【精品】LTE移动通信系统第7章物理层上行传输过程精品ppt课件.ppt

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1、LTE移动通信系统第7章 物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应第第7章章 物理层上行传输过程物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应

2、第第7章章 物理层上行传输过程物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学LTE的的三种物理信道三种物理信道物理上行共享信道(PUSCH)：用于上行链路共享数据传输物理上行控制信道(PUCCH)：在上行链路的预留频带发送，用来承载上行链路发送所需的确认/非确认(ACK/NACK)消息、信道质量指示(CQI)消息及上行发送的调度请求物理随机接入信道(PRACH)：用于随机接入网络的过程7.1 上行传输概述上行传输概述西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信

3、道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应第第7章章 物理层上行传输过程物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码(1)循环冗余校验码循环冗余校验码(CRC)计算计算循环码：线性分组码中最重要的子类，编码简单并且检错能力强。检错码：通过增加被传送数据的冗余量方式，将校验位同数据一起发送，接收端则通过校验和比较来判断数据是否无误来提

4、高传输的可靠性。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码(1)循环冗余校验码循环冗余校验码(CRC)计算计算 LTE物理层的4种循环冗余校验码(CRC，Cyclic Redundancy Check)的计算方法：2种长度为24比特的CRC计算方法；1种长度为16比特的CRC计算方法；1种长度为8比特的CRC计算方法。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学长度为24比特的CRC用于下行共享信道(DL-SCH)、寻呼信道(PCH)、多播信道(MCH)和上行共享信道(UL-SCH)等传输信道信息的处理过程。定义了两种计

5、算多项式，其中A公式用于整码字的CRC计算，B公式用于分码块的CRC计算。7.2 上行信道编码上行信道编码西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码 长度为16比特的CRC用于广播信道(BCH)和下行控制信息(DCI)的处理过程，对应的计算多项式的定义为西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码 长度为8比特的CRC用于上行控制信息(UCI)在上行物理共享信道(PUSCH)中传输时可能需要的CRC操作，对应的计算多项式为图7.2 CRC计算 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大

6、学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码(2)码块分割码块分割当收到来自MAC层的1个传输块后，物理层将其对应为1个码字，首先对整个码字进行CRC的计算，得到添加CRC比特后的码字数据流。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码(2)码块分割码块分割定义最大的编码长度为6144，即如果添加CRC比特后的码字数据流的长度大于6144，则需要对码字进行分割，将一个码字分割为若干个码块，对每个码块再添加相应的CRC比特(使用24比特长度CRC的B多项式)，然后以码块为单位进行信道编码，以满足信道编码最大长度的限制。西安电子科技大学西安

7、电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码(3)信道编码信道编码LTE物理层支持的信道编码方法包括块编码、截尾卷积编码和Turbo编码。Turbo编码：具有良好的译码性能，应用于LTE中大部分传输信道的数据信息。截尾卷积编码：译码复杂度较低、码长时低，应用于广播信道以及物理层上下行控制信息。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码截尾卷积编码截尾卷积编码信道编码采用截尾卷积编码时，。编码器的多项式长度为7，码率限制为1/3，其结构如下图7.4所示。图7.4 卷积编码西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子

8、科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码截尾卷积编码截尾卷积编码移位寄存器的初始值设置为比特流的最后6位信息比特，目的是保证移位寄存器的初始状态和最终状态相同。假设输入编码器的数据 的长度为，将移位寄存器的初始状态记作则，西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码Turbo编码编码LTE物理层采用传统的由2个并行子编码器和1个内交织器组成的Turbo编码方法。WCDMA中Turbo码方案的相同及不同点相同：采用了相同的子编码器结构，状态数目为8。不同：内交织器算法有所不同，LTE中采用了二次置换多项式(QPP，Quadrat

9、ic Permutation Polynomial)交织器，主要目的是解决原有的交织器在分块译码的数据读取过程中可能出现冲突的问题，以更好地支持并行的译码器结构。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码假设Turbo编码器的码率为1/3，输入编码器的数据 的长度为 ，编码输出3个分量码()，由于受到Turbo码总共12个尾比特的影响，每个分量码的长度为 。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码LTE物理层Turbo码采用基于二次置换多项式(QPP，Quadratic Permuta

10、tion Polynomial)算法的内交织器，假设输入内交织器的比特流是 ，经过交织后输出的比特流是 ，如图7.5所示，它们满足对应关系 ，交织前后元素序号的对应关系满足二次多项式 ，西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码图7.5 Turbo编码西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码图7.6 Turbo码的速率匹配以Turbo编码为例，对Turbo编码后的数据进行速率匹配的过程，包括以每个码块为单位进行“3个分量码的子块交织”、“形成循环缓冲区(Circular Buffer)

11、”以及“按照冗余版本(RV，Redundancy Version)和比特数目选取本次发送的比特序列”。(4)速率匹配速率匹配西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码子块交织子块交织在子块交织器中，采用块交织的方式对Turbo编码输出的3个分量分别进行交织。设定块交织器的列数为32，然后根据交织长度确定块交织器的行数。在子块交织的过程中，分量码的比特序列逐行地写入块交织器中，在这个过程中，可能需要在序列的开始部分进行必要的填充，使得序列能够充满块交织器。完成序列的写入后，对块交织器以列为单位进行顺序的转换，最后逐列地读出块交织器中的比特信息

12、，由此形成了交织后的序列(其中包括了填充比特)。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码Turbo编码的3个分量码(包括1个系统码和2个校验码)各自经过子块交织之后形成了3个数据流，将这三个数据流按照给定的规则进行连接，收集到一个循环缓冲器中，即形成循环缓冲区。收集的顺序为，最先插入的是系统比特，随后是第一、第二校验位交叉插入。形成循环缓冲区形成循环缓冲区(Circular Buffer)西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码选择本次发送的比特序列选择本次发送的比特序列在每次数据发

13、送过程中，根据本次混合自动重传请求(HARQ，Hybrid Automatic Repeat reQuest)传输中所对应的冗余版本和比特数目选取本次发送的比特序列。其中冗余版本的数值描述了比特序列在循环缓冲区中的起始位置。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码选择本次发送的比特序列选择本次发送的比特序列值得注意的是，为了获得更好的信道编码性能，上面的公式中添加了一定的偏移量，冗余版本为零的数据序列不包含所有Turbo系统分量码的信息比特。确定起始位置之后，根据比特数目从循环缓冲区中选取用于本次发送的比特序列。从这个过程中将去掉进行子块

14、交织时所加入的填充比特。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.2 上行信道编码上行信道编码(5)码块连接码块连接在完成以码块为单位的信道编码和速率匹配的过程之后，将对1个码字内所有的码块进行串行连接，形成码字(即传输块)所对应的传输序列，如图7.7所示。图7.7 码块连接西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应第第7章章 物理层上行传输过程物理层上行传输

15、过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-FDMA上行链路发送的基本方案是单载波频分多址接入(SC-FDMA)，使用循环前缀(CP)来保证上行链路用户间的正交性，并且能够在接收端支持有效的频域均衡。这种产生频域信号的方法有时也称为离散傅立叶变换扩展正交频分复用(DFT-SOFDM，Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplex)，如图7.8所示。图7.8 SC-FDMA处理过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-F

16、DMA子载波映射通过在高端或低端插入适当的0来决定使用哪一部分频谱来发送数据。在每一个DFT的输出，插入L-1个0样点。L=1时映射相当于集中式发送，即DFT的输出映射到连续子载波上发送。当L1时采用的是分布式发送，可以认为是一种在集中式发送的基础上获取额外频率分集的方案。虽然上行链路原来也计划使用分布式映射，但LTE标准已经决定仅使用集中式映射，频率分集可以通过TTI内和TTI间的跳频来实现。子载波映射及其频谱如图7.9所示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-FDMA图7.9 子载波映射西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大

17、学7.3 SC-FDMA 每一个DFT-SOFDM符号按照图7.9所示的方法映射到N个可用的物理子载波，其中 是载频。每一个时隙的发送信号由 个SC-FDMA符号来描述，其序号从0到 。每一个SC-FDMA符号包含多个复调制符号，表示资源元素 的值，其中 是SC-FDMA符号 内的时间序号。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-FDMA图7.10 上行链路时隙格式(第1类帧结构)对于第1类帧结构来说，所有SC-FDMA符号的大小相同。第1类帧结构的上行时隙结构如图7.10所示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-

18、FDMA对于第2类帧结构来说，SC-FDMA符号1和 是短SC-FDMA符号，用来承载上行链路解调参考信号。第2类帧结构的上行链路时隙结构如图7.11所示。图7.11 上行链路时隙格式(第2类帧结构)西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-FDMA一个时隙的SC-FDMA符号数取决于由高层配置的循环前缀长度，由表7.1给出。表7.1 上行链路资源块参数西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-FDMA其中，变量西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.3 SC-FDMA表7.2列出了 的值，可以

19、用于2种类型帧结构。表7.2 SC-FDMA参数 注意一个时隙内的不同SC-FDMA符号可能具有不同的循环前缀长度。对于第2类帧结构，由于最后一部分用于保护间隔，SC-FDMA符号不完全填充所有上行链路子帧。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应第第7章章 物理层上行传输过程物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH LTE

20、物理上行共享信道(PUSCH)的基带处理过程包括加扰、调制映射、层映射、预编码、资源映射，以及SC-FDMA信号产生等，具体流程如图7.12所示。图7.12 上行物理共享信道基带处理流程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 7.4.1加扰加扰在一个子帧的物理上行共享信道(PUSCH)上传输比特块，其中 为一个子帧中PUSCH上传输的比特数，在调制之前需要使用一个用户指定的扰码序列 进行加扰，生成加扰后的比特块，其中 是物理上行链路共享信道发送的比特数。7.4.2 调制调制对于PUSCH，可以使用QPSK、16QAM或64QAM调制方式将加扰比特 调

21、制成复值符号块。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 7.4.3 层映射层映射西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 表 7.3空间复用方式时的层映射西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 7.4.4预编码预编码西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH(1)单天线发射单天线发射单天线发射时，无需预编码，即：(7.5)(2)空间复用空间复用

22、空间复用时，与层映射相同，支持基站侧两天线或四天线配置，对应的天线端口数分别为：和 。按以下模式进行预编码：(7.6)其中，是 阶的预编码矩阵，预编码矩阵 的值根据基站和用户码本配置进行选择。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 当 (即基站侧配置两天线时)，对应的天线端口是 ，预编码码本按表7.4进行设置。表7.4 两天线配置时预编码码本西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 当 (即基站侧配置四天线时)，对应的天线端口为 ，层数 不同时，的值也不同，下面的表7.57.8分别对应 及 时的预编码码本。西

23、安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 表7.5 四天线配置时预编码码本()西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 表7.6 四天线配置时预编码码本()西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 表7.7 四天线配置时预编码码本()西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 表7.8 四天线配置时预编码码本()西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 7.4.5物理资源映射物理资源映射为了

24、满足发射功率 的要求，复值调制符号块 首先需要乘以一个幅度缩放因子 ，然后从 序列开始依次映射到分配给物理上行共享信道(PUSCH)传输的资源块上。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 7.4.5物理资源映射物理资源映射映射从一个子帧的第一个时隙开始，映射到分配的物理资源块的资源粒子 上，优先考虑维度 ，然后再考虑维度 ，每个维度逐渐增加。用于传输物理上行共享信道(PUSCH)的资源粒子不能再用于传输参考信号，也不预留给探测参考信号(SRS)使用。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.4 PUSCH 如果不能使用上行跳

25、频，则用于传输的资源块 ，其中 是上行调度授权的资源。如果上行跳频被激活并且使用预定义的跳频模式，则在时隙 中用于传输的物理资源块需要按照给定的规则给出。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应第第7章章 物理层上行传输过程物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 物理上行控制信道(PUCCH)传输上行物理层

26、控制信息，可能承载的控制信息包括：“上行调度请求”“对下行数据的确认/非确认(ACK/NACK)信息”“信道状态信息(CSI)反馈”(包括信道质量信息(CQI，Channel Quality Indicator)、预编码向量信息(PMI，Pre-coding matrix Indication)或者秩指示(RI,Rank Indicator)。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 对于同一个用户设备来讲，物理上行控制信道(PUCCH)永远不会和物理上行共享信道使用相同的时频资源传输。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西

27、安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 图7.13 PUCCH的传输方法物理上行控制信道在时频域上占用1个资源块对的物理资源，采用时隙跳频方式，在上行频带的两边进行传输，如图7.13所示，上行频带的中间部分用于上行共享信道的传输。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 表7.9 上行物理控制信道格式根据所承载的上行控制信息的不同，LTE物理层支持不同的物理上行控制信道(PUCCH)格式，采用不同的调制方法，PUCCH格式有六种，如表7.9所示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH

28、传输过程传输过程 所有物理上行控制信道(PUCCH)格式在每一个符号中都要使用一个循环移位序列，使用该序列产生不同PUCCH格式的循环移位值。循环移位序列随着符号数和时隙数的变化而改变。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 PUCCH物理资源取决于两个参数 和 。表示每个时隙中预留给格式PUCCH 2/2a/2b传输的资源块数目。表示格式2/2a/2b与格式1/1a/1b混合传输时，格式1/1a/1b使用的循环移位数目，范围是 。如果 ,则表示没有资源块支持PUCCH格式2/2a/2b与格式1/1a/1b的混合传输。一个时隙中最多只

29、有一个物理资源块支持PUCCH格式1/1a/1b和格式2/2a/2b混合传输。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 图7.14 不同格式PUCCH信道在频域的分布情况根据不同格式的PUCCH信道的特点，他们在频域的分布情况如图7.14所示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 其中，PUCCH 2/2a/2b承载的是信道状态CSI的反馈信息，在系统配置中，这一部分资源的数量是相对固定的，通过高层信令进行半静态的指示，指示了用于PUCCH 2/2a/2b传输的资源块对的数目

30、。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 PUCCH 1/1a/1b承载的是调度请求信息和对下行数据的确认符号(ACK)信息，资源数量是动态变化的，与小区中发送的下行数据的数量相关，因此将这一部分资源放置在稍靠近频率中心的位置，方便将系统剩余的频率资源用于上行共享信道(PUSCH)的传输。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 在所占用的一个资源块对的时频域资源中，PUCCH 1/1a/1b和PUCCH 2/2a/2b都采用码分的方式复用多个信道，因此当配置的PUCCH 2/

31、2a/2b信道数量所占用的资源不是资源块对整数倍的时候，在PUCCH 2/2a/2b和PUCCH 1/1a/1b频域的交界处将出现它们在某一个资源块对内以码分的方式混合传输的情况。该混合资源块对的位置为 。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 7.5.1 PUCCH格式格式1/1a/1b表7.10 PUCCH格式1a和1b的调制符号 PUCCH格式1/1a/1b用于终端发送“调度请求信息”或者“1比特、2比特的ACK/NACK信息”。

32、比特块 按照表7.10的方式进行调制。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 生成复值符号 表示PUCCH 1/1a/1b发送的信息。对于PUCCH 1a/1b的应答符号(ACK)信息，为BPSK或QPSK调制符号，分别对应于1比特或2比特信息的情况。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 复值符号 需要乘以一个长度为12的循环移位序列得到复制符号块，再通过 进行加扰，然后再使用正交序列 进行扩频，将信息分散在一个时隙内用于PUCCH传输的多个上行符号上。其中(7.7)西安电

33、子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 在每个上行符号上使用1个长度为12的Zadoff-Chu序列 进行调制，得到长度为12的复数序列，对应于1个资源块内的12个子载波。因此，PUCCH 1/1a/1b的发送包含了“正交扩频序列”和“Zadoff-Chu序列”两次码扩频的过程，可以复用的信道数目为二者的乘积。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 图7.15 PUCCH 1/1a/1b物理层信号发送方法(常规循环前缀)例如，在常规循环前缀(Normal CP)的情况下有3个正交码

34、，Zadoff-Chu序列的长度为12，假设设置信道间循环移位(Cyclic Shift)的间隔为2，则1个资源块对上可以复用36=18个PUCCH 1/1a/1b信道，如图7.15所示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 7.5.2 PUCCH格式格式2/2a/2b对于要发送的调制符号信息，在每个符号上使用长度为12的Zadoff-Chu序列 进行调制，然后将各个符号调制的结果映射在子帧内相应上行符号1个资源块内的12个子载波上。通过长度为12的Zadoff-Chu序列的不同循环移位来进行同一个RB内不同PUCCH 2/2a/2

35、b信道的复用。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 在PUCCH 2/2a/2b中，承载了CSI信息（20个比特）、确认(ACK)信息（1比特或2比特）。ACK信息将通过BPSK的调制，形成一个调制符号 ，然后调制到导频符号上进行传输。如图7.16所示。图7.16 PUCCH 2/2a/2b物理层信号发送方法(常规循环前缀)西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 PUCCH格式2/2a/2b传输资源由资源序号确定。PUCCH 2a/2b仅适用于常规循环前缀的情况，对于扩展循

36、环前缀(Extended CP)的情况，难以将ACK/NACK(应答/非应答)信息调制在导频中。对于扩展循环情况，如果ACK/NACK和信道质量信息(CQI)需要同时传输，则对它们进行联合编码，形成20比特的编码数据后，按扩展循环前缀的PUCCH格式2进行发送。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 即对于仅支持常规循环前缀的PUCCH格式2a和2b，比特 按照表7.11调制成复值符号 。表7.11 PUCCH格式2a和2b的调制符号 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程

37、7.5.3上行控制信息在上行控制信息在PUCCH上的传输上的传输CQI/PMI/RI信息在PUCCH上进行传输时，使用PUCCH格式2/2a/2b，可以承载20比特的编码后的信息。在一次传输中，根据工作模式的不同，发送的CQI/PMI/RI信息有不同的内容和不同的比特长度(信息比特长度 )，使用以Reed-Muller码为基础的 的块编码，形成20个比特的编码后的序列。标准中列表给出了所使用的Reed-Muller码。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 7.5.4上行共享信息与控制信息在上行共享信息与控制信息在PUSCH上的传输上

38、的传输在物理层控制信息和上行数据信息需要同时传输时，采用在物理层PUSCH信道上复用UL-SCH数据信息和物理层控制信息的方式。如图7.17所示。图7.17 UL-SCH的传输信道处理西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程(1)UL-SCH的信道编码的信道编码对于上行传输共享信道(UL-SCH)的传输块，采用Turbo码的信道编码方式，根据调度信息中所指示的格式，按照Turbo编码的相关处理过程，形成物理层传输的比特序列 。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程(2)ACK/

39、RI信道的信道编码信道的信道编码当上行确认/秩指示(ACK/RI)信息复用在PUSCH信道上进行传输时，采用“块编码”的方式进行信道编码。在对信息进行信道编码的过程中，首先需要根据上层信令通知的格式，确定ACK/RI信息信道编码后的比特数目；对ACK/RI信息进行信道编码，形成相应长度的比特序列。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程(3)CQI信道的信道编码信道的信道编码当CAI/PMI信息复用在PUSCH信道上进行传输时，根据信息比特长度的不同，采用“块编码”或者“卷积码”的信道编码方式。信道编码的过程与ACK/RI信息类似，即根

40、据上层信令通知的格式，确定CQI信息信道编码后的比特数目；对CQI信息进行信道编码，形成相应长度的比特序列。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程(4)信道交织和复用信道交织和复用在此过程中，将完成“UL-SCH”、“CQI信息”、“RI信息”和“ACK信息”各自经过信道编码后形成的长度分别为 的比特序列在PUSCH上的复用传输。使用交织器结构，交织器的每列对应于PUSCH的1个SC-FDMA符号，在图中添加了导频符号作为位置参考。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 图7

41、.18 RI信息在PUSCH上的复用西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 首先放置秩指示(RI，Rank Indication)信息，在如图7.18所示的4个符号位置，以“从下往上、逐行放置”的方式，完成 个调制符号在PUSCH子帧中的放置。然后，将CQI信息与UL-SCH信息进行连接，CQI信息在前，UL-SCH信息在后，以“从上往下、逐行放置”的方式，在剩余的位置上，完成 个调制符号在PUSCH子帧中的放置，如图7.19所示。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 图7

42、.19 UL-SCH和CQI信息在PUSCH上的复用西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 最后，进行ACK信息的放置，ACK信息的调制符号将覆盖上一步骤中“CQI信息与UL-SCH”所占用的调制符号的一部分。以“从上往下、逐步放置”的方式，完成 个调制符号在PUSCH子帧中的放置，最后形成如图7.20所示的结构。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5 PUCCH传输过程传输过程 图7.20 UL-SCH和控制信息在PUSCH上的复用西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.5

43、 PUCCH传输过程传输过程 以上形成的复用，每列对应于1个上行SC-FDMA符号，因为DFT-SOFDM符号内的信息是在时域输入的，所以上述图形中的“子载波”并不是真实的频域子载波而是对应于输入到DFT的信号序列。可以看到，在复用结构中相对比较重要的ACK/RI信息被映射在导频信号的周围，并因此获得更好的传输性能。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学上行物理信道的分类上行信道编码单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)上行共享信道(PUSCH)上行控制信道(PUCCH)上行参考信号(RS)时间提前量估计和上行链路定时上行调度与链路自适应第第7章章 物理层上行传输过

44、程物理层上行传输过程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号7.6.1参考信号的生成参考信号的生成为了保证不同小区的用户上行参考信号之间的随机性，LTE物理层设计了基序列跳频的机制，包括“基序列组的跳频”和“组内的序列跳频”两种可供选择的方式。(1)基序列组的跳频基序列组的跳频基序列组的跳频使得各个小区的用户的上行参考信号序列使用不同的基序列组。在某个时隙，小区用户上行参考信号使用的基序列组序号由“组跳频序号”和“组偏移序号”共同确定。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号7.6.

45、1参考信号的生成参考信号的生成“组跳频序号”：小区对应的序列组跳频映射在某时隙上的基序列组号码。“组偏移序号”：在“组跳频序号”的基础上，小区内对上行控制信道(PUCCH)和共享信道(PUSCH)的基序列组的偏移量。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号(2)组内的基序列跳频组内的基序列跳频当采用基序列组跳频时，不进行基序列的组内跳频。此时如果序列较长(大于等于72)，每个基序列组对应2个元素，可以通过高层信令的指示选择进行序列的组内跳频，仍可以一定程度地增强序列间的随机性。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大

46、学7.6 上行参考信号上行参考信号(2)组内的基序列跳频组内的基序列跳频在组内序列跳频时，小区用户在某个时隙的上行基序列的组内序列编号为0或1，由小区ID相关的伪随机序列在和时隙序号相关的位置上的数值所确定。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号7.6.2解调参考信号解调参考信号在设计通过终端发送的上行信号时，需要重点考虑峰均功率比(PAPR，Peak-to-Average Power Ratio)和功放效率。从这个角度而言，对于上行，参考信号需要和与该终端的其他传输信号时分处理，来保证低峰均功率比(PAPR)，即两者在频域上不能复用。

47、西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号7.6.2解调参考信号解调参考信号在PUSCH和PUCCH上传输的DMRS，其结构和传输原理相同。频域上的参考信号序列，映射到OFDM调制器相应的连续输入端(即子载波上)进行调制。DMRS序列的长度总与相应物理信道所使用的子载波数目相同，是12的倍数。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号7.6.2解调参考信号解调参考信号LTE频域资源分配总是以资源块(RB)为单位。而在PUSCH上的DMRS需要有不同的长度来匹配其带宽，此外不同长度下参考信

48、号序列应尽可能多，以避免不合理的分配造成干扰。由上一节可知，参考信号序列由基序列经过相应处理得到。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号7.6.3探测探测参考信号参考信号探测参考信号可以进行周期性的传输，也可以根据调度授权信令中的相关信息进行非周期性的触发(LTE Rel-10引入)。其中，周期的探测参考信号时间间隔从2个子帧(2ms)到16个子帧(160ms)不等。非周期的探测参考信号由高层信令配置传输参数。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号频分双工情况下，一个子帧内，如果

49、有探测参考信号，无论其是周期还是非周期的，它都在该子帧的最后一个符号上传输。为了避免小区内探测参考信号与不同用户设备的PUSCH发生冲突，该小区内任何一个用户都知道某一子帧是否有探测参考信号传输，不论该探测参考信号来自哪一个用户设备。即在传输探测参考信号的子帧中，该小区内所有用户设备都将空出探测参考信号所占用的符号。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号在频域上，探测参考信号可以通过以下两种方式来覆盖基站所关心的频段：一：发送一个宽带探测参考信号，一次性覆盖目标频段；二：发送多个窄带探测参考信号，通过跳频联合覆盖目标频段。西安电子科技大

50、学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号探测参考信号序列与解调参考信号的异同：同：使用的基序列相同。探测参考信号的发射原理也与解调参考信号大体一致。异：探测参考信号序列每隔一个子载波映射一个符号，其它位置填零，形成梳状频谱。探测参考信号的带宽可能会随实际需求和小区带宽大小不同，但规范定义其总是4个资源块的倍数。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学7.6 上行参考信号上行参考信号考虑到探测参考信号的梳状结构，即探测参考信号序列长度就是24的倍数。而不同的用户设备可以在相同的时频资源上通过配置不同的用户编号同时发射探测参考信号，