第二章 LTE物理层解析---上行物理信道

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b~(i) = (b(i) + c(i))mod 2
end if i=i+1 end while x 和 y 为 TS.36.212 中 5.2.2.6 节所定义的标记。扰码序列 c(i) 的生成方式再 2.4.2.1 节有详 细的描述，在每一子幀的开始加扰序列生成器会被初始化为
cinit = nRNTI ⋅ 214 + ⎣ns
2.5 上行
2.5.1 概述
上行传输的最小资源单元定义为资源粒子（RE）。 2.5.1.1 物理信道
上行物理信道包括三种信道： - 物理上行共享信道 PUSCH - 物理上行控制信道 PUCCH - 物理随机接入信道 PRACH
2.5.1.2 物理信号 上行物理信号不携带任何来自上层的信息，定义为参考信号。
如果不启用上行跳频，那么用于传输的物理资源块就是 nPRB = nVRB ，其中 nVRB 可从上 行调度授权中得到【参考 TS.36.213】
如果类型 1 的跳频模式启用，那么物理资源块如下：
如果按照预定义的图样进行上行跳频，在时隙 ns 中用于传输的物理资源块由调度授权 以及预定义的跳频图样共同决定：
的资源块数，应满足：M
PUSCH RB
=
2α 2
⋅ 3α3
⋅ 5α5
≤
N
UL RB
，其中
α2,α3,α5 为
一个非负整数集合。一般来说为 2 的指数的资源块是比较好的，在做 DFT 时会比较快，但 是这样的规定对分配给 UE 的资源会有很大限制，因此给予了更大的灵活性，只要是 2,3,5 的倍数都可以考虑，同时也为了满足复杂度的要求，也只是限定于这三个基数的组合。 另外从上面的公式也可以看出，在上行信息到资源块的映射顺序，是先频域后时域的方式。 这也是很显然的，虽然 DFT 看起来是一次性计算，但是在发送的时候还是按照时间顺序来 进行的。
−
i)e
j
2πik
M
PUSCH sc
i=0
k
=
0,...,
M
PUSCH sc
−1
l = 0,..., M symb
M
PUSCH sc
−1
得到了一个复数符号块
z(0),..., z(M symb
−1)
。其中
M
PUSCH sc
=
M
PUSCH RB
⋅
N
RB sc
，而
M
PUSCH RB
为
eNB
分配给
UE
的
PUSCH
2.5.2 时隙结构和物理资源
2.5.2.1 资源栅格
每个时隙的传输信号被定义为
N UL RB
×
N RB sc
个子载波和
N
UL symb
个
SC-FDMA
符号组成的资
源栅格，如图
3
所示，其中
N
UL RB
为上行链路的资源块数，决定于小区中的上行带宽，需满
足：
N
min,UL RB
≤
N
UL RB
≤
N
max,UL RB
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subcarrier s
subcarrier s
One uplink slot Tslot
N
UL symb
SC-FDMA
symbols
k
=
N
UL RB
N
RB sc
−1
Resource
block
N
UL symb
×
N
RB sc
resource elements
Resource element
2a
QPSK+BPSK
21
2b
QPSK+QPSK
22
所有 PUCCH 格式，它的每个符号都使用一个循移位序列，其中 nccsell(ns ,l) 用来导出不同
PUCCH 格式的循环移位序列。 nccsell(ns ,l) 随符号序号 l 和时隙序号 ns 而变，如下式：
∑ nccsell(ns, l) =
2.5.3.4 物理资源映射
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复数符号块 z(0),..., z(M symb −1) 与一个幅度因子 βPUSCH 相乘，以跟协议 TS36.213 定义的
−1
分别为频域和时域的标号。资源粒子
(k,l) 与复数
ak ,l
相对应，如果某一个资源粒子不用于传送任何物理信号或者物理信道，那么 ak,l 要置为 0。
2.5.2.3 资源块
一个物理资源块定义为时域上
N
UL symb
个连续
SC-FDMA
符号和频域上
N
RB sc
个连续子载波。
其中
N
UL symb
和
N
的 PUCCH 和 PUSCH 不能同时在一个子帧里传输。
物理上行控制信道支持多种格式，如表 5 所示。格式 2a 和 2b 仅仅在普通循环前缀
下支持。
表 2.5.4-1 PUCCH 格式
PUCCH 格式
调制方式
某一子帧的传输比特数 M bit
1
N/A
N/A
1a
BPSK
1
1b
QPSK
2
2
QPSK
20
2⎦⋅
29
+
N
cell ID
。
2.5.3.2 调制
加扰后的比特序列
~
~
b (0),...,b (M bit
−1)
根据相应调制方式调制成复数符号
d (0),...,d (M symb −1) 。表 2.5.3.2-1 为上行共享信道所支持的调制方式。
表 4 上行调制方式
物理信道
调制方式
PUSCH QPSK, 16QAM, 64QAM
b~(i) = b~(i −1)
// 数据或信道质量编码比特，Rank 指示编码比特或 ACK/NAK 编码比特 else
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发射功率 PPUSCH 相一致，然后映射到分配给 PUSCH 传输的物理资源块，映射从 z(0) 开始。
根据分配的资源块（除了用于传输参考信号以及预留发射探测信号的资源外）进行映射，先 从在一个子幀的第一个时隙开始，以资源粒子的标号 k 的升序方式进行，然后是时域标号 l， 也即是先频域后时域的方式进行映射。
(k, l)
N sRcB
RB sc
N
×
UL RB
N
l=0
k =0 l = NsUymL b −1
图 3 上行资源栅格
2.5.2.2 资源粒子
资源栅格中的每个元素为一个资源粒子（RE），并且在一个时隙中被 (k,l) 唯一标识，其
中
k
=
0,...,
N
UL RB
N
RB sc
− 1 ，l
=
0,...,
N
UL symb
fhop (−1) =0 并且伪随机序列 c(i) 在 2.4.2.1 节描述，而 CURRENT_TX_NB 为传输块在时隙 ns
时传输的次数，伪随机序列生成器在每一个无线帧（SFN）开始时初始化为 cinit
=
N
cell ID
。
2.5.4 物理上行控制信道
物理上行控制信道 PUCCH 携带上行控制信息。为了保持上行的单载波特性，同一 UE
调制之前需用用
UE
专属扰码序列进行加扰，生成的扰码序列比特为
~
~
b (0),...,b (M
bit
−1)
，加
扰的过程如下： Set i = 0 while i < Mbit if b(i) = x
// ACK/NAK 或 Rank 指示占位比特
~ b (i)
=
1
else
if b(i) = y
// ACK/NAK 或 Rank 指示重复占位比特
Nsb = 1 并且是子帧内加子帧间跳频 Nsb = 1 并且是子帧间跳频
Nsb > 1
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yongzhi
Digitally signed by yongzhi DN: cn=yongzhi, c=CN, o=Deng, ou=Deng, email=yongzhid@126.com Reason: 希望大家能够尊重我的劳动成果 Date: 2010.08.30 21:47:38 +08'00'
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Scrambling
Modulation mapper
Transform precoder
Resource element mapper
SC-FDMA signal gen.
2.5.3.1 扰码
图 4 上行物理信道过程描述
比特块 b(0),...,b(M bit −1) ，其中 M bit 为一个子帧中物理上行共享信道传输的比特数，在
7 i=0
c(8NsUyLmb
⋅
ns
+
8l
+
i)
⋅
2i
其中，伪随机序列 c(i) 在 2.4.2.1 节中描述，伪随机序列生成器在无线幀的开始使用
cinit
=
N
cell ID
− 1) − 1)
+ 1) mod Nsb
+ ⎜⎛
i⋅10+9
c(k ) ×
⎝ k=i⋅10+1
Nsb = 2 2k−(i⋅10+1) ⎟⎞
⎠
mod( N sb
− 1)
+1) mod
N sb
Nsb > 2
⎧i mod 2
fm (i) = ⎨⎪CURRENT _ TX _ NB mod 2
⎪⎩
c(i ⋅10)
其中，
N
min,UL RB
=
6
，
N
max,UL RB
= 110
分别为所有系统带宽（1.4MHz,3MHz…20MHz）下的最小
和最大上行带宽，
N
UL RB
由
TS.36.104
给出。一个时隙的
SC-FDMA
符号数取决于上层配置的
的循环前缀的长度，由表 3 中给出。
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配置 常规循环前缀 扩展循环前缀
N
RB sc
12 12
N
UL symb
7 6
在频域上物理资源块的编号 nPRB 与一个时隙中资源粒子 (k, l) 之间的关系由下式给出：
n PRB
=
⎢ ⎢ ⎢⎣
k
N
RB sc
⎥ ⎥ ⎥⎦
2.5.3 物理上行共享信道 PUSCH
代表物理上行共享信道的基带信号由以下步骤生产： - 扰码 - 调制符号映射，生成复数符号 - 预编码，生成复数符号 - 将复数符号映射到资源单元 - 在每个天线端口生成复数时域 SC-FDMA 信号
由高层（RRC
层）提供，子带
N
sb RB
由下式给出,
⎣( ) ⎦ N
sb RB
=
⎪⎧ ⎨
⎪⎩
N
UL RB
N
UL RB
−
N
HO RB
−
N
HO RB
mod
2
Nsb
Nsb = 1 Nsb > 1
其中，子带数 Nsb 由高层（RRC 层）给定，函数 fm (i) ∈{0,1}决定是否使用镜像（mirroring）。
RB sc
由表
3
给出，故一个上行物理资源块由
N
UL symb
×
N
RB sc
个资源粒子组成，对应
于时域的一个时隙和频域的 180KHz 带宽。 表 3 资源块参数
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2.5.3.3 预编码变换
复数符号 d (0),..., d (M symb −1) 被分为 M symb
M
PUSCH sc
个子集，每个对应于一个
SC-FDMA
符号，按照下式进行预编码变换：
z(l
⋅
M
PUSCH sc
+
k)
=
∑ 1
M
PUSCH sc
M
PUSCH sc
−1
d (l
⋅
M
PUSCH sc
+
高层提供的跳频模式（Hopping-mode）参数决定跳频是子幀间（inter-subframe）还是子幀内
加子幀间（intra and inter-subframe）。
跳频函数 fhop (i) 和函数 f m (i) 如下：
⎧
0
Nsb = 1
∑ fhop (i)
=
⎪⎪( ⎨ ⎪⎪⎩(
fhop (i fhop (i
nPRB (ns )
(
ns
)
+
⎡⎢
N HO RB
2⎤⎥
Nsb = 1 Nsb > 1
nVRB
=
⎧⎪ ⎨ ⎪⎩nVRB
nVRB
−
⎡⎢
N
HO RB
2⎤⎥
Nsb = 1 Nsb > 1
其中
nVRB
通过上行授权得到【参考
TS36.213
8.1
节的描述】，参数
PUSCH-hoppingOffset,
N
HO RB
( (( ) ( )) ) ( ) nPRB(ns ) =
nVRB + fhop
i
⋅
N sb RB
+
N sb RB
−1
−2
nVRB
mod
N sb RB
⋅ fm (i)
mod(
N
sb RB
⋅
Nsb
)
i
=
⎧ ⎨
⎢⎣
ns
2⎥⎦
⎩ns
子帧间跳频 子帧内与加帧间跳频
nPRB
(ns
)
=
⎧⎪ ⎨⎪⎩nPRB