SRS轮发

Posted 2021-12-10 bobuddy

随着5G时代的到来，5G手机如雨后春笋般涌现。顾名思义，“5G手机”最大的卖点自然就是5G，其中一个术语“SRS轮发”经常看到厂家在宣传。据说支持SRS轮发之后，手机的上网速度会更快！

这分明不是人话。“轮发”这两个字还好理解，大概就是轮流发送的意思，那轮发前面的“SRS”又是什么意思呢？两者合起来的“SRS轮发”到底是要表达什么呢？

话说5G的超高下载速率主要来自MIMO技术，MIMO的全称是：Multiple Input Multiple Output，意为多入多出，主要靠在空中同时传输多路不同的数据来成倍地提升网速。

△ 仅为示意，跟实际情况相比有所简化

由上图可以看出，基站采用4根天线同时发送4路数据，手机同时也采用4根天线来接收数据，这样就可以形成4条独立的传输路径，下载速度自然就可以达到一根天线的4倍。

基站的块头大，能力强，实现4路数据发送当然是比较容易的，但手机就不同了。对于目前的4G手机来说，仅有少量能支持4天线从基站接收数据，至于手机向基站发射，所有手机都只能支持单天线发射，如下图所示。

△ 仅为示意，跟实际情况相比有所简化

5G手机能力强一些，所有手机都可支持4天线从基站接收数据，NSA（非独立组网）模式只支持单天线向基站发送数据，SA（独立组网）可以支持两根天线向基站发送数据。所以，对于上行两根天线的5G手机来说，上行MIMO的情况是下图这样的。

△ 仅为示意，跟实际情况相比有所简化

本期的主题不是SRS轮发吗？怎么讲了这么多的MIMO和天线相关的内容？先别急，我们后面再讲讲TDD和FDD相关的内容作为铺垫，就可以开始聊SRS轮发了。

如上所述，MIMO是5G基站提升下载速率的关键，一般情况下基站和手机可支持4条发射路径。如果把这些空间的路径比作公路的话，基站必须对路况了如指掌才能更好地在这些路上分配发送的数据，在畅通的路上多发一些，在拥堵的路上少发一些。仅仅增多公路数量，还是不能避免堵车的问题：因为无法实时知晓每一条高速公路的车况，在有的公路大排长龙的同时，有的公路却车少马稀。这就意味着天线和基站之间的信息反馈模式也需要升级。

要高效使用手机天线"高速公路"，就必须让手机把每条公路的路况告诉基站，从而使基站的资源更精准地分配给每台手机。当前，手机反馈信道信息有两种不同的模式：PMI(Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示)和SRS(Sounding Reference Signal，探测参考信号)。

在PMI模式下，手机会通过一系列算法来估计信道信息和资源要求，并上报给基站；基站通过一种预先设定的机制来分析手机发送的数据结果，直接进行数据传输。这种模式，相当于手机自行评估"高速公路"的路况，再汇报给基站。

SRS就是探测参考信号，天选即天线选择。搭载了SRS天选技术后，手机可以在多根天线轮流上报信道信息，从而让基站获取的信息更全面，进行更精准的数据传输；利用上下行的互易性提升下行性能，提升下行速率，获得更强的比拼能力和更优的用户体验。这种模式，相当于手机在每一路天线各派1个侦察兵给基站报告精准的路况，从而提升下行数据吞吐能力。

因此，基站对于传输路径的探测是至关重要的。基站有FDD和TDD这两种工作方式，不同的工作方式下的路径探测可以采用不同的方式。

如上图所示，对于FDD（频分双工，Frequency Division Duplex）模式来说，下行和上行采用不同的频率，可以认为是不同的路径，上面的路况也是截然不同的。

因此如果基站想要获取下行路况信息，就必须发送探测信号，由手机收到并进行分析之后，再把结论在通过上行路径传给基站。

因此FDD基站下发的探测信号就是CSI-RS（信道状态信息参考信号，Channel State Information Reference Signal），基站测量之后，再把获取到的信道状态信息（Channel State Information）发回给基站。详情见我之前的文章：5G下行信道探测之“CSI-RS”。

显而易见，这种方式需要基站和手机一个消息来回才能完成，实时性有限，并且，由于手机处理能力较弱，获取的信息也不够准确全面。

对于TDD（时分双工，Time Division Duplex）模式来说，下行和上行采用相同的频率，可以认为是同样的路径，上面的路况也是完全相同的。

因此如果基站想要获取下行路况信息，只需要把手机发送的上行探测信号进行测量就可以直接使用了，不用像FDD模式那么麻烦。这种用于上行信道探测的参考信号就是SRS（全称为Sounding Reference Signal，意为探测参考信号）。

SRS在FDD和TDD模式的基站下都可以使用。当用于FDD基站时，SRS只能用来探测上行信道，当用于TDD基站时，探测结果可以同时用于上行和下行，这就叫做TDD上下行信道的互易性。综上所述，在TDD模式下，上行探测参考信号SRS同时肩负着上下行信号探测的重任。

当前5G的主流频段，不论是3.5GHz还是4.9GHz都是TDD模式，因此SRS的角色就至关重要了，直接影响到5G下载速率。

如前面所说，基站一般采用4天线发射，会在空间有4条逻辑上的传输路径，而手机则一般是上行单天线或者双天线发射。那么手机怎么样用一路或者两路发射信号来探测下行的4条路径呢？这就需要用到SRS轮发了。

简单地说，就是手机有4根天线，4根都可以用于接收，但其中只有一根或者两根才能用于发射，那么，手机就把SRS信号在所有的4根天线上轮流发，虽然同一时刻还是单天线或者双天线发射，但实际上所有的天线都发射过信号，基站收到并分析之后，该天线代表的传输路径也就得到了探测。

如上图所示，最左边的NSA-1T1R，代表在NSA模式下，手机的5G SRS信号只在一根天线上向基站发送，不进行轮发，这样只能准确探测一根天线相关的路径，其他天线代表的传输路径状况就只能靠猜了。路况都不清楚，基站发送数据的效果就要差一些。

中间的SA-1T4R，代表在SA模式下，如果手机只支持上行单发，则同一时刻可以在4个天线上选择一个来轮流发送SRS，这样所有天线代表的路径状况都可以被探测到。在NSA模式下，手机也可支持1T4R，进行4天线轮发（注：此处的R指round-轮流，不是receive接收的意思）。

最右边的SA-2T4R，代表在SA模式下，如果手机支持上行双发，则同一时刻可以在4个天线上选择两个来轮流发送SRS，信道估计的结果也就更准确，探测的效果更好。通过SRS轮发，让5G的MIMO如虎添翼，下载速率更高。

同时在5G SA模式下，可以支持上行2x2 MIMO（也叫SA双发），上传速率也可以提高一倍，喜欢自拍，直播等上传业务的朋友更要关注。

看上图这张某品牌5G手机发布会的照片，上面是双模5G，左面是今天讲的SRS轮发，右边是SA双发！牛逼不？其实这应该是以后5G手机的标配了。