LTE 中的CQI，PMI，RI上报机制
LTE中支持两种形式的CQI，PMI和RI上报：周期性的和非周期性的上报。周期性的CQI上报通常是通过PUCCH来进行的。如果UE在发送周期性CQI的子帧上，同时被调度有数据需要发送，那么，周期性的CQI上报将通过PUSCH来进行。此时，UE将在PUSCH中采用和PUCCH中同样的CQI/PMI/RI格式，而相应的PUCCH上的CQI上报资源将会闲置不用【1】。
eNodeB还可以触发UE进行非周期性的上报。非周期性的上报是通过PUSCH来进行的。这些上报可以在PUSCH上单独地或者和其他数据一起进行发送。
在周期性CQI上报和非周期性CQI上报子帧同时存在的子帧，UE将会只上报非周期性的CQI上报而丢弃周期性的上报。
CQI上报的粒度有三个等级：宽带，UE选择的子带和上层配置的子带。
宽带CQI上报是指UE针对整个系统带宽上报一个CQI。CQI的取值如下图所示：
Table 7.2.3-1: 4-bit CQI Table
|
CQI index |
modulation |
code rate x 1024 |
efficiency |
|
0 |
out of range |
||
|
1 |
QPSK |
78 |
0.1523 |
|
2 |
QPSK |
120 |
0.2344 |
|
3 |
QPSK |
193 |
0.3770 |
|
4 |
QPSK |
308 |
0.6016 |
|
5 |
QPSK |
449 |
0.8770 |
|
6 |
QPSK |
602 |
1.1758 |
|
7 |
16QAM |
378 |
1.4766 |
|
8 |
16QAM |
490 |
1.9141 |
|
9 |
16QAM |
616 |
2.4063 |
|
10 |
64QAM |
466 |
2.7305 |
|
11 |
64QAM |
567 |
3.3223 |
|
12 |
64QAM |
666 |
3.9023 |
|
13 |
64QAM |
772 |
4.5234 |
|
14 |
64QAM |
873 |
5.1152 |
|
15 |
64QAM |
948 |
5.5547 |
值得注意的是，类似于HSDPA，CQI的选取准则是UE接收到的传输块的误码率不超过10％。因此，UE上报的CQI不仅与下行参考信号的SINR有关，还与UE接收机的灵敏度有关【2】。
上层配置的子带上报是指针对整个系统带宽，UE上报一个宽带CQI。除此之外，UE还对每个子带上报一个CQI。在上层配置的子带上报中，每个子带的带宽为K个连续的物理资源块，K的取值大小与系统的带宽有关。子带的数目为 ，覆盖了整个系统的带宽。其中 为下行的物理资源块的数目。最后一个子带的资源块数目可能小于K。
Table 7.2.1-3: Subband Size (k) vs. System Bandwidth
|
System Bandwidth |
Subband Size |
|
(k) |
|
|
6 - 7 |
NA |
|
8 - 10 |
4 |
|
11 - 26 |
4 |
|
27 - 63 |
6 |
|
64 - 110 |
8 |
对于每个子带，上报2个Bit的CQI编号，子带的CQI编号与子带CQI相对于宽带CQI的偏移值有关，如下所示：
Subband differential CQI offset level = subband CQI index – wideband CQI index
Table 7.2.1-2: Mapping subband differential CQI value to offset level
|
Subband differential CQI value |
Offset level |
|
0 |
0 |
|
1 |
1 |
|
2 |
³2 |
|
3 |
£-1 |
对于UE选择的子带上报，在周期性上报和非周期性上报中具有不同的形式，下面将会详细叙述。
LTE中的CQI上报，还与UE的传输模式有关。LTE中，定义了八种不同的传输模式，对应相应的多天线技术。不同的传输模式下，上报的CQI中包含不同的内容。
Table 7.2.3-0: PDSCH transmission scheme assumed for CQI reference resource
|
Transmission mode |
Transmission scheme of PDSCH |
|
1 |
Single-antenna port, port 0 |
|
2 |
Transmit diversity |
|
3 |
Transmit diversity if the associated rank indicator is 1, otherwise large delay CDD |
|
4 |
Closed-loop spatial multiplexing |
|
5 |
Multi-user MIMO |
|
6 |
Closed-loop 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, single-antenna port, port 0; otherwise transmit diversity If the UE is configured with PMI/RI reporting: closed-loop spatial multiplexing |
下面对周期性CQI上报和非周期性CQI上报分开进行讨论。
首先，对于非周期的上报。
UE如果在子帧N中，接收到DCI格式0，或者是RAR反馈，其中CQI Request的位设置为1并且未被预留，那么UE会在相应的上行子帧，反馈相应的CQI。
LTE中规定，UE需要支持如下几种不同模式的CQI非周期上报机制。
Table 7.2.1-1: CQI and PMI Feedback Types for PUSCH reporting Modes
|
PMI Feedback Type |
||||
|
No PMI |
Single PMI |
Multiple PMI |
||
|
PUSCH CQI Feedback Type |
|
|||
|
Wideband |
Mode 1-2 |
|||
|
(wideband CQI) |
||||
|
|
||||
|
UE Selected |
Mode 2-0 |
Mode 2-2 |
||
|
(subband CQI) |
||||
|
|
||||
|
Higher Layer-configured |
Mode 3-0 |
Mode 3-1 |
||
|
(subband CQI) |
||||
在不同的传输模式下，UE支持的上报模式如下所示：
Transmission mode 1 : Modes 2-0, 3-0
Transmission mode 2 : Modes 2-0, 3-0
Transmission mode 3 : Modes 2-0, 3-0
Transmission mode 4 : Modes 1-2, 2-2, 3-1
Transmission mode 5 : Mode 3-1
Transmission mode 6 : Modes 1-2, 2-2, 3-1
Transmission mode 7 : Modes 2-0, 3-0
Transmission mode 8 : Modes 1-2, 2-2, 3-1 if the UE is configured with PMI/RI reporting; modes 2-0, 3-0 if the UE is configured without PMI/RI reporting
RRC信令中的参数cqi-ReportModeAperiodic定义了配置给UE所使用的上报模式。在UE选择的子带上报的模式中，UE在大小为K的子带中，选择M个适合（应该是最好）的子带，计算其CQI的平均值，将其上报给eNodeB。其中K和M的大小与系统的带宽有关，如下表所示：
Table 7.2.1-5: 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需要上报一个宽带的CQI，而将M个子带的CQI以相对于宽带CQI偏移值的形式由2个Bit来表示。CQI值与偏移值的对应关系如下表所示：
Table 7.2.1-4: Mapping differential CQI value to offset level
|
Differential CQI value |
Offset level |
|
0 |
£1 |
|
1 |
2 |
|
2 |
3 |
|
3 |
³4 |
由于UE选择的M个子带的CQI要高于整个系统带宽的CQI值，因此上表中的偏移值（一般）不存在负数。除此之外，UE还需要通知eNodeB其所选择的M个子带在系统带宽中所处的位置【1】。
除了非周期性的上报，eNodeB还可以通过RRC信令中的参数cqi-FormatIndicatorPeriodic，配置UE进行周期性的上报（包括CQI的上报模式，所使用的PUCCH资源以及上报周期等）。周期性的上报中，支持的上报模式如下表所示：
Table 7.2.2-1: CQI and PMI Feedback Types for PUCCH reporting Modes
|
PMI Feedback Type |
|||
|
No PMI |
Single PMI |
||
|
PUCCH CQI Feedback Type |
|||
|
Wideband |
Mode 1-0 |
Mode 1-1 |
|
|
(wideband CQI) |
|||
|
UE Selected |
Mode 2-0 |
Mode 2-1 |
|
|
(subband CQI) |
|||
在不同的传输模式下，所能够支持的CQI上报模式如下：【1】
Transmission mode 1 : Modes 1-0, 2-0
Transmission mode 2 : Modes 1-0, 2-0
Transmission mode 3 : Modes 1-0, 2-0
Transmission mode 4 : Modes 1-1, 2-1
Transmission mode 5 : Modes 1-1, 2-1
Transmission mode 6 : Modes 1-1, 2-1
Transmission mode 7 : Modes 1-0, 2-0
Transmission mode 8 : Modes 1-1, 2-1 if the UE is configured with PMI/RI reporting; modes 1-0, 2-0 if the UE is configured without PMI/RI reporting
在周期性上报的情况下，不支持上层配置的子带CQI上报。对于UE选择的子带上报，与非周期性上报的情况也有所不同。在周期性的上报中，全部N个子带被分成J个子带组，其中子带的大小K（单位是RB）和子带组的数目J与系统的带宽有关，如下表所示。
Table 7.2.2-2: Subband Size (k) and Bandwidth Parts (J) vs. Downlink System Bandwidth
|
System Bandwidth |
Subband Size k (RBs) |
Bandwidth Parts (J) |
|
|
6 – 7 |
NA |
NA |
|
|
8 – 10 |
4 |
1 |
|
|
11 – 26 |
4 |
2 |
|
|
27 – 63 |
6 |
3 |
|
|
64 – 110 |
8 |
4 |
对于每个大小为 的子带组，UE选择其中的一个子带进行CQI上报，同时UE将上报相应子带在子带组中的位置标号，大小为 个比特。
CQI/PMI周期性上报的周期 （单位是子帧）以及偏移 （单位是子帧）取决于RRC中的信令参数cqi-pmi-ConfigIndex，RI周期性上报的周期 和偏移 取决于RRC中的信令参数ri-ConfigIndex。
在只有宽带CQI/PMI上报的情况下， 上报的子帧满足如下的条件：
·
· 如果配置了RI的上报， 那么RI上报的子帧满足如下的条件：
.
o 在RI和宽带CQI/PMI冲突的子帧，宽带CQI、PMI会被丢弃
在同时上报宽带CQI/PMI和子带CQI上报的场合，上报的子帧满足如下的条件：
，其中，
宽带CQI/PMI上报的周期是 ，上报的子帧满足 ，其中H定义为： ，J为子带组的数目，K是RRC中的信令参数。在两次周期性上报的时间间隔 ，UE会依次上报K轮J个子带组。
在配置了RI上报的场合，上报RI的子帧满足如下的条件：
。同样的，在RI和宽带CQI/PMI以及子带CQI冲突的子帧，UE会丢弃宽带CQI/PMI 和子带CQI。
【1】：3GPP 36.213 section 7.2
【2】： LTE From theory to proctice
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