LTE物理信道PHICH分析.docx
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LTE物理信道PHICH分析.docx
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LTE物理信道PHICH分析
PHICH
PHICH用于对PUSCH传输的数据回应HARQACK/NACK。
每个TTI中的每个上行TB对应一个PHICH,也就是说,当UE在某小区配置了上行空分复用时,需要2个PHICH。
映射到相同的资源元素集多种PHICH组成一个PHICH组,其中在相同PHICH组中的PHICH通过不同的正交序列区分。
一个PHICH资源由索引对
(nPHICHgroup,nPHICHseq)定义,其中nPHICHgroup为PHICH组标号,nPHICHseq为该组中的正交序列索引
1、PHICH资源介绍
小区是通过MasterInformationBlock的phich-Config字段来配置PHICH的。
图1:
PHICH-Config
1.1Phich-Duration
Phich-Duration指定了是使用controlregion中的1个symbol还是3(或2)个symbol来发送PHICH,对应36.211的Table6.9.3-1。
Phich-Duration有两个选择:
正常和扩展,不同的是正常CP只使用1个OFDM符号,而扩展CP将使用2个或3个OFDM符号。
通常会配置只使用第一个OFDMsymbol来发送PHICH,这样即使PCFICH解码失败了,也不影响PHICH的解码。
扩展是用于较小的信道带宽,如1.4MHz的,在这种情况下,有总共只有6PRBS,频域分集的增益要比系统带宽较大的小区(如20MHz)的小区要低,通过使用extendedPHICHduration,能提高时间分集的增益,从而提高PHICH的性能。
PHICH持续时间
非MBSFN子帧
MBSFN子帧
帧结构类型2中的子帧1和子帧6
其他情况
同时支持PDSCH和PMCH的载波
Normal
1
1
1
Extended
2
3
2
注:
TDD中,PSS随着子帧1和6的第三个symbol传输(在DwPTS中),所以在extendedPHICHduration下,只能使用2个symbol来发送PHICH。
PHICHduration的配置限制了CFI取值范围的下限,也就是说,限制了controlregion至少需要占用的symbol数。
对于下行系统带宽
的小区而言,如果配置了extendedPHICHduration,UE会认为CFI的值等于PHICHduration,此时UE可以忽略PCFICH的值;对于下行系统带宽
的小区而言,由于CFI指定的可用于controlregion的symbol数可以为4(见36.212的5.3.4节),大于PHICHduration可配置的最大值3,如果此时配置了extendedPHICHduration,UE还是要使用PCFICH指定的配置。
即“CFI和extendedPHICHduration相比较,取其大者”。
(见36.213的9.1.3节和[1])
1.2phich-Resource
phich-Resource指定了controlregion中预留给PHICH的资源数,它决定了PHICHgroup的数目。
多个PHICH可以映射到相同的RE集合中发送,这些PHICH组成了一个PHICHgroup,即多个PHICH可以复用到同一个PHICHgroup中。
同一个PHICHgroup中的PHICH通过不同的orthogonalsequence来区分。
即一个二元组
唯一指定一个PHICH资源,其中
为PHICHgroup索引,
为该PHICHgroup内的orthogonalsequence索引。
一个小区内可用的PHICHgroup数的计算方式如图2所示。
图2:
如何计算PHICHgroup的个数
上下行配比
上下行转换周期
Subframenumber
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
5ms
2
1
-
-
-
2
1
-
-
-
1
5ms
0
1
-
-
1
0
1
-
-
1
2
5ms
0
S
-
1
0
0
S
-
1
0
3
10ms
1
S
-
-
-
0
0
0
1
1
4
10ms
0
S
-
-
0
0
0
0
1
1
5
10ms
0
S
-
0
0
0
0
0
1
0
6
5ms
1
1
-
-
-
1
S
-
-
1
注意:
的场景只出现在TDD0这种配置下,此时对应子帧所需的PHICHgroup数量是
时的2倍。
这是因为只有在TDD0配置下,一个系统帧内的下行子帧数少于上行子帧数,此时同一个下行子帧可能需要反馈2个上行子帧的ACK/NACK信息,所以需要2倍的PHICH资源。
从图2可以看出:
Ø对于FDD而言,PHICHgroup数仅与phich-Resource的配置相关;
Ø而对于TDD而言,PHICHgroup数不仅与phich-Resource的配置相关,还与uplink-downlinkconfiguration以及子帧号相关。
越大,可复用的UE数越多,支持调度的上行UE数也就越多,但码间干扰也就越大,解调性能也就越差。
与此同时,controlregion内可用于PDCCH的资源数就越少。
一个PHICHgroup可用的orthogonalsequence数见36.211的Table6.9.1-2。
可以看出:
Ø对NormalCP而言,一个PHICHgroup支持8个orthogonalsequence,即支持8个PHICH复用;
Ø对ExtendedCP而言,一个PHICHgroup支持4个orthogonalsequence,即支持4个PHICH复用。
通过上面的介绍,我们可以计算出一个小区在某个下行子帧所包含的PHICH资源数:
对应NormalCP,其值为
;对应ExtendedCP,其值为
。
(我们可以认为:
在FDD下,
)
一个小区真正所需的PHICH资源总数取决于:
(1)系统带宽;
(2)每个TTI能够调度的上行UE数(只有被调度的上行UE才需要PHICH);
(3)UE是否支持空分复用(2个上行TB就对应2个PHICH)等。
当UE在某小区配置了上行空分复用时,需要2个PHICH
PHICH配置必须在MIB中发送的原因在于:
SIB是在PDSCH中发送的,PDSCH资源是通过PDCCH来指示的,PDCCH的盲检又与PHICH资源数的配置相关,因此UE需要提前知道PHICH配置以便成功解码SIB。
对于FDD而言,接收到MIB就可以计算出预留给PHICH的资源。
对于TDD而言,UE仅仅接收到MIB是不够的,UE还需要知道uplink-downlinkconfiguration和子帧号。
通过小区搜索过程,UE已经知道了当前子帧号(见《LTE:
小区搜索过程(cellsearchprocedure)》);而UE需要接收到SIB1后,通过SystemInformationBlockType1的tdd-Config的subframeAssignment字段才能知道uplink-downlinkconfiguration。
问题来了:
SIB1在PDSCH中发送,需要先解码PDCCH,且PDCCH的解码与PHICH资源数的计算相关;而PHICH资源数的计算又依赖于SIB1中指定的uplink-downlinkconfiguration,这就形成了死锁。
解决的方法是,UE在接收SIB1时,会使用不同的
值(0~2,见图2)去尝试盲检,直到成功解码出SIB1为止,从而得到uplink-downlinkconfiguration。
1.3现网设置情况
MODPHICHCFG
PHICH持续时间模式
PhichDuration
含义:
该参数表示PHICH信道的持续时间的模式。
当该参数配置为NORMAL时,PDCCH占用的OFDM符号数可以自适应调整;当该参数配置为EXTENDED时,不支持自适应调整PDCCH占用的OFDM符号数,若带宽为1.4M,则PDCCH占用的OFDM符号数可取值为3或4;对于其它带宽,PDCCH占用的OFDM符号数只能为3。
模式和实际持续时间的对应关系参见3GPPTS36.211。
界面取值范围:
NORMAL(普通),EXTENDED(扩展)
建议值:
NORMAL(普通)
修改是否中断业务:
否(且不影响空闲模式UE)
对无线网络性能的影响:
该参数设置为"NORMAL",PHICH仅占用第一个OFDM符号,PDCCH占用的OFDM符号数可以自适应变化。
该参数设置为"EXTENDED",PHICH占用前3个OFDM符号,此时PDCCH占用的OFDM符号数为固定3个,PDCCH符号自适应算法将失效。
在低负载下设置"NORMAL"相比"EXTENDED"下行吞吐率更大。
适用制式:
L
PHICH资源
PhichResource
含义:
该参数用于计算小区PHICH信道的资源,对应协议中的参数Ng。
参数Ng使用的细节参见3GPPTS36.211。
界面取值范围:
ONE_SIXTH(1/6),HALF(1/2),ONE
(1),TWO
(2)
实际取值范围:
ONE_SIXTH,HALF,ONE,TWO
建议值:
ONE
(1)
修改是否中断业务:
否(且不影响空闲模式UE)
对无线网络性能的影响:
该参数设置的越小,PHICH信道的组数越少,每个PHICH组内码分复用的用户个数越多,PHICH解调性能越差,PDCCH资源支持单TTI调度的用户个数越多;该参数设置的越大,每个PHICH组内码分复用的用户个数越少,PHICH解调性能越好,PDCCH资源支持单TTI调度的用户个数越少。
适用制式:
L
2、PHICH物理层处理
2.1信道编码-1/3重复码
到达编码单元的HARQ指示表示HARQ的应答信息。
图5.3.5-1给出了其编码流程。
图5.3.5-1HI编码
每个HARQ确认信息1bit,对应一个上行TB;重复3遍(见36.212的5.3.5节):
1/3重复编码
HARQ指示按照表5.3.5-1进行信道编码,其中肯定应答用HI=1表示,否定应答用HI=0表示。
Table5.3.5-1:
HI码字
HI
HI码字
0
<0,0,0>
1
<1,1,1>
1bit的HI经过码率为1/3的信道编码,得到一个3bit的codeword。
2.2调制-BPSK
一个子幀中在一个PHICH上传输的比特块b(0),...,b(Mbit−1)应该按BPSK进行调制,产生复数调制符号块z(0),...,z(Ms−1),其中Ms=Mbit。
表3.9.1-1规定了适用于物理混合ARQ指示信道的调制方案
2.3扩频加扰-8个长度为4的正交序列&31位加扰码
使用一个长为4(对于ExtendedCP而言,长为2)的orthogonalsequence进行扩频,再使用小区特定的加扰序列进行加扰后,就得到12个加扰symbol(见36.211的6.9.1节)。
2.4资源组调整,层映射和预编
Ø层映射和预编码操作取决于循环前缀长度和用于PHICH传输天线端口数。
ØPHICH应该与PBCH在相同的天线端口上传输。
2.5RE映射
Ø多个PHICH映射同一个PHICHgroup时,是将多个PHICH的映射到同一个RE的symbol相加来实现的。
每个PHICHgroup会映射到3个REG中,这3个REG是分开的,彼此间隔1/3下行系统带宽。
12个symbol如何映射到对应的REG、层匹配、预编码、以及如何映射到RE,详见36.211的6.9.2节和6.9.3节。
图3:
PHICH结构
在controlregion的第一个OFDMsymbol,资源首先会分配给PCFICH,PHICH只能映射到没有被PCFICH使用的那些RE上。
同一个PHICHgroup中的所有PHICH映射到相同的RE集合上;
不同的PHICHgroup使用的RE集合是不同的。
3、PHICH分配过程
在时域上,如果UE在子帧n发送PUSCH,则UE会在子帧
检测对应的PHICH。
对于FDD而言,
总是等于4;对于TDD而言,
是通过36.213的Table9.1.2-1得到。
在子帧绑定(subframebundling)操作中,PHICH资源是与所有绑定在一起的子帧中的最后一个子帧相对应的。
上下行配比
上下行转换周期
Subframenumber
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
5ms
2
1
-
-
-
2
1
-
-
-
1
5ms
0
1
-
-
1
0
1
-
-
1
2
5ms
0
S
-
1
0
0
S
-
1
0
3
10ms
1
S
-
-
-
0
0
0
1
1
4
10ms
0
S
-
-
0
0
0
0
1
1
5
10ms
0
S
-
0
0
0
0
0
1
0
6
5ms
1
1
-
-
-
D
S
-
-
1
PHICH资源由上行资源分配的最小索引、与PUSCH传输相关的上行解调参考符号(DMRS)的循环偏移来确定,上述两个参数均由用于PUSCH传输授权的PDCCHDCI格式0来指示。
PHICH资源由索引对
确定,其中
为PHICH组号,
为PHICH组内的正交序列号,定义为:
其中,
由与相应PUSCH传输相关的传输块最新的DCI格式0中指示的DMRS域的循环偏移映射得到(参见表9.1.2-2)。
DCI0中有一个字段叫CyclicshiftforDMRSandOCCindex(见36.212的5.3.3.1.1节),通过该字段查36.213的Table9.1.2-2,就得到对应的
值。
当然,此DCI0必须是最新的用于指示对应PHICH相关的TB所在的PUSCH资源的。
如果同一TB没有相应的DCI0,并且以下两个条件满足其一,
的值将为0:
同一TB的初始PUSCH传输是半静态调度的;
同一TB的初始PUSCH传输是通过RAR调度的。
为用于PHICH调制的扩频因子大小,参见[3]中6.9节。
为相应PUSCH传输第一个时隙中最小的PRB索引。
为高层配置的PHICH组数,参见[3]中的6.9节。
Table9.1.2-2:
Mappingbetween
andthecyclicshiftforDMRSfieldinDCIformat0in[4]
CyclicShiftforDMRSFieldinDCIformat0in[4]
000
0
001
1
010
2
011
3
100
4
101
5
110
6
111
7
4、载波聚合对PHICH的影响
在载波聚合中,PHICH与对应的上行PUSCH数据传输的ULGrant在同一个下行载波单元(ComponentCarrier,CC)上传输。
这样做的原因在于异构网络的部署可能使得一些CC的controlregion受到较高的inter-cell干扰,这时候使用跨承载调度(cross-carrierscheduling)将某些CC的PDCCH(此时对应DCI0)在信道质量较好的其它CC上发送,能提高了PDCCH的解码效率。
假如将CC1的DCI0放在CC2的controlregion上发送,可以认为CC2的信道质量较好,这时把CC1的PHICH也放在CC2发送,相应地也能提高PHICH的解码效率。
因此,当配置了跨承载调度时,一个下行CC可能需要携带多个上行CC的PHICH,从而增加了PHICH冲突的可能性(因为PHICH资源与对应PUSCH传输的起始PRB相关,多个上行CC可能使用相同的起始PRB)。
为了降低冲突,可以将在相同下行CC的controlregion上传输的不同上行CC的DMRS的cyclicshift(即
)配置成不同的值;与此同时,eNodeB调度器也可以在调度时为不同CC选择起始PRB不同的上行PUSCH资源。
5、知识点总结
ØPHICH资源又MIB消息指示,Phich-Duration和phich-Resource,Phich-Duration指示了是使用controlregion中的1个symbol还是3(或2)个symbol来发送PHICH。
(取值:
Normal,Extended1bit)
phich-Resource指定了controlregion中预留给PHICH的资源数,它决定了PHICHgroup的数目。
(取值:
1/6,1/2,1,22bit)mi的概念
Ø对NormalCP而言,一个PHICHgroup支持8个orthogonalsequence,即支持8个PHICH复用;对ExtendedCP而言,一个PHICHgroup支持4个orthogonalsequence,即支持4个PHICH复用。
Ø我们可以计算出一个小区在某个下行子帧所包含的PHICH资源数:
对应NormalCP,其值为
;对应ExtendedCP,其值为
。
Ø每个HARQ确认信息(1bit:
对应一个上行TB)先重复3遍。
接着使用BPSK调制和使用一个长为4(对于ExtendedCP而言,长为2)的orthogonalsequence进行扩频,再使用小区特定的搅扰序列进行加扰后,就得到12个加扰symbol。
Ø每个PHICHgroup会映射到3个REG中,这3个REG是分开的,彼此间隔1/3下行系统带宽。
ØUE确定其使用的PHICH资源:
时域上如果UE在子帧n发送PUSCH,则UE会在子帧
检测对应的PHICH;UE所使用的PHICH资源与DCI0指定的上行资源分配和DMRScyclicshift相关
Ø在载波聚合中,PHICH与对应的上行PUSCH数据传输的ULGrant在同一个下行载波单元(ComponentCarrier,CC)上传输。
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