10、LTE物理层理解-预编码(Precoding)和码本(Codebook)
关于对码本(Codebook)和预编码(Precoding)这两物理层概念的认识，分享给大家，要理解这两个概念，先要从MIMO说起。
LTE网络中采用MIMO技术增加系统容量，提升吞吐率，从理论上来看,多天线的空分复用能成倍增加系统容量。但实际上并非如此,如，2*2MIMO的容量C（容量）=2*2MIMO 小于两倍的SISO容量C（容量）=2SISO，这是因为容量增加了，干扰增大了，干扰主要是由于信道矩阵中信道的相关性造成的，为了消除信道相关性造成影响，需要在接收端对H进行评估，并做线性均衡，最大化MIMO信道矩阵H的容量。
? 消除信道间影响的方法及困难。
此处存在两个问题，一个是，为了获取更高的MIMO容量，接收机侧需要对MIMO的发射矩阵H中的每个信道都进行均衡处理，消除信道间的影响，这样增加接收机的实现复杂度。如SISO模式，接收机需要线性均衡处理一个信道，而对于一个2*2MIMO模式，接收机需要处理评估4个信道；其次，接收端若将H矩阵中的多个信道相关性评估结果反馈给发射机，这会增加系统开销。另一个是，若通过增加天线空间来消除信道间的影响，但天线近处的杂散环境使实现难度增加。于是提出了通过技术改进解决，这个方法就是预编码（Precoding）。
因此，预编码（Precoding）的目的是降低接收机消除信道间影响实现的复杂度，同时减少系统开销，最大提升MIMO的系统容量。
当然，消除MIMO信道间的影响，可以在接收机侧实现，也可以通过改变发射机的发射方式，对发射信号进行预处理，辅助接收机消除信道间的影响，这种发射方式的改变就是通过预编码实现的。
? 那么预编码是如何实现的？
为了识别MIMO矩阵H中有用的通道，需要把多个通道（如2*2MIMO H11\\H12\\H21\\H22)转化成类似于SISO的一对一模式，实现发送信号S1对应接收信号R1，S2对应接收信号R2，也就是将多个MIMO交叉
通道转换成多个平行的一对一信道。这个过程通过信道矩阵SVD（奇异值分解）实现。如r=H*s+n，变换为r=UΣ(V*)T*s+n，经过接收端的处理=Σ(V*)T*s+UHn，从结果可以发现发射端不再需要知道MIMO信道矩阵H，而知道V（共轭转置矩阵，又叫酉矩阵）即可，此处的V即码本（Codebook），3GPP定义了一系列V矩阵，eNodeB和ue侧均可获得，应用时根据PMI选择一个可以使信道矩阵H容量最大的V。到这里，预编码就很好理解了，实际上就是在发射端对发射信号S乘以V，
与后面SVD过程匹配，这样在接收端需要处理的复杂性与开销大大减少了。
? 那么在发射端，发射信号S乘以V后信号如何变化？
以2TX发射为例，码本如图：
当码本选择4、0、1、2时，对应的发射信号。从图可知，在发射信
号S乘以V后，相当与在发射端将天线域的信号转换成有方向性的“赋型波束”。如图。
11、LTE网络-PCI规划
PCI（Physical Cell Identity）即，物理层小区识别。顾名思义，PCI的作用就是用于识别小区，用于小区搜索或者切换过程邻区检测等。LTE网络的PCI规划，类似于UMTS系统中的扰码规划，是重要的小区数据配置信息，如果PCI规划不合理，可能造成UE同步小区过程时间很长或者产生高干扰。
那么为什么PCI规划不合理会产生上述不良影响？
首先，PCI由PSS和SSS组成。PSS–主同步信号，有3种不同序列，构成物理层识别(0-2)；SSS–辅同步信号，有168种不同序列，构成物理层小区识别组（0～167）；168个物理层识别组中每组3个物理层识别，PCI = 3*SSS + PSS，因此PCI的范围0～503，数量是有限的，在商用网络中出现复用不可避免，应尽量保证复用距离足够远。
其次，若相邻小区配置相同的PCI，相当于PSS相同、SSS相同，那么在UE初始小区搜索过程中，对于UE来说，仅有一个小区能同步，但在主同步过程、辅同步过程出现两个同步码相同的小区，发生冲突，导致同步时间很长。另一种情况，若主服务小区的两个邻区存在相同PCI的配置，在切换过程中,UE检测目标小区时出现异常，将无法决定切换到哪一个小区，因此就可能切换到不满足条件的小区，造成业务掉话。
再次，PCI的规划影响参考信号（RS）的频域位置。由于RS可以来计算RSRP\\RSRQ用于切换或重选，或者用于信道的估计，然而RS在频域的位置是有限的，如单天线场景，仅有6个位置可以避免与邻区RS占用相同的子载波，若2*2MIMO，仅有3个位置可以避免与邻区RS占用相同位置。如果同站中不同小区间出现RS占用相同子载波情况将会出现严重干扰，SINR恶化，造成网络性能下降。因此，规范中规定在2*2MIMO场景下，PCI按照MOD3规划，单天线按照MOD6规划，即使这样，虽然eNoedB间帧不是同步的，但由于MOD3后的值只有3个，eNodeB间仍会有33%的概率出现RS碰撞，产生干扰。因此PCI规划不好可能造成覆盖黑洞，应尽量控制小区间重叠覆盖面积，降低干扰发生。
PCI规划原则：
1、相同PCI的复用距离要足够远。异频小区间PCI相同不会产生干扰。
2、避免同一基站内小区间出现相同PCI的情况。而且PSS也不能相同、最好m0(m'mod 31)和m1([m0+INT(m'/31)+1]mod 31)也不要相同。
3、尽量避免站内或邻区中配置PCIMOD3的值相同。若MOD3值相同不可避免，那么避免MOD6，MOD30值相同。
4、保留适量PCI用于室分规划、位置边界规划和网络的扩展。
5、通常情况下，物理层小区识别组（0～167）按站点设置，物理层识别（0～2）按小区设置。
现网规划设计：
结合PCI规划原则3、5，可以将504个PCI划分为3个子组（如下表，宏站规划分组），一个宏基站中的3个小区分别使用不同子组的PCI。如一个三扇区宏基站，1小区可用0、3、6....501规划，2小区可用4、7、10....1规划，3小区可用8、11、14....5规划。这样就可以避免基站内MOD3值相同、RS占用的频域位置相同。
现网中，可以结合LTE工程建设进展，按照簇进行规划。例如把每个簇划分为30个站点左右，按照MOD3进行规划，同时可减少邻区间m0相同和m1相同的概率（因为m0相同和m1相同也可能造成网络性能下降）。
12、LTE网路CQI报告模式
CQI作为CSI的重要组成部分，影响下行编码、调制方案的选择，进而影响整个系统性能。在LTE网络中UE上报CQI有两种模式，分别是周期性上报和非周期性上报。如下表，周期性CQI承载在PUCCH信道上，而非周期性CQI承载PUSCH信道上。有一种情况，当UE需要发送数据的子帧正好与CQI上报时间相同，此时的CQI在PUSCH信道承载，这是因为UE不能同时在PUCCH与PUSCH信道上发送信息，同时由于PUCCH上的CQI级别仅有WideBand和Frequency-Selective，相对较粗，为了得到更详细的CQI报告时，eNB会触发非周期上报模式.
CQI报告等级分为三种，带宽级别、UE选择子带级、高层配置子带级。带宽级别是指整个下行占用带宽上报一个CQI值；UE选择子带级是把整个系统占用带宽分为多个子带，优选一组子带，上报一个带宽级CQI和优选子带组CQI值。高层配置子带级是把整个带宽划分为多个子带，但不进行分组，而是按照每一个划分的子带上报CQI值同时上报带宽级CQI，由此可见，高层配置子带级上报的CQI值最为详细，级别也最高。由于CSI的信息还包含PMI、RI等，因此几种信息的组合有9种模式，在PUCCH上有4种，在PUSCH上有5种。如下图
同时CQI的上报模式与发射模式密切相关，不同的发射模式对应不同的报告CSI报告模式。如下表
PUSCH CQI（报告模式）: 非周期 Transmission mode 1 : Modes 2-0, 3-0 Transmission mode 2 : Modes 2-0, 3-0 Transmission mode 3 : Modes 2-0, 3-0 Transmission mode 4 : Modes 1-2, 2-2, 3-1 Transmission mode 5 : Mode 3-1 Transmission mode 6 : Modes 1-2, 2-2, 3-1 Transmission mode 7 : Modes 2-0, 3-0 PUCCH CQI（报告模式）: 周期 Transmission mode 1 : Modes 1-0, 2-0 Transmission mode 2 : Modes 1-0, 2-0 Transmission mode 3 : Modes 1-0, 2-0 Transmission mode 4 : Modes 1-1, 2-1 Transmission mode 5 : Modes 1-1, 2-1 Transmission mode 6 : Modes 1-1, 2-1 Transmission mode 7 : Modes 1-0, 2-0 No PMI Single PMI Multiple PMI Wideband (wideband CQI) UE Selected(subband CQI) Mode 2-0 Mode 3-1 Mode 1-2 Mode 2-2 Higher Layerconfigured(suband CQI) Mode 3-0 Wideband (wideband CQI) UE Selected(subband CQI) PMI Feedback Type No PMI Mode 1-0 Mode 2-0 Mode 1-1 Mode 2-1 Single PMI 13、LTE发射模式
在LTE网络中，下行链路共有8中发射模式，如下。
? Mode 1 ：Single Antenna Port (SISO or SIMO) 单天线
Mode 2 ：Transmit Diversity （2或4天线，发分集）
Mode 3 ：Open-Loop Spatial Multiplexing （2或4天线，开环空分复用（采用CDD)） Mode 4 ：Closed-Loop Spatial Multiplexing （2或4天线，闭环空分复用） Mode 5 ：Multi-User MIMO （2或4天线，多用户MIMO）
Mode 6 ：Closed-Loop Rank-1 Spatial Multiplexing （2或4天线，单层闭环空分复用）