LTE上行物理层传输机制(5)-CQI的传输方式

上篇博文《LTE上行物理层传输机制(4)-UCI在PUCCH和PUSCH中的传输》介绍了UCI的种类以及在不同信道中传输方式的不同,接下来介绍这些UCI信息的发送时刻。

正如前文所提到的,UCI包括SR、ACK/NACK、CQI、PMI和RI。不同的UCI,它们的发送时刻可能是不同的。对于SR,它的发送时刻请参考《LTE资源调度(5)-上行调度请求SR》。对于HARQ ACK/NACK,它的发送时刻请参考《LTE-TDD HARQ(1)-上行HARQ时序》和《LTE-TDD HARQ(3)-下行HARQ时序》。本文介绍CQI的相关内容。

1.CQI的两种发送方式

CQI有两种发送方式,周期的CQI上报和非周期的CQI上报。之所以增加非周期的CQI上报,是基于当eNB无法通过周期性的方式获取UE CQI的时候,可以有另外一种途径来获取UE的CQI。比如PUCCH中的ACK/NACK与CQI冲突,不能在同一个子帧复用,那么eNB就有可能在一段时间内获取不到正确的CQI值,此时eNB就可以触发一个非周期性的CQI,命令UE通过非周期的方式上报CQI。当然这么做就必须考虑一个问题,那就是非周期的CQI上报会不会仍然与ACK/NACK冲突

非周期的CQI由eNB动态触发,通过DCI0的CQI_REQ字段显式的告诉UE,UE将在对应时序的PUSCH中上报一次非周期的CQI值。正因为非周期的CQI是通过PUSCH信道传输的,因此不会与ACK/NACK冲突。而为什么在PUSCH中传输CQI就不会与ACK/NACK冲突,其具体原因已经在LTE上行物理层传输机制(4)-UCI在PUCCH和PUSCH中的传输》中解释过,而关于DCI0的格式内容请参考《LTE -DCI0》。

如果某个UE在一段时间内并不需要上传数据,eNB不需要为该UE分配DCI0,那么如果这个时候eNB为该UE调度非周期CQI,会对整个系统的性能产生一定的影响。首先从上行流量来看,由于调度DCI0就必须为该UE分配一定数目的ULRB,而该UE本身如果不需要上传数据,那么分配给该UE的ULRB就只用于承载CQI信息,浪费了ULRB。其次从PDCCH信道来看,由于DCI0也占用了CCE位置,而系统本身CCE的位置数目有限,eNB为某个UE调度了DCI0,则势必减少了可用的CCE总数目。

周期性的CQI则可以通过PUCCH或PUSCH信道传输。如果周期性的CQI和非周期的CQI刚好发生在同一个上行子帧,那么UE将只在PUSCH信道中以非周期的方式上报CQI值。

非周期CQI的发送时刻与上行HARQ时序关联在一起,而周期CQI的发送时刻会在后文详细介绍。

2.CQI承载的内容和TM模式之间的关系

不同的TM模式,UE上报的CQI方式是不同的。分别说明如下:

(1)如果UE处于TM1、TM2、TM3或TM5模式,或者UE处于TM4模式且此时检测到的RI=1,或者UE处于TM8模式且没有配置pmi-RI-Report参数,或者UE处于TM8模式且配置了pmi-RI-Report参数且检测到的RI=1,那么此时UE将上报一个4bit的CQI值,范围是0~15,CQI=15表示信号质量最好,参考图1。其中最后一列 efficiency = code rate * modulation,比如CQI=1,efficiency = (78/1024) * 2 = 0.1523。
 
(图1 4bit的CQI值)
这里提到的pmi-RI-Report参数属于UE级别的参数,由eNB的RRC在 RadioResourceConfigDedicated -> PhysicalConfigDedicated -> CQI-ReportConfig 中下发给UE,如图2所示。该参数仅在TM8模式下才有意义
(图2 CQI报告配置参数)
(2)如果UE处于TM3或TM4模式,或者UE处于TM8模式且UE配置了pmi-RI-Report参数,那么如果UE检测到的RI=1则计算1个码字的CQI,如果RI>1则计算2个码字的CQI,如图3所示。
这里需要注意,无论eNB是否实际调度了2个码字的传输块,只要UE侧检测到了RI=1就只计算1个码字的CQI,检测到了RI>1就计算2个码字的CQI,不依赖于eNB的实际调度结果。由于UE侧检测到的RI值与eNB实际是否调度了空分复用,没有必然的因果联系(当UE上报的RI=1时,eNB有可能仍然会调度空分复用;而UE上报的RI=2时,eNB也有可能会调度非空分复用),因此为避免UE侧进行额外的判断,协议特意在这里做了这样的明确说明。
(3)如果
UE处于TM4模式且RI>1
,或者UE处于TM8模式且配置了pmi-RI-Report参数,那么通过PUSCH上报CQI的时候,CQI的值将包括码字0的4bit宽带CQI值和码字1的4bit宽带CQI值,如图3所示。
(图3)
(4)如果UE处于TM4模式且RI>1,或者UE处于TM8模式且配置了pmi-RI-Report参数,那么通过PUCCH上报CQI的时候,CQI的值将包括码字0的4bit宽带CQI值和一个3bit的宽带空间差分CQI3bit的宽带空间差分CQI实际表示的就是码字0的宽带CQI与码字1的宽带CQI之间的相对差值,具体含义如图4所示。比如差分CQI=1,码字0的宽带CQI=15,那么码字1的宽带CQI=码字0的宽带CQI-差分CQI=15-1=14。
(图4 空分CQI差值)

上面描述的几点均为UE侧的行为,无论UE是发送一个码字的CQI,还是发送两个码字的CQI,都不影响eNB侧的实现。eNB具体怎么使用CQI值由设备厂家的算法决定,UE侧不应该做任何特定的假定。

参考:

13GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures

23GPP TS 36.331 V9.18.0 (2014-06) Radio Resource Control (RRC)

33GPP TS 36.211 V9.1.0 (2010-03) Physical Channels and Modulation


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