LTE PMI RI CQI Reporting .docx

CQI Reporting in LTE CQI (Channel Quality Indication) report is an important element of LTE and has significant impact on the system performance. There are two types of CQI report in LTE: periodic and aperiodic. The periodic CQI report is carried by PUCCH. But if the UE needs to send UL data in the same subframe as the scheduled periodic CQI report, the periodic CQI report will use the PUSCH, together with UL data transmission. This is because a UE can't transmit on both PUCCH and PUSCH simultaneously. In this case, the periodic PUCCH resource will be idle. Since periodic CQI report brings in the "always on" signaling overhead, the report granularity is relatively rough. In order to get more detail CQI report, the eNB can trigger aperiodic CQI report when needed. The aperiodic CQI report is transmitted on PUSCH, together with UL data or alone. The granularity of CQI report can be divided into three levels: wideband, UE selected subband, and higher layer configured subband. The wideband report provides one CQI value for the entire downlink system bandwidth. The UE selected subband CQI report divides the system bandwidth into multiple subbands, selects a set of preferred subbands (the best M subbands), then reports one CQI value for the wideband and one differential CQI value for the set (assume transmission only over the selected M subbands). The higher layer configured subband report provides the highest granularity. It divides the entire system bandwidth into multiple subbands, then reports one wideband CQI value and multiple differential CQI values, one for each subband. If closed loop MIMO is used, PMI (Precoding Matrix Indicator) and RI (Rank Indication) are also reported. PMI indicates the codebook (pre-agreed parameters) the eNB should use for data transmission over multiple antennas based on the evaluation of received reference signal. RI indicates the number of transmission layers that the UE can distinguish. Spatial multiplexing can be supported only when RI>1. For spatial multiplexing, CQI is reported based on per codeword. The maximum number of codeword in LTE is two. There are seven transmission modes in LTE, each one is corresponding to certain multiple antenna techniques. For each transmission mode, certain combination of CQI report is defined in the specs, based on periodic/aperiodic, wideband/UE selected subband/higher layer configured subband, No PMI/single PMI/multiple PMI. Since RI changes slower than CQI/PMI, it is reported with a longer interval on periodic report. It is reported together with CQI/PMI on aperiodic report since the resource on PUSCH is less limited. LTE 中的 CQI，PMI，RI 上報機制 (2010­12­23 08:40:48)  LTE 中支持兩種形式的 CQI，PMI 和 RI 上報：週期性的和非週期性的上報。週期性的

CQI 上報通常是通過 PUCCH 來進行的。如果 UE 在發送週期性 CQI 的子幀上，同時被 調度有資料需要發送，那麼，週期性的 CQI 上報將通過 PUSCH 來進行。此時，UE 將 在 PUSCH 中採用和 PUCCH 中同樣的 CQI/PMI/RI 格式，而相應的 PUCCH 上的 CQI 上 報資源將會閒置不用【1】。 eNodeB 還可以觸發 UE 進行非週期性的上報。非週期性的上報是通過 PUSCH 來進行 的。這些上報可以在 PUSCH 上單獨地或者和其他資料一起進行發送。 在週期性 CQI 上報和非週期性 CQI 上報子幀同時存在的子幀，UE 將會只上報非週期 性的 CQI 上報而丟棄週期性的上報。 CQI 上報的細微性有三個等級：寬頻，UE 選擇的子帶和上層配置的子帶。 寬頻 CQI 上報是指 UE 針對整個系統頻寬上報一個 CQI。CQI 的取值如下圖所示： Table 7.2.3­1: 4­bit CQI Table CQI  index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

modulation

code rate x 1024

efficiency

out of range QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK 16QAM 16QAM 16QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM

78 120 193 308 449 602 378 490 616 466 567 666 772 873 948

0.1523 0.2344 0.3770 0.6016 0.8770 1.1758 1.4766 1.9141 2.4063 2.7305 3.3223 3.9023 4.5234 5.1152 5.5547

值得注意的是，類似於 HSDPA，CQI 的選取準則是 UE 接收到的傳輸塊的誤碼率不超 過 10％。因此，UE 上報的 CQI 不僅與下行參考信號的 SINR 有關，還與 UE 接收機的 靈敏度有關【2】。 上層配置的 Sub­Band 上報是指標對整個系統頻寬，UE 上報一個寬頻 CQI。除此之外， UE 還對每個子帶 Sub­Band 上報一個 CQI。在上層配置的子帶上報中，每個子帶的頻 寬為 K 個連續的 PRB 物理資源塊，K 的取值大小與系統的頻寬有關。子帶的數目為 ， 覆蓋了整個系統的頻寬。其中 為下行的物理資源塊的數目。最後一個子帶的資源塊數 目可能小於 K。 Table 7.2.1­3: Subband Size (k) vs. System Bandwidth System Bandwidth Subband Size (k) 6 ­ 7 NA 8 ­ 10 4

11 ­ 26 27 ­ 63 64 ­ 110

4 6 8

 對於每個子帶，上報 2 個 Bit 的 CQI 編號，子帶的 CQI 編號與子帶 CQI 相對於寬頻 CQI 的偏移值有關，如下所示： Subband differential CQI offset level = subband CQI index – wideband CQI index Table 7.2.1­2:  Mapping subband differential CQI value to offset level Subband differential CQI  Offset  value level 0 0 1 1 2 2 3 ­1 對於 UE 選擇的 Sub­Band 上報，在週期性上報和非週期性上報中具有不同的形式，下 面將會詳細敘述。 LTE 中的 CQI 上報，還與 UE 的傳輸模式有關。LTE 中，定義了八種不同的傳輸模式， 對應相應的多天線技術。不同的傳輸模式下，上報的 CQI 中包含不同的內容。 Table 7.2.3­0: PDSCH transmission scheme assumed for CQI reference resource Transmission mode Transmission scheme of PDSCH 1 Single­antenna port, port 0 2 Transmit diversity 3 Transmit diversity if the associated rank indicator is 1,  otherwise large delay CDD 4 Closed­loop spatial multiplexing 5 Multi­user MIMO 6 Closed­loop spatial multiplexing with a single  transmission layer 7 If the number of PBCH antenna ports is one, Single­ antenna port, port 0; otherwise Transmit diversity 8 If the UE is configured without PMI/RI reporting: if the  number of PBCH antenna ports is one, single­antenna  port, port 0; otherwise transmit diversity  If the UE is configured with PMI/RI reporting: closed­ loop spatial multiplexing   下面對週期性 CQI 上報和非週期性 CQI 上報分開進行討論。 首先，對於非週期的上報。 UE 如果在子幀 N 中，接收到 DCI 格式 0，或者是 RAR 回饋，其中 CQI Request 的位設 置為 1 並且未被預留，那麼 UE 會在相應的上行子幀，回饋相應的 CQI。 LTE 中規定，UE 需要支援如下幾種不同模式的 CQI 非週期上報機制。

PUSCH CQI            Feedback Type

Table 7.2.1­1: CQI and PMI Feedback Types for PUSCH reporting Modes     PMI Feedback Type No  Single  Multiple      PMI PMI PMI         Wideband     Mode 1­2 (wideband CQI)               Mode  UE Selected 2­0   Mode 2­2 (subband CQI)               Higher Layer­ Mode  Mode 3­ configured 3­0 1   (subband CQI)       在不同的傳輸模式下，UE 支援的上報模式如下所示： Transmission mode 1 : Modes 2­0, 3­0 Transmission mode 2 : Modes 2­0, 3­0 Transmission mode 3 : Modes 2­0, 3­0 Transmission mode 4 : Modes 1­2, 2­2, 3­1 Transmission mode 5 : Mode 3­1 Transmission mode 6 : Modes 1­2, 2­2, 3­1 Transmission mode 7 : Modes 2­0, 3­0 Transmission mode 8 : Modes 1­2, 2­2, 3­1 if the UE is configured with PMI/RI  reporting; modes 2­0, 3­0 if the UE is configured without PMI/RI reporting RRC 信令中的參數 cqi­ReportModeAperiodic 定義了配置給 UE 所使用的上報模式。在 UE 選擇的子帶上報的模式中，UE 在大小為 K 的子帶中，選擇 M 個適合（應該是最 好）的子帶，計算其 CQI 的平均值，將其上報給 eNodeB。其中 K 和 M 的大小與系統 的頻寬有關，如下表所示： Table 7.2.1­5: Subband Size (k) and Number of Subbands (M) in S vs. Downlink System  Bandwidth System Bandwidth Subband Size k (RBs) M   6 – 7 NA NA 8 – 10 2 1 11 – 26 2 3 27 – 63 3 5 64 – 110 4 6 UE 需要上報一個寬頻的 CQI，而將 M 個子帶的 CQI 以相對於寬頻 CQI 偏移值的形式 由 2 個 Bit 來表示。CQI 值與偏移值的對應關係如下表所示： Table 7.2.1­4:  Mapping differential CQI value to offset level Differential CQI  Offset  value level 0 1

TypeFeedback PUCCH CQI

1 2 2 3 3 4 由於 UE 選擇的 M 個子帶的 CQI 要高於整個系統頻寬的 CQI 值，因此上表中的偏移值 （一般）不存在負數。除此之外，UE 還需要通知 eNodeB 其所選擇的 M 個子帶在系統 頻寬中所處的位置【1】。   除了非週期性的上報，eNodeB 還可以通過 RRC 信令中的參數 cqi­ FormatIndicatorPeriodic，配置 UE 進行週期性的上報（包括 CQI 的上報模式，所使用的 PUCCH 資源以及上報週期等）。週期性的上報中，支援的上報模式如下表所示：   Table 7.2.2­1: CQI and PMI Feedback Types for PUCCH reporting Modes     PMI Feedback Type     No PMI Single PMI       Mode  Wideband 1­0 Mode 1­1 (wideband CQI)           Mode  UE Selected 2­0 Mode 2­1 (subband CQI)     在不同的傳輸模式下，所能夠支援的 CQI 上報模式如下：【1】 Transmission mode 1  : Modes 1­0, 2­0 Transmission mode 2  : Modes 1­0, 2­0 Transmission mode 3  : Modes 1­0, 2­0 Transmission mode 4  : Modes 1­1, 2­1 Transmission mode 5  : Modes 1­1, 2­1 Transmission mode 6  : Modes 1­1, 2­1 Transmission mode 7  : Modes 1­0, 2­0 Transmission mode 8  : Modes 1­1, 2­1 if the UE is configured with PMI/RI reporting; modes 1­0, 2­0 if the UE is configured without PMI/RI reporting 在週期性上報的情況下，不支援上層配置的子帶 CQI 上報。對於 UE 選擇的子帶上報， 與非週期性上報的情況也有所不同。在週期性的上報中，全部 N 個子帶被分成 J 個子 帶組，其中子帶的大小 K（單位是 RB）和子帶組的數目 J 與系統的頻寬有關，如下表 所示。 Table 7.2.2­2: Subband Size (k) and Bandwidth Parts (J) vs. Downlink System Bandwidth System  Subband Size  Bandwidth  Bandwidth  k (RBs) Parts (J) 6 – 7 NA NA 8 – 10 4 1

11 – 26 4 2 27 – 63 6 3 64 – 110 8 4 對於每個大小為 的子帶組，UE 選擇其中的一個子帶進行 CQI 上報，同時 UE 將上報相 應子帶在子帶組中的位置標號，大小為 個比特。 CQI/PMI 週期性上報的週期 （單位是子幀）以及偏移 （單位是子幀）取決於 RRC 中 的信令參數 cqi­pmi­ConfigIndex，RI 週期性上報的週期 和偏移 取決於 RRC 中的信令 參數 ri­ConfigIndex。 在只有寬頻 CQI/PMI 上報的情況下， 上報的子幀滿足如下的條件： ∙          ∙         如果配置了 RI 的上報， 那麼 RI 上報的子幀滿足如下的條件： .o  在 RI 和寬頻 CQI/PMI 衝突的子幀，寬頻 CQI、PMI 會被丟棄在同時上報寬頻 CQI/PMI 和子帶 CQI 上報的場合，上報的子幀滿足如下的條件： ，其中，寬頻 CQI/PMI 上報的週期是 ，上報的子幀滿足 ，其中 H 定義為： ，J 為子帶 組的數目，K 是 RRC 中的信令參數。在兩次週期性上報的時間間隔 ，UE 會依次上報 K 輪 J 個子帶組。 在配置了 RI 上報的場合，上報 RI 的子幀滿足如下的條件： 。同樣的，在 RI 和寬頻 CQI/PMI 以及子帶 CQI 衝突的子幀，UE 會丟棄寬頻 CQI/PMI  和子帶 CQI。 【1】：3GPP 36.213 section 7.2 【2】： LTE From theory to proctice CQI 和 TBS 表 1. 定義 CQI 是通道品質指示，英文全稱 channel quality indication，CQI 由 UE 測量所得，所以一般是指 下行通道品質。 2. 引入原因 LTE 物理共用通道（PDSCH）支援三種編碼方式：QPSK、16QAM 和 64QAM，編碼方式對應的其 三種星座圖，依次需要的通道條件也不相同，簡單的來說，編碼方式越高 （QPSK