exponenta event banner

Формат восходящего канала управления 2

Формат 2 физического канала управления восходящей линии связи (PUCCH) является каналом передачи, используемым для переноса информации, касающейся отчетов о состоянии канала, а также подтверждений гибридного автоматического запроса на повторение (HARQ).

Управляющая информация восходящей линии связи для формата 2 PUCCH

UE использует управляющую информацию формата 2 PUCCH для ретрансляции оценки свойств канала на базовую станцию, чтобы способствовать планированию, зависящему от канала. Отчеты о состоянии канала включают в себя индикацию качества канала (CQI), индикацию ранга (RI) и индикацию матрицы предварительного кодера (PMI).

  • CQI - представляет рекомендуемую схему модуляции и скорость кодирования, которые должны использоваться для передачи по нисходящей линии связи.

  • RI - предоставляет информацию о ранге канала, которая используется для определения оптимального количества уровней, которые должны использоваться для передачи нисходящей линии связи (используется только для систем пространственного мультиплексирования).

  • PMI - предоставляет информацию о том, какую матрицу предварительного кодирования использовать (используется только в системах пространственного мультиплексирования с замкнутым контуром).

HARQ-ACK также может передаваться с информацией о состоянии канала. Существуют две формы канального кодирования - одна для одного CQI и другая для комбинации CQI с HARQ-ACK.

Канальное кодирование для индикации CQI UCI

Кодовые слова CQI кодируются с использованием (20,A) блочного кода и представляют собой линейную комбинацию из 13 базисных последовательностей, обозначенных как Mi, n и определенных следующим уравнением.

bi=∑n=0A−1 (an⋅Mi,n)  mod2, где i = 0,1,2,..., B − 1

Значения базисной последовательности Mi, n для (20,A) блочного кода приведены в следующей таблице.

яMi,0Mi,1Mi,2Mi,3Mi,4Mi,5Mi,6Mi,7Mi,8Mi,9Mi,10Mi,11Mi,12
01100000000110
11110000001110
21001001011111
31011000010111
41111000100111
51100101110111
61010101011111
71001100110111
81101100101111
91011101001111
101010011101111
111110011010111
121001010111111
131101010101111
141000110100101
151100111101101
161110111001011
171001110010011
181101111100000
191000011000000

Вместе CQI, PMI и RI формируют отчет о состоянии канала. Эти индикации могут быть сведены воедино в диапазоне различных конфигураций в зависимости от режима передачи терминала. Следовательно, общее количество битов, используемых для сообщения состояния канала, может изменяться в зависимости от формата передачи. Ширина битов для различных широкополосных отчетов и отчетов о выбранных поддиапазонах UE приведена в разделах 5.2.3.3.1 и 5.2.3.3.2 [1] соответственно.

Канальное кодирование для UCI CQI и HARQ-ACK

Когда ответы подтверждения HARQ передаются с отчетом о состоянии канала в подкадре, используется другой способ. Используя обычную длину циклического префикса, CQI кодируется блоком, как показано в предыдущем разделе, с одним или двумя битами HARQ-ACK, присоединенными к концу кодированной последовательности CQI. Они кодируются отдельно для получения 11-го комплексного символа, который передается с помощью DRS PUCCH для форматов 2a и 2b.

Когда используется расширенный циклический префикс, биты CQI и HARQ кодируются вместе. Индикация качества канала мультиплексируется с одним или двумя битами HARQ, и биты блочно кодируются, как показано в предыдущем разделе. Биты 21 и 22 кодируются отдельно для получения 11-го комплексного символа, который передается с помощью DRS PUCCH.

Формат PUCCH 2

Три типа формата PUCCH 2, их схемы модуляции и количество используемых ими информационных битов показаны в следующей таблице.

Формат PUCCHСхема модуляцииКоличество битов на подкадр, МбитТип управляющей информации
2QPSK20Отчеты о состоянии канала
2aQPSK + BPSK21Отчеты о состоянии канала и HARQ-ACK (1 бит)
2bQPSK + BPSK22Отчеты о состоянии канала и HARQ-ACK (2 бита)

Формат 2, 2a и 2b

Блок-схема для форматов PUCCH 2, 2a и 2b показана на следующем рисунке.

Скремблирование.  Блок из 20 кодированных битов UCI подвергается операции «исключающее ИЛИ» по битам с последовательностью скремблирования, специфичной для соты.

Скремблирующая последовательность является псевдослучайной, созданной с использованием генератора последовательности Gold длиной 31 и инициализированной с использованием номера слота в кадре радиосвязи, ns, и идентификатора ячейки, NIDcell, в начале каждого подкадра, как показано в следующем уравнении.

cinit=⌊ns2⌋29+NIDcell

Скремблирование служит для подавления интерференции между ячейками. Когда базовая станция дескремблирует принятый битовый поток с известной специфической для соты скремблирующей последовательностью, помехи от других сот будут дескремблироваться неправильно, следовательно, только в виде некоррелированного шума.

Модуляция.  Затем скремблированные биты модулируются QPSK, что приводит к блоку комплексных символов модуляции. Каждый комплексный символ умножается на циклически сдвинутую последовательность длиной 12.

Предположим, что доступно 21 или 22 бита. В случае передачи HARQ-ACK они кодируются отдельно для получения 11-го комплексного символа, который передается с DRS PUCCH для форматов 2a и 2b. Как и в форматах 1, 1а и 1b PUCCH, шаблон скачкообразного изменения применяется к циклическому сдвигу для рандомизации интерференции между ячейками. Форматы PUCCH 2a и 2b поддерживаются только для обычного циклического префикса.

Сопоставление элементов ресурсов.  Заключительный этап обработки формата 2 PUCCH включает в себя отображение на элементы ресурсов. Полная цепочка обработки для нормального циклического префикса, включая позицию, занятую форматом 2 PUCCH в субкадре и в каждом слоте, показана на следующем рисунке.

Циклическая сдвинутая последовательность, применяемая для рандомизации интерсотовых помех, обозначена здесь как ru, v. Для расширенного циклического префикса, где на слот приходится только шесть символов SC-FDMA, отображение на ресурсы изменяется незначительно. В этом случае на каждый слот передается только один опорный сигнал, и сигнал занимает третий символ в каждом слоте.

Опорные сигналы демодуляции в формате PUCCH 2

Опорные сигналы демодуляции, связанные с форматом 2 PUCCH, используются базовой станцией для выполнения оценки канала и обеспечения когерентной демодуляции принятого сигнала.

Эти опорные сигналы мультиплексируются по времени с данными, тогда как в нисходящей линии имеется и временное, и частотное мультиплексирование. Это мультиплексирование выполняется для поддержания одночастотного характера сигнала SC-FDMA, что обеспечивает непрерывность всех несущих данных.

Генерация DRS

Опорные сигналы демодуляции генерируются с использованием базовой последовательности, обозначенной как ru, v (n), которая обсуждается далее в базовой последовательности. Более конкретно, rPUCCH используется для обозначения последовательности DRS формата PUCCH 2 и определяется следующим уравнением.

rPUCCH (m′NRSPUCCHMSCRS+mMSCRS+n) = w (m) ru, v (α) (n)

Желательно, чтобы последовательности DRS имели небольшие изменения мощности во времени и частоте, что приводит к высокой эффективности усилителя мощности и сравнимому качеству оценки канала для всех частотных компонентов. Последовательности Задоффа-Чу являются хорошими кандидатами, поскольку они проявляют постоянную мощность во времени и частоте. Однако существует ограниченное число последовательностей Задоффа-Чу; поэтому они не подходят сами по себе.

Генерация и отображение DRS, связанного с форматом 2 PUCCH, обсуждаются далее в следующих разделах.

Базовая последовательность.  Опорные сигналы демодуляции определяются циклическим сдвигом α базовой последовательности r.

Последовательность оснований r представлена в следующем уравнении.

ru, v (α) = ejαnru, v (n)

Предыдущее уравнение содержит следующие переменные.

  • n = 0,..., MSCRS, где MSCRS - длина последовательности опорных сигналов.

  • U = 0,..., 29 - номер базовой группы последовательностей.

  • V = 0,1 - порядковый номер внутри группы и применяется только к опорным сигналам длиной более 6 блоков ресурсов.

Поворот фазы в частотной области (pre-IFFT в модуляции OFDM) эквивалентен циклическому сдвигу во временной области (post IFFT в модуляции OFDM). Для частотных неселективных каналов по 12 поднесущим ресурсного блока можно достичь ортогональности между DRS, генерируемыми из одной и той же базовой последовательности, если α = mā6 для m = 0,1,..., 11, и предполагая, что DRS синхронизированы во времени.

Чтобы максимизировать количество доступных последовательностей Задоффа-Чу, необходима последовательность простой длины. Минимальная длина последовательности в UL равна 12, количество поднесущих в ресурсном блоке, которое не является простым.

Поэтому последовательности Задоффа-Чу сами по себе не подходят. Фактически существуют два следующих типа базовых опорных последовательностей.

  • с длиной последовательности ≥ 36 (охватывающей 3 или более ресурсных блоков), которые используют циклическое расширение последовательностей Задоффа-Чу

  • те с длиной последовательности ≤ 36 (охватывающие 2 ресурсных блока), которые используют специальную последовательность QPSK

 Базовые последовательности длиной ≥ три блока ресурсов

 Базовые последовательности длиной ≤ три блока ресурсов

Группировка DRS.  Существует всего 30 групп последовательностей, u∈{0,1,..., 29}, каждая из которых содержит одну последовательность длиной меньше или равной 60. Это соответствует полосам пропускания передачи 1,2,3,4 и 5 блоков ресурсов. Кроме того, существуют две последовательности (одна для v = 0 или 1) для длины ≥ 72; соответствует полосам пропускания передачи 6 или более ресурсных блоков.

Следует отметить, что не все значения m разрешены, где m - количество блоков ресурсов, используемых для передачи. Допустимы только значения m, которые являются произведением степеней 2, 3 и 5, как показано в следующем уравнении.

m = 2α0 × 3α1  × 5α2,  где αi - положительные целые числа

Причина этого ограничения заключается в том, что размеры DFT операции предварительного кодирования SC-FDMA ограничены значениями, которые являются произведением мощностей 2, 3 и 5. Операция DFT может охватывать более одного ресурсного блока, и, поскольку каждый ресурсный блок имеет 12 поднесущих, общее количество поднесущих, подаваемых в DFT, будет составлять 12m. Поскольку результат 12m должен быть произведением степеней 2, 3 и 5, это означает, что количество блоков ресурсов должно быть произведением степеней 2, 3 и 5. Поэтому значения m, такие как 7, 11, 14, 19 и т.д., недействительны.

Для данного временного интервала последовательности опорных сигналов восходящей линии связи, используемые в ячейке, взяты из одной конкретной группы последовательностей. Если одна и та же группа должна использоваться для всех слотов, то это называется фиксированным назначением. С другой стороны, если номер группы u изменяется для всех временных интервалов в соте, это называется групповой скачкообразной перестройкой.

 Назначение фиксированной группы

 Групповая скачкообразная перестройка

Отображение элемента ресурса формата 2 PUCCH

Блоки ресурсов, назначенные для L1/L2 управляющей информации в подкадре, расположены на краях общей доступной полосы пропускания соты. Используется шаблон скачкообразной перестройки частоты, где нижний конец доступного спектра UL используется в первом слоте субкадра, а верхний конец - во втором; это добавляет уровень частотного разнесения.

Границы полосы пропускания используются для того, чтобы большая нефрагментированная часть спектра оставалась выделенной для PUSCH. Если бы этот спектр был фрагментирован множеством PUCCH, было бы невозможно выделить несколько смежных RB для UE, следовательно, характер одиночной несущей SC-FDMA был бы потерян.

Существует один индекс m, полученный из индекса ресурсов PUCCH и других параметров, который определяет местоположение PUCCH во времени/частоте. Когда m равно 0, PUCCH занимает самый низкий RB в первом слоте и самый высокий RB во втором слоте подкадра. Когда m равно 1, используются противоположные углы - самый высокий RB в первом слоте и самый низкий RB во втором слоте. По мере дальнейшего увеличения m выделенных блоков ресурсов перемещаются к центру полосы, как показано на следующем рисунке.

Ресурс для форматов 2, 2а и 2b PUCCH обозначается одним скалярным значением, называемым индексом ресурса. Из этого значения можно определить циклический сдвиг. Выделенные ресурсы времени и частоты не получаются из этого значения. Однако более высокие уровни полностью контролируют, когда и где передается управляющая информация.

Ссылки

[1] 3GPP TS 36.212. "Развитый универсальный наземный радиодоступа (E-UTRA); мультиплексирование и канальное кодирование. "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы. URL: https://www.3gpp.org.

См. также

| | | |

Связанные темы