5G NR調製和編碼方案–調製和碼率

2021-01-10 酷扯兒

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調製Modulation和編碼方案Coding Scheme(即,MCS)定義了一個符號可以攜帶的有用比特數。與5G或4G相比,符號定義為資源元素(RE),MCS定義為每個資源元素(RE)可以發送多少個有用比特。MCS取決於無線鏈路中的無線信號質量,更高的質量會在一個符號中傳輸更高的MCS和更多有用的比特,而較差的信號質量會導致更低的MCS,也就意味著在一個符號中傳輸較少的有用數據。

換句話說,我們可以說MCS取決於阻塞錯誤率(BLER)。通常,定義的BLER閾值等於10%。為了在變化的無線條件下保持BLER不超過該值,gNB使用鏈路自適應算法分配調製和編碼方案(MCS)。使用PDCCH信道(例如,DCI 1_0,DCI 1_1)上的DCI將分配的MCS用信號發送給UE。

一個MCS基本上定義了以下兩個方面:

調製碼率

(一)調製

調製定義單個RE可以承載多少位,而不管它是有用的位還是奇偶校驗位。5G NR支持QPSK,16QAM,64QAM 和 256QAM調製。使用QPSK,每個RE可以傳輸2位,使用16QAM可以傳輸4位,使用64QAM可以傳輸6位,使用256QAM則可以傳輸8位。這16個,64個和256是 QAM調製階數。可以使用以下公式計算每個調製階數的比特數。

(二)碼率

編碼率可以定義為有用位與總傳輸位(有用+冗餘位)之間的比率。添加這些冗餘位用於前向糾錯(FEC)。換句話說,可以是物理層頂部的信息位數與映射到物理層底部的PDSCH的位數之間的比率。我們也可以說,這是對物理層添加的冗餘的一種度量。低編碼率對應於增加的冗餘度。

(1) 5G NR 調製和編碼方案(MCS)特性 :

調製和編碼方案(MCS)定義了每個符號的有用位數;根據無線條件和BLER完成MCS選擇;MCS由基於連結自適應算法的gNB更改;使用DCI將MCS信息提供給UE;5G NR支持PDSCH的QPSK,16QAM,64QAM和256QAM調製;定義了32個MCS索引(0-31),並且保留了MCS索引29,30和31用於重傳;3GPP規範38.214針對PDSCH MCS給出了三個表,即64QAM表,256QAM表和低頻譜效率Low SE 64QAM表;

(2) 調製和編碼方案表

當gNB或UE不支持256QAM時或在256QAM表解碼不成功且gNB需要分配QPSK階調製的無線狀況不佳時,可以使用64QAM表;只要在非常好的無線條件下分配256QAM,就可以使用256QAM表;低頻譜效率(Low SE)64 QAM表適用於需要可靠數據傳輸的應用程式,例如屬於URLLC類別的應用程式。該表包括頻譜效率低的MCS,即降低編碼率,增加了信道編碼冗餘。

64 QAM表

256 QAM表

Low SE 64 QAM表

(3) 選擇哪個表

gNB指示UE使用RRC信令(IE)和Phy層信令(RNTI)的組合選擇特定的MCS表;RRC信令使用mcs-Table IE 配置PDSCH-Config和SPS-Config參數以實現半靜態配置,可以使用RRC信令對其進行進一步修改;Phy層使用RNTI的動態選擇,該選擇會擾亂屬於PDCCH有效負載的CRC比特,例如C-RNTI和MCS-C-RNTI之間的切換會影響MCS表的選擇。

(4) MCS表選擇示例

通過此示例,我們可以顯示最初使用RRC信令配置的MCS表選擇,並且進一步可以使用物理層信令進行控制。

假設一個UE已經配置了參數PDSCH-Config和MCS-Table = 'QAM256',將傳統的C-RNTI分配一個MCS-C-RNTI;如果UE使用帶有C-RNTI的DCI 1_1接收到PDSCH資源分配,則UE將選擇256 QAM MCS表;如果同一UE 使用帶有C-RNTI的DCT 1_0接收到PDSCH資源分配,則UE將選擇64 QAM MCS表;如果相同的UE使用DCI 1_ 1或1 _ 0和MCS-C-RNTI接收到PDSCH資源分配,則UE將選擇low SE表。

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