无线资源映射RE Mapping介绍

一、无线资源映射RE mapping

1、无线资源映射RE mapping的位置

2、无线资源映射RE mapping的输入

（1）物理层信道：物理层信号的RE映射。物理层广播和控制信道RE映射。物理层数据信道RE映射。

（2）输入的内容：不是二进制比特序列，而是经过PSK/QAM调制以及预编码后的单个复指数子载波的幅度序列（用幅度表示复指数子载波的特征）。每个排队的队伍，类比于不同的物理层信道。队伍中的每个人，类比与单个子载波的幅度序列。队伍中的每个人携带的物品，类比于每个子载波携带的二进制调制数据。

3、无线资源映射RE mapping的本质

就是把经过PSK/QAM调制以及预编码后的单个复指数子载波的幅度序列，指派到到频域的、特定带宽下的、各个物理子载波上。即为复指数子载波的幅度序列的每个子载波找到实际的物理子载波。这个过程有点类似于：旅客根据自己手中的车票找到各自座位的过程。

4、无线资源映射RE mapping的结果

经过PSK/QAM调制以及预编码后的单个复指数子载波的幅度序列被指派到了频域上特定的物理子载波上。为后续频域子载到时域信号的转换傅里叶逆变换做好了准备。类似于车厢的物理座位上，坐上了特定的旅客。或者说每个旅客，坐上了自己的座位。 

二、什么是RE

要理解RE Mapping，首先要理解什么是RE。时频网格： 在OFDM系统中，我们可以将无线资源想象成一张由时间和频率构成的二维“画布”。基本单位 - RE： 这张画布上最小的、不可再分的单位就是一个资源单元（Resource Element, RE）。

• 时间维度： 一个OFDM符号的持续时间。
• 频率维度： 一个子载波的带宽（例如15kHz）。

类比： 就像一张数码图片是由无数个像素（Pixel）组成的一样，一个OFDM信号就是由无数个RE“编织”而成的。每个RE可以承载一个调制符号（如QPSK, 16QAM, 64QAM等）。

一个RE由其坐标 (k, l) 唯一确定：

• k： 子载波索引（频率位置）
• l： OFDM符号索引（时间位置）

三、什么是RE Mapping

RE Mapping（资源粒子映射） 就是指将上层处理产生的各种数据符号、控制信令、参考信号等，按照预定义的规则，放置到这张时频网格的特定RE上的过程。

核心思想： “对号入座”。系统设计者已经为不同类型的信息（如用户数据、小区专属参考信号、同步信号等）在时频网格上预留了固定的“座位”。RE Mapping的过程就是确保每种信息都能准确无误地坐到自己的座位上，从而在接收端能够被正确识别和解调。

四、为什么要进行RE Mapping

RE Mapping绝非随意放置，其背后有深刻的工程和理论考量：结构化与标准化： 这是最重要的原因。如果没有统一的映射规则，发射端和接收端就无法理解对方发送的信息。3GPP协议详细规定了LTE和5G NR中的RE映射规则，确保了全球设备的互联互通。

区分信道类型： 无线帧中需要传输多种信息：

• 用户数据（PDSCH/PUSCH）： 给用户的有效载荷。
• 控制信令（PDCCH/PUCCH）： 调度、功控、HARQ等指令。
• 参考信号（RS）： 用于信道估计、解调、测量。
• 同步信号（PSS/SSS）： 用于小区搜索和时间同步。

RE Mapping将它们物理上隔开，避免相互干扰，并让接收机能区分它们。资源分配的灵活性： 调度器可以动态地将不同用户的數據映射到不同的RE集合（即资源块RB）上，实现多用户接入和频率分集。

保障关键信号的可靠性：

• 参考信号会被均匀地、散布地映射到整个时频网格中。这样，接收机可以通过插值来估计整个带宽和时隙内的信道状态，从而准确解调数据。
• 同步信号被放置在频谱中心等固定位置，方便终端在初始接入时快速找到。

规避干扰： 例如，不同小区的参考信号映射位置可能被设计成交错的，以降低小区间干扰。

五、RE Mapping映射了什么

简单来说，一切需要在空中接口传输的、已经过编码和调制的符号，都需要进行RE映射。主要包括：

下行链路：

• PSS/SSS（主同步信号/辅同步信号）
• PBCH（物理广播信道）的DM-RS和解调数据
• PDCCH（物理下行控制信道）及其DM-RS
• PDSCH（物理下行共享信道）及其DM-RS
• CSI-RS（信道状态信息参考信号）
• PT-RS（相位跟踪参考信号）

上行链路：

• PRACH（物理随机接入信道）
• PUCCH（物理上行控制信道）及其DM-RS
• PUSCH（物理上行共享信道）及其DM-RS
• SRS（探测参考信号）

六、深入理解：映射的规则与策略（以5G NR为例）

RE Mapping的规则非常复杂，但可以总结出几个关键策略：

1、为不同信道划分“专属区域”

控制信道区域： 在时隙的开头，会预留几个OFDM符号给PDCCH及其DM-RS。

数据信道区域： 时隙中剩下的符号大部分分配给PDSCH/PUSCH。

参考信号的“镶嵌”策略： DM-RS（解调参考信号）不会独占一块区域，而是穿插在数据区域中。在5G NR中，支持“前置DM-RS”，即在数据符号一开始就发送DM-RS，以实现快速解调，降低时延。

2、时频二维的巧妙分布

频域上的集中式 vs 分布式：

集中式： 将用户的连续RE分配在一起。好处是信道估计简单，适合好信道条件。

分布式： 将用户的RE分散在整个带宽内。好处是获得频率分集增益，对抗频率选择性衰落的性能更好。

参考信号的“梳状”结构和“格状”结构：

梳状结构： 在频率上以固定的间隔（如每4个子载波）放置一个参考信号。

格状结构： 在时间和频率两个维度上都以固定间隔放置参考信号（如CSI-RS）。这构成了一个二维的“采样网格”，接收机通过二维插值来重建完整的信道响应。

3、考虑波束成形与多天线技术

在Massive MIMO系统中，RE Mapping还需要与天线端口 的概念结合。映射到同一个天线端口的RE，会经历相同的波束成形权重。因此，为不同用户或不同信号映射的RE，可能关联着不同的天线端口，从而实现空分复用和精准的波束指向。

七、从系统角度看RE Mapping

我们可以将整个物理层处理链路串联起来看RE Mapping的位置：

信源 & 信道编码： 产生数据比特流，并加入冗余（Turbo码、LDPC码）以对抗差错。

调制： 将编码后的比特流映射为复数调制符号（如QAM符号）。

层映射 & 预编码： （多天线系统）将符号流映射到多个传输层，并进行波束成形。

RE Mapping： （我们讨论的核心） 将经过上述处理的符号，按照协议规定的图案，分配到指定的时频资源RE上。

OFDM调制： 对每个OFDM符号的所有子载波进行IFFT，将频域信号转换为时域信号，并添加CP。

射频发射： 将数字信号转为模拟信号，上变频至载波频率并发射。

因此，RE Mapping是连接“逻辑信息”和“物理波形”的桥梁，是数字基带处理中承上启下的关键一步。

八、总结

RE是无线资源的原子单位。

RE Mapping是按规则给不同信息（数据、控制、参考信号）分配时频“座位”的过程。

它的根本目的是实现通信的结构化、标准化和高效可靠。映射规则是精心设计的，旨在优化信道估计、降低干扰、支持灵活调度和多种先进技术（如MIMO）。