5G-NR-CSI_Report

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少女，细雨飘飘，透明伞

CSI Report

1 CSI 测量和上报的配置框架

1.1 框架

CSI（channel state information）包括 CQI，RI，LI，PMI，CRI，SSBRI 和 L1-RSRP。终端上报 CSI 给 gNB，gNB 会根据上报的内容进行调度的调整以及波束管理相关的工作，因此 CSI 的上报十分重要。
CSI的工作原理是，首先 gNB 给终端配置适当的 CSI-RS 资源，然后终端对 CSI-RS 进行测量并计算出所需要的的 CSI，最后通过 PUCCH/PUSCH 上报给 gNB。

CSI-RS相关的配置都在RRC参数 CSI-MeasConfig 中定义，见下图（摘自38331）


借鉴博客作者总结的图片 (公众号：GiveMe5G )

CSI框架基本配置两个东西，一个是用于配置CSI测量的CSI-RS资源，另一个是配置CSI如何上报。

分析 CSI-MeasConfig 可以从两个重要的 IE 着于：csi-ResourceConfig， csi-ReportConfig

1.2 csi-ResourceConfig

csi-ResourceConfig: 这个 IE 就是告诉你配置的CSI-RS资源的。一个 CSI-ResourceConfig 下面会配置 ResourceSet，ResourceSet 里面包含最基本的 CSI-RS Resource。CSI-RS-Resource包括 nzp-CSI-RS，SSB 和 csi-IM 三种。
这些 CSI-RS 的 resource 类型可以是周期， 半持续 和非周期，三种类型。协议里面特意明确了对于周期和半持续的 CSI-RS resource，每个 csi-ResourceConfig 只能配置1个 csi-RS-ResourceSet。

1.3 csi-ReportConfig

csi-ReportConfig: 这个 IE 是用于配置如何 report 的。

  • resourcesForChannelMeasurement \ csi-IM-ResourcesForInterference \ nzp-CSI-RS-ResourcesForInterference,这三个参数表示用于 Channel Measurement 和 Interference Measurement 的 csi-ResourceConfigId，用得到的 Id 和 csi-ResourceConfig 进行关联，即可获取到用于测量的CSI-RS资源
  • reportConfigType：这个IE用于配置 CSI report的类型是周期的，非周期的，半持续OnPUCCH还是半持续OnPUSCH的。对于非周期和半持续OnPUSCH还会配置 TriggerState 和 reportTriggerSize，用来配合DCI中的 CSI request 字段来使用。

2 CSI 测量和上报的触发机制

通过上面的配置框架，我们知道CSI-RS的 resource 和 report 都各有三种类型，周期，半持续以及非周期。那么resource 和 report的类型是否可以任意两两组合呢？协议给出了明确的要求，由 [TS 38.214 Table 5.2.1.4-1] 给出：

经过简单的总结下，合理的组合如下：

  • 周期性上报：只能使用**周期性 CSI-RS**；

  • **半持续性上报 On Pucch：可以使用周期性和半持续性**CSI-RS；

  • **半持续性上报 On Pusch：可以使用周期性和半持续性**CSI-RS；

  • 非周期性上报：可以使用**周期性，半持续性和非周期性**CSI-RS。

很显然，gNB 需要先发 CSI-RS ，然后终端才能接收和测量，并上报 CSI report，也就是先发再报。这里面涉及两个大的问题

  • 首先就是对于每种类型的 CSI-RS，gNB 什么时候发？
  • 其次测量完 CSI-RS，UE 什么时候报？

2.1 CSI-RS 何时发送？

CSI-RS 的发送按照 CSI-RS 的 种类来划分为不同的操作。

csi-ResourceConfig -> resourceType $\in {Periodic,Semipersistent,Aperiodic}$

① csi-ResourceConfig -> resourceType $\in {Periodic}$
RRC 配置后立即生效，发送的时间按照参数 periodicityAndOffset 使用协议中的公式计算，如下描述。

② csi-ResourceConfig -> resourceType $\in {SemiPeriodic}$
RRC配置后需要 MAC CE 激活才能生效，发送时间按照参数 periodicityAndOffset 使用协议中的公式计算，同 ①

③ csi-ResourceConfig -> resourceType $\in {Aperiodic}$
非周期的 CSI-RS 只用于非周期上报的场景，与非周期上报的触发紧密相连，依靠 DCI 来触发。

①② 中的计算公式：
$$
(N_{slot}^{frame,\mu}n_f + n_{s,f}^{\mu}-T_{offset})mod T_{CSI-RS} = 0
$$
其中：
$T_{CSI-RS}$ 和 $T_{offset}$ 由高层参数 CSI-ResourcePeriodicityAndOffset 或者 slotConfig 配置。

2.2 CSI-Report 何时发送？

CSI-Report 的发送也是按照 CSI-Report 的种类来划分为不同的操作。
CSI report 分为四种：

  • 周期性上报
  • 半持续上报 On PUCCH
  • 半持续上报 On PUSCH
  • 非持续上报

2.2.1 周期性上报

RRC 配置好**周期性**的 CSI-RS Resource 和 Report 参数后，就会立即生效，无需 MAC-CE / DCI 去激活或者触发 CSI-RS 的发送和 CSI 的上报；CSI 上报的周期和 slotOffset 按照参数 reportSlotconfit 配置执行，使用PUCCH上报。

2.2.2 半持续上报

半持续上报 On PUCCH

  • 假设 RRC 配置了**半持续 CSI-RS** ，首先需要 MAC CE 1 激活 CSI-RS 的发送，然后再通过 MAC CE 2 激活 CSI report；
  • 假设 RRC 配置的是 周期性 CSI-RS ，RRC配置好后会立即生效，则无需 MAC CE 1这一步，CSI 上报的周期和 slotOffset 按照参数 reportSlotConfig 中的配置执行。
    （注意：其中的MAC CE 1 和 MAC CE 2 代表的是不同的MAC CE）

半持续上报 On PUSCH

  • 假设 RRC 配置了**半持续 CSI-RS**，首先需要 MAC CE 1 激活 CSI-RS 的发送，然后通过 DCI 触发 CSI report；
  • 假设 RRC 配置的是**周期性 CSI-RS**，RRC配置好后会立即生效，则无需 MAC CE 1这一步，CSI 上报的周期和 slotOffset 按照参数 CSI-ReportConfig 中的配置执行。

对于 DCI 的触发 CSI report 细节如下：

此时的 DCI 的类型为 DCI 0_1，使用 SP-CSI-RNTI 加扰，其次 DCI 中 在触发中涉及到了两个字段：CSI-request ， Time domain resource assignment。
CSI-request，通过 codepoint 的设置来关联对应的 TriggerState ， TriggerState 里面会定义关联的 CSI-ReportConfig，然后里面可以找到这个 report 相关的 CSI-RS resource Config 以及 report 的周期和 OffsetList。其中周期是通过 reportSlotConfig 直接给出的，OffsetList是通过 reportSlotOffsetList 参数( 这是一个List )定义的 。
Time domain resource assignment 字段的 codepoint 取值再去关联 List 中的值。（例如：codepoint = 0，就取OffsetList中的第一个值；如果是codepoint = i，就取 OffsetList中的第 $i+1$个值。如果取值为 Y ，也就意味着距离 DCI 后面第 Y 个 slot 发送 CSI Report。

2.2.3 非周期上报

  • 假设 RRC 配置了**半持续 CSI-RS **，首先需要 MAC CE 1 激活 CSI-RS 的发送，然后通过 DCI 触发 CSI report；
  • 假设 RRC 配置的是**周期性 CSI-RS**，RRC配置好后会立即生效，则无需 MAC CE 1这一步，然后通过 DCI 触发 CSI report；
  • 假设 RRC 配置的是**非周期 CSI-RS**，非周期的 CSI-RS 发送和非周期的 CSI report 均由 DCI 触发。

其中 非周期 CSI-RS 发送 + 非周期 CSI 上报 最为复杂。

  1. 根据 DCI 0_1 中的 CSI request 字段的 codepoint 去关联对应的 TriggerState 。(注意：与半持续 DCI 触发不同，CSI request 如果为 0 ，代表不要求触发 CSI-RS，只有非 0，才触发有效)
  2. 关联到 TriggerState，可以得到两个重要的参数，CSI-ReportConfig , resourceSet。
    • CSI-ReportConfig，类似于半周期 On PUSCH，其中的 reportSlotOffsetList 由 DCI 中的 time domain resource assignment 字段指出 List 的索引（参考 半周期 On PUSCH）。
    • resourceSet，它并不能直接取对应 CSI-measConfig 中的 resourceSet ID。它的作用类似为 List index。在 CSI-ReportConfig 中关联了对应的 CSI-resourceConfigId，通过 CSI-resourceConfigId 可以关联一个 resourceSetList ，这时候需要用 resourceSet 的值去确定 List 中唯一的 resource Set。

以上的描述如下图所示：

2.3 各种场景

根据之前总结下：

  • 周期性上报：只能使用**周期性 CSI-RS**；

  • **半持续性上报 On Pucch：可以使用周期性和半持续性**CSI-RS；

  • **半持续性上报 On Pusch：可以使用周期性和半持续性**CSI-RS；

  • 非周期性上报：可以使用**周期性，半持续性和非周期性**CSI-RS。

有八种可能的选择。

2.3.1 周期上报

周期上报，周期CSI-RS：

2.3.2 半持续上报

2.3.2.1 半持续上报 On PUCCH
  • 周期 CSI-RS

  • 半持续 CSI-RS

2.3.2.2 半持续上报 On PUSCH
  • 周期 CSI-RS

  • 半持续 CSI-RS

2.3.3 非周期上报

周期 CSI-RS

半持续 CSI-RS

非周期 CSI-RS

3 CSI Report 配置

配置CSI Report涉及的内容较多，也比较复杂。上面阐述了CSI Report配置的一部分内容，即如何关联要测量的 CSI-RS resource 以及 CSI 上报的类型（周期，非周期, 半持续）。以下阐述剩下的配置内容，如 report quantity，频域的上报粒度（宽带/窄带），Channel/Interference Measument是否时域受限，cqi-table的选择，subbandSize 的选择以及 codebook 的配置。

3.1 测量与上报

参考前文

3.2 上报内容

主要是关于 reportQuantity 的设置，指明 UE 需要上报哪些测量内容，主要分为两类：

  • CSI：CQI，PMI，R1，CRI，i1，主要用于给 gNB 提供调度方面的辅助信息
  • L1-RSRP：cri-RSRP，SSB-Index-RSRP，主要为 gNB 提供 Beam 管理的信息

3.3 频域上报粒度配置

高层参数：reportFreqConfiguration

  • csi-ReportingBand 定义一个 CSI reporting band，这个 reporting band是由BWP内划分的subband 组成的子集合，这些 subband可以连续也可以不连续。由一个 bitmap 来指定需要上报哪些 subband。比如这个例子 subbands12 = 110011110011。

  • cqi-FormatIndicator 用于表明 U E需要上报 single(wideband) 还是multiple(subband) 的CQI。CQI是针对每个 TB（codeword）反馈的。如果配置为 subband 的CQI反馈，每个subband上的CQI反馈其实是一个与 wideband CQI的差值，公式如下：

Sub-band Offset level (s) = sub-band CQI index (s) - wideband CQI index

然后再按照[TS 38.214 Table 5.2.2.1-1]] 将offset level转换成要报的 subband differential CQI值：

  • pmi-FormatIndicator 用于表明 UE 需要上报 single(wideband) 还是 multiple(subband)的 PMI。

一个CSI Report配置到底是wideband 还是subband的CQI/PMI，这取决于几个RRC参数配置的组合， TS 38.214对 wideband 和 suband 的参数组合有明确规定，可以总结成如下表格:

![](5G-NR-CSI-Report/p16 wideband subband.png)

3.4 其他

  • timeRestrictionForChannelMeasurements 和 timeRestrictionForInterferenceMeasurements 是用来规定是否在时域上对信道测量和干扰测量进行限制。

  • codebookConfig:这个 IE 是里面非常非常重要的，也是非常非常复杂的。它是配置有关MIMO codebook和PMI相关的内容。

  • cqi-Table: 是用来配置 UE 应该使用哪张 CQI 表作为 CQI 反馈依据的。38214 里面一共有三张 CQI表。UE 通过 CQI 的测量和上报来影响 gNB 下行调度的 MCS，目标是是适应无线链路的变化，使得BLER 控制在目标值内。其中 table1 和 table2 适用于eMBB场景，目标BLER=0.1；table3 用于URLLC 场景，目标BLER=0.00001

  • subbandSize: 协议中规定可以上报 subband CQI/PMI，那么就需要要知道这些 subband 是怎么划分的，他们的位置和大小是什么样子的。协议里面是有规定的。每个 subband 的大小是与BWP 的大小相关的，限制组合如 [TS 38.214 Table 5.2.1.4-2]。知道了 subband 的大小和 BWP 的大小，就可以确定划分了多少个 subband，然后就可以配置 subband report 的 bitmap了。

4 CSI Report On PUCCH / PUSCH

4.1 CSI report on PUSCH

非周期 CSI report on pusch支持 TypeI 和 TypeII 的 wideband and subband CSI；

半持续 on PUSCH支持 TypeI 和 TypeII 的 wideband and subband CSI；

对于Type I 和 TypeII CSI on PUSCH, Payload可能很大，CSI采用 two parts 的解决方案part1+part2，Part 1的 payload 大小固定而且可以用于判断 part2 的 bit 数。Part1 和 Part2 在不同情况下包含的内容是不同的，具体如下：

  • Type I
    Part1：RI, CRI, CQI for 1st codeword
    Part2：PMI and CQI for the 2nd codeword if RI>4

  • Type II
    Part1：RI, CQI，每个layer的非0宽带幅度系数
    Part2：PMI

当reportQuantity 被设置为 ‘cri-RSRP’ or 'ssb-Index-RSRP’, the CSI feedback consists of a single part.

由于 PUSCH 可能一次性无法装下要反馈的 CSI，可能需要做取舍，丢掉一些内容。丢掉哪些内容呢，取决于各内容的优先级（如下图）：

4.2 CSI report on PUCCH

周期性 CSI report 可以使用PUCCH format2/3/4 来支持type1 CSI wideband上报；

半持续 CSI on PUCCH 支持 typeI CSI 和有限制的 Type II

  • 半持续 CSI on pucch format2 支持 type1 wideband
  • 半持续 CSI on pucch format 3/4 支持 type1 wideband/subband 和Type II CSI part 1

UE 在使用 PUCCH format4上报 CSI 时，UCI+CRCbit数应该小于等于115 bit

总结如下：

参考：
公众号：GiveMe5G，春天工作室
协议：TS 38.214



----------- 本文结束 -----------




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