TD-LTE上行物理信道及参考信号解析

TD-LTE上行传输基于SC-FDMA，定义了3个上行物理信道。

1.物理上行共享信道

物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）主要传输UE的数据和控制信息的物理信道。既可传输数据也可复用传输控制信息，包括CQI、PMI、HARQ-ACK及RI（Rank Indication）秩信息。

PUSCH的处理流程大致分为两大部分。

第一是信道编码，包括加循环校验冗余CRC、码块分段、加CRC校验、Turbo编码、速率匹配、码块级联、复用、信道交织过程。

上行共享信道从上层接收到的传输块（Transport Block，TB），每个子帧最多传输一个TB，编码的步骤为：TB添加CRC校验、码块分段及码块CRC校验添加、数据和控制信息的信道编码、速度匹配、码块级联、数据和控制信息复用、信道交织。

信道编码使用的是Turbo码，速率匹配进行的是针对Turbo编码进行的速度匹配，码块级联将C个码块顺序拼接起来，构成长度为G的一个码字。其中若与控制信息复用，G不包括控制信息。

当控制信息与数据传输复用在一起时，控制信息的编码速率由UL-SCH传输所使用的调制方式和编码速率决定。控制信息的不同编码速率通过向其传输分配不同数目的编码符号来获得。

第二是基带SC-FDMA处理，包括加扰、调制映射、传输与编码（DFT）、RE映射、SC-FDMA信号产生。具体操作步骤如下：

1）加扰。为了使传输的比特随机化，提高传输性能，需要对传输的数据进行比特级的加扰。具体的方法是采用一个伪随机序列与需要传输的比特序列进行模2加，从而达到使传输的比特随机化的目的。对于ACK/NACK和RI这种比特数较少的信源来说，加扰的目的是为了保证调制时具有最大的欧式距离，以获得更好的解调性能。

2）调制。加扰后的比特块将被调制成复值符号块，PUSCH可用的调制方式包括QPSK、16QAM、64QAM。

3）变换预编码。为了获得单载波特性，将复值符号块进行分组，每组对应一个SC-FDMA符号。预编码后形成复值调制符号块，就是在OFDM调制之前在每个组内进行一个离散傅里叶变换（DFT），以达到上行单载波的目的。

4）生成SC-FDMA信号。为每个天线端口生成复值时域的SC-FDMA符号。

2.物理上行控制信道

物理上行控制信道（Physical Uplink Control Channel，PUCCH），UE用于发送ACK/NAK、CQI、SR、RI信息，同一UE端不能同时在PUSCH和PUCCH上传输。用户在没有PUSCH传输的上行子帧中，利用PUCCH传输与该用户下行数据相关的上行控制，此外PUCCH不能在UpPTS时隙中传输。不同的PUCCH格式对应不同的传输结构，以支持不同的信息传输。不同格式的PUCCH所采用的调制方式也不同，见表2-2，格式2a、2b只支持常规循环前缀。

表2-2 PUCCH格式及调制方式

(www.xing528.com)

用户采用PUCCH格式1/1a/1b复用：通过正交码CAZAC序列的循环移位来区分不同的用户，Cyclic shift间隔为2，在1个RB上可支持18个用户。

用户采用PUCCH格式2/2a/2b复用：通过CAZAC序列的循环移位来区分不同的用户，1个RB上可支持12个用户。

不同用户间PUCCH格式1/1a/1b和PUCCH格式2/2a/2b的复用：把Cyclic shift分成两个区域。例如：

从Cyclic shift=0到Cyclic shift=3用于PUCCH格式1/1a/1b；

从Cyclic shift=5到Cyclic shift=10用于PUCCH格式2/2a/2b；

Cyclic shift=4和Cyclic shift=11用于两个区域之间的保护间隔。

3.物理随机接入信道

物理随机接入信道（Physical Random Access Channel，PRACH）是指获取小区接入的必要信息进行时间同步和小区搜索等。

随机接入是在UE获得下行同步的基础上，请求与网络通信之前的接入过程，随机接入可以分为两种类型：同步随机接入和非同步随机接入。

同步随机接入：UE已经和系统取得上行同步，UE申请上行数据传输的资源。

非同步随机接入：UE尚未和系统取得或丢失了上行同步。

4.上行参考信号

LTE系统上行支持以下两种类型的参考信号（Reference Signal，RS），解调用参考信号和探测用参考信号使用相同的基序列集合。

1）解调用参考信号（Demodulation Reference Signal，DERS），与PUSCH或者PUCCH传输有关。上行解调参考信号包括PUSCH解调参考信号和PUCCH解调参考信号两种，分别用于PUSCH和PUCCH的相关解调，根据不同物理信道特征，两种解调参考信号在序列设计和资源映射上存在一定差异。

2）探测用参考信号（Sounding Reference Signal，SRS），与PUSCH或者PUCCH传输有关。上行探测用参考信号用于上行信道质量的测量，用于支持频率选择性调度、功率控制和定时提前等功能。在TD-LTE系统中，根据TDD上、下行信道对称性，上行探测参考信号也可以用于下行信道信息的获取。