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4G LTE PUCCH上行控制信道

PUCCH格式与编码方式:

首先pucch如名字一样，用来传输上行控制信息，上行控制信道支持多种不同的pucch格式，参照协议规定如下：

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PUCCH携带内容:

根据不同的pucch格式配置，pucch中可以携带不同的UCI信息，在pucch中携带的信息主要包括以下几类：

  • SR（Scheduling Request）：用于向eNodeB请求上行UL-SCH资源。
  • HARQ ACK/NACK：对在PDSCH上发送的下行数据进行HARQ确认信息ACK/NACK指示。
  • CSI：Channel State Information，包括CQI、PMI、RI等信息。用于告诉eNodeB下行信道质量等，以帮助eNodeB进行下行调度。
  • CQI：ue测量获得的下行信道质量指示信息CQI
  • RI
  • PMI

对于pucch资源的时频域资源位置由sib2中的相关配置完成指示，主要由两个参数N_{RB}^{(2)}和N_{cs}^{(1)}确定，其中N_{RB}^{(2)} \geq 0表示每个时隙中可用于PUCCH格式2/2a/2b传输的资源块数。N_{cs}^{(1)}表示在pucch 模式1/1a/1b 和2/2a/2b混合传输时，用于PUCCH formats 1/1a/1b传输的循环移位数。同时N_{cs}^{(1)}是deltaPUCCH-shift  \Delta _{shift}^{pucch}的整数倍，关于pucch参数配置如下所示。需注意在N_{cs}^{(1)} = 0时，表示无可用资源块用于pucch 模式1/1a/1b 和2/2a/2b混合传输，用于pucch 模式1/1a/1b 和2/2a/2b混合传输的资源分别通过非负索引值n_{PUCCH}^{(1)} 和n_{PUCCH}^{(2)} < N_{RB}^{(2)} N_{sc}^{RB} +\left \lceil \frac{N_{cs}^{(1)}}{8} \right \rceil \left ( N_{sc}^{RB} - N_{cs}^{(1)} -2 \right )  表示。

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  • Format 1a for 1bit HARQ-ACK  or in case of FDD for 1bit HARQ-ACK with positive SR
  • Format 1b for 2bit HARQ-ACK or for 2-bit HARQ-ACK with positive SR
  • Format 1b for up to 4bit HARQ-ACK with channel selection when the UE is configured with more than one serving cell or, in the case of TDD, when the UE is configured with a single serving cell
  • Format 1 for positive SR
  • Format 2 for a CSI report when not multiplexed with HARQACK
  • Format 2a for a CSI report multiplexed with 1bit HARQ-ACK for normal cyclic prefix
  • Format 2b for a CSI report multiplexed with 2bit HARQ-ACK for normal cyclic prefix
  • Format 2 for a CSI report multiplexed with HARQACK for extended cyclic prefix
  • Format 3 for up to 10bit HARQ-ACK for FDD and for up to 20-bit HARQ-ACK for TDD
  • Format 3 for up to 11bit corresponding to 10-bit HARQ-ACK and 1-bit positive/negative SR for FDD and for up to 21-bit corresponding to 20-bit HARQ-ACK and 1-bit positive/negative SR for TDD.

更多详细信息包括pucch携带的bit信息，以及对应的应用场景如下：

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PUCCH码分复用：

如下图PUCCH资源在频域分配，通常占用RB资源的两端，在时域上有调频。一个PUCCH在一个上行子帧内占2个slot，每个slot在频域上占12个子载波（subcarrier），即1个RB。这样的设计不仅能够提供PUCCH的频率分集增益，还不会打散上行频谱，保证了上行传输的单载波特性。

针对上行有限的PUCCH资源，单个控制pucch rb资源用于一个ue不足以支持多终端调度，是一种资源浪费。为了有效地利用资源，同一小区的多个UE可以通过正交码分复用技术（orthogonal Code Division Multiplexing，CDM）共享同一个RB pair来发送各自的PUCCH。也即是在频域上使用循环移位（cyclic shift，也称作相位旋转phase rotation，这是同一种技术的2种不同说法）；在时域上使用正交序列（orthogonal sequence）

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不同pucch格式使用不同的CMD方式：

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PUCCH 格式 1, 1a 与1b内容与资源映射:

根据前面描述信心，在pucch1 中只携带了sr信息，UE只有在请求上行PUSCH资源的时候，才需要发送SR，其它时候UE不发送SR以节约电量和减少干扰，基站是通过分配给UE的用于SR传输的PUCCH 1资源上是否存在能量来表示是否存在SR。

 PUCCH format 1a只传输1比特的ACK/NACK信息，使用BPSK调制，对应单小区、下行单codeword的场景。如果UE同时需要发送SR，还可以携带SR信息。

PUCCH format 1b传输2比特的ACK/NACK信息，使用QPSK调制，对应单小区、下行双codeword的场景。如果UE同时需要发送SR，还可以携带SR信息。

对于PUCCH 格式 1, 1a 与1b资源通称pucch1资源，根据协议36.211 5.4.1中描述，PUCCH format 1/1a/1b使用的PUCCH资源统称为PUCCH 1资源，PUCCH 1资源通过一个资源索引 n_{pucch}^{(1,p)}表示,通过该索引，能够找到该资源所在的RB（n_{prb} ）以及该资源所使用的CDM正交码分技术所使用的循环以为\alpha _{p}(n_{s},l) 和正交序列n_{oc}^{(\breve{p})}(n_{s}) 。

计算公式如下：

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其中n_{s}为时隙号，n_{pucch}^{(1,p)}以及\Delta _{shift}^{pucch}由高层配置，参见sib2消息内容。

举个计算例子：

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涉及到RRC的配置参数如下：

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PUCCH 格式 1, 1a 与1b信号产生：

1、根据bit流，b_{0},...,b(M_{bit} -1) 完成编码

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2、对d(0)完成12为的循环移位，生成y(n)

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3、对y(n)通过正交序列生成z(i)

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4、对z(i)完成资源映射

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