系统基本架构配置概述

从单个UE的角度来看，PUCCH是由一个资源块（12个子载波）的频率资源和一个子帧的时间资源构成的。为了处理覆盖范围有限的情况，ACK/NACK的传输扩展到整个1ms子帧上。同时，为了支持覆盖范围极端有限的情形，通常认为LTE上行链路支持ACK/NACK重复。PUCCH通常采用基于时隙的跳频技术，该技术通常应用于围绕中心频率对称分布的频带边缘，如图5-15所示。跳频能够提供时延关键控制信令所需的频率分集。

通过采用频分复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）和码分复用（Code Division Multiplexing，CDM）技术，可以将不同的UE分开。频分复用（FDM）仅用于资源块之间，而码分复用（CDM）用于PUCCH资源块内部。

图5-15 PUCCH资源

在PUCCH资源块内部实现码分复用（CDM）有两种方法：

1）通过采用恒定幅度零自相关码（Constant Amplitude Zero Autocorrelation Code，CAZAC）序列^[1]的循环移位来实现码分复用（CDM）；

2）通过使用正交覆盖层序的码块扩展来实现码分复用（CDM）。

码分复用（CDM）存在的主要问题就是众所周知的远近问题。CDM技术的正交特性在LTE标准化过程的工作项目阶段中进行了仔细研究。我们注意到：

1）信道时延扩展限制了循环移位CAZAC序列之间的正交性；

2）信道多普勒扩展限制了码块扩展序列之间的正交性。

正交特性可通过采用交叉的、可配置的信道化安排（详细内容参见5.6.2节）和块扩展的正确配置，以及通用随机化安排来实现。后者包括用于控制信道资源和应用CAZAC序列的跳频优化图案。

5.6.1.1 序列调制

PUCCH上的控制信令是基于序列调制的。循环移位的CAZAC序列既要负责完成码分复用（CDM），又要负责传送控制信息。图5-16给出了配置完成的序列调制器结构图，该调制器用于传输PUCCH上的周期性CQI。在PUCCH应用中，CAZAC序列包含有12个符号（1个资源块），采用BPSK或QPSK调制方法，因而每个序列携带有1或2个信息位。通过为UE分配不同的CAZAC序列循环移位，可将不同的UE复用到给定的频率/时间资源内。假定循环移位每秒钟都在使用，则针对每个资源块，存在着6个可用的并行信道。

图5-16 应用于CQI的CAZAC序列调制结构图

5.6.1.2 码块扩展

通过引入扩展因子（Spreading Factor，SF）这个参数，可知码块扩展将PUCCH的复用容量增加了SF倍。码块扩展的原理如图5-17所示，它给出了应用于ACK/NACK数据序列的块扩展操作，其中ACK/NACK数据序列是在PUCCH上进行传输的。独立的块扩展操作是为参考信号和ACK/NACK数据部分服务的，但为简洁起见，图5-17并未涉及到与参考符号（Reference Symbol，RS）部分有关的块处理。在图5-17的实例中，应用于ACK/NACK数据和参考符号（RS）部分的扩展因子分别为4和3。Walsh-Hadamard码作为块扩展码，其扩展因子取值为4和2，而当扩展因子SF=3时，则采用离散傅里叶变换（DFT）码。

图5-17 应用于ACK/NACK的块扩展原理，其中扩展因子SF=4(www.xing528.com)

5.6.1.3 PUCCH格式

表5-1对PUCCH可用格式进行了归纳。PUCCH格式1/1a/1b是基于CAZAC序列调制和码块扩展的，而PUCCH格式2/2a/2b仅使用了CAZAC序列调制。因此，PUCCH格式1/1a/1b每个时隙只能传送一个信息符号（1～2bit），而PUCCH格式2/2a/2b每个时隙能够传送5个符号（20个编码比特+每个子帧的ACK/NACK数据）。使用PUCCH格式2/2a/2b，CQI数据可以使用收缩的（20，N）Reed-Muller分组码进行编码。

表5-1 PUCCH格式

① 典型值。

可以基于仔细的评估过程来选择支持的控制信令格式。评估阶段的主要问题是链路性能和复用容量以及与其他格式的兼容问题。同时，还要注意针对不同格式，参考信号块的数目需要分别进行优化。

在PUCCH上传送ACK/NACK和CQI，有两种不同的方法可供选择：

1）标准循环前缀：ACK/NACK信息在时隙的第二个CQI参考信号中进行调制。参考符号（RS）的调制原理与CAZAC序列调制相同。

2）扩展循环前缀：ACK/NACK位和CQI位联合进行编码。在任何CQI参考信号中，不需要嵌入任何信息。

标准循环前缀和扩展循环前缀具有不同解决方案的主要原因在于：使用扩展循环前缀时，每个时隙仅有一个参考信号，因而不能采用标准循环前缀的解决方法。

对PUCCH格式2a/2b的支持，可以在LTE上行链路系统中进行配置。为了确保ACK/NACK的覆盖范围，当ACK/NACK和CQI出现在PUCCH上的同一子帧中时，eNodeB可以配置一个UE，用于丢弃CQI。在这种配置中，通常采用PUCCH格式1a/1b，而不采用2a/2b。

5.6.1.4 调度请求

LTE上行链路系统的一个新特征是，对于由eNodeB进行同步形成的激活模式UE（RRC_CONNECTED）来说，系统支持上行链路快速调度请求机制，但在可用PUSCH上没有合法的上行链路许可。支持的调度请求过程如图5-18所示^[8]。

UE通过使用调度请求指示（Scheduling Request Indicator，SRI）来表示对上行链路资源的需求。在Release8LTE标准化进程中，对基于竞争的同步随机接入信道（RACH）和基于非竞争的调度请求指示（SRI）这两种机制进行了比较。结果表明，与基于非竞争的方法相比，基于竞争的方法更加适合于LTE上行链路应用，因为该方法能够提供较大的覆盖范围、较小的系统开销和较好的时延性能^[9]。

图5-18 调度请求过程

调度请求指示（SRI）采用PUCCH格式1进行传输。基于开/关键控的信令与SRI一起使用，即只传送正的SRI值。正的SRI值使用ACK/NACK结构进行传输^[1]，SRI和ACK/NACK格式唯一的不同是，采用SRI机制时，数据部分未进行调制。这种安排的好处在于，SRI和ACK/NACK能够共享相同的物理资源。