Восходящий формат 1 канала управления

Физический восходящий формат 1 канала управления является каналом передачи, используемым, чтобы нести информацию относительно планирования запросов, в которых UE запрашивает ресурсы передать UL-SCH. Это также используется, чтобы отправить ответы подтверждения и запросы повторной передачи (ACK и NACK).

Восходящая управляющая информация о формате 1 PUCCH

Кодирование канала для HARQ-ACK UCI
Кодирование канала для UCI, Планирующего Запрос

Восходящая управляющая информация (UCI) формата 1 содержит запросы планирования и ответы подтверждения или запросы повторной передачи (ACK и NACK).

Кодирование канала для HARQ-ACK UCI

Биты подтверждения HARQ получены от более высоких слоев. В зависимости от количества существующих кодовых комбинаций подтверждение HARQ состоит из 1 или 2 информационных битов. Положительное подтверждение (ACK) закодировано как двоичный файл 1, в то время как отрицательное подтверждение (NACK) закодировано как двоичный файл 0. Биты HARQ-ACK затем обрабатываются, как требуется PUCCH.

Кодирование канала для UCI, Планирующего Запрос

Индикация запроса планирования получена от более высоких слоев. Нулевые информационные биты используются, чтобы запросить ресурсы передать UL-SCH. Однако eNodeB знает, когда ожидать запрос планирования от каждого UE в ячейке. Поэтому, если энергия PUCCH будет обнаружена, eNodeB идентифицирует его как запрос планирования от соответствующего UE.

Формат 1, 1a PUCCH, и 1b

Различные используемые сообщения Формата 1 PUCCH идентифицированы типом управляющей информации, которую они несут и количество битов управления, которых они требуют на подкадр. Три типа формата 1 PUCCH, их схемы модуляции и количество информационных битов, которые они используют, показывают в следующей таблице.

Формат PUCCH	Схема Modulation	Количество битов на подкадр, _Mbit	Тип управляющей информации
1	n/A	n/A	Планирование запроса
1a	BPSK	1	HARQ-ACK (1 бит)
1b	QPSK	2	HARQ-ACK (2 бита)

Полоса пропускания, доступная во время одного подкадра одного блока ресурса, превышает, которому была нужна для управления сигнальная информация терминала отдельного пользователя. Чтобы сделать эффективное использование имеющихся ресурсов, блок ресурса может быть совместно использован многопользовательскими терминалами. Даже при том, что тот же RB используется для Форматов 1, 1a и 1b PUCCH, нет никакой возможности внутриячейковой интерференции, если различные циклические сдвиги той же основной ссылочной последовательности используются. Кроме того, для Форматов 1, 1a и 1b PUCCH, дополнительная степень свободы обеспечивается путем применения ортогонального кода покрытия.

Формат 1

Запрос о восходящих ресурсах может быть выполнен посредством канала произвольного доступа. Однако из-за вероятности столкновений в периоды высокой интенсивности, альтернативный метод обеспечивается с помощью Формата 1 PUCCH.

Каждый UE в ячейке присвоен определенное отображение индекса ресурса, ресурс, который может использоваться каждая энная система координат, чтобы передать запрос планирования. Поэтому, если энергия PUCCH будет обнаружена, eNodeB идентифицирует его как запрос планирования от соответствующего UE. Поскольку каждому UE выделят определенный ресурс, нет никакой вероятности столкновения. Однако количество доступных ресурсов PUCCH сокращено.

Формат 1a и 1b

Для передачи подтверждения гибридного ARQ биты ACK HARQ используются, чтобы сгенерировать символ BPSK/QPSK, в зависимости от количества существующих кодовых комбинаций. Модулируемый символ затем используется, чтобы сгенерировать сигнал, который будет передан в каждом из двух пазов PUCCH.

Опорные сигналы демодуляции на формате 1 PUCCH

Генерация DRS

Опорные сигналы демодуляции, сопоставленные с форматом 1 PUCCH, используются базовой станцией, чтобы выполнить оценку канала и допускать когерентную демодуляцию полученного сигнала.

Эти опорные сигналы мультиплексируются временем с данными, тогда как в нисходящем канале существует и время и мультиплексирование частоты. Это мультиплексирование выполняется, чтобы обеспечить природу одно несущей сигнала SC-FDMA, который гарантирует, что все носители данных непрерывны.

Опорные сигналы демодуляции сгенерированы с помощью последовательности оснований, обозначенной $r_{u, v} (n)$ , который обсужден далее в Последовательности оснований. А именно, $r^{P U C C H}$ используется, чтобы обозначить формат 1 PUCCH последовательность DRS и задан 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 маленькие изменения степени вовремя и частоту, приводящую к мощному КПД усилителя и сопоставимому качеству оценки канала для всех частотных составляющих. Последовательности Задова-Чу являются хорошими кандидатами, поскольку они показывают постоянную степень вовремя и частоту. Однако существует ограниченное количество Последовательностей Задова-Чу; поэтому, они не подходят самостоятельно.

Генерация и отображение DRS, сопоставленного с форматом 1 PUCCH, обсуждены далее в следующих разделах.

Последовательность оснований. Опорные сигналы демодуляции заданы циклическим сдвигом, α, последовательности оснований, r.

Последовательность оснований, 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 последовательности опорного сигнала.
$U = 0, \dots, 29$ номер группы последовательности оснований.
$V = 0, 1$ порядковый номер в группе и только применяется к опорным сигналам длины, больше, чем 6 блоков ресурса.

Вращение фазы в частотном диапазоне (предварительный ОБПФ в модуляции OFDM) эквивалентно циклическому сдвигу во временном интервале (ОБПФ сообщения в модуляции OFDM). Для частоты невыборочные каналы по 12 поднесущим блока ресурса возможно достигнуть ортогональности между DRS, сгенерированным от той же последовательности оснований если $α = \frac{m π}{6}$ для $m = 0, 1, \dots, 11$ , и принятие DRS синхронизируется вовремя.

Ортогональность может быть использована, чтобы передать DRS одновременно, с помощью тех же ресурсов частоты без взаимной интерференции. В случае формата 1 PUCCH дополнительная степень свободы может быть достигнута путем применения ортогонального кода покрытия, $\bar{w} (m)$ . Обычно DRS, сгенерированный от различных последовательностей оснований, не будет ортогональным; однако, они представят низкие свойства взаимной корреляции.

Чтобы максимизировать количество доступных Последовательностей Задова-Чу, главная последовательность длины необходима. Минимальная длина последовательности в UL равняется 12, количеству поднесущих в блоке ресурса, который не является главным.

Поэтому Последовательности Задова-Чу не подходят собой. Существуют эффективно следующие два типа основных ссылочных последовательностей.

те с длиной последовательности ≥ 36 (охват 3 или больше блоков ресурса), которые используют циклическое расширение Последовательностей Задова-Чу
те с длиной последовательности ≤ 36 (охват 2 блоков ресурса), которые используют специальную последовательность QPSK

Последовательности оснований длины ≥ три блока ресурса

Для последовательностей длины 3 блока ресурса и больше (i.e. $M_{s c}^{R S} \geq 3 N_{s c}^{R S}$ ), последовательность оснований является повторением с циклическим смещением Последовательности Задова-Чу длины $N_{z c}^{R S}$ , где $N_{z c}^{R S}$ самое большое начало, таким образом что $N_{z c}^{R S} < M_{s c}^{R S}$ . Поэтому последовательность оснований будет содержать одну полную длину $N_{z c}^{R S}$ Последовательность Задова-Чу плюс дробное повторение добавлена на конце. В приемнике может быть сделано соответствующее de-повторение, и нулевое свойство автокорреляции будет содержать через длину $N_{z c}^{R S}$ вектор.

Последовательности оснований длины ≤ три блока ресурса

Для последовательностей короче, чем три блока ресурса (i.e. $M_{s c}^{R S} = 12, 24$ ), последовательности являются составом комплексных чисел модуля единицы, чертивших из сгенерированной таблицы симуляции. Эти последовательности были найдены посредством компьютерного моделирования и заданы в технических требованиях LTE.

Группировка DRS. Существует в общей сложности 30 групп последовательности, $u \in {0, 1, \dots, 29}$ , каждый содержащий одну последовательность для длины, меньше чем или равной 60. Это соответствует полосам пропускания передачи 1,2,3,4 и 5 блоков ресурса. Кроме того, существует две последовательности (один для v = 0 или 1) для длины ≥ 72; соответствие полосам пропускания передачи 6 блоков ресурса или больше.

Обратите внимание на то, что не все значения m позволены, где m является количеством блоков ресурса, используемых для передачи. Только значения для m, которые являются продуктом степеней 2, 3 и 5, допустимы, как показано в следующем уравнении.

$m = 2^{α_{0}} \times 3^{α_{1}} \times 5^{α_{2}}, где α_{i} положительные целые числа$

Причина этого ограничения состоит в том, что размеры ДПФ операции SC-FDMA перед кодированием ограничиваются значениями, которые являются продуктом степеней 2, 3 и 5. Операция DFT может охватить больше чем один блок ресурса, и поскольку каждый блок ресурса имеет 12 поднесущих, общее количество поднесущих, питаемых ДПФ, будет 12m. Поскольку результатом 12m должен быть продукт степеней 2, 3, и 5 это подразумевает, что количество блоков ресурса должно самостоятельно быть продуктом степеней 2, 3 и 5. Поэтому значения m такой как 7, 11, 14, 19, и т.д. не допустимы.

В течение данного временного интервала восходящие последовательности опорного сигнала, чтобы использовать в ячейке взяты из одной определенной группы последовательности. Если та же группа должна использоваться для всех пазов затем, это известно как фиксированное присвоение. С другой стороны, если номер группы, u варьируется для всех пазов в ячейке, это известно как group hopping.

Фиксированное присвоение группы

Когда фиксированное присвоение группы используется, тот же номер группы используется для всех пазов. Для PUCCH номер группы является функцией личного номера ячейки 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 движение группы

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

Этот шаблон задан 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, эта группа, скачкообразно перемещающая шаблон, является функцией номера слота _ns и вычисляется, используя псевдослучайную двоичную последовательность c (k), сгенерированное использование длины 30 кодов Gold. Чтобы сгенерировать группу, скачкообразно перемещающую шаблон, генератор PRBS инициализируется следующим значением в начале каждой радио-системы координат.

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

Для PUCCH со скачкообразным движением группы номер группы, u, дан следующим уравнением.

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

Отображение элемента ресурса формата 1 PUCCH

Блоки ресурса, присвоенные управляющей информации L1/L2 в подкадре, расположены в ребрах общей доступной полосы пропускания ячейки. Шаблон скачкообразного движения частоты используется, где более низкий уровень доступного спектра UL используется в первом пазе подкадра и более верхнего уровня на втором; это добавляет уровень разнообразия частоты.

Ребра полосы пропускания используются так, чтобы большой нефрагментированный фрагмент спектра остался, чтобы выделить PUSCH. Если бы этот спектр был фрагментирован несколькими PUCCHs, то не было бы возможно выделить много непрерывных RBS UE, следовательно одна природа несущей SC-FDMA будет потеряна.

Существует один индекс, m, выведенный из индекса ресурса PUCCH и других параметров, который задает местоположение PUCCH во время/частоту. Когда m 0, PUCCH занимает самый низкий RB в первом пазе и самый высокий RB во втором пазе подкадра. Когда m равняется 1, противоположные углы используются — самый высокий RB в первом пазе и самый низкий RB во втором пазе. Когда m увеличивается далее, выделенные блоки ресурса приближаются к центру полосы как показано в следующем рисунке.

Форматы 1, 1a PUCCH, и 1b используют четыре символа SC-FDMA на паз. Если нормальный циклический префикс используется, остающиеся 3 символа, 2 для расширенного циклического префикса, используются для опорного сигнала демодуляции (DRS) PUCCH. Если звучание опорным сигналом (SRS) перекрывает символы PUCCH, только три символа используются во втором пазе подкадра. Отображение символов проиллюстрировано в следующем рисунке.

Документация