NR PUCCH PUCCH format 0/1

Posted 2022-09-23 modem协议笔记

NR中PUCCH物理信道用来发送上行控制信息Uplink Control Information(UCI)，当然UCI也可以在PUSCH上发送。UCI 内容包括：CSI,HARQ ACK/NACK ,SR  及上述三者的组合信息。

那先看下PUCCH format ，序列的生成及资源映射的相关内容。

NR中支持5种格式PUCCH，根据PUCCH format占用时域符号长度分为短PUCCH（1-2个符号，PUCCH 0/2)和长PUCCH（4-14个符号，PUCCH1/3/4）。使用短PUCCH 能够支持更快速的HARQ应答/信道状态反馈，用于超低时延场景；5种PUCCH格式占用符号数，携带的信息bits数，如上表。长格式PUCCH format 1/3/4可以支持时隙内和时隙间跳频，短格式PUCCH format 0/2可以支持时隙内跳频（2个符号时）。

当使用时隙内跳频时，第一跳发送的符号个数为N_PUCCH_symb /2(向下取整)，N_PUCCH_symb 为PUCCH 的符号长度。

不考虑frequency hopping，1个PUCCH format 对应就是一块时频资源，通过starting symbol Index 和nr of symbols 确定时域资源位置；通过startingPRB和nr of PRBs确定频域资源位置。

starting symbol Index指的是slot内 PUCCH format对应符号的index，对于长PUCCH starting symbol Index 范围是0～10，短PUCCH starting symbol Index 是0～13；PUCCH是包含在一个时隙中的，Start symbol index + nr of symbols <= 14。starting PRB的参考点是激活BWP的下边界PRB 0。

先看PUCCH format 0，PUCCH 0用于发送HARQ的ACK/NACK反馈，也可以携带SR信息；PUCCH 0发送的信息bit为1 或者2个（对应调度的PDSCH 信道两个Codeword时）；PUCCH 0在频域上占用一个RB，在时域上占用1-2个符号。

PUCCH 0高层相关配置参数

initialCyclicShift :初始循环移位

nrofSymbols:符号个数

startingSymbollndex:开始符号索引，时隙内任意位置。

format 0  支持循环移位 0~11 ，可以支持12 个UE复用，给不同的UE 配置不同的循环移位值  即可实现format 0的复用。

38.213 

PUCCH format 0 为短PUCCH，时域占用1～2个OFDM符号，用于传输1～2bit的 HARQ-ACK和SR。为了保证在一个OFDM符号上较低的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）特性，以及多用户复用传输特性，PUCCH format 0没有调制过程，不使用参考信号，HARQ-ACK的不同组合状态通过使用同一个基序列的不同循环移位产生的传输序列来表达。PUCCH 0发送ack/nack反馈，0代表NACK,1代表ACK。

例如原始序列0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11，单bit HARQ 场景:

发送的序列是0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11  循环移位是0则是nack；

发送的序列是6,7,8,9,10,11,0,1,2,3,4,5  循环移位是6代表 ack 。

当使用2bits时，Mcs 参照38.213 Table 9.2.1-4中的情况表达不同的含义。

PUCCH format 0,1,3,4  均使用38.211 5.2.2中的低均峰比序列type 1。

低峰均值比序列是基于基序列生成，而基序列是基于ZC 序列生成。ZC序列是CAZAC（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）序列，具有恒幅、零自相关的优良特点；且具有良好的互相关性，即对于任意CAZAC原始序列与其循环移动n位后的序列互不相关；任意CAZAC序列经过（FFT/IFFT）后仍然是CAZAC序列。协议中根据序列长度分别定义了基序列---如果Mzc 为6、12、18、24，使用如图红框表达式（一种特殊的QPSK-based序列）；如果Mzc 为30 ，使用黄框中的表达式。

对于PUCCH format 0 Mzc=12 使用红框中的基序列表达式。

PUCCH format 0,1,3,4  使用的低均峰比序列type 1 表达式如下

基序列分成30组，对于PUCCH 0 来说 每组一个基序列 v=0 ；基序列组号u和v的值根据公式确定，主要与RRC 层参数 pucch-GroupHopping 相关。

下面看PUCCH 0  u和v的确定方法。

pucch-GroupHopping:用于PUCCH format 0,1,3,4；“neither”代表group和sequence hopping 都不开启；“enable”代表 enable group 但是disable sequence hopping;"disable" 代表disable group但是 enable sequence hopping。  

v和u的确定和RRC配置参数 pucch-GroupHopping有关系：

当pucch-GroupHopping=neither时，基序列组和序列不变 ；

当pucch-GroupHopping=enable时，基序列组跳变，序列不变； 

当pucch-GroupHopping=disable时，基序列组不变，序列跳变。

u 和v确定后，PUCCH 基序列也就确定，之后再确定循环移位，PUCCH使用的低均峰比序列type 1序列就可以完全确定下来。

循环移位的确定公式及对应参数的取值如下图。

相比于R15，R16多了一个参数mint及对应RRC IE,当有配置 useInterlacePUCCH-PUSCH时，mint=5n_IRB ;否则mint=0。这个interlace和NR-U相关，暂不关注。

下面就是根据低均峰比序列type 1生成PUCCH format 0 序列的过程。

最后要把序列映射到具体RE上，映射顺序先频域k,再时域l。PUCCH 0天线端口号 p=2000；其实PUCCH 0/1/2/3/4 使用的天线端口号都是 p=2000。

从资源映射和PUCCH 0序列特点可以看出，PUCCH 0时域资源可以配置1 或2个符号，不影响复用的UE个数，当配置为2个符号时，可以提升ACK反馈的可靠性。当进行的是interlaced 传输时，对于每一个interlace RB要进行相同的资源映射过程。

解调（De-Modulation）和调制（Modulation）相对应，如果UCI没有经过调制，UE不需要发送DM-RS， 根据38.211 内容看PUCCH format 0直接通过Cyclic Shift表示UCI，不需要编码、加扰和调制，因而PUCCH format 0 不需要DMRS 。因此PUCCH format 1、PUCCH format 2、PUCCH format 3和PUCCH format 4有DM-RS的序列生成 及需要资源映射。

再看下PUCCH format 1，PUCCH format 1属于长PUCCH，在时域占用符号个数4-14个，承载的信息bit最多2个;用于HARQ的ACK/NACK反馈，也可以携带SR信息;PUCCH 1在频域上占用1个RB。

PUCCH 1 RRC层相关配置参数如下。

initialCyclicshift:初始循环位数（0～11）

nrofSymbols：符号个数4-14

startingSymbollndex:开始符号索引

timeDomainOCC：时域OCC配置（0～6）

根据initialCyclicshift和timeDomainOCC 可知，PUCCH 1最多支持12×7=84UE复用。

PUCCH 1 的ACK/NACK 反馈信息 1 或者 2bits -- 1 表示 ACK，0 表示NACK；采用/2 BPSK（1 bit）和QPSK(2 bits) 调制，调制后为一个复值符号；PUCCH 1也支持PUCCH-GroupHopping配置。

PUCCH 1 正交序列关系图如下

以最后一行PUCCH 有14个符号为例，no intra-slot hopping 时 PUCCH 占用的符号数是7 那其余的7个就是PUCCH DMRS，根据PUCCH DMRS资源映射的公式，可以看出DMRS 占用偶数符号  

当 enable 时隙内跳频时，第一跳有3个PUCCH 符号及4个PUCCH DMRS 符号，第二跳有4个PUCCH 符号和3个PUCCH DMRS 符号也很好理解。

下面就看下PUCCH 1 DMRS。

intraSlotFrequencyHopping  不配置时 默认disable.

PUCCH 1有进行BPSK/QPSK,所以需要解调参考信号DM-RS，通过上面的映射关系可以看到PUCCH 1 DM-RS 最终会映射在偶数符号位置，从符号0开始，结束位置和配置的PUCCH 1符号个数相关。

PUCCH 1资源映射时，不能使用DM-RS 的资源。当进行的是interlaced 传输时，对于每一个interlace RB要进行相同的资源映射过程。

举两个例子说明下PUCCH1 和DMRS的具体分布情况。

PUCCH 1 不跳频 进行14个symbol传输时，PUCCH 1 开始符号索引为0 。14 symbol 不跳频时，PUCCH 和DMRS 的分布如下。

7 symbol PUCCH 1跳频时，根据各自表格中的情况 可以确定PUCCH 1 DMRS 各占几个符号：第一跳PUCCH 1 占1个符号，DMRS占2个符号；第二跳 PUCCH 1占2个符号，DMRS 占2个符号，则PUCCH 和DMRS 的分布如下。

 SR的发送 38.213 9.2.4

网络端可以通过配置SchedulingRequestResourceConfig/schedulingRequestID-BFR-SCell/schedulingRequestID-LBT-SCell去调度PUCCH format0/1发送SR，SR本身并不携带额外的信息，就是一个请求网络端调度资源的指示。

R16 在SchedulingRequestResourceConfig 中增加了一个指明优先级的参数，phy-PriorityIndex：指示在物理层处理SR时的优先级，p0 代表lowpriority, p1代表high priority。没有配置时默认priority 0。

periodicityAndOffset可以提供SR_periodicity 和SR_offset。如果SR_periodicity 大于1个时隙时，SR 的具体发送时刻由上面的蓝色公式决定；如果SR_periodicity =1个时隙，这时候SR_offset应该配置为0，则每个时隙都是SR 的发送时刻；如果SR_periodicity <1个时隙,SR 的发送时刻对应的符号l 由公式 （l-l0 mod SR_periodicity）mod SR_periodicity=0 决定，其中l0是PUCCH format中配置的startingSymbolIndex。

只有当UE有positive SR,即UE真的需要请求调度时才发送。当使用PUCCH 0发送SR时，M0 和发送HARQ-ACK一样，从高层配置参数获得 并且Mcs=0（M0和Mcs与计算循环移位相关）。当用PUCCH 1发送SR时，参照38.211 中的规定，但是b(0)要设置为0（b(0)对应的PUCCH 1 序列调制前的数据bit）。

目前只见过SchedulingRequestResourceConfig，例子如下.

 HARQ-ACK 和SR复用

如果在一个时隙内，UE的SR发送时刻和发送HARQ-ACK的时刻重叠了，UE可以在PUCCH 0上发送SR。

如果UE需要发送的为positive SR(请求SR)，通过循环移位的方式指示HARQ-ACK信息和SR。

如果UE 需要发送的为Positive SR ，通过循环移位的方式指示HARQ-ACK信息和SR  如上面的Table 9.2.5-1 和Table 9.2.5-2 中的Mcs设定情况。

HARQ-ACK和SR复用在PUCCH format 1，当在同一个时隙内，UE要使用PUCCH format 1发送Positive SR和最多2 bits HARQ-ACK应答时，UE使用SR对应的PUCCH 1资源发送HARQ-ACK；当在同一个时隙内，UE要使用PUCCH 1发送Negative SR和最多2 bits HARQ-ACK 应答时，UE使用HARQ-ACK 对应的PUCCH 1 资源发送HARQ-ACK 信息。微信同步更新欢迎关注同名“modem协议笔记”。