PUCCH Format 2/3/4占用的物理资源

NR Rel-15/16学习笔记

PUCCH Format 2/3/4占用的物理资源

PUCCH Format 2/3/4占用的物理资源

Scrambling

PUCCH Format 2

其中，加扰序列

(

i

)

c(i)

$c (i)$

的生成器初始化使用如下公式

其中，

R

N

T

I

n_{RNTI}

$n_{R N T I}$

由C-RNTI决定；如果配置了高层参数

dataScramblingIdentityPUSCH

，

I

D

n_{ID}

$n_{I D}$

等于配置的数值；否则，

I

D

=

N

I

D

c

e

l

l

n_{ID}=N_{ID}^{cell}

$n_{I D} = N_{I D}^{c e l l}$

。
PUCCH Format 3/4

其中，加扰序列

(

i

)

c(i)

$c (i)$

的生成器初始化使用如下公式

其中，

R

N

T

I

n_{RNTI}

$n_{R N T I}$

由C-RNTI决定；如果配置了高层参数

dataScramblingIdentityPUSCH

，

I

D

n_{ID}

$n_{I D}$

等于配置的数值；否则，

I

D

=

N

I

D

c

e

l

l

n_{ID}=N_{ID}^{cell}

$n_{I D} = N_{I D}^{c e l l}$

。

Modulation

PUCCH Format 2

QPSK
PUCCH Format 3/4

QPSK,
$\pi/2 π / 2 -BPSK$

Frequency Domain OCC

orthogonal cover code(OCC)

PUCCH Format 3

PUCCH Format 3 没有使用频域扩频码。其占据的RB数目
$M_{RB}^{PUCCH,3} M R B P U C C H , 3 等于 2 α 2 × 3 α 3 × 5 α 5 ∈ ( 1 , 16 ) 2^{\alpha_2} \times3^{\alpha_3}\times5^{\alpha_5}\in{(1,16)} 2 α 2 × 3 α 3 × 5 α 5 ∈ ( 1 , 1 6 ) ，且 α 2 , α 3 , α 5 \alpha_2,\alpha_3,\alpha_5 α 2 , α 3 , α 5 均是正整数，因此，PUCCH Format可能占据的RB数目为 ( 1 , 2 , 3 , 5 , 6 , 10 , 15 ) (1,2,3,5,6,10,15) ( 1 , 2 , 3 , 5 , 6 , 1 0 , 1 5 ) 。 PUCCH Format 3在某个OFDM符号上占据的RE数目 M s c P U C C H , 3 = M R B P U C C H , 3 × N s c R B M_{sc}^{PUCCH,3}=M_{RB}^{PUCCH,3}\times N_{sc}^{RB} M s c P U C C H , 3 = M R B P U C C H , 3 × N s c R B 。 Modulation后的符号记作 d ( x ) d(x) d ( x ) ，将其映射为 y ( x ) y(x) y ( x ) ，公式如下：其中， l l l 是时序OFDM符号索引， k k k 是某个RB上的子载波索引。$
PUCCH Format 4

PUCCH Format 4只占据一个RB，因此
$M_{RB}^{PUCCH,4}=1, M_{sc}^{PUCCH,4}=12 M R B P U C C H , 4 = 1 , M s c P U C C H , 4 = 1 2 。扩频因子记作 N S F P U C C H , 4 = 2 , 4 N_{SF}^{PUCCH,4}={2,4} N S F P U C C H , 4 = 2 , 4 ，扩频序列 w n w_n w n 如下表所示：扩频的公式如下所示：以 N S F P U C C H , 4 = 4 N_{SF}^{PUCCH,4}=4 N S F P U C C H , 4 = 4 为例，扩频的过程是将相同的 d ( x ) d(x) d ( x ) 重复4遍，然后乘以扩频序列。当 l = 0 l=0 l = 0 ，在第 0 0 0 到第 11 11 1 1 个子载波上，发出的是 d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) , d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) , d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) , d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) d(0),d(1),d(2),d(0),d(1),d(2),d(0),d(1),d(2),d(0),d(1),d(2) d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) , d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) , d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) , d ( 0 ) , d ( 1 ) , d ( 2 ) 。当 l = 1 l=1 l = 1 ，在第 0 0 0 到第 11 11 1 1 个子载波上，发出的是 d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) , d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) , d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) , d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) d(3),d(4),d(5),d(3),d(4),d(5),d(3),d(4),d(5),d(3),d(4),d(5) d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) , d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) , d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) , d ( 3 ) , d ( 4 ) , d ( 5 ) 。因此，与未进行扩频相比，占据的OFDM符号扩大了 N S F P U C C H , 4 N_{SF}^{PUCCH,4} N S F P U C C H , 4 倍， l l l 的最大索引值为 N S F P U C C H , 4 × M s y m / M s c P U C C H , 4 N_{SF}^{PUCCH,4} \times M_{sym}/M_{sc}^{PUCCH,4} N S F P U C C H , 4 × M s y m / M s c P U C C H , 4 。扩频能够使得最多 N S F P U C C H , 4 N_{SF}^{PUCCH,4} N S F P U C C H , 4 个UE使用相同的时频资源发送不同的信息。$

Transform Precoding for Format 3/4

之后，对PUCCH Format 3/4进行DFT扩展，公式如下所示：

在这里插入图片描述

Mapping to physical resources

DMRS position

PUCCH Format 2
- DMRS序列生成
  
  其中，
  
  (
  
  i
  
  )
  
  c(i)
  
  $c (i)$
  
  是伪随机序列，生成器的初始化如下所示：
  
  l
  
  $l$
  
  是一个slot内的OFDM符号编号
  
  s
  
  ,
  
  f
  
  u
  
  n_{s,f}^{u}
  
  $n_{s, f}^{u}$
  
  是一个无线帧内的slot编号
  
  I
  
  D
  
  0
  
  N_{ID}^{0}
  
  $N_{I D}^{0}$
  
  等于RRC信令
  
  DMRS-UplinkConfig
  
  中
  
  scramblingID0
  
  的值，如果该项缺省，则等于
  
  I
  
  D
  
  c
  
  e
  
  l
  
  l
  
  N_{ID}^{cell}
  
  $N_{I D}^{c e l l}$
  
  。
- DMRS映射
  
  映射公式如下：
  
  通过该公式，从
  
  (
  
  0
  
  )
  
  r_(0)
  
  $r_{(} 0)$
  
  开始映射
  
  l
  
  (
  
  m
  
  )
  
  r_{l}(m)
  
  $r_{l} (m)$
  
  ，将其映射到第
  
  k
  
  ,
  
  l
  
  )
  
  (
  
  p
  
  ,
  
  u
  
  )
  
  (k,l)_(p,u)
  
  $(k, l)_{(} p, u)$
  
  个RE上。其中，
  
  =
  
  0
  
  k=0
  
  $k = 0$
  
  对应CRB0的第0个子载波，
  
  P
  
  U
  
  C
  
  C
  
  H
  
  ,
  
  2
  
  \beta_{PUCCH,2}
  
  $β_{P U C C H, 2}$
  
  是功控因子，
  
  p
  
  $p$
  
  是天线端口号，等于2000。可以看出，对于某个用于传输PUCCH Format的RB，其第1，4，7，10个SC被DMRS占据。其示意图如下所示：
PUCCH Format 3/4
- DMRS序列生成
  
  DMRS序列
  
  l
  
  (
  
  m
  
  )
  
  r_l(m)
  
  $r_{l} (m)$
  
  通过下列公式生成：
  
  其中，
  
  u
  
  ,
  
  v
  
  (
  
  α
  
  ,
  
  δ
  
  )
  
  r_{u,v}^{(\alpha,\delta)}
  
  $r_{u, v}^{(α, δ)}$
  
  是Low-PAPR序列，和PUCCH Format 0/1使用的序列一样，其参数
  
  \alpha
  
  $α$
  
  的选取如下：
  - PUCCH Format 3，
    $\alpha=0 α = 0$
  - PUCCH Format 4, 如下表所示，也意味着当
    $N_{SF}^{PUCCH,4}=x N S F P U C C H , 4 = x ,x个PUCCH占据相同的时频资源，但是通过码域正交进行区分：$
- DMRS映射
  
  按照如下公式进行映射：
  
  其中，
  
  s
  
  c
  
  P
  
  U
  
  C
  
  C
  
  H
  
  ,
  
  s
  
  M_{sc}^{PUCCH,s}
  
  $M_{s c}^{P U C C H, s}$
  
  是PUCCH占据的总RE数目，等于
  
  R
  
  B
  
  P
  
  U
  
  C
  
  C
  
  H
  
  ,
  
  s
  
  ×
  
  N
  
  s
  
  c
  
  R
  
  B
  
  M_{RB}^{PUCCH,s}\times N_{sc}^{RB}
  
  $M_{R B}^{P U C C H, s} \times N_{s c}^{R B}$
  
  ；
  
  k
  
  $k$
  
  是分配给PUCCH最小RB序号的第一个子载波；
  
  l
  
  $l$
  
  是第一个用于传输PUCCH的OFDM符号。根据跳频与否以及DMRS数量，
  
  l
  
  $l$
  
  的起始位置如下表所示：

对于PUCCH Frequency Hopping, 共有两个Hopping的位置，第一个Hopping的长度是

⌋

\lfloor{N^{PUCCH,s}_{symb}/2}\rfloor

$⌊ N_{s y m b}^{P U C C H, s} / 2 ⌋$

,第二个Hopping的长度是

−

⌊

⌋

N^{PUCCH,s}_{symb}/2-\lfloor{N^{PUCCH,s}_{symb}/2}\rfloor

$N_{s y m b}^{P U C C H, s} / 2 - ⌊ N_{s y m b}^{P U C C H, s} / 2 ⌋$

.

下面示意图是PUCCH length从4到9的DMRS位置示意图，此时配置No additional DM-RS与Additional DM-RS，其DMRS的数量与位置均一致。

在这里插入图片描述

下面示意图是从PUCCH length从10到14的DMRS位置示意图，此时配置Additional DM-RS比No additional DM-RS多两个DMRS，且DMRS的位置也不一致。左边是No additional DM-RS，右边是Additional DM-RS。

Data position

PUCCH Format 3/4按照先频域再时域的方式将

(

)

z(x)

$z (x)$

映射到时频资源块上。

在时隙内跳频的情况下，第一个Hop有

⌋

\lfloor{N^{PUCCH,s}_{symb}/2}\rfloor

$⌊ N_{s y m b}^{P U C C H, s} / 2 ⌋$

个符号，第二个Hop有

−

⌊

⌋

N^{PUCCH,s}_{symb}/2-\lfloor{N^{PUCCH,s}_{symb}/2}\rfloor

$N_{s y m b}^{P U C C H, s} / 2 - ⌊ N_{s y m b}^{P U C C H, s} / 2 ⌋$

个符号。两个Hopping对应的PRB位置由RRC信令规定。

Configuration of PUCCH Format 2/3/4

本节主要阐述如何利用RRC配置用于传输PUCCH Format 2/3/4的物理资源。

利用RRC配置PUCCH可以分为两种

通过Cell specific的RRC信令PUCCH-ConfigCommon以及38.213中的默认表格配置用于传输PUCCH Format 0/1的资源。
通过UE specific的RRC信令PUCCH-Config配置用于传输PUCCH Format 0/1/2/3/4的资源。

用于传输PUCCH的资源可以按照能够承载UCI信息的大小分为不同的资源集合，称为PUCCH Resource set。每个Resource set中有多个PUCCH Resource，用于传输相同或不同的PUCCH 格式。

每个UE最多能够配置4个PUCCH Resource Set，第一个PUCCH Resource set最多有32个PUCCH Resource，剩下3个PUCCH Resource最多有8个PUCCH Resource。

如果UE传输的UCI信息包含HARQ-ACK信息，根据UCI的比特位数选择PUCCH Resource Set。

当
$O_{UCI} O U C I 的比特位数小于2，且其中包含了1/2比特的HARQ-ACK信息和SR信息。$
当
$2<O_{UCI}<N_{2} 2 < O U C I < N 2 ，其中 N 2 N_{2} N 2 是由RRC规定的UCI最大payload。如果没有规定， N 2 = 1706 N_{2}=1706 N 2 = 1 7 0 6 .$
当
$N_{2}<O_{UCI}<N_{3} N 2 < O U C I < N 3 ，其中 N 3 N_{3} N 3 是由RRC规定的UCI最大payload。如果没有规定， N 3 = 1706 N_{3}=1706 N 3 = 1 7 0 6 .$
当
$N_{3}<O_{UCI}<1706 N 3 < O U C I < 1 7 0 6 ，其中 N 3 N_{3} N 3 是由RRC规定的UCI最大payload。如果没有规定， N 3 = 1706 N_{3}=1706 N 3 = 1 7 0 6 .$

首先，来看需要的字段。

需要配置Resource set, Resource, 某种Format对应的PUCCH-FormatConfig。

   PUCCH-Config ::=                        SEQUENCE {
    resourceSetToAddModList                 SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUCCH-ResourceSets)) OF PUCCH-ResourceSet   OPTIONAL, -- Need N
    resourceSetToReleaseList                SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUCCH-ResourceSets)) OF PUCCH-ResourceSetId OPTIONAL, -- Need N
    resourceToAddModList                    SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUCCH-Resources)) OF PUCCH-Resource         OPTIONAL, -- Need N
    resourceToReleaseList                   SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUCCH-Resources)) OF PUCCH-ResourceId       OPTIONAL, -- Need N
    format1                                 SetupRelease { PUCCH-FormatConfig }                                   OPTIONAL, -- Need M
    format2                                 SetupRelease { PUCCH-FormatConfig }                                   OPTIONAL, -- Need M
    format3                                 SetupRelease { PUCCH-FormatConfig }                                   OPTIONAL, -- Need M
    format4                                 SetupRelease { PUCCH-FormatConfig }                                   OPTIONAL, -- Need M

    schedulingRequestResourceToAddModList   SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofSR-Resources)) OF SchedulingRequestResourceConfig   
                                                                                                                  OPTIONAL, -- Need N
    schedulingRequestResourceToReleaseList  SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofSR-Resources)) OF SchedulingRequestResourceId
                                                                                                                  OPTIONAL, -- Need N
    multi-CSI-PUCCH-ResourceList            SEQUENCE (SIZE (1..2)) OF PUCCH-ResourceId                            OPTIONAL, -- Need M
    dl-DataToUL-ACK                         SEQUENCE (SIZE (1..8)) OF INTEGER (0..15)                             OPTIONAL, -- Need M

    spatialRelationInfoToAddModList         SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofSpatialRelationInfos)) OF PUCCH-SpatialRelationInfo
                                                                                                                  OPTIONAL, -- Need N
    spatialRelationInfoToReleaseList        SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofSpatialRelationInfos)) OF PUCCH-SpatialRelationInfoId
                                                                                                                  OPTIONAL, -- Need N
    pucch-PowerControl                      PUCCH-PowerControl                                                    OPTIONAL, -- Need M
    ...
}

PUCCH Resource set

依次配置Resource set id, Resource set中的Resource资源，Resource上可以承载的最大UCI payload。

-- A set with one or more PUCCH resources
PUCCH-ResourceSet ::=                   SEQUENCE {
    pucch-ResourceSetId                     PUCCH-ResourceSetId,
    resourceList                            SEQUENCE (SIZE (1..maxNrofPUCCH-ResourcesPerSet)) OF PUCCH-ResourceId,
    maxPayloadSize                          INTEGER (4..256)                                                      OPTIONAL  -- Need R
}

PUCCH-ResourceSetId ::=                 INTEGER (0..maxNrofPUCCH-ResourceSets-1)

PUCCH Resource

根据PUCCH Resource set中的Resource list可以索引到某个具体的PUCCH Resource 配置。

在PUCCH Resource中，需要先配置PUCCH Format 2/3/4开始的PRB位置。如果使能了跳频，还会配置跳频中第二个PRB的位置。之后，再配置某个PUCCH format具体的时域位置，占据的PRB数目，扩频相关参数等。

PUCCH-Resource ::=                      SEQUENCE {
    pucch-ResourceId                        PUCCH-ResourceId,
    startingPRB                             PRB-Id,
    intraSlotFrequencyHopping               ENUMERATED { enabled }                                                OPTIONAL, -- Need R
    secondHopPRB                            PRB-Id                                                                OPTIONAL, -- Need R
    format                                  CHOICE {
        format0                                 PUCCH-format0,
        format1                                 PUCCH-format1,
        format2                                 PUCCH-format2,
        format3                                 PUCCH-format3,
        format4                                 PUCCH-format4
    }
}

PUCCH-ResourceId ::=                    INTEGER (0..maxNrofPUCCH-Resources-1)

如下所示，针对某种Format，需要配置其占据的RB数目，symbols数目，以及开始的symbol位置。对于Format 4，其只占据一个RB，因此不用配置PRB数目，但是由于其使用了Frequency OCC，需要配置OCC的长度以及OCC序列。

PUCCH-format2 ::=                               SEQUENCE {
    nrofPRBs                                        INTEGER (1..16),
    nrofSymbols                                     INTEGER (1..2),
    startingSymbolIndex                             INTEGER(0..13)
}

PUCCH-format3 ::=                               SEQUENCE {
    nrofPRBs                                        INTEGER (1..16),
    nrofSymbols                                     INTEGER (4..14),
    startingSymbolIndex                             INTEGER(0..10)
}

PUCCH-format4 ::=                               SEQUENCE {
    nrofSymbols                                     INTEGER (4..14),
    occ-Length                                      ENUMERATED {n2,n4},
    occ-Index                                       ENUMERATED {n0,n1,n2,n3},
    startingSymbolIndex                             INTEGER(0..10)
}

PUCCH Format Config

针对某种Format，还需配置一些其他参数。

Repetition 参数：是否使能slot间跳频(interslotFrequencyHopping)；Repetition次数(nrofslots)。

DMRS 参数：针对PUCCH Format 3/4，是否需要额外的DMRS(DMRS的数目参见38.211 6.4.1.3.3.2种的Table）

计算可承载UCI的一些参数：信道编码码率(maxCodeRate)，调制方式(使能BPSK)

使能CSI/HARQ-ACK的复用汇报：simultaneousHARQ-ACK-CSI

PUCCH-FormatConfig ::=                  SEQUENCE {
    interslotFrequencyHopping               ENUMERATED {enabled}                                                  OPTIONAL, -- Need R
    additionalDMRS                          ENUMERATED {true}                                                     OPTIONAL, -- Need R
    maxCodeRate                             PUCCH-MaxCodeRate                                                     OPTIONAL, -- Need R
    nrofSlots                               ENUMERATED {n2,n4,n8}                                                 OPTIONAL, -- Need S
    pi2BPSK                                 ENUMERATED {enabled}                                                  OPTIONAL, -- Need R
    simultaneousHARQ-ACK-CSI                ENUMERATED {true}                                                     OPTIONAL  -- Need R
}

PUCCH-MaxCodeRate ::=                   ENUMERATED {zeroDot08, zeroDot15, zeroDot25, zeroDot35, zeroDot45, zeroDot60, zeroDot80}

Summary

本文主要关注PUCCH Format 2/3/4占用的物理层资源。

PUCCH Format 2

时域：短PUCCH,占据1-2个symbols；

频域：最多占据16个PRB

DMRS：FDM with data

调制方式：QPSK

是否使能扩频：No

配置资源方式： UE specific RRC
PUCCH Format 3

时域: 长PUCCH, 占据4-14个symbols

频域: 占据1,2,3,4,5,6,8,9,10,12,15, 16个PRB.

DMRS: TDM with data

调制方式: QPSK,
$\pi/2 π / 2 -BPSK 是否使能扩频: No 配置资源方式: UE specific RRC$
PUCCH Format 4

时域：长PUCCH, 占据4-14个symbols

频域：占据一个PRB

DMRS：TDM with data

调制方式: QPSK,
$\pi/2 π / 2 -BPSK 是否使能扩频: Frequency Domain OCC, N S F , m a x = 4 N_{SF,max}=4 N S F , m a x = 4 配置资源方式: UE specific RRC$

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42272775/article/details/117032262

NR Rel-15/16学习笔记

PUCCH Format 2/3/4占用的物理资源

Scrambling

Modulation

Frequency Domain OCC

Transform Precoding for Format 3/4

Mapping to physical resources

DMRS position

Data position

Configuration of PUCCH Format 2/3/4

Summary

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