PUCCH（1）上行控制信道（PUCCH）设计

最新推荐文章于 2025-11-14 15:32:56 发布

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本文详细介绍了5G NR物理上行控制信道（PUCCH）的设计，包括长PUCCH和短PUCCH的引入、结构设计、资源分配策略以及与其他上行信道的冲突解决。长PUCCH注重覆盖和低峰均比（PAPR），短PUCCH则追求高效率和灵活性。设计中考虑了多种场景和UCI负载，以适应不同业务需求。资源分配采用了灵活的机制，确保高系统效率并减少冲突。

1.长、短PUCCH格式的引入

NR采用灵活的资源分配方式，包括：

灵活的ACK/NACK反馈
灵活的额TDD上下行配置
灵活的时频域物理资源分配等

另外NR系统中支持多种业务类型，不同业务类型的时延要求、不同的可靠性要求。因此，NR PUCCH设计需要满足如下要求

高可靠性

在 FR1（频率范围1，即小于6GHz）频谱上，NR PUCCH的覆盖应与LTE PUCCH的相同。LTE PUCCH格式1、格式1a、格式1b在频域上占用一个PRB，在时域上占用14个OFDM符号，码域上使用CAZAC序列。由于LTE PUCCH自身具有较高的可靠性，NR PUCCH需要较多的时域符号以实现与其类似的覆盖。

在FR2（频率范围2，即大于6GHz）频谱上，NR系统设计不需要受限于LTE的覆盖要求。但由于FR2自身的传输特性（较大的传播/穿透损耗，较大的相位噪声、较低的功率谱密度等），NR PUCCH也需要使用较多符号以提供足够的覆盖。

高灵活性

当信道条件较好，上行覆盖不受限时，使用较少的时域资源传输PUCCH：

一方面可以降低PUCCH占用的物理资源数量；
另一方面能够充分利用系统中时域资源碎片，从而提高系统效率。
另外，对URLLC业务，传输信道的时长也不能太长，否则讲将无法满足其短时延的性能需求。

高效率

在LTE系统中，ACK/NACK复用传输只用于TDD系统或FDD载波聚合系统。从系统的角度来看，多个PDSCH对应的ACK/NACK信息通过一个PUCCH复用传输，上行传输效率较高。在NR系统中，由于引入了灵活的ACK/NACK反馈时延，对TDD载波和FDD载波ACK/NACK复用传输的情况都会出现。进一步得，对不同上行时隙，其承载的有效ACK/NACK负载差异可能很大。根据实际的负载调整PUCCH的传输时长，在保证其覆盖的前提下，也有利于提高洗头膏效率。

NR系统为了兼顾高可靠性、高灵活性、高效率，在RAN1#86bis会议上确定支持两种PUCCH类型，即长PUCCH和短PUCCH。

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的时域长度可以配置为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。

方案1 RS（参考信号）与UCI（上行控制信息）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
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、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、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。由于方案2、3的信道结构无法适用于单符号PUCCH，若采用方案2、3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、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。
	方案2能在相同RS开销下实现单载波传输	方案3可以降低RS开销。
从检测性能来看，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。