5G网络中的调制和编码

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5G网络中的调制和编码

对于任何通信技术调制编码方案(MCS)就是定义了一个符号所能承载的有用比特数。

5G（NR)与4G(LTE)不同,符号被定义在资源粒子Resource Element (RE)中；MCS定义了每个资源粒子 (RE)可以传输多少个有用比特(bits）数。

MCS依赖于无线链路中的信号质量，高质量的MCS可在符号中传输更多有用的比特，低质量MCS则在符号中传输的比特数较少。

通常MCS依赖于误块率(BLER)。一般用误块率(BLER)=10% 作为阈值进行无线链路的评估；gNB据此采用链路自适应算法分配多种无线调制和编码方案；(MCS)中的链路自适应值以保证链路的速率不超过这个值。分配的MCS由DCI通过PDCCH信道发送给终端(UE）;使用的包括 DCI 1_0和DCI 1_1。

调制编码方案MCS定义:

l 调制（Modulation）

l 码率（Code rate）

调制（Modulation）

调制定义了单个MCS可以携带多少位比特(bits）,不管它是有用比特位，还是奇,偶位比特。

5G (NR)支持QPSK, 16 QAM, 64 QAM和256 QAM调制。其中PSK每次可传输2位比特(bits），16 QAM传输4位，64QAM传输6位，256QAM则可传输8位比特。这些16, 64和256被称为QAM调制的调制方式。每种调制方式的位数可以用以下公式计算表示：

码率（Code Rate）

码率定义了有用比特和总传输比特之间的比率(有用+冗余比特)。这些冗余位被添加用于到前向错误更正(FEC)中。换句话说，就是物理层上部的信息比特数与物理层底部映射到PDSCH 层比特数之间的比率。也就是由物理层添加的冗余度的度量。低编码速率就是增加了更多的冗余。

5G 调制编码方案(MCS)特点调制和编码方案(MCS)定义了每个符号承载的有用比特数；MCS选择基于无线条件和误块率(BLER）；MCS由gNB 根据链路自适应算法进行调整；MCS信息通过DCI提供给终端(UE）;5G(NR)支持在PDSCH信道上QPSK,16QAM, 64QAM和256QAM调制；在32个MCS索引(0-31) 中保留索引MCS29,30和31用于重传；3GPP38.214给出了3个PDSCH的MCS表，即64QAM表、256QAM表和低频谱效率（Low Spectral Efficiency）64QAM表。

调制编码方案表64QAM表可用于gNB或UE不支持256QAM或由于无线环境差256QAM表解码不成功，gNB需分配QPSK命令解调；256QAM 表只有在非常好的无线条件下分配；低频谱效率(Low SE)64QAM表适用于可靠数据传输的应用,如URLLC类的应用。此表中包括频谱效率较低(即编码率较低，增加了信道编码冗余)的MCS；

MSC调制表选择

gNB指示UE使用RRC信令中信元(IEs)指示和物理层(Phy)中的接入指示(RNTI)的组合来选择特定MCS表。在RRC信令消息单元(IEs)中配置PDSCH-Config和SPS-Config参数包含mcs-Table IE信元；其用于半静态配置，也可通过RRC信令做进一步修改。物理层(Phy)使用RNTI进行动态选择,该动态选择的扰码属于PDCCH有效负载的CRC比特;如在C-RNTI 和MCS-C-RNTI 之间切换会影响MCS表的选择。

MSC表选择示例下例可以展示最初用RRC信令中的配置，进行MCS表选择过程，其进一步是通过物理层信令进行控制：假设一个用户UE已经配置了参数PDSCH-Config和mcs-Table=‘qam256’  ，并根据C-RNTI分配了一个 表，如果这个用户机使用DCI 1_ 1和 C-RNTI接收到PDSCH上的资源分配，那么这个用户机将选择256 QAM MCS表；如果相同UE使用C-RNTI的DCT 1_ 0 接收到PDSCH资源分配，那么UE将选择64 QAM MCS表；如果同一个用户机使用DCI  1_ 1或1 _ 0和MCS-C-RNTI接收到 PDSCH资源分配，那么这个用户机将选择Low SE表。