终端多端口时CQI的计算过程

终端多端口时CQI的计算过程

在多天线系统中，终端需要计算并反馈信道质量指示（CQI），以帮助基站选择合适的调制和编码方案（MCS）。以下是详细的计算流程和示例。

CQI计算的基本流程

终端通过测量参考信号（如CSI-RS或CRS）估计信道状态信息（CSI），包括信道矩阵H。对于多端口场景，H是一个Nr×Nt矩阵，Nr是接收天线数，Nt是发送天线数。

计算等效信噪比（SINR）：
${\text{SINR}}_k=\frac{|{\mathbf{h}}_k^H{\mathbf{w}}_k{|}^2}{{\sum }_{j\ne k}|{\mathbf{h}}_k^H{\mathbf{w}}_j{|}^2+{\sigma }^2}$
其中，${\mathbf{h}}_k$是第k层的信道向量，${\mathbf{w}}_k$是预编码向量，${\sigma }^2$是噪声功率。

对每个端口或层的SINR进行平均或加权处理：
${\text{SINR}}_{\text{eff}}=\frac{1}{K}{\sum }_{k=1}^K{\text{SINR}}_k$
K是端口或层数。

将有效SINR映射到标准定义的CQI表格，选择满足BLER≤10%的最高CQI索引。

示例说明

假设一个2×2 MIMO系统，信道矩阵H和预编码矩阵W如下：
$\mathbf{H}=\left[\begin{array}{cc}1& 0.5\\ 0.3& 1\end{array}\right],\mathbf{W}=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]$
噪声功率${\sigma }^2=0.1$。

计算等效信道${\mathbf{H}}_{\text{eff}}=\mathbf{HW}$：
${\mathbf{H}}_{\text{eff}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0.5\\ 0.3& 1\end{array}\right]\cdot \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc}1.5& 0.5\\ 1.3& -0.7\end{array}\right]$

计算每层的SINR：
${\text{SINR}}_1=\frac{|1.5{|}^2}{|0.5{|}^2+0.2}=\frac{2.25}{0.25+0.2}\approx 5.0$
${\text{SINR}}_2=\frac{|0.7{|}^2}{|1.3{|}^2+0.2}=\frac{0.49}{1.69+0.2}\approx 0.26$

计算有效SINR：
${\text{SINR}}_{\text{eff}}=\frac{5.0+0.26}{2}\approx 2.63$

根据3GPP TS 36.213的CQI表格，SINR≈2.63可能对应CQI索引6（QPSK，码率≈0.30）。

多端口场景的扩展

对于端口数较多的场景（如4端口或8端口），计算流程类似但需注意以下点：

• 预编码矩阵W的维度会增大（如4×4或8×8）。
• 可能采用基于SVD的预编码或其他高级预编码方案。
• 有效SINR的计算可能需要更复杂的加权方法，如EESM或MIESM。

例如，在4端口场景下：
${\text{SINR}}_{\text{eff}}=-\beta \ln \left(\frac{1}{K}{\sum }_{k=1}^K{e}^{-{\text{SINR}}_k/\beta }\right)$
其中$\beta$是调整参数，通常通过仿真确定。