5G/NR，MCS与TBS的计算

NR,MCS与TBS的计算

MCS\TBS的基本概念

MCS（Modulation and scheme，调制编码策略）：代表了调制方式与编码效率的等级。在3GPP标准的38214中会有MCS等级的表格。常见的256QAM的调制方式会使用5.1.3.1-2：MCS index table 2 for PDSCH。

TBS:是MAC层传给PL层的数据块的大小，它还有一个常见的称呼叫MAC PDU。MAC PDU除以传输时间就是MAC层速率。
信道编码之CRC：CRC（循环冗余校验）是数据通信中最常用的校验码，需要记住TBS不包含CRC，TBS在传给PL层时，需要加上不同bit位数的CRC。比特位的大小跟TBS的长度有关。38.321记载TBS大于3824时，CRC为24位，TBS小于3824时，CRC是16位。
信道编码：5G中业务信道使用LDPC编码，控制信道使用Polar编码。信道编码是为了通过增加冗余，提高系统的纠错能力、发现错误的能力。LDPC编码可以理解为：
有效信息比特和校验矩阵运算后，得到的编码后矩阵，其中有效信息bit为MAC层TBS经过添加CRC后和码块分隔等处理后的信息bit。检验矩阵则是根据信息bit的长度、码率，BG(Base Graph)等，按照一定规则产生的。
LDCP BG1支持的最大码块长度是8448，LDCP BG2支持的最大码块长度是3840。

PDSCH TBS的计算过程–公式解读

1、UE首先计算时隙内分配给PDSCH的RE个数，
$N_{RE}^{\prime }$=$N_{SC}^{RB}$$N_{symb}^{sh}$-$N_{DMRS}^{PRB}$-$N_{oh}^{PRB}$
其中：
$N_{SC}^{RB}$:为一个RB中的子载波个数；
$N_{symb}^{sh}$:为一个时隙中的分配个PDSCH的符号数；
$N_{DMRS}^{PRB}$:为一个时隙中DMRS占用的子载波，主意DMRS type1与DMRS type2不一致；
$N_{oh}^{PRB}$:为；时隙中由高层参数决定的。
2、计算在一个时隙内，PDSCH所占用的BWP中，所有的分配给PDSCH的RE个数$N_{RE}$
$N_{RE}$=min(156,$N_{RE}^{\prime }$)$n_{PRB}$
注意：156=1213，是指一般情况下一个时隙的所有符号不可能都用来发射PDSCH，一般每个时隙的首符号是用来发PDCCH的。
3、计算信息bit数$N_{info}$
$N_{info}$=$N_{RE}$$R\ast$$Q_m$*$v$
$Q_m$:是指调制的阶数
$R$:是MCS等级确定的目标码率，注意是目标码率，不一定是真实码率，从公式中也可以看出码率的计算公式，即$N_{info}$与PDSCH信道上传输的比特个数的比值。
$v$:是指下行的层数，是一种空域的特性的表达
个人思考：$N_{info}$是TBS的本质，它是MAC层真正想要传给PL的信息比特，但因为要经过信道编码，并不是所有bit个数的信息都可以传送给物理层，比特的个数必须要满足信道编码的特定要求，这些要求构成了TBS的大小限制：

• TBS必须可以字节对齐，因此TBS必须是8的倍数
• TBS必须是被码块个数C整除，因此TBS是C的倍数
• TBS分隔的每个码块必须是字节对齐，因为TBS分隔成码块时，需要 先增加CRC，因此“TBS+CRC”必须是8C的倍数。这一点由后面TBS的计算公式可以看出。
  4、当$N_{info}$<=3824时：
  注意：3824是大小的分界线，是因为小码块LDCP BG2支持的最大码块长度是3840，3824加上16比特的CRC，正好是3840，即一个码块。
  对$N_{info}$做一个量化处理，得到$N_{info}^{\prime }$，量化处理从原因是TBS的大小有限制。
  $$
  

通过计算得出$N_{info}^{\prime }$,然后通过查表5.1.3.2-1,来找到最接近并且不小于$N_{info}^{\prime }$的TBS。如下表所示：

注意：采用3824作为大小码块的分隔点，是因为LDCP BG2支持的最大码块长度是3840。而3824+16（CRC的比特长度）可以构成一个最小的码块。

5、当$N_{info}$>=3824时：
需要采用如下公式进行量化，



当目标码率R较低时，利用LDCP BG2进行编码。其中C是所需的码块个数，此时TBS需要分割成多个码块才能传播。可以观察到每个TBS的最终计算结果是需要减去24的，因为当TBS大于3824时，CRC的长度是24bit,而码块分隔前是需要先增加CRC的。必须保证增加CRC后，TBS是8C的倍数。

当TBS进一步变大，超过了LDCP BG1支持的最大码块长度是8448，此时应该使用BG1进行编码。8424+24=8448。
TBS的计算中减去24可以保证增加CRC后是8的倍数，那请问每一个分隔后的码块向PL传播时，还需要加CRC吗？应该是需要的。
上面是BG1 ，多码块传播。
当$N_{info}$<8424时：
可以利用LDCP BG1单码块传输即可，计算公式如下。

总结：小TBS可以查表，大TBS是计算，并且需要考虑到分隔成多个码块传播。
写的过程中参考的3GPP协议，以及前面一些博主的文章。也有自己的思考，希望可以记录一下自己的学习过程，也能帮助到大家。