Формат канала управления восходящей линии связи 2

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

Управляющая информация восходящего канала в формате PUCCH 2

Кодирование канала для индикации CQI UCI
Кодирование канала для UCI CQI и HARQ-ACK

UE использует управляющую информацию PUCCH формата 2, чтобы передать оценку свойств канала базовой станции в порядке помощи в планировании, зависящем от канала. Отчеты о состоянии канала включают индикацию качества канала (CQI), индикацию ранга (RI) и индикацию матрицы предварительного кодирования (PMI).

CQI - представляет рекомендуемую схему модуляции и скорость кодирования, которая должна использоваться для нисходящей передачи.
RI - предоставляет информацию о ранге канала, которая используется для определения оптимального количества слоев, которые должны использоваться для нисходящей передачи (используется только для пространственных мультиплексированных систем).
PMI - предоставляет информацию о том, какую матрицу предварительного кодирования использовать (используется только в системах пространственного мультиплексирования с обратным циклом).

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

Кодирование канала для индикации CQI UCI

Кодовые слова CQI кодируются с помощью кода (20, A) блоком и являются линейной комбинацией 13 базисных последовательностей, обозначенных _Mi,n и заданных следующим уравнением.

$b_{i} = \sum_{n = 0}^{A - 1} (a_{n} \cdot M_{i, n}) \mod 2, где i = 0, 1, 2, \dots, B - 1$

Значения последовательности базиса, _Mi,n, для кода (20, A) блоком приведены в следующей таблице.

i	_Mi,0	_Mi,1	_Mi,2	_Mi,3	_Mi,4	_Mi,5	_Mi,6	_Mi,7	_Mi,8	_Mi,9	_Mi,10	_Mi,11	_Mi,12
0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0
1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	1	1	1	0
2	1	0	0	1	0	0	1	0	1	1	1	1	1
3	1	0	1	1	0	0	0	0	1	0	1	1	1
4	1	1	1	1	0	0	0	1	0	0	1	1	1
5	1	1	0	0	1	0	1	1	1	0	1	1	1
6	1	0	1	0	1	0	1	0	1	1	1	1	1
7	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	1	1	1
8	1	1	0	1	1	0	0	1	0	1	1	1	1
9	1	0	1	1	1	0	1	0	0	1	1	1	1
10	1	0	1	0	0	1	1	1	0	1	1	1	1
11	1	1	1	0	0	1	1	0	1	0	1	1	1
12	1	0	0	1	0	1	0	1	1	1	1	1	1
13	1	1	0	1	0	1	0	1	0	1	1	1	1
14	1	0	0	0	1	1	0	1	0	0	1	0	1
15	1	1	0	0	1	1	1	1	0	1	1	0	1
16	1	1	1	0	1	1	1	0	0	1	0	1	1
17	1	0	0	1	1	1	0	0	1	0	0	1	1
18	1	1	0	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0
19	1	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0	0

Вместе CQI, PMI и RI формируют отчет о состоянии канала. Эти индикации могут быть сведены в ряд различных строений в зависимости от режима передачи терминала. Поэтому общее количество бит, используемых для сообщения о условии канала, может измениться в зависимости от формата передачи. Ширина битов для отчетов различных широкополосных и выбранных UE поддиапазонов представлена в разделах 5.2.3.3.1 и 5.2.3.3.2 [1], соответственно.

Кодирование канала для UCI CQI и HARQ-ACK

Когда ответы подтверждения HARQ передаются с отчетом о состоянии канала в подкадре, используется другой способ. Используя нормальную длину циклического префикса, CQI блокируется, как показано на предыдущей секции, одним или двумя битами HARQ-ACK, добавленными к концу кодированной последовательности CQI. Они кодируются отдельно для создания 11-го комплексного символа, который передается с 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 блока кодируются, как показано на предыдущем разделе. Биты 21 и 22 кодируются отдельно для создания 11-го комплексного символа, который передается с DRS PUCCH.

Формат PUCCH 2

Формат 2, 2a и 2b

Три типа PUCCH формата 2, их схемы модуляции и количество информационных бит, которые они используют, показаны в следующей таблице.

Формат PUCCH	Схема модуляции	Количество бит в подкадре, _Mbit	Тип управляющей информации
2	QPSK	20	Отчеты о состоянии канала
2a	QPSK + BPSK	21	Отчеты о состоянии канала и HARQ-ACK (1 бит)
2b	QPSK + BPSK	22	Отчеты о состоянии канала и HARQ-ACK (2 бита)

Схема блока для формата PUCCH 2, 2a и 2b показана на следующем рисунке.

Скремблирование. Блок из 20 закодированных биты подвергается операции XOR с использованием специфической для ячеек последовательности скремблирования.

Скремблирующая последовательность является псевдослучайной, создается с помощью генератора Последовательности Голда length-31 и инициализируется с использованием номера паза в радио системы координат, $n_{s}$ , и идентификатор камеры, $N_{I D}^{c e l l}$ , в начале каждого субкадра, как показано на следующем уравнении.

$c_{i n i t} = ⌊ \frac{n_{s}}{2} ⌋ 2^{9} + N_{I D}^{c e l l}$

Скремблирование служит цели межкамеры отклонения помех. Когда базовая станция дескремблирует принятый поток битов с известной специфической для камеры последовательностью скремблирования, интерференция от других камер будет дескремблирована неправильно, поэтому появляется только как некоррелированный шум.

Модуляция. Скремблированные биты затем модулируются QPSK, получая в результате блок комплексных символов модуляции. Каждый комплексный символ умножается на циклически сдвинутую последовательность 12 длин.

Предположим, что доступно 21 или 22 бита. В случае передачи HARQ-ACK они кодируются отдельно, чтобы получить 11-й комплексный символ, который передается с DRS PUCCH для форматов 2a и 2b. Как и в форматах PUCCH 1, 1a и 1b, шаблон скачкообразного изменения применяется к циклическому сдвигу, чтобы рандомизировать межклеточную интерференцию. Форматы PUCCH 2a и 2b поддерживаются только для нормального циклического префикса.

Отображение ресурсного элемента. Заключительный этап обработки PUCCH формата 2 включает в себя отображение с элементами ресурса. Полная цепь обработки для нормального циклического префикса, включая положение, занимаемое форматом PUCCH 2 в подкадре и в каждом пазе, показана на следующем рисунке.

Циклическая сдвинутая последовательность, применяемая для рандомизации интерклеточной интерференции, обозначена здесь _ru,v. Для расширенного циклического префикса, где в паз существует только шесть символов SC-FDMA, отображение на ресурсы изменяется незначительно. В этом случае в каждом пазе передается только один опорный сигнал, и сигнал занимает третий символ в каждом пазе.

Опорные сигналы демодуляции в формате PUCCH 2

Генерация DRS

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

Эти опорные сигналы мультиплексированы по времени с данными, в то время как в нисходящей линии связи существует и временное, и частотное мультиплексирование. Это мультиплексирование выполняется для поддержания особенностей сигнала SC-FDMA с одной несущей, что обеспечивает непрерывность всех несущих данных.

Генерация DRS

Базовая последовательность
Группировка DRS

Опорные сигналы демодуляции генерируются с использованием базовой последовательности, обозначенной $r_{u, v} (n)$ , который обсуждается далее в основной последовательности. Более конкретно, $r^{P U C C H}$ используется для обозначения последовательности DRS в формате PUCCH 2 и определяется следующим уравнением.

$r^{P U C C H} ({m^{'}}^{N_{R S}^{P U C C H} M_{S C}^{R S}} + m M_{S C}^{R S} + n) = \bar{w} (m) r_{u, v}^{(α)} (n)$

Желательно, чтобы последовательности DRS имели небольшие изменения степени во времени и частоте, что приводит к высокой эффективности усилителя степени и сопоставимому качеству оценки канала для всех частотных составляющих. Последовательности Задова-Чу хорошие кандидаты, поскольку они показывают постоянные степени по времени и частоте. Однако существует ограниченное число последовательностей Задова-Чу; поэтому они не подходят сами по себе.

Генерация и отображение DRS, сопоставленных с форматом 2 PUCCH, рассматриваются далее в следующих разделах.

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

Базовая последовательность, r, представлена в следующем уравнении.

$r_{u, v}^{(α)} = e^{j α n} r_{u, v} (n)$

Предыдущее уравнение содержит следующие переменные.

$n = 0, ..., M_{S C}^{R S}$ , где $M_{S C}^{R S}$ - длина опорного сигнала последовательности.
$U = 0, \dots, 29$ - базовый порядковый номер группы.
$V = 0, 1$ - порядковый номер в группе и применяется только к опорным сигналам длиной более 6 ресурсных блоков.

Вращение фазы в частотный диапазон (предварительный ОБПФ в модуляции OFDM) эквивалентно циклическому сдвигу в временной интервал (после ОБПФа в модуляции OFDM). Для частотных неизбирательных каналов по 12 поднесущим ресурсного блока возможно достичь ортогональности между DRS, сгенерированной из одной и той же базовой последовательности, если $α = \frac{m π}{6}$ для $m = 0, 1, \dots, 11$ , и при условии, что DRS синхронизируются во времени.

Чтобы максимизировать количество доступных последовательностей Задова-Чу, необходима последовательность простая длина. Минимальная длина последовательности в UL составляет 12, количество поднесущих в ресурсном блоке, которое не является простым.

Поэтому последовательности Задова-Чу сами по себе не подходят. Фактически существует два следующих типа базовых эталонных последовательностей.

с длиной последовательности ≥ 36 (охватывающей 3 или более ресурсных блоков), которые используют циклическое расширение последовательностей Задова-Чу
с длиной последовательности ≤ 36 (охватывающей 2 ресурсных блока), которые используют специальную последовательность QPSK

Базовые последовательности длины ≥ трех ресурсных блоков

Для последовательностей длины 3 ресурсных блока и больших (т.е. $M_{s c}^{R S} \geq 3 N_{s c}^{R S}$ ), базовая последовательность является повторением с циклическим смещением последовательности Задова-Чу длины $N_{z c}^{R S}$ , где $N_{z c}^{R S}$ является самым большим простым, что $N_{z c}^{R S} < M_{s c}^{R S}$ . Поэтому базовая последовательность будет содержать одну полную длину $N_{z c}^{R S}$ Последовательность Задова-Чу плюс дробное повторение, добавленное на конце. В приемнике может быть сделано соответствующее удаление повторения, и свойство нулевой автокорреляции будет удерживаться по длине $N_{z c}^{R S}$ вектор.

Базовые последовательности длины ≤ трех ресурсных блоков

Для последовательностей короче трех ресурсных блоков (т.е. $M_{s c}^{R S} = 12, 24$ ), последовательности являются составом комплексных чисел модуля единицы, взятых из сгенерированной симуляции таблицы. Эти последовательности были найдены посредством компьютерной симуляции и указаны в спецификациях LTE.

Группировка DRS. Существует в общей сложности 30 групп последовательности, $u \in {0, 1, \dots, 29}$ , каждый из которых содержит одну последовательность для длины, меньшей или равной 60. Это соответствует полосам пропускания 1,2,3,4 и 5 ресурсных блоков. Кроме того, существуют две последовательности (одна для v = 0 или 1) для длины ≥ 72; соответствует полосам пропускания передачи 6 ресурсных блоков или более.

Обратите внимание, что не все значения m разрешены, где m количество ресурсных блоков, используемых для передачи. Действительны только значения для m, которые являются продуктом степеней 2, 3 и 5, как показано на следующем уравнении.

$m = 2^{α_{0}} \times 3^{α_{1}} \times 5^{α_{2}}, где α_{i} являются положительными целыми числами$

Причиной этого ограничения является то, что размеры ДПФ операции предварительного кодирования SC-FDMA ограничены значениями, которые являются продуктом степеней 2, 3 и 5. Операция ДПФ может охватывать более одного ресурсного блока, и поскольку каждый ресурсный блок имеет 12 поднесущих, общее количество поднесущих, поданных на ДПФ, будет 12 m. Поскольку результатом 12 m должно быть произведение степеней 2, 3 и 5, это подразумевает, что количество ресурсных блоков должно само быть произведением степеней 2, 3 и 5. Поэтому значения m, таких как 7, 11, 14, 19 и т.д., не верны.

Для заданного временного паза последовательности опорного сигнала восходящей линии связи для использования в камере берутся из одной конкретной группы последовательностей. Если одна и та же группа должна использоваться для всех пазов, то это известно как фиксированное назначение. С другой стороны, если u номера группы изменяется для всех пазов внутри камеры, это известно как group hopping.

Назначение фиксированной группы

При использовании назначения фиксированной группы для всех пазов используется один и тот же номер группы. Для PUCCH, номер группы является функцией идентификационного номера камеры по модулю 30, как показано в следующем уравнении.

$u = N_{I D}^{c e l l} m o d 30, с N_{I D}^{c e l l} = 0, 1, \dots, 503$

Скачкообразное изменение группы

Если используется скачкообразное изменение группы, шаблон применяется к вычислению номера группы последовательностей. Этот шаблон является тем же самым для PUCCH и PUSCH.

Этот шаблон определяется как следующее уравнение.

$f_{g h} (n_{s}) = \sum_{i = 0}^{7} c (8 n_{s} + i) \cdot 2^{i} m o d 30$

Как показано в предыдущем уравнении, этот шаблон скачкообразного изменения группы является функцией от числа пазов _ns и вычисляется с использованием псевдослучайной двоичной последовательности c (k), сгенерированной с использованием кода Gold length-30. Чтобы сгенерировать шаблон скачкообразного изменения группы, генератор PRBS инициализируется со следующим значением в начале каждой радиочастотной системы координат .

$c_{i n i t} = ⌊ \frac{N_{I D}^{c e l l}}{30} ⌋$

Для PUCCH с скачкообразным изменением группы, номер группы, u, задается следующим уравнением.

$u = (f_{g h} (n_{s}) + ((N_{I D}^{c e l l} \mod 30) + Δ_{s s})) \mod 30$

PUCCH Формат 2 Ресурсный элемент Отображения

Ресурсные блоки, назначенные для L1/L2 управляющей информации в подкадре, расположены на ребрах общей доступной полосы пропускания камеры. Используется шаблон скачкообразного изменения частоты, где нижний конец доступного спектра UL используется в первом пазе субкадра и более высокий конец на втором; это добавляет уровень частотного разнесения.

Ребра полосы пропускания используются так, что большой нераскрытый фрагмент спектра остается выделенной PUSCH. Если бы этот спектр был фрагментирован множеством PUCCHs, то было бы невозможно выделить несколько смежных RB для UE, поэтому природа одной несущей SC-FDMA была бы потеряна.

Существует один индекс, m, полученный из индекса ресурса PUCCH и других параметров, который определяет местоположение PUCCH по времени/частоте. Когда m равно 0, PUCCH занимает самый низкий RB в первом пазе и самый высокий RB во втором пазе субкадра. Когда m равен 1, используются противоположные углы - самый высокий RB в первом пазе и самый низкий RB во втором пазе. Когда m увеличивается далее, выделенные ресурсные блоки перемещаются к центру полосы, как показано на следующем рисунке.

Ресурс для форматов PUCCH 2, 2a и 2b обозначается одним скалярным значением, называемым индексом ресурса. Из этого значения может быть определен циклический сдвиг. Ресурсы, выделенные по времени и частоте, не получают из этого значения. Однако более высокие слои полностью контролируют, когда и где передается управляющая информация.

Ссылки

[1] 3GPP TS 36.212. "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Мультиплексирование и канальное кодирование. "3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ. URL-адрес: https://www.3gpp.org.

См. также

ltePUCCH2 | ltePUCCH2DRS | ltePUCCH2DRSIndices | ltePUCCH2Indices | lteULResourceGrid

Документация