5G FR2定義的SCS為什么跟FR1不同？FR2為什么要引入PT-RS？

對(duì)于5G協(xié)議定義的不同SCS，從覆蓋、時(shí)延、移動(dòng)性三個(gè)方面對(duì)比，SCS越小CP越長(zhǎng)覆蓋越好，SCS越大多普勒頻移占比越小移動(dòng)性能越好、同時(shí)符號(hào)長(zhǎng)度越短時(shí)延越小，詳細(xì)如下圖：

對(duì)于相噪只用于高頻場(chǎng)景，系統(tǒng)如射頻器件在各種噪聲（隨機(jī)性白噪聲，閃爍噪聲）等作用下引起的系統(tǒng)輸出信號(hào)相位的隨機(jī)變化，而使得調(diào)制星座圖相位的旋轉(zhuǎn)，即相位噪聲。通常相位噪聲隨著載波頻率的增加而增加，會(huì)導(dǎo)致晶振的相噪影響放大，進(jìn)而影響調(diào)制的星座圖的穩(wěn)定性，如下圖所示：

當(dāng)相位變化速率相對(duì)于OFDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間較慢時(shí)，相位噪聲可以被建模為常數(shù)并且可以通過(guò)估計(jì)來(lái)補(bǔ)償。反之當(dāng)相位變化率相對(duì)于OFDM符號(hào)持續(xù)時(shí)間更快時(shí)，相位噪聲的估計(jì)變得困難，校正也變得困難。因此，持續(xù)時(shí)間更短的OFDM符號(hào)即更大的SCS，越容易補(bǔ)償相位噪聲，這樣更有效地對(duì)抗高頻率載波引起的晶振相位噪聲。

而5G用于此目的的參考信號(hào)是相位跟蹤RS（PT-RS），高階QAM對(duì)相噪更敏感，且用戶調(diào)度RB數(shù)有限，PT-RS相噪導(dǎo)頻會(huì)帶來(lái)較大系統(tǒng)開(kāi)銷，需要在系統(tǒng)開(kāi)銷和增益之間權(quán)衡，PT-RS配置模板時(shí)域密度越大，開(kāi)銷越大，如下圖所示PT-RS時(shí)域密度分布模板示例：

為了確定PT-RS信號(hào)的傳播層，5G系統(tǒng)除了CQI、PMI、RI的指示反饋外，還額外增加了一個(gè)LI的反饋，即Layer Indicator層指示。LI在4G系統(tǒng)中沒(méi)有，NR和LTE通過(guò)RI（Rank Indicator）來(lái)指示當(dāng)前MIMO配置的數(shù)據(jù)流層數(shù)，在TS38.212協(xié)議中可以查找到LI的配置定義，詳細(xì)如下截圖：

從公式定義上看，在Antenna ports≧2時(shí)有效，LI的bitwidth指示LI對(duì)應(yīng)到RI中的某一層。在協(xié)議RAN1 #91次會(huì)議中查找到R1-1721451提案中關(guān)于LI的相關(guān)信息，詳細(xì)如下截圖：

LI指示即用于高頻FR2場(chǎng)景中指示PT-RS在哪個(gè)RI的層中發(fā)送。PT-RS信號(hào)的配置，是根據(jù)振蕩器質(zhì)量、載波頻率、OFDM子載波間隔、用于信號(hào)傳輸?shù)恼{(diào)制及編碼格式來(lái)決定的。

另一方面，隨著載波頻率越來(lái)越高，由于使用大規(guī)模MIMO天線的尖銳波束形成以及在較高頻率處的信號(hào)傳播特性本身的影響，使得信號(hào)傳播呈現(xiàn)較少的多徑延遲擴(kuò)展。因此，具有更長(zhǎng)的CP在毫米波場(chǎng)景中變得不那么重要，所以在高頻段只支持60kHz以上的子載波間隔。

同時(shí)協(xié)議定義FR2場(chǎng)景帶寬定義最大400Mhz，為了適應(yīng)毫米波的大帶寬特征，按照每個(gè)載波調(diào)度最大275個(gè)PRB計(jì)算，200Mhz以上載波只能支持60kHz以上的子載波間隔，如下表所示：

由于快速傅里葉變換（FFT）尺寸的限制，實(shí)際支持的CBW值不僅取決于特定頻段，而且取決于所使用的SCS。在NR SI階段期間，RAN1已經(jīng)確定每個(gè)NR載波的最大子載波數(shù)量的備選數(shù)量是3300，從物理層規(guī)范的角度來(lái)看R15中定義的FFT大小為6600，這些最大子載波數(shù)的候選者分別表示4K和8K FFT大小。從實(shí)現(xiàn)性方面來(lái)看，F(xiàn)FT功能塊的裸芯片尺寸和功耗而言，4K FFT比8K FFT具有優(yōu)勢(shì)。

另一方面，對(duì)于給定的CBW，8K FFT可以允許比4K FFT更小的SCS值，這對(duì)于寬的CBW（200Mhz、400Mhz）是有益的，可在高頻中獲得增益。且正如前面所討論的那樣，由于具有較小的多徑延遲擴(kuò)展，在毫米波段對(duì)較小SCS的需求減弱。因此，由RAN4定義的最大CBW和支持的SCS對(duì)在載波中都不需要超過(guò)3300個(gè)子載波，且對(duì)于版本R15中的NR階段I而言，F(xiàn)FT的大小是4K。

另外如上圖中，5G系統(tǒng)要求最小支持24個(gè)PRB的帶寬，因PBCH子載波頻率上寬度最初定義速率匹配后占用24個(gè)RB，后面協(xié)議考慮到節(jié)省更多符號(hào)，將PBCH頻域兩端數(shù)據(jù)占用放置在SSS信號(hào)兩側(cè)空閑的符號(hào)，所以PBCH頻域上更新為20RB。