（信号与信息处理专业论文）lte系统中上行控制信息接收算法的研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 随着社会的发展，无线通信技术也在不断的进步，用户对数据传输速率的要 求越来越高，十几兆比特每秒的比特速率已渐渐无法满足用户的需要，因此3 g p p 开始了通用无线移动通信技术的长期演进( u e ) 项目 本文研究了l t e 系统中上行控制信息的接收算法及d s p 的实现。在l t e 系统 中，上行控制信息分别在两个不同的物理信道上进行传输，即物理上行共享信道 ( p u s c h ) 与物理上行控制信道( p u c c h ) 但是上行控制信息在不同的物理信 道上传输的内容有所不同。当上行控制信息在p u s c h 上传输时，上行控制信息包 括：非周期信道质量指示( a c q i ) ，预编码矩阵指示( p m i ) ，秩指示( ) ，混 合自动重传请求应答( h a r q - a c k ) 。当上行控制信息在p u c c h 上传输时，上行 控制信息包括：周期信道质量指示( p c q i ) ，预编码矩阵指示( p m i ) 混合自动 重传请求应答( h a r q a c k ) ，调度请求( s r ) ，但h a r q - a c k 与s r 单独在p u c c h 上传输时，不进行信道编码。 本文首先介绍了l t e 物理层的关键技术，其次给出了详细的上行控制信息发 送与接收的信道流程，包括在p u s c h 上的处理流程与在p u c c h 上的处理流程。 由于上行控制信息主要采用了r e e d - m u l l e r 码的信道编码方式，因此，本文深入研 究了r e e d - m u l l e r 码的编译码算法，包括经典的r e e d - m u l l e r 码的编译码算法( 大 数逻辑译码算法) 以及l t e 系统中的类r e e d - m u l l e r 码的编译码算法。l t e 系统中 的类r e e d - m u l l e r 码，采用了基于r e e d - m u l l e r 码的超码编码方式，与t d s c d m a 物理层协议中的t f c i 编码类似。但3 g p pl t e 系统中r e e d - m u l l e r 码的编码矩阵 采用了更复杂的交织技术，增加了更多的掩码，这使得接收端的译码难度增大。 因此，本文根据3 g p pl t e 系统中r e e d m u l l e r 码的编码矩阵的特点，给出了 全搜索译码算法以及基于f h t 的软硬判决的译码算法，并通过m a t l a b 进行仿 真，仿真结果表明基于f l i t 的译码算法不仅达到全搜索译码算法的性能，而且所 用的时间是全搜索算法的i 4 ，同时可以看到采用软判决的译码算法相比硬判决译 码算法，s n r 提高了约2 d b 。最后给出了基于f h t 的r e e d m u l l e r 码译码算法的 d s p 设计与实现，并应用于国家科技重大专项t d l t e 无线综合测试仪表的开发 中。 关键词。长期演进，上行控制信息，r e e d - m u l l e r 码，快速哈达玛变换 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i mt h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t y , w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yh a sa l w a y s b e e nm a k i n gp r o g r e s s m e a n w h i l eu s e 玮r e q u i r e m e n t so ft h ed a t at r a n s m i s s i o nr a t e a r eg e t t i n gh i g h e ra n dh i g h e r 明把t e n - m e g a b i t s - p e r - s e c o n dd o w n s t r e a mb i tr a t eh a s b e e ng r a d u a l l yu n a b l et om e e tt h ed e m a n d so fu s e r s t h e r e f o r e3 g p pb e g a nt od e v e l o p t h el t e ( l o n gt e r me v o l u t i o n ) p r o j e c to ft m i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m t e c h n o l o g y t h i st h e s i ss t u d i e st h er e c e i v i n ga l g o r i t h mo fu p l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o nc o c t ) i n l t ea n dd s pi m p l e m e n t a t i o n i nl t es y s t e m ，u c lw i l lt r a n s m i tr e s p e c t i v e l yi nt w o d i f f e r e n tp h y s i c a lc h a n n e l ，n a m e l yi np h y s i c a lu p l i n ks h a r e dc h a n n e lo , u s c a ) a n d p h y s i c a lu p l i n kc o n t r o lc h a n n e l ( p u c c h ) b u tu c it r a n s m i td i f f e r e n ti n f o r m a t i o n si n d i f f e r e n tp h y s i c a lc h a n n e l w h e nu c it r a n s m i ti np u s c h ，u p l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n i n c l u d e s ：n o n p e r i o d i cc h a n n e lq u a l i t yi n d e c a t o r ( c q i ) ，p r e c o d i n gm a t r i xi n d i c a t o r 口旧，r a n ki n d i c a t o ro u ) ，h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s ta c k n o w l e d g e m e n t ( h a r q - a c k ) w h e nu c i t r a n s m i ti n f o r m a t i o n si np u c c h , u p l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n i n c l u d e s ：p e r i o d i cc h a n n e lq u a l i t yi n d e c a t o r ( c q i ) p r e c o d i n gm a t r i xi n d i c a t o r ( p m i ) ， r a n ki n d i c a t o r ) ，h y b r i da u t o m a t i c r e p e a tr e q u e s ta c k n o w l e d g e m e n t f f l a r q - a c k ) ，s c h e d u l i n gr e q u e s t ( s r ) b u th a r q a c ka n ds rt r a n s m i t t e d i n p u c c h ，t h e yh a v en o tc h a n n e lc o d i n g t h i st h e s i si n t r o d u c e dt h ek e yt e c h n o l o g yo fl t ef i r s t l ya n dp r e s e n t e du p l i n k c o n t r o li n f o r m a t i o nd e t a i l e ds e n d i n ga n dr e c e i v i n gc h a n n e lf l o ws e c o n d l y , i td i v i d e d i n t op u s c ha n dp u c c ht r e a t m e n tp r o c e s s t h i r d l y , b e 班u s cu c iu s er e e d - m u l l e r , i t s t u d i e dr e e d - m u l l e rc o d i n ga n dd e c o d i n ga l g o r i t h n l ，i n c l u d i n gc l a s s i c a ld e c o d i n g a l g o r i t h mo fr e e d - m u l l e r ( m a j o r i t y - l o g i cd e c o d i n g ) ，r e e d - m u l l e rd e c x i i n ga l g o r i t h m o fl t es y s t e m ri ss i m i l a rt ot h ee n c o d i n go ft f c i ( t r a n s p o r tf o r m a tc o m b i n a t i o n i n d i c a t o r ) i nt d s c d m ap h y s i c a ll a y e rp r o t o c 0 1 b u tt h ec 她m a t r i xu s e dm o r e c o m p l e xi n t e r l e a v e rt e c h n o l o g ya n di n c r e a s e dm o r em a s k si n3 g p pl t e i tm a d e r e c e i v e r sd e c o d i n gb ( 煳m ed i f f i c u l t a c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so fc o d i n gm a t r i x , t h i sp a p e ru s e df h t ( f a s t h a d a m a r dt r a n s f o r m a t i o n ) a n dg a v ea l le f f e c t i v ed e c o d i n ga l g o r i t h mo fr e e d - m u l l e r a n dt h i st h e s i su s e sm a t l a bs i m u l a t i o n , i t sc o m p u t a t i o n a le f f i c i e n c yi s4t i m e st h a n n 重庆邮电大学硕士论文a b s t r a c t f u l ls e a r c ha l g o r i t h m , a n di tc a ns t h ed e c o d i n ga l g o r i t h mi m p r o v e2 d bt h a tu s i n gs o f t d e c i s i o nt h a nh a r dd e c i s i o na b o u td e c o d i n ga l g o r i t h m f i n a l l y , i ti sg i v e nb a s e do nf h t r e e d m u l l e rd e c o d i n ga l g o r i t h md s pd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n , w h i c hh a sb e e n a p p l i e dt ol t e - t d dw i r e l e s si n t e g r a t e dt e s ti u s t r u m e n l k e y w o r d s ：l t e ，u c i ，r e e d - m u l l e rc o d e ，f a s th a d a r n a r dt r a n s f o r m a t i o n m 重庆邮电大学硕士论文 缩略表 3 g 3 g p p 4 g 1 6 q a m 6 4 q 舢订 a c k a g q b 3 g b e r b p s k c p c q i c r c d f r d s p d w p t s e n o d e b e u t r a e i 兀r a n f d d f f t g p h a r q h s d 队 f r i f f r l 惩 m i m o n a c k o f d m p r b 缩略表 1 1 圮1 1 血陋g e n e r a t i o n 1 f 1 1 i 】r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t n 地f o u r t hg e n e r a t i o n 16q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 6 4q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n a c k n o w l e d g e m e n t a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t b e y o n d3 g b i te r r o rr a t i o b i n a r yp h a s es h i f tk e y i n g c y c l i cp r e f i x c h a n n e lq u a l i t yi n d i c a t o r c y c l i cr e d u n d a n c yc h e c k d i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r m d i g i t a ls i g n a jp r o c e s s o r d o w n l i n kp i l o t s l o t e v o l v e dn o d e b e v o l v e d 劂 e v o l v e du t ra n f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x i n gm o d e f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m g u a r dp e r i o d h y b r i da u t o m a t i cr e p e a t - r e q u e s t h i g hs p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s s i n v e r s ed i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r m i n v e r s ef a s tf o u r i e rt r a n s f o r m l o n gt e r me v o l u t i o n m u l t i p l ei n p u t m u l t i p l eo u t p u t n e g a t i v ea c k n o w l e d g e m e n t o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g p h y s i c a lr e s o u r c eb l o c k v l 第三代移动通信系统 第三代伙伴计划 第四代移动通信系统 1 6 正交调幅 “正交调幅 肯定确认 自动重传请求 超3 g 误码率 二相相移键控 循环前缀 信道质量指示 循环冗余校验 离散傅里叶变换 数字信号处理器 下行导频时隙 演进型n o d e b 演进型u n 认 演进型i 凰a n u b t d d 模式 快速傅立叶变换 保护间隔 混合自动重传请求 高速下行分组接入 离散反傅里叶变换 反快速傅里叶变换 长期演进计划 多输入多输出 否定确认 正交频分复用 物理资源块 重庆邮电大学硕士论文 缩略表 p u c c h p u s c h q p s k r b i 通 l u s n r s r s t d d t d s c d m a u c i u p p t s v l i w p h y s i c a lu p l i n kc o n t r o lc h a n n e l p h y s i c a lu p l i n ks h a r e dc h a n n e l q u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n g r e s o u r c eb l o c k r e s o u r c ee l e m e n t r a n ki n d i c a t i o n s i g n a lt on o i s er a t i o s o u d i n gr e f e r e n c es i g r l a l t n n ed i v i s i o nd u p l e x i n gm o d e t i m ed i v i s i o ns y n c h r o n o u sc d m a u p l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n u p l i n kp i l o ts l o t v e r yl o n gi n s t r u c t i o nw o r d 物理上行控制信道 物理上行共享信道 正交相位键控 资源块 资源粒子 秩指示 信噪比 探测参考信号 l 1 陋f d d 模式 时分同步码分多址 上行控制信息 上行导频时 超长指令集 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1l t e 背景介绍 第一章绪论 l t e ( l o n g t e r me v o l u t i o n ，长期演进) 项目是第三代移动通信技术的演 进，始于2 0 0 4 年第三代合作项目的多伦多会议【。l t e 并非人们普遍误解的 第四移动通信技术，而是3 g 与4 g 技术之间的一个过渡，是3 9 g 的全球标 准，它改进并增强了第三代移动通信技术的空中接入技术，采用o f d m ( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，正交频分复用) 1 2 】技术并引入m m o ( m u l t i p l ei n p u ta n dm u l t i p l eo u t p u t ，多输入多输出) 技术作为其无线网络演进的 唯一标准。 l t e 目标就是成为在2 l 世纪2 0 年代支撑世界电信工业的移动通信系统。 为实现这一目标，从一开始l t e 标准化指导思想就是利用第三代合作项目在 定义移动通信系统特别是无线接口方面的优势，依靠十几年来在3 g 研究的技 术储备基础上设计出“准4 g ”系统，所以l t e 不需要考虑与3 gh s p a 保持后 向兼容在l t e 中，无线接口纯粹为i p 分组传输进行优化，而不需要考虑对 电路交换业务的支持此外，l t e 还要求f d d ( f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x ， 频分双工) 与t d d ( t i m ed i v i s i o nd u p l e x ，时分双工) 保持最大的公共性， 减少系统的可选项，降低系统和终端的复杂性、成本及功耗。 鉴于全球的频谱分配状况变得越来越复杂，第三代合作项目对l t e 的频 谱分配灵活性提出明确要求。运营商将来分配到的会是越来越多的离散频谱， 而且这些频谱将位于不同的频段。l t e 必须要求能在所有这些分配给运营商 的频段上高效运行。但是，在实际应用中l t e 系统的带宽必须是有限的，所 以l t e 最终确定支持1 4 m h z 、3 m h z 、5 m h z 、1 0 m h z 、1 5 m h z 、2 0 m h z 几 种带宽分配方式。 为了推动我国移动通信事业的跨越式发展，提升在该领域的竞争力和创新力， 国家启动了“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项。在专项中除了进 一步支持我国自主标准t d s c d m a i 3 i 的发展外，其下一代演进l t e t d d 的研发和 产业化也是专项支持的重要内容之一在整个l t e 产业链中，除了基站、终端、 基带芯片、天线等外，测试仪表的开发也有着非常重要的意义。本文在国家科技 重大专项的子项目“t d l t e 无线综合测试仪表开发 的支撑下进行了相关研究， 希望能给项目开发提供有意义的参考。 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 2l t e 网络框架 整个e p s ( e v o l v e dp a c k ts y s t e m ) 系统由核心网( e p c ) ，基站( e n o d e b ) 和用户设备( u e ) 三个部分组成。其中，e p c ( e v o l v e dp a c k e tc o r en e t w o r k ) 负责核心网部分，e p c 信令处理部分称为m m e ( m o b i l i t ym a n a g e m e n te n t i t y ) ， 数据处理部分称为s a eg a t e w a y ( s g w ) ；e n o d e b 负责接入网部分。也称 e u t r a n ；u e 指用户端设备。 整体网络构架如图1 1 所示，s 1 接口连接e n o d e b 与核心网边缘节点m m e 及s g w ，分为控制平面的s 1 m m e 和用户平面的s 1 u 接口；x 2 接口提供 e n o d e b 之间的互相连接，分别提供控制平面和用户平面的功能，为切换、小 区间的r r m 等功能提供支持。 碳 1 3 本文结构安排 图1 1 整体网络构架 论文的结构安排为：第一章介绍本论文课题研究的背景以及l t e 系统的整体 网络结构。第二章给出了l t e 系统物理层采用的关键技术，主要包括o f d m a 技 术，s c f d m a 技术，m i m o 技术。第三章讨论了上行控制信息在l t e 系统中的 发送与接收流程，详细讨论了上行控制信息在p u s c h 与p u c c h 上的算法流程。 第四章深入研究了上行控制信息的信道编译码算法。重点研究了r e e d m u l l e r 码的 译码算法并利用m a t l a b 进行仿真分析。第五章给出了基于f h t 的r e e d - m u l l e r 码译码算法进行d s p 的设计与实现，并分析了其可行性。 2 重庆邮电大学硕士论文第二章l i e 物理层关键技术 第二章l t e 物理层关键技术 2 1o f d m a 技术 l t e ( l o n gt e r me v o l u t i o n ，长期演进) 采用o f d m a ( o r t h o g o n a lf r e q u e n c y d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，正交频分多址) 作为下行多址方式；o f d m 是一种多载 波调制的传输技术，将数据流经过串并变换，形成多路子数据流( n 路) ，使用它 们分别去调制路子载波后并行传输，子数据流的速率是原来的1 n ，即符号周 期是原来的倍，通过设计得该符号周期大于信道的时延扩展，从而实现了将一 个宽带频率选择性信道划分个窄带平坦衰落信道，使得o f d m 信号具有很强的 抗无线信道多径衰落和抗脉冲干扰的能力【4 】。图2 1 表示l i e 下行o f d m 调制的 信号处理流程。 图2 1l t e 下行o f d m 调制的信号处理流程图 2 2s c f d m a 技术 l i e 采用s c f d m a l 5 ( s i n g l ec a r r i e rf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，单 载波频分多址) 作为上行多址方式，具体实现又叫d f f s o f d m ：与上行多址方式 一样，采用了1 5 k h z 的子载波带宽，以及不同子载波数目实现可变的系统带宽旧。 图2 2 表示m 上行s c f d m a 调制的信号处理流程。 l i e 上行s c - f d m a 调制的信号处理流程图与图2 1 相比较，d f t - s o f d m 在 子载波调制前增加了d f t 的操作。与o f d m 中信号直接映射到频域的子载波上形 成多载波信号不同，d f t - s o f d m 中信号由时域输入，通过d f t 的操作转换到频 域后再进行子载波的调制，因此d f t - s o f d m 属于单载波的调制方式，其发射信 号也具有单载波的特性。发射信号的单载波特性，尤其是单载波信号峰均比( 信 号功率峰值与均值之比) 的特性对上行发送的功率效率有着重要的影响，这也是 l t e 选择单载波s c - f d m a 作为上行多址方式的主要原因1 4 】。 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章l t e 物理层关键技术 - i 囊t - l 信道编码交织伽扰ho 船0 篙嚣黝a m 卜 _ d 盯 _ 子载波 一加c p 卜_ ： 映射 - l f l p l r ： ： _ ： 4 图2 2l t e 上行s c f d m a 调制的信号处理流程图 2 3l t e 帧结构时隙结构 在空中接口上，l t e 系统中用无线帧进行信号的传输，1 个无线帧的长度为 l o m s 。l t e 系统支持两种帧结构，即：类型1 与类型2 ，其中，类型l 用于f d d ( f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x ，频分双工) ；类型2 用于t d d ( t i m ed i v i s i o n d u p l e x ，时分双工) 。由于本文基于l t e - t d d 系统，因此，下面只介绍t d d 帧 结构1 5 】图2 3 表示类型2t d d 帧结构。 图2 3 类型2 t d d 帧结构 在类型2t d d 帧结构中，1 0 m s 的无线帧分为两个长度为5 m s 的半帧，每个半 帧由五个长度为i n t s 的子帧组成。其中，包括四个普通子帧与一个特殊子帧。普通 子帧由两相0 5 m s 的时隙组成，而特殊子帧由三个特殊时隙( u p p t s ，g p ，d w p t s ) 组成。 在l t e 系统中，空中接口资源分配与传输的最小时间单位1 1 1 的长度为一个 子帧( 1 m s ) 。图2 3 中，g p ( g u a r dp e r i o d ) 是t d d 上下行转换的保护间隔。在 t d d 中，由于“信号的传输时延”与“设备收发转换的时延”，为了避免上下行信号 之间的干扰，需要在上下转换的时候设置一定的保护时间间隔。“设备收发的转换 时延 指的是终端或基站在从发送状态转换到接收状态( 或者相反) 的设备进延， 典型值为1 0 2 0 p 墨；而“信号的传输时延主要与小区半径相关，需要根据系统 规划进行相应的设置。在类型2t d d 帧结构中。通过不同的设置可以支持的g p 长度约为7 1 7 1 4 p s ，半径为7 1 0 0 j b n 表2 1 给出了u l d l 子帧配置。 重庆邮电大学硕士论文第二章l t e 物理层关键技术 表2 1u l d l 子帧配置 子帧号 配置上下行转换周期 0l234 56789 05n 塔dsu u u dsuuu l5n 岱dsuu ddsu ud 25m sdsu d d dsudd 31 0m sdsu u u d d d dd 41 0m sdsu u ddd d dd 51 0m sdsu dd ddd dd 6 5m s dsuuudsu u d 在l t e 系统中定义了物理资源块( p h y s i c a lr e s o u r c e sb l o c k ，p r b ) 作为空中 接口物理资源分配的单位。一个p r b 在频域上包含1 2 个连续的子载波，在时域上 包含7 个连续的o f d m 符号( 在e x t e n d e dc p 的情况下为6 个) 。即频域宽度为 1 8 0 k h z ，时间长度为0 5 m s ( 1 个时隙) 的物理资源。物理资源块的结构如图2 4 所示。 l 1 范系统通过设置不同的子载波数目实现从1 4 m h z 到2 0 m h z 的不同的系统 带宽，可以映射为不同的资源块数目；l t e 系统中为了方便物理信道向空中接口 时频域物理资源的映射，在物理资源块( p r b ) 的基础上还定义了虚拟资源块 ( v m u a lr e s o u r c eb l o c k ，v r b ) ，虚拟资源块的大小与物理资源块相同，即1 个 时隙( 0 5 m s ) ，1 2 个子载波：虚拟资源块主要定义了资源的分配方式。长度为1 个子帧的两个v r b 对是物理资源分配信令的指示单位川。 丰- 5 _ - i 。 llli 2 l ， l ， llii ， l i 厂f、 i墨：立 n 十斛- d n ，口o o , r l l 岫眦 - 肿m 舶mi p , 3m 鼬眦 壕 十 釉船l子 i 帕哪 t l 舶眦 量i1 1 3肿 阳l1 - 4 r u 图2 4 物理资源块结构图 表2 2 表示系统定义的6 种不同系统带宽与予载波数目以及p r b 数目的对应 5 重庆邮电大学硕士论文第二章l t e 物理层关键技术 关系。 表2 2 系统带宽与物理资源块数目 系统带宽子载波数目( d c 含载波) 物理资源块数目 1 4 m h z7 36 3 m h z1 8 l1 5 5 m h z3 0 12 5 1 0 m h z6 0 15 0 1 5 m h z9 0 17 5 2 0 m 叭z1 2 0 11 0 0 2 4m i m o 技术 m i m o ( m u l t i p l ei n p u ta n dm u l t i p l eo u t p u t ，多输入多输出) 技术是为了通过 多流传输来提高峰值数据速率；广义来说，m i m o 是指在发射端与接收端同时采 用多天线。这可被用于获得分集增益进而增加接收端的载干比，也可通过利用空 间信道的相关性实现空间复用；主要的设计思想是：利用无线传输环境的某些特 征，通过并行地发射多个数据流来获得较高的数据速率【4 j 。 l 1 飞系统物理层下行采用了m i m o 技术，在接收到信道编码后的数据后，l 1 e 物理层的基带处理过程包括加扰、调制，层映射，预编码以及对各个物理天线端 口的资源映射和o f d m 信号生成的过程1 4 j 。如图2 5 表示下行物理数据处理流程 事强口 图2 5 下行物理数据处理流程图 其中，加扰的操作指使用扰码对经过信道编码后的数据进行逐比特的加扰， 实现数据间干扰的随机化。l 疆系统中采用伪随机码作为扰码，在每个子帧的起 始位置，根据r n t i ( r a d i o n e t w o r k t e m p o r a r yi d e n t i f i e r ) 、c e l li d 、码字的编号以 及无线帧内的时隙编号等信息，对扰码的p n 序列进行初始化。调制指对比特数据 进行复数调制，包括q p s k 、1 6 q a m 与6 4 q a m 在完成调制后，基带将进行m i m o ( m u l t i p l ei n p u ta n dm u l t i p l eo u t p u t ，多输 入多输出) 相关处理，l t e 系统物理层支持不同的发射天线数目( 1 或2 或4 ) ， 以及多种不同的m i m o 技术，包括单天线发送，空间复用与发送分集。物理层通 过层映射与预编码的操作进行了具体的实现。 6 重庆邮电大学硕士论文 第三章u c i 的发送& 接收技术 第三章u c i 的发送& 接收技术 本章节主要描述发送与接收上行控制信息( u p l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n ，u c i ) 的处理流程旧。上行控制信息的发送与接收分别在两个不同的物理信道上进行，即 在物理上行共享信道( p u s c h ) 与物理上行控制信道( p u c c h ) 。但是上行控制 信息在不同的物理信道上传输的内容有所不同。当上行控制信息在p u s c h 上传输 时，上行控制信息包括：非周期信道质量指示( a - c q i ) ，预编码矩阵指示( p m i ) ， 秩指示( 1 u ) ，混合自动重传请求应答( b a r q a c k ) 。当上行控制信息在p u c c h 上传输时，上行控制信息包括：周期信道质量指示( p c q i ) ，预编码矩阵指示( p m i ) ， 混合自动重传请求应答( h a r q a c k ) ，调度请求( s r ) 。 3 1u c i 在p u s c h 上的发送& 接收 发送流程： 上行控制信息( u c i ) 【6 】在物理上行共享信道上( p u s c h ) 传输时，分为两 种情况：一种是有数据信息时，上行控制信息与数据信息的复用后的处理流程， 如图3 1 所示。 一羹承 图3 1 有数据信息的情况下。上行控制信息与数据的总体流程图 图3 1 中通过来自媒体接入控制层( m e d i u ma c c e s sc o n t r o l ，m a c ) p ，经过上 行链路共享信道( u p l i n ks h a r e dc h a n n e l ，u l s c h ) 传输信道，即经过一系列的 基本过程，包括：传输块c r c 添加，码块分割& c r c 添加，t u r b o 编码，速率匹 配，码块级联之后的数据与编码之后的信道质量指示( c q i ) 信息进行复用，再将 复用之后的比特流与编码之后的秩指示( 对) ，混合自动重传请求应答 ( h a r q - a c k ) ；信息进行信道交织，然后进行加扰，调制，传输预编码，资源粒 子映射，s c f d m a 符号的产生。图3 2 表示没有u l s c h 数据信息时u c i 的处理 流程，与有数据信息的流程相比，不同的是c q i 在信道编码之后要进行映射处理。 7 重庆邮电大学硕士论文第三章u c i 的发送& 接收技术 图3 2 没有数据信息的情况下，上行控制信息的总体流程图 接收流程： 网络端的接收流程是发送端逆流程，也分为两种情况：第一种是有u l s c h 数据的情况下，经过信道估计，解资源映射，解传输预编码，解调制，解扰，解 信道交织，解数据复用，u c i 译码( r i 译码，h a r q - a c k 译码，c q i p m i 译码) ， 解t u r b o 速率匹配，t u r b o 译码，解码块分割及c r c 校验，c r c 校验。第二种是 无u l s c h 数据的情况下，经过信信道估计，解资源映射，解传输预编码，解调 制，解扰，解信道交织，解c q i 映射，u c i 译码( r i 译码，h a r q - a c k 译码， c q i p m i 译码) 。图3 3 中可以看到，在没有数据的情况下，c q i 多了一个解c q i 映射模块( 如虚线框所示) 。 偏估 移除c ph f 丌h 解资源块映射h 频偏补偿h 赢汹h 谳矗”h 啪卜叫( 墨) c r c 校验 - 解码块分割& c r c 校验 图3 3 接收p u s c h 总体模块流程图 3 1 1c q i p m i 发送& 接收 解l 蓁恒 道h 解扰 交il 一 织i 在l t e 系统中，信道质量指示( c q i ) 用来上报下行信道的质量。其中，上 报又分为非周期上报与周期上报，分别对应于物理上行共享信道( p u s c h ) 与物 理上行控制信道( p u c c h ) 。本小节主要描述信道质量指示( c q i ) 在p u s c h 上 3 剽 重庆邮电大学硕士论文第三章u c i 的发送& 接收技术 的信道编解码流程。 1 计算c q i 信息信道编码后的比特数 对于c q i 信息的信道编码格式，由高层信令偏移量麟指示。该信息指示了 以u l - s c h 的编码率为基础，c q i 信息信道编码率的偏移量，由此确定需要用于 编码后信息传输的调制符号的数目q 当有u l - s c h 数据时，其计算表达式为：= q - q ，其中q 为： 弘叫 ，m u s c s 留一卺l ( 3 1 ) 表3 1 计算c q i 信息信道编码后的比特数参数表 参数名意义 0 c q i 信息信道编码前的比特数。 l ( 0 ，8 )可能添加的c l 汇信息。 m ：m 舳嘲n 答m 蛳嘲表示了在对应的初次传输中“物理信道p u s c h 所包含的调制符 c - i 号的总数”与气几s c h 编码后比特总数”的比值，反映了u l s c h 墨 的编码率。 r - 0 m ：u s c s n 鬻一甍 限制了用于c q i 信息传输的调制符号数目的上限 篮h c q i 控制信息相对于u l s c h 码率偏移量，标准以列表的方式 给出了所支持的偏移选项，如表3 3 所示 当没有u l - s c h 数据时，其计算表达式为： _ m 删i u 贮h 一m 。r o 霪c s 级一鳊( 3 - 2 ) 表3 2 高层信令指示的偏移值( c q i h a r q - a c k r i ) i l 卿c q l 或i 鬻咏x 或i n c q l p 鬻似x r r i p o 卿s ap 面蛔 or e s e r v e d2 0 0 01 2 5 0 lr e s e r v e d2 5 0 01 6 2 5 21 1 2 5 3 1 2 5 2 0 0 0 31 2 5 04 0 0 02 5 0 0 41 3 7 55 0 0 0 3 1 2 5 51 6 2 56 2 5 04 0 0 0 61 7 5 0 8 0 0 05 0 0 0 72 0 0 0 1 0 0 0 06 2 5 0 9 重庆邮电大学硕士论文第三章u c i 的发送& 接收技术 82 2 5 0 1 2 6 2 5 8 0 0 0 92 5 0 01 5 8 7 51 0 0 0 0 1 02 8 7 52 0 0 0 01 2 6 2 5 1 1 3 1 2 53 1 0 0 01 5 8 7 5 1 23 5 0 05 0 0 0 02 0 0 0 0 1 34 0 0 08 0 0 0 0 r e s e r v e d 1 45 0 0 01 2 6 0 0 0r e s e r v e d 1 5 6 2 5 0 r e s e r v e dr e s e r v e d 2 c q i i p m i 的信道编译码方法 根据工作模式的不同，上报的c q i 信息将包含不同的内容并有不同的信息比 特长度。根据c q i 信息比特的不同，物理层采用不同的信道编码方式。当信道质 量指示的编码比特长度小于等于1 l 时，采用( 3 2 ，1 1 ) r m 码的编码方法，因此在本 文第四章将给出详细的编译码方法；另一种是当信道质量指示的编码比特长度大 于1 l 比特时，采用咬尾卷积编码。 3 c q i p m i 与u l - s c h 数据的复用解复用 当有u l - s c h 数据在p u s c h 上传输时，c q i 信息将与u l - s c h 数据进行复用。 复用的目的是为了确保c q i 信息与数据映射到不同的调制符号上。为了说明复用 算法，输入比特与输出比特如图3 4 所示： 孙吼魏；- l o q j 信息 工，彳，石，石，兀q u l - s c h 信息 墨o ，墨l ，墨2 ，墨3 ，墨日- l 复用后的数