5G无线技术基础自学系列 | 空域资源

Posted 2022-11-24 COCOgsta

素材来源：《一本读懂5G技术》

一边学习一边整理内容，并与大家分享，侵权即删，谢谢支持！

附上汇总贴：5G无线技术基础自学系列 | 汇总_COCOgsta的博客-CSDN博客

---

大规模天线为空口资源增加了一个除时间、频率之外的新维度。那么业务数据流如何从大规模天线口中发送出去呢？要经历哪些过程呢？我们给远方发包裹，有很多选择：物流公司、运输方式等。一对多的场景，需要经过几个节点的处理最终才能踏上征程。1个业务数据流要想有序地从众多的天线端口发送出去，也需要经历几个节点的处理，完成一对多的映射。

10.4.1 从码字到天线端口

从应用层来的业务数据流经过MAC层的处理变成了TB（Transport Block，传输块），然后进入物理层。不同的TB经过编码和速率匹配后形成的数据流就是码字（Codeword）。不同的码字区分不同的数据流，其目的是通过MIMO发送多路数据，实现空间复用。码字的最大数量取决于信道矩阵的秩。

业务数据流（码字）的数量和发送天线数量不一致。在5G中，发送天线数量远远大于业务数据流的数量。我们直接将码字映射到不同天线上，数学变换较为困难，需要引入一个中间环节，这个中间环节就是层（Layer）的概念。层数等于信道矩阵的秩。

整个数据流的映射过程是：首先按照一定的规则将码字重新映射到多个层，然后再将不同的数据映射到不同的天线端口上。在各个天线端口上根据参数μ进行时频资源映射，生成OFDM符号，最后发射出去。

天线逻辑端口与物理天线并没有一一对应的关系。通过参考信号（Reference Signal，RS）可以区分不同的天线逻辑端口。物理天线的厂家会按照天线逻辑端口的指示，再结合天线自身的参数设置，完成射频发送。一个天线逻辑端口可同时对应到一个或多个物理天线上。如果通过多个物理天线来传输一个参考信号，那个这些物理天线就对应同一个天线逻辑端口。非相干的物理天线（阵元）定义为不同的天线逻辑端口才能有效地提升数据传送效率。

从码字到层、再到天线逻辑端口，如图10-51所示。码字、层数、天线逻辑端口数的关系如下：

码字数≤层数≤天线逻辑端口数

图10-51 空域资源：码字、层、天线逻辑端口

LTE支持的最大码字是2，最大层数是4，最大天线逻辑端口是9。如果实际的天线即物理天线只有4个，9个天线逻辑端口就是通过这4个物理天线产生的。

5G NR中，支持的最大码字也是2，最大的层数为8。1个码字映射到1～4层，2个码字映射到5～8层。下行单用户最大8层，多用户最大4层；上行不管单用户还是多用户最大4层。5G天线的逻辑端口数要远远多于4G，物理天线数也多于4G，可以到64、128或256。

天线逻辑端口的映射和承载业务数据的物理信道类型有关系。不同的物理信道映射在不同的天线逻辑端口上，如表10-14所示。其中，物理信道的作用和时频配置将在第11章介绍。

表10-14 物理信道和天线逻辑端口映射关系

10.4.2 准共址

有一种心理现象，由一种感觉能够想到另外一种感觉。比如，我们看到计算机屏幕上色彩的变化，想到了声音的大小，这种现象称为联觉。

天线逻辑端口也有类似这种“联觉”的能力。某天线逻辑端口符号上的信道特性可以从另一个天线端口推导出，则认为这两个端口具有“联觉”能力，5G NR称这种能力为QCL（Quasi Co-Location，准共址）。这里的信道特性包括：时延扩展、多普勒扩展、多普勒偏移、平均增益、平均时延（以上LTE中已有）、空间Rx参数（NR新增）等。

根据两个天线逻辑端口准共址的信道特性的不同，可分为四类，如表10-15所示。两个天线逻辑端口的多普勒偏移、多普勒扩展、平均时延、时延扩展等信道特性都相似，我们称之为QCL-TypeA(类型A)。两个端口的信道类型如此相似，因此可以用一个端口的信道特性估计另外一个端口的信道特性。两个天线端口具有QCL-TypeB的准共址关系，也可以用于信道估计，但信道特性只有在多普勒频移方面有相似点，在时延方面不具有相似特性。QCL-TypeC的两个天线端口在多普勒频移和平均时延方面类似，可用于RSRP的测量；QCL-TypeD在空间接收特性上相似，可以形成空间滤波器，波束指示，用于辅助UE进行波束赋型。

表10-15 准共址的类型和作用

参考信号之间在天线逻辑端口的准共址关系（QCL Linkage），可以通过高层信令配置，需要指定拥有准共址关系的源参考信号（RS）、目的参考信号（RS），以及二者的QCL类型。如图10-52所示。

图10-52 准共址关系

各个参考信号我们将在下一章介绍，它们之间的准共址关系的配置参考如图10-53所示。

图10-53 参考信号准共址关系配置参考