LTE下行物理层传输机制（7）-DCI2格式和预编码矩阵的选择

TTI是动态调度资源的基本时间单位，每进行一次动态调度就是一个TTI，通常情况下，一个TTI就是1ms。如果eNB在调度下行RB资源的时候，发现可以进行空分复用，或者说1个TTI（Transmission Time Interval）内可以同时传输2个下行传输块（Transport Block，简称TB块），那么这个时候，网侧可以使用DCI2、DCI2A等格式来传输PDSCH的控制信息。下面就具体介绍DCI2格式的内容，以及什么时候使用DCI2格式。

1.组成DCI2格式的bit内容

DCI2格式包括以下字段：

- 资源分配头（Resource allocation header） – 固定占1 bit。DCI2格式可以使用2种资源分配方式，分别是资源分配方式0和资源分配方式1，详见博文《LTE下行物理层传输机制（6）-下行资源分配方式（Resource Allocation Type）》。如果当前DCI2使用资源分配方式0，则本bit位设置为0；若当前DCI2使用资源分配方式1，则需要将本bit设置为1。这里有个例外，就是如果当前的下行带宽小于或等于10个RB，也就是如果当前的下行带宽是1.4MHz的时候，DCI2只使用资源分配方式0，此时DCI2就没有这个1bit的“资源分配头”字段了。即，这个1bit的字段是一种条件性字段，而不是必选性字段。 - RB分配字段（Resource block assignment） - 固定占ceil（N_DL_RB /P）bit。其中，N_DL_RB是下行带宽的RB个数，P是RBG_SIZE，取值与系统带宽相关，详见《LTE下行物理层传输机制（6）-下行资源分配方式（Resource Allocation Type）》。如10MHz带宽时，N_DL_RB=50，P=3，所以本字段占用的bit位个数=ceil（50/3）=ceil（16.667）=17。DCI2可以使用资源分配方式0也可以使用资源分配方式1，不同的分配方式，本字段的解释不同，具体如下： （1）使用使用资源分配方式0，那么该字段只有一个域，使用 ceil（N_DL_RB / P）bit 的bitmap来表示对应的RBG资源，详见博文《LTE下行物理层传输机制（6）-下行资源分配方式（Resource Allocation Type）》。 （2）如果使用资源分配方式1，那么该字段有3个域，分别是：ceil（log2（P））bit 的子集索引；1bit 的shift资源偏移指示；[ceil（N_DL_RB / P）-ceil（log2（P）） - 1]   bit 的资源分配bitmap表。每个域更详细的说明请参考博文《LTE下行物理层传输机制（6）-下行资源分配方式（Resource Allocation Type）》。 - PUCCH的TPC字段（TPC command for PUCCH） – 固定占2 bits。这个TPC值不是绝对值，而是一个相对值。具体含义如下表所示。如果UE解码到该字段值=0，表示PUCCH信道需要减少1dB的发送功率，但只减少一次，后续不再继续减少，比如之前的发送功率是9dB，那么后续就按照8dB发送，而不是持续按照8dB、7dB、6dB这样的顺序调整。需要注意的是，这里的TPC字段与DCI1A中的TPC字段有点不同，这里并不需要考虑RNTI值（参考《LTE下行物理层传输机制（5）-DCI格式的选择和DCI1A》）。 - 下行分配DAI字段（Downlink Assignment Index） – 固定占2 bits。这也是一个条件性字段，只有在TDD-LTE制式下才有，如果是FDD-LTE，则没有这个字段。另外，这个字段只在TDD上下行配置1～6的时候才有意义，如果是TDD上下行子帧配置0，则该字段也没有意义，不需要关注。这里的DAI字段与DCI1A中的DAI含义相同，参考《LTE下行物理层传输机制（5）-DCI格式的选择和DCI1A》。 - HARQ进程号（HARQ process number） - 如果是FDD制式，则固定占3 bits，如果是TDD制式，则固定占4 bits。DLSCH或者说PDSCH是针对HARQ进程传输的，无论是新传还是重传，都需要指出当前的HARQ进程。 - TB块与码字的映射关系（Transport block to codeword swap flag） – 固定占1 bit。DCI2最多可以携带2个传输块（TB块）的控制信息，那么这两个TB块与两个码字（码字0和码字1）的对应关系是怎样的，就由这个bit位来标识。具体对应关系如下： （1）如果当前PDSCH携带2个TB块，那么：若该bit位=0，则表示TB1对应码字0，TB2对应码字1；若该bit位=1，则表示TB2对应码字0，TB1对应码字1。如下表所示。 （2）如果当前PDSCH只携带1个TB块，那么该bit位不再具有实际意义，此时无论PDSCH传输的是TB1还是TB2，均对应码字0。如下表所示。 对于TB1块，对应以下字段： - MCS字段（Modulation and coding scheme） – 固定占5 bits。表示TB块1的调制方式，结合RB个数可以查36213-7.1.7.2表获取TB size。 - NDI指示字段（New data indicator） – 固定占1 bit。通过NDI是否反转，来判断TB块1在该HARQ进程中是新传还是重传。 - 冗余版本号RV（Redundancy version） – 固定占2 bits。 对于TB2块，对应以下字段（与TB1字段相同）： - MCS字段（Modulation and coding scheme） – 固定占5 bits。当前TB块2的调制方式，结合RB个数可以查36213-7.1.7.2表获取TB size。 - NDI指示字段（New data indicator） – 固定占1 bit。通过NDI是否反转，来判断TB块2在该HARQ进程中是新传还是重传。 - 冗余版本号RV（Redundancy version） – 固定占2 bits。 如果上述某个TB块，对应的MCS=0且RV=1，那么就表示该TB块无效。通过这种设定，就可以让PDSCH携带2个TB块还是1个TB块，继而明确“Transport block to codeword swap flag”字段的含义：解析TB块与码字对应关系的时候，是应该用上文中的Table 5.3.3.1.5-1还是用Table 5.3.3.1.5-2。 - 预编码信息字段（Precoding information） – 这个字段表示当前eNB采用什么样的预编码矩阵，占用的bit位个数与天线端口数有关，如Table 5.3.3.1.5-3所示。 如果当前的天线端口数等于2，则本字段占用3bits，最多可以使用8种预编码矩阵，如果当前的天线端口数等于4，则本字段占用6bits，最多可以使用64种预编码矩阵。关于天线端口更详细的内容，请参考《LTE下行物理层传输机制（1）-天线端口Antenna Port和小区特定参考信号CRS》。 空分复用按照是否依赖终端的PMI（Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示）反馈，分为开环空分复用和闭环空分复用。基于DCI2格式的空分复用采用的是基于预编码的、闭环的空分复用模式，即，eNB根据UE反馈的PMI参数，动态调整当前TTI使用哪种预编码矩阵，并通过“预编码信息”字段发送给UE，告诉UE当前采用的预编码矩阵。这也是为什么DCI2格式需要这个字段的原因。 依据协议，DCI2格式只在传输模式为TM4的时候使用。换句话说，如果当前UE的传输模式是TM4，且可以进行空分复用，那么就需要使用DCI2格式。至于在TM4模式下，什么时候可以使用空分复用，则由设备厂家的算法决定，一般来说，信道质量非常差的情况下，是不建议进行空分复用的。

2.预编码矩阵的选择和解析

上文提到，不同的天线端口对应的“预编码信息”字段的bit位数不同，所对应的预编码矩阵也就不同。本小节就以两天线端口为例，具体介绍怎么填写DCI2格式中的“预编码信息”字段，即eNB侧怎么选择预编码矩阵，以及UE侧怎么解析这个“预编码信息”字段。

（1）eNB侧选择预编码矩阵。

eNB侧根据UE上报的PMI和当前DCI码流中的有效码字个数，查下面的Table 6.3.4.2.3-1，可以获取预编码矩阵W。比如当前UE的PMI=0且只有1个码字有效（即1个TB块有效另外一个TB块无效，无效TB块的MCS=0且RV=1），则使用表中Codebook_index=0、v=1的这个预编码矩阵，即(1/根号2)[1 1]T。

需要注意的是，对于TM4闭环模式的空分复用，不使用Codebook_index=0，v=2的这个预编码矩阵。因此如果当前PMI=2，有效码字个数或者说v=2，那么选择的预编码矩阵是（1/2）×[A B]，A=[1, j]T，B=[1, -j]T。此时，DCI中的“预编码信息”字段填写的Precoding information的值需要减1，即要填（2-1）=1，而不能填2。结合后文中的表5.3.3.1.5-4也可以验证这点。

如果当前是TM4空分复用，eNB虽然可以根据PMI和有效码字个数，选择不同的预编码矩阵，但也不是任意选择的。eNB RRC可以限制使用某个或某几个预编码矩阵，这个信元叫做codebookSubsetRestriction，可以在radioResourceConfigDedicated->physicalConfigDedicated->antennaInfo中找到。

如上图所示，对于两天线端口的TM4模式来说，有6个bit限制系统可以使用的预编码矩阵，如果某个bit被设置为1，则表示系统可以使用这个预编码矩阵。每个bit所表示的预编码矩阵如下图所示。

（2）UE侧解析预编码矩阵

根据DCI2格式中的码字使能情况（是否有某个TB块对应的MCS=0且RV=1，如果有则该TB块对应的码字disabled）以及3bits的预编码信息（范围0~7），查下面的Table 5.3.3.1.5-4之后，UE就可以知道eNB侧使用的预编码矩阵。比如当前PDSCH传输2个TB块，即码字0和码字1都使能，如果eNB填写的“预编码信息”字段=1，那么实际使用的预编码矩阵为（1/2）×[A B]，A=[1, j]T，B=[1, -j]T。从下表中还可以看出，如果当前TTI是1个码字有效，那么DCI2中填写的“预编码信息”字段，其取值应该是1~6中的某个数值，如果是2个码字有效，则“预编码信息”字段的值应该是0~2。

参考文献：

（1）3GPP TS 36.212 V9.4.0 (2011-09) Multiplexing and channel coding

（2）3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures

（3）3GPP TS 36.211 V9.1.0 (2010-03) Physical Channels and Modulation 

（4）http://www.sharetechnote.com/html/BasicProcedure_LTE_PHY_Precoding.html#Codebook_2Tx