LTE中,PHICH中承載的是1個比特的PUSCH信道的混合ARQ ACK/NACK應(yīng)答信息。ACK的比特為1,NACK的比特為0。
PHICH占用的RE是在PBCH中指示的。在PBCH中使用lbit指示PHICH的長度,2bit指示PHICH使用的頻域資源。即PHICH組的數(shù)量。PHICH的長度分為正常長度(1個OFDM符號)和擴展長度(2或3個OFDM符號)兩種形式。
由于PHICH只能分布在控制信道區(qū)域,因此PHICH的長度也定義了控制信道長度(由PCFICH定義)的下限。不同的PHICH信道映射到相同的RE構(gòu)成了PHICH組,同一組內(nèi)的不同的PHICH信道是通過復(fù)數(shù)正交的Walsh碼序列來區(qū)分的。對于正常的CP,每個PHICH組包含8個PHICH (對應(yīng)Walsh碼的長度為4),對于擴展CP,每個PHICH組包含4個PHICH(對應(yīng)Walsh碼的長度為2)。
PHICH的調(diào)制方式是BPSK,為了ACK/NACK傳輸?shù)目煽啃,每個ACK/NACK在傳輸之前進行3次重復(fù)編碼,即1變成(1,1,1)。
每個PHICH組占用3個REG,分布在LTE系統(tǒng)的整個帶寬上。第一個REG在頻域上的偏移與小區(qū)的ID有關(guān)。PHICH中的REG在頻域和時域上是均勻分配的。
PHICH是對上一周期PUSCH上行數(shù)據(jù)的ACK或NACK的反饋。PHICH所屬的PHICH組以及在組內(nèi)使用的擴頻碼與對應(yīng)的PUSCH占用的最低RB有關(guān)。同時,為了處理上行多用戶MIMO的情況,PHICH的編號還與上行的DMRS有關(guān)。
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PHICH
PHICH用于對PUSCH傳輸?shù)臄?shù)據(jù)回應(yīng)HARQ ACK/NACK。每個TTI中的每個上行TB對應(yīng)一個PHICH,也就是說,當(dāng)UE在某小區(qū)配置了上行空分復(fù)用時,需要2個PHICH。
一、PHICH資源介紹
小區(qū)是通過MasterInformationBlock的phich-Config字段來配置PHICH的。
LTE:PHICH(一)
圖1: PHICH-Config
Phich-Duration指定了是使用control region中的1個symbol還是3(或2)個symbol來發(fā)送PHICH,對應(yīng)36.211的Table 6.9.3-1。
通常會配置只使用第一個OFDM symbol來發(fā)送PHICH,這樣即使PCFICH解碼失敗了,也不影響PHICH的解碼。但在某些場景下,比如系統(tǒng)帶寬較小的小區(qū)(如1.4MHz,總共只有6個RB),其頻域分集的增益要比系統(tǒng)帶寬較大的小區(qū)(如20MHz)的小區(qū)要低。通過使用extended PHICH duration,能提高時間分集的增益,從而提高PHICH的性能。
LTE:PHICH(一)
注:TDD中,PSS隨著子幀1和6的第三個symbol傳輸(在DwPTS中),所以在extended PHICH duration下,只能使用2個symbol來發(fā)送PHICH。
PHICH duration的配置限制了CFI取值范圍的下限,也就是說,限制了control region至少需要占用的symbol數(shù)。對于下行系統(tǒng)帶寬LTE:PHICH(一)的小區(qū)而言,如果配置了extended PHICH duration,UE會認為CFI的值等于PHICH duration,此時UE可以忽略PCFICH的值;對于下行系統(tǒng)帶寬LTE:PHICH(一)的小區(qū)而言,由于CFI指定的可用于control region的symbol數(shù)可以為4(見36.212的5.3.4節(jié)),大于PHICH duration可配置的最大值3,如果此時配置了extended PHICH duration,UE還是要使用PCFICH指定的配置。即“CFI和extended PHICH duration相比較,取其大者”。(見36.213的9.1.3節(jié)和[1])
phich-Resource指定了control region中預(yù)留給PHICH的資源數(shù),它決定了PHICH group的數(shù)目。
多個PHICH可以映射到相同的RE集合中發(fā)送,這些PHICH組成了一個PHICH group,即多個PHICH可以復(fù)用到同一個PHICH group中。同一個PHICH group中的PHICH通過不同的orthogonal sequence來區(qū)分。即一個二元組LTE:PHICH(一)唯一指定一個PHICH資源,其中LTE:PHICH(一)為PHICH group索引,LTE:PHICH(一)為該PHICH group內(nèi)的orthogonal sequence索引。
一個小區(qū)內(nèi)可用的PHICH group數(shù)的計算方式如圖2所示。
LTE:PHICH(一)
圖2:如何計算PHICH group的個數(shù)
注意:LTE:PHICH(一)的場景只出現(xiàn)在TDD 0這種配置下,此時對應(yīng)子幀所需的PHICH group數(shù)量是LTE:PHICH(一)時的2倍。這是因為只有在TDD 0配置下,一個系統(tǒng)幀內(nèi)的下行子幀數(shù)少于上行子幀數(shù),此時同一個下行子幀可能需要反饋2個上行子幀的ACK/NACK信息,所以需要2倍的PHICH資源。
從圖2可以看出:對于FDD而言,PHICH group數(shù)僅與phich-Resource的配置相關(guān);而對于TDD而言,PHICH group數(shù)不僅與phich-Resource的配置相關(guān),還與uplink-downlink configuration以及子幀號相關(guān)。
LTE:PHICH(一)越大,可復(fù)用的UE數(shù)越多,支持調(diào)度的上行UE數(shù)也就越多,但碼間干擾也就越大,解調(diào)性能也就越差。與此同時,control region內(nèi)可用于PDCCH的資源數(shù)就越少。
一個PHICH group可用的orthogonal sequence數(shù)見36.211的Table 6.9.1-2?梢钥闯觯瑢ormal CP而言,一個PHICH group支持8個orthogonal sequence,即支持8個PHICH復(fù)用;對Extended CP而言,一個PHICH group支持4個orthogonal sequence,即支持4個PHICH復(fù)用。
LTE:PHICH(一)
通過上面的介紹,我們可以計算出一個小區(qū)在某個下行子幀所包含的PHICH資源數(shù):對應(yīng)Normal CP,其值為LTE:PHICH(一);對應(yīng)Extended CP,其值為LTE:PHICH(一)。(我們可以認為:在FDD下,LTE:PHICH(一))
一個小區(qū)真正所需的PHICH資源總數(shù)取決于:(1)系統(tǒng)帶寬;(2)每個TTI能夠調(diào)度的上行UE數(shù)(只有被調(diào)度的上行UE才需要PHICH);(2)UE是否支持空分復(fù)用(2個上行TB就對應(yīng)2個PHICH)等。
PHICH配置必須在MIB中發(fā)送的原因在于:SIB是在PDSCH中發(fā)送的, PDSCH資源是通過PDCCH來指示的, PDCCH的盲檢又與PHICH資源數(shù)的配置相關(guān)(詳見《LTE:CCE介紹》系列),因此UE需要提前知道PHICH配置以便成功解碼SIB。
對于FDD而言,接收到MIB就可以計算出預(yù)留給PHICH的資源。
對于TDD而言,UE僅僅接收到MIB是不夠的,UE還需要知道uplink-downlink configuration和子幀號。通過小區(qū)搜索過程,UE已經(jīng)知道了當(dāng)前子幀號(見《LTE:小區(qū)搜索過程(cell search procedure)》);而UE需要接收到SIB1后,通過SystemInformationBlockType1的tdd-Config的subframeAssignment字段才能知道uplink-downlink configuration。問題來了:SIB1在PDSCH中發(fā)送,需要先解碼PDCCH,且PDCCH的解碼與PHICH資源數(shù)的計算相關(guān);而PHICH資源數(shù)的計算又依賴于SIB1中指定的uplink-downlink configuration,這就形成了死鎖。解決的方法是,UE在接收SIB1時,會使用不同的LTE:PHICH(一)值(0~2,見圖2)去嘗試盲檢,直到成功解碼出SIB1為止,從而得到uplink-downlink configuration。
二、PHICH物理層處理
每個HARQ確認信息(1 bit:對應(yīng)一個上行TB)先重復(fù)3遍(見36.212的5.3.5節(jié)),接著使用BPSK調(diào)制和使用一個長為4(對于Extended CP而言,長為2)的orthogonal sequence進行擴頻,再使用小區(qū)特定的攪擾序列進行加擾后,就得到12個加擾symbol(見36.211的6.9.1節(jié))。
多個PHICH映射同一個PHICH group時,是將多個PHICH的映射到同一個RE的symbol相加來實現(xiàn)的。(對應(yīng)36.211的6.9.3節(jié)中的公式LTE:PHICH(一))
每個PHICH group會映射到3個REG中,這3個REG是分開的,彼此間隔1/3下行系統(tǒng)帶寬。12個symbol如何映射到對應(yīng)的REG、層匹配、預(yù)編碼、以及如何映射到RE,詳見36.211的6.9.2節(jié)和6.9.3節(jié)。
LTE:PHICH(一)
圖3:PHICH結(jié)構(gòu)
在control region的第一個OFDM symbol,資源首先會分配給PCFICH,PHICH只能映射到?jīng)]有被PCFICH使用的那些RE上。同一個PHICH group中的所有PHICH映射到相同的RE集合上;不同的PHICH group使用的RE集合是不同的。
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