단위로 시퀀스가 있고, 시간 축으로는 ODFM 심볼 단위로 시퀀스가 존재한다.
시간축 시퀀스
NsymbSRS는 연속된 SRS 시간축 할당을 의미하는데, Release 16 기준으로, 1, 2, 4, 8, 12의 값을 가질 수 있다. RRC 레이어의 resourceMapping IE의 nrofSymbol 필드로 부터 값을 확인할 수 있다.
주파수축 시퀀스
Msc,bSRS는 주파수 축으로 사용할 총 서브캐리어 갯수를 의미한다. 이 값은 frequency hopping을 사용할 지 말 지, 사이 간격 (Transmission comb) KTC를 몇으로 할 지에 따라 달라지게 된다. 시간축 시퀀스보다 더 복잡한 식으로 구성이되므로 다음 포스트에 다루기로 한다.
4. SRS mapping to physical resource grid
ZC 시퀀스로부터 결정된 SRS 시퀀스는, 위 식에서와 같이 resource grid에 배치된다. k’가 주파수 축, l’이 시간축에 해당한다. 식에서 확인할 수 있지만, 주파수축은 주파수축 starting point k0 부터 시작해서 KTC만큼 간격을 두고 allocation 된다. KTC에서 TC는 transmission comb의 약자이며, 배치되는 모양이 빗모양 같다고하여 붙여진 이름이다. 개요도를 확인하면 알 수 있을 것이다. 시간축으로는 l0부터 시작해서 l’의 길이만큼 allocation 된다.
β>sub>SRS는 SRS 파워 공식에 의해서 계산된 파워 scaling coefficient이다.
5. SRS 시간축 매핑
시간축으로 RE에 매핑하기 위해서는 개요도에서 나온 것과 같이 l0을 알아야한다. 다만 RRC 설정은 l0을 직접 알려주지 않고, 슬롯의 끝에서부터의 symbol 개수인 loffset을 전달한다. 이 과정은 다음과 같이 정리할 수 있다.
시작 심볼 position l0는 슬롯의 끝에서부터 카운트한 loffset따라 l0=Nsymbolslot-1-loffset부터 시작해서 슬롯의 끝까지 차지한다.
- 이 때, l_offset∈{0, 1, …,13}
- l_offset이 resourceMapping IE의 startPosition field에 나와있음
- 시작 포인트를 역으로 계산해야 함
6. SRS 시간축 매핑 예시
l0=(14-1)- loffset=4가 되고, 그 지점 부터 NsymbSRS = 2만큼 SRS 할당
l0=(14-1)-loffset=10이 되고, 그 지점 부터 NsymbSRS = 4만큼 SRS 할당
채널 사운딩 시리즈
1. 채널 사운딩 개요: 채널 추정과 채널 사운딩
2. 상향링크 채널 사운딩 SRS (1): SRS 개요 및 시간 축 할당
2. 상향링크 채널 사운딩 SRS (2): 주파수 축 할당
3. 하향링크 채널 사운딩, CSI-RS
참고 문헌
[1] TS 38.211
[2] Zadoff-Chu sequence, Wikipedia, en.wikipedia.org/wiki/Zadoff%E2%80%93Chu_sequence
