信道质量指示(CQI)和编码调制方案(MCS) | 带你读《5G-NR信道编码》之十五

简介: 低密度校验码(LDPC)之信道质量指示(CQI)和编码调制方案(MCS)。

低密度校验码(LDPC)

2.5.4 LDPC 在 5G-NR 中的标准进展之速率匹配

2.5.7 信道质量指示(CQI)表格和编码调制方案(MCS)表格

信道质量指示(CQI)是指,终端根据基站发射的下行参考信号(CSI-RS) 的接收质量(SINR),来向基站报告的下行信道状况。编码调制方案(MCS) 是指,基站告诉终端,基站发射的 PDSCH 信道使用什么样的调制方式和编 码速率(MCS 和 PRB 数目结合起来可得到传输块的大小),或者终端在发射 PUSCH 信道时应使用什么样的调制方式和编码速率。
目前的 5G-NR 协议仅包含 eMBB 部分,不包括 URLLC 部分。URLLC 将在 5G-NR 的第二阶段研究(2018 年)。因此,目前的 CQI 表和 MCS 表仅针对 eMBB。即,它们目前是针对 LDPC 码设计的。考虑到 3GPP 要尽可能减少标准 化的工作量,URLLC 的数据信道(PDSCH/PUSCH)使用 LDPC 码的可能性非 常大。即,目前的 CQI 表和 MCS 表可以直接作用到 URLLC 上;或者,它们可 经过简单的修改来适配到 URLLC 上。
1. CQI 表
目 前 5G-NR 标 准 下 行 数 据 支 持 的 调 制 方 式 包 括 QPSK、16QAM、 64QAM 和 256QAM。终端通过检测 CSI-RS 信号并估计信道质量后,需要向 网络侧上报信道质量指示 CQI 信息,该信息包含有调制方式信息和编码率信 息。为了兼顾减少 CQI 信息的开销和更细粒度的 CQI 信息指示,5G-NR 标准 eMBB 场景设计采用 2 个 CQI 表,即:最高调制方式是 64QAM 的 CQI 表和最 高调制方式是 256QAM 的 CQI 表,这两个表都采用 4 bit 开销来定义 CQI 索引 含义。网络侧通过 RRC 信令的 CQI-table 参数来指示终端选择哪个 CQI 表来 上报信道质量指示。
表 2-9 和表 2-10 分别为 64QAM CQI 表和 256QAM CQI 表。表的第 1 列为 CQI 索引,包含的值为 0,1,…,15,表示 16 种情况,可以使用 4 bit 来指 示。第 2 列为调制阶数,第 3 列为编码速率,第 4 列为根据调制方式和编码率 计算出来的传输效率。
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在5G-NR标准中,在一个载波的信道带宽下,还细分出许多的子带。对于子带的信道质量指示CQI信息(称之为子带CQI) , 上面的2个表的CQI就称之为宽带CQI。由于一个宽带信道下可能包含有许多子带, 为了减少开销,子带CQI采用差分CQI表, 用2bit进行指示。
表2-11是子带差分CQI表。表中第1列是差分CQI值, 包含0, 1, 2,3四种情况, 使用2bit进行指示。第2列为对应的子带差分量(Sub-bandoffset level) , 该子带差分量定义为:
Sub-band Offset level=wideband CQI index一sub-band CQI index
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2.MCS表
(1) 下行MCS表
目前, 5G-NR标准下行数据支持的调制方式包括QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。网络侧在DCI信令中告诉终端PDSCH传输数据所采用的MCS信息。该信息包含有调制阶数信息和编码速率信息。为了兼顾减少DCI信令中MCS信息的开销和更细粒度的MCS信息指示, 5G-NR标准eM BB场景设计采用两个下行MCS 表,即:最高调制方式是 64QAM 的 MCS 表和最高调制方式是 256QAM 的 MCS 表,以下分别简称为表 64QAM MCS 和表 256QAM MCS,都采用 5 bit 开销 来定义 MCS 索引。网络侧通过 RRC 信令的 MCS-Table-PDSCH 参数来告诉终 端 DCI 信令中 MCS 索引是对应哪张 MCS 表的 MCS 信息。
表 2-12 和 表 2-13 分 别 为 下 行 用 于 PDSCH 的 64QAM MCS 表 和 256QAM MCS 表。表的第 1 列为 MCS 索引,包含的值为 0, 1, …, 31,32 种情况,可以使用 5 bit 来指示。第 2 列为调制阶数,其中,2 代表 QPSK、 4 代表 16QAM、6 代表 64QAM、8 代表 256QAM。第 3 列为编码速率,第 4列为根据调制阶数和编码速率计算出来的传输效率。在表64QAM MCS中, MCS 索引为 29、30 和 31 时,为 PDSCH 数据重传时的调制阶数指示。在 表 256QAM MCS 中,MCS 索引为 28、29、30 和 31 时,为 PDSCH 数据 重传时的调制阶数指示。在重传时,可以通过选择不同的调制阶数来选择不 同的传输效率,增加了重传时数据编码调制方式的灵活性,有利于数据的成功解调。
MCS 索引使用 5 bit 来指示,比 CQI 索引的 4 bit 指示要多 1 bit,说明实 际 PDSCH 采用的传输效率的颗粒度比终端反馈的 CQI 指示的颗粒度要更精细。
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(2)上行 MCS 表
目前,5G-NR 标准在 PUSCH 传输的上行数据支持的调制方式包括 π/2BPSK(pi/2-BPSK)、QPSK、16QAM、64QAM 和 256QAM。π/2-BPSK 调 制方式只有在 DFT-s-OFDM 波形下并且终端支持 π/2-BPSK 调制方式下 才会使用。在 DFT-s-OFDM 波形下结合使用 π/2-BPSK 调制方式,可以 更好的降低信号的 PAPR,因此 π/2-BPSK 调制方式主要是为了增强上行 信道覆盖。在需要使用 π/2-BPSK 调制方式的无线信道环境下,就不会使 用 256QAM,因此在 256QAM MCS 表里就可以不需要 π/2-BPSK 的调制方式。
为了减少 MCS 信令开销和在不同场景下使用更细粒度的 MCS,5G-NR 标 准 eMBB 场景设计采用 3 个上行 MCS 表。当不使用 π/2-BPSK 调制方式时, 使用两个MCS表,即:最高调制方式是64QAM的MCS表和256QAM的MCS表, 以下分别简称 64QAM MCS 表和 256QAM MCS 表。这两个表都采用 5 bit 开销 来定义 MCS 索引含义。系统通过 RRC 信令的 MCS-Table-PUSCH 来选择使用 哪张表。这两个上行的 64QAM MCS 表和 256QAM MCS 表与下行的 MCS 表是 相同的,即表 2-12 和表 2-13。当需要使用 π/2-BPSK 调制方式时,使用 1 个 MCS 表,即:最高调制阶数是 64QAM 的 MCS 表。这个表也是采用 5 bit 开销 来定义 MCS 索引。表 2-14 为上行用于 PUSCH 并支持 π/2-BPSK 的64QAMMCS表。
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