S^2: NR 速率匹配，匹配的是啥？

溯溪而上

速率匹配（Rate Matching）是包括NR在内的很多数字通信系统，用于将编码后比特数与实际可供传输资源数量对齐，而广泛采用的数字域处理过程。

那么具体到5G NR的速率匹配，应对的是哪些问题，5G NR的速率匹配又有哪些作用和实现形式，本文来做个简单的介绍。

这里明确一下，严谨地说，根据TS 38.212，NR中的速率匹配包括比特选择（bit selection）和比特交织（bit-interleaving）。众所周知，比特交织是为了对抗信道中的深衰而进行的编码顺序的调换，并不涉及数量的改变，因此本文主要介绍的是在“不匹配”的情况下，比特选择所发挥的作用。

Vol.1

为啥会“不匹配”

一方面，根据TS 38.212，发端信道编码后会生成超量的校验比特用于可能的HARQ重传。

另一方面，以下行接收为例，终端需要根据DCI调度信息，得知即将接收的物理层传输块TB的码率、调制阶数、传输层数以及物理资源分配情况等信息，并以此来确定此次传输的实际负载（TB Size，亦称payload）。

根据TS 38.214，上述计算，首先需要确定被调度的slot中，每个PRB可用的RE数量，其计算公式粘贴如下：

可见在计算可用的RE数量时，只考虑了时域符号数、DMRS所占资源、以及高层配置的overhead（这个参数后续会说明其作用）。

但在实际传输中，可能存在更多的RE，也是不能被传输PDSCH数据的，根据TS 38.211，这些RE包括 PT-RS、NZP/ZP CSI-RS、以及其他高层配置的不用于PDSCH传输的资源。

上述两种情况，都会导致每次传输，由实际资源数所决定的可用的比特数小于编码比特数量。需要在传输之前将无法传输的bit扣除，以“匹配”实际资源。

Vol.2

怎么“匹配”

以下行LDPC编码为例，根据TS 38.212，实际匹配的方法其实是比较简单的。

发端通过将TB进行加CRC校验、码块分割以及各码块的信道编码之后，产生了C个编码后包含超量校验比特位的码块。此时发端根据实际可传的比特数G，决定每个码块可用的bit数，其原则如下公式所示，就是平均分配：

其中NL是传输层数 Qm是调制阶数、C‘是可用的码块数、Er是最后确定的每个码块的bit数。

Vol.3

对实际码率的影响和overhead的作用

上述rate matching方法，并不影响信息位比特的传输，不会改变payload，也就是说，rate matching之后，只有一定数量的LDPC校验位被影响。

因此，速率匹配之后，实际的码率，会与MCS的目标码率不同，而当slot中存在其他参考信号或存在其他高层配置的不可用于PDSCH的RE时，实际码率会不可避免的提升，导致可靠性降低。

为了避免上述可靠性的降低，有效的方法是当确知码率会被抬升之前，高层配置适当地降低payload，以平衡实际码率。

前述overhead参数（根据TS 38.214，可以取0/6/12/18）就是用来一定程度上调节PRB中其他被占用的RE。

比如在下面的3GPP制定的FR2 PDSCH测试例中(TS 38.101-4)，为了抵消PT-RS对码率的抬升，保证测试码率与目标码率一致，将overhead设为6：

Vol.4

Rate Matching还能用来干啥

除了用来避免与NR本身的RS复用之外，TS 38.214中还规定了其他几种方式，取消当前传输对时频资源的占用，通过抬升码率的方式避免干扰。

• ServingCellConfig或 ServingCellConfigCommon中的RateMatchPattern字段，通过一个bitmap指示某个symbol上的某个PRB不能用于PDSCH传输。
• Rel-15加入RateMatchPatternLTE-CRS通过将一个LTE小区的CRS配置（v-shift，port数，带宽，MBSFN配置）告知终端，来避免DSS场景下LTE常开的CRS对NR的干扰。
• Rel-16扩展了上述配置，支持了对多个不同的LTE CRS进行速率匹配。