5.5.2 短PUCCH结构设计
针对短PUCCH设计首先需要确定的是其支持的时域长度。2017年1月RAN1 #AH_NR会议中讨论了两种方案:只支持1符号长度和支持多于1符号的长度。若短PUCCH只支持1符号长度,则存在的主要问题是短PUCCH与长PUCCH的覆盖差异较大,影响系统效率。后经讨论确定NR短PUCCH的时域长度可配置为1符号或2符号。时域长度确定之后,3GPP RAN1#88次会议上,提出了如下短PUCCH结构设计方案[25-28],见图5-48。
图5-48 短PUCCH结构方案示意图
· 方案1:RS与UCI在每个时域符号内通过FDM方式复用。
· 方案2:RS与UCI通过TDM方式复用。
· 方案3:RS与UCI在一个时域符号内通过FDM方式复用,而其他时域符号上只映射UCI。
· 方案4:对于小负载情况,使用序列传输方式,不使用RS。
· 方案5:对于小负载情况,使用序列传输方式且使用RS。
· 方案6:RS与UCI通过Pre-DFT方式复用,如图5-49所示。
图5-49 Pre-DFT复用示意图
上述方案中,方案1最为灵活,可用于1符号或2符号PUCCH。通过调整频域资源分配可承载较多比特的UCI信息,且可实现不同的编码速率,但该方案仅适用于CP-OFDM波形,PAPR较高。方案2、方案3可以认为是对方案1的扩展,但都受限应用于2符号PUCCH。方案2能在相同RS开销下实现单载波传输,而方案3可以降低RS开销。方案2、方案3采用前置RS的目的是降低解调时延,但是由于2符号PUCCH自身时长很短,因此采用前置RS带来的时延增益并不明显。另外,由于方案2、方案3的信道结构无法适用于单符号PUCCH,若采用方案2、方案3将会导致标准复杂,即需要针对不同的PUCCH时长定义不同的结构。方案4、方案5使用序列,好处在于PAPR低且可提供多用户间的复用能力,但缺点为承载的UCI容量受限。从检测性能来看[28],针对不同的场景,方案1与方案4可分别得到最优检测性能,而方案1与方案6的性能基本相当,但方案6的实现较为复杂。
随着讨论的推进,针对短PUCCH结构的讨论逐步分化为1符号PUCCH设计、2符号PUCCH设计。最早达成的结论是承载2 bit以上UCI的1符号PUCCH采用方案1的结构(3GPP RAN1#88bis次会议上),并在随后的RAN1会议上确定RS开销为1/3,占用的PRB数量可配置。而对承载1~2 bit UCI的1符号PUCCH,在RAN1#90次会议上确定采用方案4的结构,且使用12长ZC序列。而对2符号PUCCH设计,又考虑了如下两种设计原则。
· 方法1:2符号PUCCH由两个1符号PUCCH组成,两个符号传输相同的UCI。
■ 方法1-1:UCI信息在两个符号上重复传输。
■ 方法1-2:UCI信息经编码后分布于两个符号上传输。
· 方法2:两个符号上分别传输不同的UCI,时延敏感UCI(如ACK/NACK)通过第二个符号传输,以获得更长的UCI准备时间。
由于方法2等效于独立传输两个1符号PUCCH,因此没必要单独定义成为一个PUCCH格式。最终RAN1#89次会议确定载1~2 bit UCI的2符号PUCCH使用方法1-1,即在两个符号上分别传输12长ZC序列且承载相同的UCI信息。承载2 bit以上UCI的2符号PUCCH中,每个符号上的RS结构与1符号PUCCH相同,但UCI信息编码后映射到两个符号上传输(2017年9月RAN1#AH3)。
在3GPP协议中,承载1~2 bit UCI的短PUCCH称为PUCCH格式0,承载2 bit以上UCI的短PUCCH称为PUCCH格式2。PUCCH格式0使用12位长序列的不同循环移位表征ACK或NACK信息,如表5-10和表5-11所示。PUCCH格式2频域可使用1~16个PRB,结构如图5-50所示。
表5-10 1 bit ACK/NACK信息与PUCCH格式0序列循环移位映射关系
表5-11 2 bit ACK/NACK信息与PUCCH格式0序列循环移位映射关系
图5-50 PUCCH格式2结构示意图