跟各位介紹UL transmission scheme，UL transmission scheme目前有兩種傳輸模式分為跟LTE結構相似的codebook based UL transmission以及建立在channel reciprocity 特性的Non-codebook based UL transmission。這次先聊聊codebook based UL transmission運作與細節，下次再講解較為複雜的Non-codebook based UL transmission。

Codebook based可視為LTE的進階版本

1.     新增SRS resource selection: 因應先進手機天線設計，讓擁有多個天線Panel的手機端可以選擇適合的panel傳輸資訊。

2.     新增UE capability {fully/partially/non-coherence}: 讓基地台依據手機antenna port彼此之間是否可以coherent傳輸，來選擇適合的precoder搜索範圍以減少計算複雜度。

NR先進天線設計: Multi-panel

首先讓我們先了解手機天線與在LTE與NR結構上的不同。雖說手機端天線設計並沒有一定格式而是交由各家手機廠商各自實現，但整體而言，在規格制定時還是有一些共同假設，藉由了解這些假設會更能讓人理解整體設計結構。

LTE: Single-panel

下圖一舉例為一個layer到四個antenna port 0~3的傳輸，而這些antenna port 是在同一個panel上傳輸，歸屬於同一個panel的antenna port彼此之間無時間延遲，可以同時coherent transmission也就是可以joint precode。

圖一 UL transmission in LTE

NR: Multi-panel

下圖二舉例為一個layer到四個antenna port 0~3的傳輸，但與上例不同的是，手機端可擁有一至多個antenna panel (在此例為兩個panel)可配置在手機端不同的位置造成訊號傳輸時空間上的多樣性。會擁有多個panel的設計是其中一個因為是手機端可擁有beamforming設計，藉由多天線間的相位調整使得訊號集中至某個特定方向，增加在高頻段運作訊號發射的距離覆蓋範圍，如果基地台位於該特定方向則可以讓基地台接收手機訊號的強度提升，但相對應的代價是空間上的覆蓋率不足，於是多panel的設計配置在手機端不同位置且發射方向不同，可減少beamforming 帶來空間上的覆蓋率不足的問題。回過頭來，不同的antenna port 可在不同的panel上傳輸，以此圖二為例，antenna port 0,2 可由panel 1傳輸而antenna port 1,3可由panel 2傳輸。然而不同panel間的傳輸可能因為硬體的問題造成panel間傳輸時時間上的延遲，此時不同panel間的antenna port並不適合coherent transmission，也就是不可以joint precode。

圖二 UL transmission in NR

Codebook subset restriction

依序上面的解說，手機端的天線設計可分為三種結構(如圖三)，

1. Full coherence: all ports can be transmitted coherently

2. Partial coherence: port pairs can be transmitted coherently

3. Non-coherence: no port pairs can be transmitted coherently

而手機端需回報antenna port彼此之間的關係，讓基地台決定相對應的precoder搜索範圍以減少計算複雜度。

圖三 不同的天線結構

具體而言如圖四，我們以四個layers對上四個antenna ports的precoder來解釋。如果手機antenna port之間是Non-coherence的關係，也就是不能joint precode時，基地台則只會選擇TPMI index=0這個precoder計算; 如果手機antenna port之間是Partial coherence的關係，則基地台會從TPMI index=0~2中選擇計算適合的precoder，包含TPMI=0的原因是因為Non-coherence 也可以視為Partial coherence 的特例。同樣的道理，如果手機antenna port之間是Full coherence的關係，則基地台會從選擇TPMI index=0~5中計算適合的precoder。如此一來，藉由手機回報antenna port彼此之間的關係，讓基地台決定相對應的precoder搜索範圍以減少計算複雜度。

圖四 Codebook subset restriction

Codebook based UL transmission 程序

在掌握相關知識之後，接下來我們可以進一步說明整體運作方式，如下圖五所示可分為六個步驟。

圖五 Procedure

第一步: 手機回報能力，供基地台選擇上行precoder搜索範圍

1. Full coherence: all ports can be transmitted coherently

2. Partial coherence: port pairs can be transmitted coherently

3. Non-coherence: no port pairs can be transmitted coherently

第二步: 配置SRS resource set，如下圖六

SRS resource set顧名思義就是一至多個SRS resource的集合，SRS resource是實際上被配置的time-frequency resource，目前每一個SRS resource可配置1~4個 antenna port。在物理意義的解釋上，SRS resource set可視為一個功能的單位，此一功能單位只能有一個使用目的，在同樣的SRS resource set裡面的多個SRS resource都具有同樣的使用目的，譬如SRS resource set可分為不同的使用目的，如codebook based UL transmission, non-codebook based UL transmission, UL beam management, antenna switching。而當SRS resource set的使用目的為codebook based UL transmission，則至多被配置兩個SRS resource。如果SRS resource set被配置兩個SRS resource，可假設這兩個SRS resource可相對應不同的panel上傳輸。

    
圖六 SRS 配置結構

第三步: 上行傳輸SRS resource set

供基地台估測上行通道。

第四步: precoder, rank計算

藉由第三步估測得到的上行通道以及第一步手機回報的能力，基地台計算適合的precoder, rank。如果SRS resource set被配置兩個SRS resource，則基地台還需要選擇SRS resource，物理意義可視為panel selection

第五步: 上行相關DCI指令傳輸

依據第四部基地台計算的結果藉由DCI通知給手機，包含TPMI, RI and SRI (SRS Resource Indicator)

第六步: PUSCH傳輸

                手機依據第五步來的DCI指令傳輸PUSCH

結論

其實整體而言，NR的codebook based UL transmission 的結構可以相容於LTE的設計，譬如UE capability回報的是Fully coherent，且配置的SRS resource的個數為一，則與LTE相去無異。這次我們已經了解codebook based UL transmission運作與細節，較為複雜的Non-codebook based UL transmission，我們期待下次再分享與各位。