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解析5G NR Type I SP Codebook

這篇文章要帶讀者認識3GPP TS 38.214中5.2.2.2.1 5G NR Type I Single-Panel Codebook,在解析Type I SP Codebook前,首先我們先來認識5G NR FDD系統。

 

根據3GPP 5G NR(TR38.817)標準制定,在頻段低於6GHz會有TDD和FDD的系統,而大於6GHz則是使用TDD系統。在FDD系統中,上行與下行使用的頻段是不一樣的,因此上下行的通道狀態也不一樣。

 

在下行時,基地台不知道下行的通道資訊,因此,需要依據使用者跟基地台回報通道狀態訊息(Channel State Information),但是如果回報完整的通道資訊,將導致回饋開銷(Feedback Overhead)會很大;加上通道具有時變性,一直回報通道資訊,對系統來說負擔太大。其解決方法為預先定義由很多預編碼所形成的碼簿(Codebook),讓使用者從碼簿中可以選擇一個好的預編碼,回報給基地台,基地台就可以得知下行通道狀態。

 

此篇主要跟讀者分享5G NR Type I SP Codebook的設計,我會使用簡報整理的方式,並標注重點,讓讀者可以較容易了解R15 NR Type I SP Codebook設計規則。

 

R15 NR Type I SP Codebook設計準則跟R13 ClassA 設計一樣,都是Hierarchical設計:

 

 

Codebook W是由W1W2所組合而成,其中W1W2分別代表如下:

 

 

到這邊,或許讀者還是感覺不出W1W2所組合而成的Codebook W最後是長什麼樣子,那我們來看下面這個例子(8 Port):

 

 

Wideband PMI(W1)決定Beam Group,而Subband PMI(W2) 則決定要挑選哪個Beam,並且乘上Co-Phasing。

 

底下為5G NR Type I SP Codebook的整理,2個Port支援到Rank2;而大於等於4個Port目前支援到Rank8,其中大於等於4個Port的Rank1與Rank2又可分為Mode1(L=1,One Beam)以及Mode2(L=4,Beam Group)。

 

 

 

再來我們就逐一解析標準文件的Table:

 

2個Port支援Rank1與Rank2

 

大於等於4個Port Rank1與Rank2可分為Mode1以及Mode2。底下有將每個Beam的位置畫出來,讀者可從下簡報中找出其規則。

 

在Rank2中,相對於Rank1,多了2nd layer beam(底下我圈起來的藍色部分),其中在預編碼矩陣中每個Layer的向量會彼此線性獨立(Linearly Independent)且每個Layer分配相同的功率。

 

 

以下我就依序整理4個Port以上(包含4)的Rank3到Rank8。

 

 

 

 

後續,我會再跟大家分享3GPP TS 38.214中5.2.2.2.2 5G NR Type I Multi-Panel Codebook與5.2.2.2.3 5G NR Type II Codebook。

 

 

參考文獻:

[1] 3GPP TS 38.214 V15.5.0, NR; Physical layer procedures for data (Release 15), 2019-03.

Comments

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well explained , thanks
第二张图的X2: um 矩阵不需要 T.
CC
Dear legendgao, thanks for the reminder.
想請問一下 照這樣看下來 codebook已包含digital part跟 analog part ,那這樣beam management的用意是? 既然都已用codebook知道precoder了,不是就已經包含beam的方向了嗎?
CC
阿修: precode 只包含digital beam的部分,不過我個人不會將precode稱為digital beam,因為很容易跟analog beam混淆。 有關beam management,我認為天線打出去的beam包含analog以及precode (Hybrid beam),所以在做beam management,UE與gNB間有在使用RSRP (analog)以及CSI (digital)找到適合的beam pair
Hi CC, When I research the type I codebook, I cannot imagine the meaning of W2 nor the concept of cophasing, can you help me clarify this?
PhongMD:CC has written right clearly above, you could refer to the first picture of the blog,W2 shows the subband property. You should link W2 with OFDM subband to better understand it.