專欄文章

上一篇中介紹了3GPP Rel.15 NR對於高可靠度資料傳輸設計，然而除了對於資料傳輸的可靠度增強外，控制信道以及控制層面的增強也是必須的。本篇對此作概括的介紹。

確保控制信道的傳輸可靠度一向都是通訊系統設計的重點，因此一般控制信道的傳輸大多採用較低的調變編碼機制(Modulation and Coding Scheme, MCS)(ex: BPSK/QPSK)，除此之外NR也引入了其他控制相關的增強，以下介紹Rel.15 NR中控制相關的可靠度增強設計：

PDCCH aggregation level

一個實體下行控制通道(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)可由單個或多個控制通道單元(Control Channel Element, CCE)傳送，使用CCE的多寡又可稱為“PDCCH aggregation level”，當使用較大的aggregation level時可提升傳輸的可靠度，然而也會占用較多的無線資源。相較於LTE PDCCH支援到最大為8的PDCCH aggregation level，NR PDCCH設計支援了1, 2, 4, 8及16的PDCCH aggregation level。

Multi-slot PUCCH

承載上行控制訊息的實體上行控制通道(Physical uplink control channel, PUCCH)同樣也有針對可靠度增強的設計，NR PUCCH設計上支援五種格式，包括短格式及長格式，其中屬於長格式的PUCCH format 1, 3, 4還支援了multi-slot的PUCCH repetition傳輸方式。對此基地台可配置包括2, 4, 8 slot的PUCCH repetition，還可配置不同slot之間的跳頻機制(Inter-slot frequency hopping)增加可靠度，然而標準有限制此機制並不能與slot內的跳頻機制(Intra-slot frequency hopping)同時使用。

CQI report enhancement

在上篇的介紹中提到了NR針對高可靠度資料傳輸中引入了以區塊錯誤率10^-5為目標設計的MCS table，然而在選擇下行傳輸的MCS時基地台需參考終端對於通道品質的回報，因此也須對此做相應的增強。NR除引入了對應的CQI(Channel quality indicator) table，基地台可配置終端以塊錯誤率10^-1或10^-5為基準回報對應的CQI index。

另外當uRLLC與eMBB業務應用於同一載波上時，在控制層面也需增強以增進資源的有效運用，因此Rel.15版本引入了downlink pre-emption的機制。

Downlink Pre-emption

此機制主要為支援NR基地台於必要時可擷取已排程的eMBB資源給uRLLC業務使用，並透過下行控制信息格式2-1(Downlink Control Information, DCI format 2-1)告訴終端已被截取的資源。

圖、Rel.15 NR DL pre-emption

為因應高可靠度通訊的應用，Rel.15 NR中除了在資料傳輸設計上可靠度的加強外，也制定了相關機制以因應控制信道以及控制層面的增強。另外也引入Pre-emption機制以增強uRLLC與eMBB業務的多工運用，然而在Rel.15版本中此機制僅制定於下行，Rel.16版本將會制訂延伸增強。

參考資料

[1] 3GPP TS 38.213 (Rel.15) 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Physical layer procedures for control (Release 15).

[2] 3GPP TS 38.214 (Rel.15) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Physical layer procedures for data (Release 15).

[3] Li, Zexian & Uusitalo, Mikko & Shariatmadari, Hamidreza & Singh, Bikramjit. (2018). 5G URLLC: Design Challenges and System Concepts. 1-6. 10.1109/ISWCS.2018.8491078.

[4] “Ultra Reliable Low Latency Communication for 5G New Radio”, IEEE Workshop on 5G Technologies for Tactical and First Responder Networks, Rapeepat Ratasuk, Principal Research Specialist, Nokia Bell Labs, October 23rd , 2018.