NR PUCCH詳解

本文轉載自查看原文 2021-08-05 14:26 494 5G NR

NR PUCCH詳解

一、PUCCH格式

相比LTE，NR增加了短PUCCH格式，短PUCCH可以在一個時隙的最后1或2個符號上傳輸，對同一時隙的PDSCH的HARQ-ACK、CSI進行反饋，從而達到低時延的目的。CSI包括RI、PMI、CQI、L1、L1-RSRP等信息，其需要的比特數與頻域粒度（寬帶模式或子帶模式）、天線端口數、碼本配置、子帶數量等有關。

PUCCH format 0	時域1~2個OFDM符號	1~2 bit UCI信息，頻域占用1個RB的12個子載波。當承載1bit信息時，可以復用6個用戶，承載2bit信息時，可以復用3個用戶。
PUCCH format 2	時域1~2個OFDM符號	大於2bit UCI信息，頻域可使用1~16個RB，DMRS在頻域上所占的子載波索引為1，4，7...只支持QPSK調制，不支持多UE復用。
PUCCH format 1	時域4~14個OFDM符號	1~2 bit UCI信息，頻域占用1個RB的12個子載波，UCI與DMRS間隔放置且UCI與DMRS占用的OFDM符號盡可能均分。頻域理論最大復用12個用戶，實際最多復用6個或4個用戶。時域復用數量根據符號數量相等。承載1bit信息時BPSK調制，承載2bit信息時QPSK調制。
PUCCH format 3		大於2bit UCI信息，頻域占用N個RB，N≤16，且必須為2,3,5的冪次方乘積。只支持單用戶，最多能承載16RB×12（子載波）×12（最大14個符號中2個DMRS符號）×2（QPSK調制）=4608bit
PUCCH format 4		大於2bit UCI信息，頻域占用1個RB。復用能力為2或4。

1、PUCCH format 0

對於PUCCH-format0,配置的高層參數包括初始循環移位initialCyclicShift，取值范圍為0~11；占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex，頻域上PRB位置startingPRB。

PUCCH格式0是通過不同的循環移位來傳遞信息，循環移位 $m_{CS}$ 有12種選擇，因此一個PUCCH格式0的PUCCH信道可以傳遞12個信號。同一PUCCH信道可以被多個UE同時使用，通過 $m_{0}$ 來區分不同的用戶，同一個UE的信息通過 $m_{CS}$ 區分。

如果PUCCH格式0僅傳輸HARQ-ACK信息，1個比特的HARQ-ACK到PUCCH格式0序列的映射見表9.2.3-3，需要兩個 $m_{CS}$ ，因此1個PUCCH格式0的PUCCH信道最多復用6個UE。2個比特的HARQ-ACK到PUCCH格式0序列的映射見表9.2.3-4，需要四個 $m_{CS}$ ，因此1個PUCCH格式0的PUCCH信道最多復用3個UE。 $m_{0}$ 由高層參數initialCyclicShift確定。

如果僅傳輸SR，只需要一個循環移位，1個PUCCH格式0的PUCCH信道可以復用12個UE。

如果HARQ-ACK和SR同時傳輸，又分為兩種情況：

如果HARQ-ACK是1比特，傳輸HARQ和負的SR根據表9.2.5-1需要兩種循環移位，傳輸HARQ和正的SR根據表9.2.3-3需要兩種循環移位。一個比特HARQ-ACK和SR同時傳輸共計需要4種循環移位，因此一個PUCCH格式0的PUCCH信道最多復用3個UE。

如果HARQ-ACK是1比特，傳輸HARQ和負的SR根據表9.2.5-2需要四種循環移位，傳輸HARQ和正的SR根據表9.2.3-4需要四種循環移位。兩個比特HARQ-ACK和SR同時傳輸共計需要8種循環移位，因此一個PUCCH格式0的PUCCH信道最多復用1個UE。

一個PUCCH格式0可以復用UE數：

UCI類型	循環移位數量	復用UE個數
1比特HARQ-ACK	2	6
2比特HARQ-ACK	4	3
SR	1	12
1比特HARQ-ACK+SR	4	3
2比特HARQ-ACK+SR	8	1

2、PUCCH format 1

PUCCH format 1在頻域上占用1個PRB，在時域上占用4~14個符號。PUCCH format 1傳輸1~2比特信息。當僅傳輸1比特的HARQ-ACK信息時，使用BPSK調制，當傳輸2比特HARQ-ACK信息時，使用QPSK調制，僅傳輸SR時使用BPSK調制，同時傳輸1比特HARQ-ACK和SR時，使用QPSK調制。PUCCH format 1無法同時傳輸2比特的HARQ-ACK和SR。

PUCCH format 1時域占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex，時隙內是否跳頻由高層參數intraSlotFrequencyHopping確定，頻域上第一跳開始的PRB位置為startingPRB，頻域上第二跳開始的PRB位置為 secondHopPRB。

PUCCH format 1與DM-RS是時分復用的關系，PUCCH格式1偶數位置的符號是DM-RS。DM-RS主要作為參考信號用於解調UCI信息。

PUCCH-format1支持時域正交序列的復用，其正交序列碼索引通過高層參數timeDomainOCC配置，取值為0~6。注意OCC最大數量與PUCCH的長度和時隙內是否跳頻有關，由於PUCCH format 1與DM-RS是時分復用的關系，不是所有符號都傳輸PUCCH，需要根據PUCCH傳輸的符號數量確定可用的正交序列碼索引數量，具體時域可用OCC數量根據表6.3.2.4.1-1確定。

與PUCCH format 0一樣，PUCCH format 1也支持基於循環移位的多UE復用。UE使用的初始循環移位通過高層配置的參數initialCyclicShift確定。一個PUCCH format 1的PUCCH資源可以復用UE數量由頻域循環移位的數量和時域上的OCC最大數量共同來確定。

3、PUCCH format 2

PUCCH format 2不支持多UE復用

對於PUCCH-format2或者PUCCH-format3，配置的高層參數包括占用PRB數量nrofPRBs，占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex，頻域上起始位置為startingPRB。

PUCCH format 2可以分配的PRB數量為1~16個，1個PRB上有4個RE用於DM-RS，剩余的8個RE用於承載UCI信息。當分配1個或2個OFDM符號時，每個PRB上可用的RE數分別為8個和16個，每個PRB上可用的比特數分別為16個和32個（QPSK調制）。根據分配的PRB數量和OFDM符號數可以算出PUCCH format 2可用的比特數。

DM-RS在頻域上的子載波位置滿足k=3m+1，也即子載波1,4,7,10,13...

符號數量×PRB數量×16，最少可用比特為1×1×16 = 16，最多可用比特為2×16×16 = 512。

4、PUCCH format 3

PUCCH format 3不支持多UE復用。

PUCCH format 3配置的高層參數包括占用PRB數量nrofPRBs，占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex。在時隙跳頻情況下， $\left \lfloor nrofSymbols/2 \right \rfloor$ 個OFDM符號在第一跳傳輸，剩余符號在第二跳傳輸。頻域上第一跳開始的PRB位置為startingPRB，第二跳開始的PRB位置為secondHopPRB。

PUCCH format 3和format4的DM-RS位置見下表，時隙內是否跳頻由高層參數intraSlotFrequencyHopping確定，是否有附加DM-RS由高層參數additionalDMRS確定。

如果高層配置了pi2BPSK，則PUCCH format3或4通過p/2-PBSK而不是QPSK調制。

對於PUCCH format 3，根據表6.4.1.3.3.2-1分配的PRB數和調制方式，可以計算出PUCCH 3可用比特數最少為24，最多為144×16×2 = 4608。

5、PUCCH format 4

對於PUCCH-format4，配置的高層參數包括占用的OFDM符號數nrofSymbols，正交碼長度occ-Length，正交碼索引occ-Index，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex

當occ-Length = 2時，1個PRB可以復用2個UE，當occ-Length = 4時，1個PRB可以復用4個UE。

對於PUCCH format 4，根據表6.4.1.3.3.2-1，如果擴頻因子為2,1個PUCCH format 4最少可用比特數為24/2 = 12比特（時域4個OFDM符號，時隙內跳頻，BPSK調制），最多可用比特數為144×2/2 = 144（時域14個OFDM符號，時隙內不跳頻，QPSK調制）。如果擴頻因子為4，則最少可用比特6，最多可用比特72。

二、PUCCH資源集

1、公共PUCCH資源集

如果沒有在PUCCH-Config的PUCCH-ResourceSet中給UE配置專用的PUCCH資源，則根據pucch-ResourceCommon在表9.2.1-1中確定的PUCCH資源集合中在初始BWP傳輸HARQ-ACK信息。PUCCH公共資源集包含16種情況，每種確定一個PUCCH格式，起始符號，持續符號數量， PRB偏移，以及PUCCH傳輸循環移位集合。UE傳輸PUCCH時進行跳頻，並且與Msg3傳輸使用相同的空域濾波器。一個索引0的正交覆蓋編碼（OCC）用於PUCCH format 1。

UE在建立RRC連接之前不能產生多於一比特HARQ-ACK信息。

PUCCH資源確定：

UE收到format 1_0 或者format 1_1格式的DCI信息后，PUCCH發送HARQ-ACK信息的資源索引為 $r_{pucch}$ , $0\leq r_{pucch}\leq 15$ 。其中 $N_{CCE}$ 為收到DCI的CORESET的CCE數量。是 $n_{CCE,0}$ 收到PDCCH的第一個CCE的索引， $\Delta_{PRI}$ 是format 1_0或format 1_1格式DCI中指示的PUCCH資源。

PRB確定

如果 $\left \lfloor r_{pucch} \right \rfloor = 0$ ，則PUCCH傳輸的第一跳PRB索引為 $RB_{BWP}^{offset} + \left \lfloor r_{PUCCH}/N_{CS} \right \rfloor$ ，第二跳PRB索引為 $N_{BWP}^{size}-1-RB_{BWP}^{offset} - \left \lfloor r_{PUCCH}/N_{CS} \right \rfloor$ ，其中為初始循環移位索引集合中索引的數量。初始循環移位索引為 $r_{PUCCH}modN_{CS}$

如果 $\left \lfloor r_{pucch} \right \rfloor = 1$ ，則PUCCH傳輸的第一跳PRB索引為 $N_{BWP}^{size}-1-RB_{BWP}^{offset} - \left \lfloor (r_{PUCCH}-8)/N_{CS} \right \rfloor$ ，第二跳PRB索引為 $RB_{BWP}^{offset} + \left \lfloor (r_{PUCCH}-8)/N_{CS} \right \rfloor$ 。初始循環移位索引為 $(r_{PUCCH}-8)modN_{CS}$

2、UE專用的PUCCH資源集

一個UE可以配置最多4個PUCCH資源集，一個PUCCH資源集PUCCH-ResourceSet包含一個PUCCH資源集索引pucch-ResourceSetId， PUCCH資源集資源列表resourceList，以及UE可用該PUCCH資源集傳輸的UCI比特的最大數量maxPayloadMinus1。對於第一個PUCCH資源集，傳輸UCI信息比特數量最大為2。一個PUCCH資源集的PUCCH資源的最大數量為maxNrofPUCCH-ResourcesPerSet。第一個PUCCH資源集的PUCCH資源數量最多為32，其它PUCCH資源集的PUCCH資源數量最多為8.

如果UE傳輸UCI信息比特數量為 $O_{UCI}$ ，且包含HARQ-ACK信息比特，則UE根據如下規則確認PUCCH資源：

如果 $O_{UCI}\leqslant 2$ 包含1比特或2比特HARQ-ACK信息，以及可能的正/負SR，則使用pucch-ResourceSetId = 0的PUCCH資源集。

如果 $2< O_{UCI} \leqslant N_{2}$ ，由pucch-ResourceSetId = 1的高層參數maxPayloadMinus1確定，則使用pucch-ResourceSetId = 1的PUCCH資源集。

如果 $N_{2}< O_{UCI} \leqslant N_{3}$ ，由pucch-ResourceSetId = 2的高層參數maxPayloadMinus1確定，則使用pucch-ResourceSetId = 2的PUCCH資源集。

如果 $N_{3}< O_{UCI} \leqslant 1706$ ，則使用pucch-ResourceSetId = 3的PUCCH資源集。

高層通過專用PUCCH資源配置為UE提供一個或多個PUCCH資源。

一個PUCCH資源包括下列參數：

pucch-ResourceId：PUCCH資源索引

startingPRB：起始PRB索引

intraSlotFrequencyHopping：時隙間跳頻方式

format：配置的PUCCH格式，從format 0到format 4。

對於PUCCH-format0,配置的高層參數包括初始循環移位initialCyclicShift，取值范圍為0~11；占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex。

對於PUCCH-format1，配置的高層參數包括初始循環移位initialCyclicShift，占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex，以及正交碼索引timeDomainOCC。

對於PUCCH-format2或者PUCCH-format3，配置的高層參數包括占用PRB數量nrofPRBs，占用的OFDM符號數nrofSymbols，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex。

對於PUCCH-format4，配置的高層參數包括占用的OFDM符號數nrofSymbols，正交碼長度occ-Length，正交碼索引occ-Index，時隙內開始的OFDM符號索引startingSymbolIndex。

3、在PUCCH上報UCI

UE不能在一個時隙發送多個包含HARQ-ACK信息的PUCCH。對於DCI format 1_0，PDSCH-to-HARQ-timing-indicator域的值{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}指示了PDSCH到HARQ-ACK的時延，對於DCI format 1_1，如果配置了PDSCH-to-HARQ-timing-indicator （適用於TDD），則PDSCH-to-HARQ-timing-indicator域的值根據表9.2.3-1映射到高層參數dl-DataToUL-ACK列表中的時隙值。

如果DCI format 1_1沒有包含PDSCH-to-HARQ-timing-indicator域（適用於FDD），並且DCI調度了PDSCH接收或者激活了時隙n結束的SPS PDSCH接收，則UE在時隙n+k發送相應的HARQ-ACK信息，k由dl-DataToUL-ACK提供。

當第一PUCCH資源集合僅配置8個PUCCH資源時，可通過PUCCH resource indicator（3bit）直接指示PUCCH資源，當第一PUCCH資源集合配置超過8個PUCCH資源時，就需要使用下列公式確定PUCCH資源。其中 $\large N_{CCE}$ 是DCI調度CORESET中的CCE數量， $\large n_{CCE}$ 是DCI第一個CCE在CORESET中的索引。 $\large R _{PUCCH}$ 是resourceList 配置的PUCCH資源數量， $\large \Delta _{PRI}$ 是PUCCH resource indicator的值。

PUCCH反饋時域位置

對於DCI format 1_0，PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator取值對應{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}。

對於DCI format 1_1，根據dl-DataToUL-ACK確定對應的集合。

對於SPS PDSCH信息在時隙n接收，在時隙n+k發送PUCCH，k根據PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator設置。如果DCI format 1_1不包含PDSCH-to-HARQ_feedback timing indicator，則UE根據dl-DataToUL-ACK.在時隙n+k發送PUCCH

PUCCH反饋頻域、碼域位置根據PUCCH resource indicator獲取

4、SR上報

高層參數SchedulingRequestResourceConfig配置了SR傳輸的PUCCH資源集，可能為PUCCH format 0 或者PUCCH format 1。高層參數SchedulingRequestResourceId確定了一個PUCCH format 0或者PUCCH format 1資源用於發送SR。

高層參數periodicityAndOffset配置了SR傳輸時機的周期 $SR_{PERIODICITY}$ 和偏移 $SR_{OFFSET}$ ，周期的單位為時隙或符號，偏移的單位為時隙。如果 $SR_{PERIODICITY}$ 超過一個時隙，UE確定SR傳輸時機的幀內時隙號 $n_{s,f}^{u}$ 和幀號 $n_{f}$ 滿足下式。

如果 $SR_{PERIODICITY}$ 為一個時隙，則 $SR_{OFFSET}=0$ ，每個時隙有一個SR傳輸時機。

如果 $SR_{PERIODICITY}$ 少於一個時隙，UE確定SR傳輸時機的符號索引l滿足下式，其中 $l_{0}$ 為startingSymbolIndex。

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