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LTE中的PUCCH

(2011-12-27 11:06:15)

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分类： LTE技术

在UE未分配PUSCH的情况下，L1/L2层的控制信令（比如说CQI，ACK，SR等）是通过PUCCH上传给eNodeB的。

PUCCH 的格式有如下几种：

PUCCH format	Modulation scheme	No. of Bits/Per Subframe	Information
format 1	N/A	N/A		Scheduling Request
format 1a	BPSK	1bit		ACK/NACK with/without SR
format 1b	QPSK	2bits		ACK/NACK with/without SR
format 2	QPSK	20bits		CQI
format 2a	QPSK+BPSK	21bits		CQI+ACK/NACK
format 2b	QPSK+QPSK	21bits		CQI+ACK/NACK

其中， format 2a，format 2b只支持正常的CP。

对于同一个UE，在一个子帧内不能同时传输PUCCH和PUSCH，在一个子帧中预留给PUCCH的资源块是半静态配置的。在同一子帧内，PUCCH前后两个时系的PRB资源分别位于可用的频谱资源的两端。如下图所示。将PUCCH放在可用资源的两端，将中间的整块频谱资源用来传送PUSCH，有利于既能有效的利用频谱资源又能保持上行传输的单载波特性。同时，可以较好地获得PUCCH不同时系之间的频率分集增益。

从上图可以看出，Format2/2a/2b的PUCCH映射到频谱资源的最边缘两侧，在一个时系内，其所占用的资源块数，在SIB2中广播，为参数nRB-CQI。接着是Format1/1a/1b, Format2/2a/2b混合的PUCCH，混合格式的PUCCH可能存在，也可能不存在，在一个时系内，最多可以占用一个RB。参数由SIB2中的参数nCS-AN决定，表示在混合PUCCH中Format1/1a/1b格式可用的循环移位的数目。最后是Format1/1a/1b格式的PUCCH。

PUCCH中每个Cell内使用的基本序列与Cell的PCI有关，在每个符号上使用的序列都是通过基本序列进行循环移位，循环移位的偏移值则与时序的序号以及符号的序号都有关系。

对于Format 1/1a/1b 格式的PUCCH，在Normal CP下，PUCCH的每个时系中，中间的3个Symbol（2个，对应扩展CP）用于DRS，其余的4个Symbol用于ACK，NACK的传输。由于ACK，NACK信息的重要性以及较少的数据bit,因此需要较多的Symbol来提高信道估计的准确性。

Format 1a, 1b支持1个Bit或2个Bit的ACK（NACK），2个Bit的ACK（NACK）对应单用户MIMO，两个Codeword的情况。1个比特或2个Bit的ACK（NACK）经过BPSK或QPSK调制，最后都成为1个调制信号。调制后的HARQ信号，在每个数据Symbol上，与经过循环移位的长度为12的Zadoof－Chu序列进行调制。PUCCH中每个Symbol上的基本序列支持的循环移位的数目deltaPUCCH-Shift，是由上层信令配置的，在SIB2中进行广播。deltaPUCCH-Shift取值范围为（1，2，3），对应循环移位的数目为12， 6和4，经过循环移位的序列之间相互正交。在时域上，PUCCH采用正交扩频码（Walsh－Hadamard 或DFT）对不同的用户进行码分。这样，多个不同的UE用户可以在相同的时频资源上，使用同样循环移位的Z－C序列进行传输，它们之间通过正交码进行区分。同样的，为了能够对PUCCH中的每个UE进行信道估计，DMRS信号也需要进行正交码扩频，由于在PUCCH的一个RB中，DMRS符号的数目（3，对应正常CP的情况）小于数据符号的数目，因此DRS扩频码的长度为3 （正常CP，以下未特别指明，都是针对正常CP而言），这也决定了PUCCH的一个RB中能够同时支持的Format1/1a/1b用户的数目为3 X 6 ＝ 18（假定deltaPUCCH-Shift＝ 2，也就是说，循环移位的间隔为2）。此时HARQ信号采用的是长度为4的正交码序列，但是只使用其中序号为0，1和2的三个序列。在某些情况下，SRS可能占用PUCCH子帧的最后一位符号，这样，在PUCCH子帧的后一个时系，HARQ符号也采用长度为3的正交码序列。

Format1/1a/1b格式的PUCCH资源，无论是SR还是ACK、NACK，都可以用一个常量的Index来表示。PUCCH所使用的循环移位和正交码都与这个Index有关。对于HARQ的ACK，NACK，PUCCH资源的Index与对应的下行PDCCH所占用的第一个CCE有关，这样一种隐含的对应关系节省了额外信令的开销。对于半静态调度（SPS,Semi－Persistent Schedule），并没有与之对应的PDCCH，因而在SPS的配置中，就包含了上行PUCCH所使用的Index的信息。PUCCH中Format1/1a/1b中HARQ所能使用的资源Index数目 在SIB2中广播，参数为n1PUCCH-AN。

上行HARQ的产生，与下行的PDCCH或SPS有关，eNodeB是可以进行控制的。上行调度请求（SR）就不同了，eNodeB是无法预计哪个UE在何时发送SR的。为此，eNodeB可以通过上层的信令来配置SR的发送时机和使用的资源Index。当然，这个资源Index不能与HARQ资源的Index冲突。

在某些情况下，PUCCH Format1/1a/1b中需要同时发送SR和HARQ信息，这时HARQ的信息使用SR的资源Index进行传送。由于Format1 中SR的发送只是通过ON/OFF来表示，并不携带额外的信息位，因此，在SR的资源Index上传送HARQ表示同时由SR和HARQ请求，在HARQ的资源Index上发送则表示相应的UE没有SR请求。

Format2/2a/2b格式的PUCCH中，每个时系中的符号1和5用来发送DRS（同样的，都是针对Normal CP而言），其余的5个符号用来发送CQI（包含RI，PMI等）。每个UE的10个比特的CQI信息，经过Reed-Muller编码后成为20个Bit的编码信息，再经QPSK调制后形成10个QPSK的符号。在PUCCH子帧内的10个SC－FDMA符号上进行传输。类似于Format1/1a/1b中，Format2/2a/2b格式中每个符号上的序列也都是通过基本序列进行循环移位而生成的，序列的长度为12，存在12个正交的循环移位序列，因而，在一个PUCCH子帧（注意，是一个子帧而非一个时系）上，可以同时容纳12个UE进行PUCCH Format2格式的传输。UE所使用的PUCCH Format2 的资源Index是通过上层信令来半静态配置的。UE的Format2 PUCCH所占用的位置及所使用的循环移位都是由此Index来决定的。 LTE中，如果出现UE需要同时上报CQI和SR的情况（包含同时上报SR和HARQ），那么UE会丢弃CQI而上报SR（或同时的HARQ）。如果UE需要同时上报CQI和HARQ，则需要通过高层信令来配置UE，使之具备此种能力。

PUCCH Format2中支持CQI和HARQ的混合传输。在混合传输的模式下，HARQ经BPSK或QPSK调制后，形成1个调制符号。ACK用二进制的1来表示，NACK用二进制的0来表示。在每个CQI的时系内，这个BPSK、QPSK符号用来调制第二个RS符号，这样的调制映射将NACK映射为＋1，这样，在第二个RS符号没有HARQ调制的情况下，也就是说在UE没有上报ACK或NACK的情况下，eNodeB仍然缺省的认为接收到了NACK，将会触发可能的相应重传。在UE没有正确接收到下行的PDCCH，因而错过了相应的PDSCH的情况下，eNodeB将DTX理解为NACK后，会启动相应的重传而非新数据的发送。

在多数情况下，Format1格式的PUCCH和Format2格式的PUCCH分布在不同的资源块上。在某些情况下，特别是小带宽的情况下，这样的配置会引起较大的系统开销。因此，有时也会把不同UE的两种不同格式的PUCCH混合在一个资源块上发送。上面也提到过，在系统参数不为零的情况下，表明系统支持混合格式的传输，表示在混合格式中，Format1格式所能够使用的循环移位的数目。其余的循环移位为Format2的UE所占用，两部分之间存在作为保护间隔的循环移位。