人们在享受 5G 网络所带来的“狂飙”网速之时，是否曾思考过一个极其现实的问题：
基站往往建在几十米高的铁塔之上，而用户可能正拿着手机处于飞驰的高铁上、处于拥挤的地铁里、或者处于四周皆为承重墙的地下车库之中。在这些肉眼都无法看穿的复杂钢筋水泥丛林当中，基站究竟是依靠什么样的方式去知道该运用多大的力度、选用何种方式，把几十兆乃至上百兆的数据“精准投喂”给手机端的？
难不成基站长了透视眼？
其实不然，基站虽然没有眼睛，但是它在 5G 协议即 3GPP 标准的武装之下，掌握了一门极其高超的“回声定位”技术。它会悄悄地向手机端派出一支“神级侦察兵”。
这位穿梭在电磁波当中的神秘特种兵，便是今天的主角：CSI-RS。
什么是 CSI-RS？它长什么样？
CSI-RS 的全称也就是 Channel State Information Reference Signal，即信道状态信息参考信号。
为了能够更好地去理解它，可以先在脑海当中建构一个画面：把 5G 的信号传输想象成一列不断开往手机端的高速列车，在这列火车之上装满了密密麻麻的集装箱，在通信领域里，这也就是时频资源网格 Resource Grid。
绝大多数集装箱内所装载的皆为微信消息以及刷的短视频数据即业务数据。但是，基站会在这些集装箱当中，依照特定的规律，悄悄地塞进几个“测试包裹”——这便是 CSI-RS 信号。
手机端在接收到这列火车之后，会专门把这几个“测试包裹”进行拆解并开展查看工作。
手机端可能会产生疑问：“基站原本发出的包裹是方方正正的，怎么经过这一路的风吹雨打，像信道衰落以及多径效应等，到接收端时就被挤扁了？”
依靠对比包裹“出厂时的样子”以及“收到的样子”，手机端就能够极其精确地推算出这段路程的“路况”。随后，手机端会马上去撰写一份“路况体验报告”即 CSI 反馈，并且借助上行链路把这份报告传回给基站。基站拿到报告之后，马上就能理解，同时马上开展下一次发车策略的调整工作。
为什么 5G 离不开它？4G 的“老前辈”去哪了？
或许有懂行的人士会问：“以前 4G 的时候难道没有这个机制吗？”
4G 时代当然也有它的老前辈，名叫 CRS 也就是 Cell-specific Reference Signal 即小区级参考信号。但是 4G 的这位前辈是个“铁憨憨”——如果小区里不管有没有手机，或者不管手机此刻在进行什么操作，基站都会全天候、满功率以及无死角地去一直开展 CRS 的发送工作。
这就好比马路上的路灯，不管有没有人走，整夜都会亮着。虽然照亮了道路，但也极大程度上浪费了电力，并且这些无处不在的强信号，还会越界去干扰到隔壁小区的用户。
到了 5G 时代，为了得以实现极致的速率以及极低的能耗，网络架构迎来了疯狂的“大瘦身”。5G 标准毫不留情地把“永远在线”的 4G CRS 进行了舍弃，转而选用了按需分配以及灵活机动的 5G CSI-RS。
在 5G NR 当中，CSI-RS 可以呈现为以下三种状态：
- 周期性即 Periodic： 像打卡一样定时去开展发送工作。
- 半持续性即 Semi-persistent： 基站让测才去测，让停就会马上停。
- 非周期性即 Aperiodic： 属于最为灵活的一种特性，要是基站突然想去了解路况，就会临时发送个指令：“就现在，马上开展测试工作！”
当前的 CSI-RS 就如同舞台上的高精度跟光灯。只有当基站觉得有必要去探测某个方向的信道之时，才会开展发射工作。这种“按需打光”的操作，不仅可以节省电力，还极大程度上减少了网内干扰，完全可以把它当作绿色通信的典范来对待！
CSI-RS 的“三大核心绝技”
别看 CSI-RS 只是穿插在数据当中的小小信号，它在 5G 物理层即 PHY 里可是身兼数职的。基站之所以能够把 Massive MIMO 即大规模天线运用得非常出色，其主要缘由囊括全靠手机端测完 CSI-RS 之后所反馈的这“三大情报”：
绝技一：CQI 也就是信道质量指示 —— “当前究竟能跑多快？”
这就相当于去告诉基站当前的信道究竟有多么通畅。要是路况极好，手机端就会去反馈一个很高的 CQI 值，基站一看：“路况不错，马上选用 256QAM 高阶调制，来大量塞入数据！”要是路况很差，CQI 值很低，基站就会老老实实地去切换回抗干扰能力较强的 QPSK 调制，以保障不会产生掉线的情况。
绝技二：PMI 也就是预编码矩阵指示 —— “天线究竟该如何对准接收端？”
这是 5G 信号处理当中最为迷人的魔法之一。5G 基站动辄拥有 64 根甚至 128 根天线，信号发出去之后究竟该怎么做才可以在手机端得以实现完美的叠加增强，而不是产生互相抵消的情况？
基站以及手机端之间拥有一本事先对好暗号的“密码本”即码本 Codebook。手机端在测完 CSI-RS 之后，会在密码本当中去挑选出一个最为适宜当前路况的“天线发射姿势”也就是预编码矩阵，并且把这个姿势的编号即 PMI 发送给基站。基站照做之后，信号就可以像聚光灯一样死死地去锁住终端设备。
绝技三：RI 也就是秩指示 —— “能够开启几条 VIP 并行通道？”
这主要决定了空间复用能力。通俗点来说，就是在当前环境之下，基站可以同时借助不同的空间路径，来发送几份完全不同的数据。要是 RI 是 1，那就是单行道；要是 RI 是 4，那就相当于开启了 4 条并行的 VIP 车道，网速就可以得到翻倍的提升！
进阶玩法：波束管理与精细跟踪
除了上述的这套“基本功”之外，CSI-RS 另外还拥有两个特殊身份：
- 开展追踪移动的工作也就是波束管理 Beam Management： 5G 的高频段波束就犹如“手电筒的光柱”，稍微产生变动就会发生偏移。基站会在不同的波束方向上去轮流开展 CSI-RS 即波束轮询的发送工作。手机端测完之后就会告诉基站：“3 号波束信号最强！”基站就会把火力集中在 3 号波束之上来开展跟踪工作。
- 去对抗频偏也就是 TRS 跟踪参考信号： 当处于时速 300 公里的高铁上时，多普勒频偏会使得信号发生疯狂的扭曲现象。在这个时候 CSI-RS 就会化身成为 TRS，并且高密度地插在时频网格当中，去帮助终端设备进行极其精细的时间以及频率同步微调工作，以此来紧紧跟随基站的节奏。
结语
要是没有 CSI-RS 这个不知疲倦的“神级侦察兵”在前方不断地去开展测量、反馈以及调整工作，5G 基站就像是被蒙上了眼睛的巨人，纵使拥有百兆带宽以及 Massive MIMO 的强大能力，也无法得以施展出来。
每一次流畅的超清视频通话，以及每一次毫秒级响应的团战五杀，其背后都拥有 CSI-RS 在默默地去进行探路工作。
