Восходящий формат 2 канала управления

Физический Восходящий Канал Управления (PUCCH), Формат 2 является каналом передачи, раньше нес информацию относительно отчетов состояния канала, а также Гибридного Автоматического Повторного запроса (HARQ) подтверждения.

Восходящая управляющая информация о формате 2 PUCCH

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

UE использует управляющую информацию формата 2 PUCCH, чтобы передать оценку свойств канала на базовую станцию для того, чтобы помочь зависимому планированию канала. Отчеты состояния канала включают в себя качественную индикацию канала (CQI), индикацию ранга (RI) и матричную индикацию перед кодером (PMI).

CQI — представляет рекомендуемую схему модуляции и уровень кодирования, который должен использоваться для нисходящей передачи.
RI — предоставляет информацию о ранге канала, который используется, чтобы определить оптимальное количество слоев, которые должны использоваться для нисходящей передачи (только используемый для пространственных мультиплексированных систем).
PMI — предоставляет информацию о который, предварительно кодируя матрицу, чтобы использовать (только используемый в замкнутом цикле пространственные системы мультиплексирования).

HARQ-ACK может также быть передан с информацией о состоянии канала. Две формы кодирования канала существуют — один для один CQI и другого для комбинации CQI с HARQ-ACK.

Кодирование канала для индикации UCI CQI

Кодовые комбинации CQI закодированы с помощью (20, A) блочный код 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 базисной последовательности, _Mi,n, для (20, A) блочный код даны 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 состояния канала. Эти признаки могут быть объединены в области значений различных настроек в зависимости от режима передачи терминала. Поэтому общее количество битов раньше сообщало, что условие состояния канала может измениться, в зависимости от формата передачи. Битные ширины для различного широкополосного и выбранных отчетов поддиапазона UE могут быть найдены в разделах 5.2.3.3.1 и 5.2.3.3.2 из [1], соответственно.

Кодирование канала для UCI CQI и HARQ-ACK

Когда ответы подтверждения HARQ передаются с отчетом состояния канала в подкадре, различный метод используется. Используя нормальную длину циклического префикса, CQI является блоком, закодированным как показано в предыдущем разделе с одним или двумя битами HARQ-ACK, добавленными в конец закодированной последовательности CQI. Они закодированы отдельно, чтобы произвести 11-й комплексный символ, который передается с PUCCH DRS для форматов 2a и 2b.

Когда расширено циклический префикс используется, CQI и биты HARQ закодированы вместе. Качественная индикация канала мультиплексируется с одним или двумя битами HARQ, и биты являются блоком, закодированным как показано в предыдущем разделе. Биты 21 и 22 закодированы отдельно, чтобы произвести 11-й комплексный символ, который передается с ДОКТОРОМ PUCCH.

Формат 2 PUCCH

Формат 2, 2a, и 2b

Три типа формата 2 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
2	QPSK	20	Отчеты состояния канала
2a	QPSK + BPSK	21	Отчеты состояния канала и HARQ-ACK (1 бит)
2b	QPSK + BPSK	22	Отчеты состояния канала и HARQ-ACK (2 бита)

Блок-схему для формата 2, 2a PUCCH, и 2b показывают в следующем рисунке.

Скремблирование. Блок 20 закодировал биты UCI, подвергается операции побитового исключающего ИЛИ со специфичной для ячейки последовательностью скремблирования.

Борющаяся последовательность является псевдослучайным, созданным использованием длины 31 генератор последовательности Голда и инициализированное использование номера слота в радио-системе координат, $n_{s}$ , и ячейка ID, $N_{I D}^{c e l l}$ , в начале каждого подкадра, как показано в следующем уравнении.

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

Скремблирование служит цели отклонения интерференции межъячейки. Когда базовая станция будет дескремблировать полученный поток битов с известной ячейкой определенная последовательность скремблирования, интерференция от других ячеек будет дескремблирована неправильно, поэтому только появляясь как некоррелированый шум.

Модуляция. Скремблированные биты являются затем QPSK, модулируемым получившийся в блоке символов модуляции с комплексным знаком. Каждый символ с комплексным знаком умножается с циклически переключенной длиной 12 последовательностей.

Предположим, что 21 или 22 бита доступны. В случае передачи HARQ-ACK они закодированы отдельно, чтобы произвести 11-й комплексный символ, который передается с PUCCH DRS для форматов 2a и 2b. Как в Форматах 1, 1a PUCCH, и 1b, скачкообразно двигающийся шаблон применяется к циклическому сдвигу, чтобы рандомизировать интерференцию межъячейки. Форматы 2a и 2b PUCCH поддерживаются для нормального циклического префикса только.

Отображение Элемента ресурса. Заключительный этап в обработке формата 2 PUCCH включает отображение с элементами ресурса. Полную цепь обработки для нормального циклического префикса, включая положение, занятое форматом 2 PUCCH в подкадре и в каждом пазе, показывают в следующем рисунке.

Циклическая переключенная последовательность, примененная, чтобы рандомизировать интерференцию межъячейки, обозначается здесь _ru,v. Для расширенного циклического префикса, где существует только шесть символов SC-FDMA на паз, отображение с ресурсами изменяется немного. В этом случае только один опорный сигнал передается на паз, и сигнал занимает третий символ в каждом пазе.

Опорные сигналы демодуляции на формате 2 PUCCH

Генерация DRS

Опорные сигналы демодуляции, сопоставленные с форматом 2 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.

Генерация DRS

Последовательность оснований
Группировка DRS

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 2 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 2 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.

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 2 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.

Ресурс для форматов 2, 2a PUCCH, и 2b обозначается названным индексом ресурса одного скалярного значения. От этого значения может быть определен циклический сдвиг. Время и выделенные ресурсы частоты не выведены из этого значения. Однако более высокие слои полностью управляют, когда и куда управляющая информация передается.

Ссылки

[1] 3GPP TS 36.212. “Развитый Универсальный Наземный Радио-доступ (к E-UTRA); Мультиплексирование и кодирование канала”. Проект Партнерства третьего поколения; Сеть радиодоступа Technical Specification Group. URL: https://www.3gpp.org.

Документация