5G NR PUCCH网优学习笔记

NRPUCCH（一）

这个系列介绍NR的PUCCH（PhysicalUplinkControlChannel），物理上行控制信道。和PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel，物理下行控制信道）相对应，PUCCH用于UE向gNB传输UCI（UplinkControlInformation，上行控制信息）。相比而言，UCI成分比DCI（DownlinkControlInformation，下行控制信息）复杂一些，包括3种类型：HARQ-ACK（DL-SCH的HARQ反馈）、SR（SchedulingRequest，调度请求）和CSI（ChannelStateInformation，PDSCH的信道状态信息）。DCI只在PDCCH传输，UCI则没这么“专一”（一脚踏两船）。理论上，UE在同一载波（同一功放）同时发送PUCCH和PUSCH是可能的，但这对UE的功放要求太高。因而，和LTE相同，在NR（R15）中，UE不能在同一载波同时发送PUCCH和PUSCH。如果UE在发送UL-SCH同时发送UCI，将“数据”（UL-SCH）和“控制”（UCI）进行“复用”（Multiplexing），通过PUSCH传输，详见3GPPTS38.212的6.2.7章节（DataandControlMultiplexing）和3GPPTS38.213的9.3章节（UCIReportinginPhysicalUplinkSharedChannel）。理想的情况是，在接收侧，gNB对PUSCH传输的“数据”（UL-SCH）和“控制”（UCI）进行“解复用”，就可以恢复相应的信息。不过，这里有一个小问题，如果UCI是HARQ-ACK类型，由于PDSCH是gNB调度的，gNB对于接收HARQ-ACK是有预期的，但UE有可能没有检测到下行调度（PDCCH）的DCI，没有发送对应的HARQ-ACK，如果PUSCH速率匹配（RateMatching）依赖于UCI（HARQ-ACK）是否发送，数据可能会整体解码失败。（引用自爱立信的《5GNRTheNextGenerationWirelessAccessTechnology》）

在LTE中，规避方法是对编码后的UL-SCH流进行打孔，预留位置给HARQ-ACK，无论HARQ-ACK是否发送，都不会影响其他数据解码。在NR中，由于CA（CarrierAggregation）和CBG（CodeBlockGroup）传输等因素，HARQ-ACK码本可能很大（特别是，使用静态码本的话）。因而，NR只为1或2位HARQ-ACK预留打孔（UCIcarryingHARQ-ACKfeedbackwith1or2bitsismultiplexedbypuncturingPUSCH）——如果HARQ-ACK位数大于2，还是采用速率匹配方式（InallothercasesUCIismultiplexedbyratematchingPUSCH），同时gNB通过DCI0_1（上行调度）的DAI（DownlinkAssignmentIndicator）指示PUSCH预留给HARQ-ACK的资源，详见3GPPTS38.213（Type2HARQ-ACKcodebookinphysicaluplinksharedchannel）。SR不会通过PUSCH传输。SR的作用，就是请求调度上行资源（PUSCH），如果UE已经获得ULGrant（PUSCH），应该在PUSCH发送“数据”（UL-SCH），或发送BSR（BufferStatusReport，缓存状态报告）请求分配更多资源（为了避免浪费，gNB第一次分配的资源可能只够发送BSR）。这里暂时忽略PUSCH传输UCI的场景，重点关注PUCCH。

HARQACK、SR和CSI可能“单独”通过PUCCH传输，不同类型的UCI对应的PUCCH资源不同。在“机缘巧合”的情况下，HARQACK、SR和CSI也可能“合并”通过PUCCH传输。HARQACK详见3GPPTS38.2139.2.3（UEProcedureforreportingHARQ-ACK）；SR详见3GPPTS38.2139.2.4（UEProcedureforreportingSR）；HARQ-ACK+SR或CSI+SR详见3GPPTS38.213（UEProcedureformultiplexingHARQ-ACKorCSIandSRinaPUCCH）；HARQ-ACK+SR+CSI详见3GPPTS38.213（UEProcedureformultiplexingHARQ-ACK/SR/CSIinaPUCCH）。这些章节包含很多伪代码，以后有时间再解读。

不同类型的UCI优先级是不同的，在PUCCH资源无法满足时，优先级低的UCI会被无情的抛弃，即使UCI都能挤进PUCCH，优先级高的UCI也会占据较好的位置，比如第一个DM-RS之后的OFDM符号（获得较好的解调性能）。总的来说，优先级排序是这样的：HARQ-ACK>SR>CSI。如果把gNB和UE想象成“老板”和“下属”，大概是这么回事：HARQ-ACK最重要（老板问你话呢，还不赶紧回答——不回答就不给UE新的下行数据），SR第二重要（老板，我有一个请求——如果gNB没有上行调度，UE在下一个时机继续请求），CSI最不重要（老板，有份报告请您过目——gNB会参考一下，但不一定采纳，包括CQI、RI和PMI）。

下面重点转到PUCCH。考虑到以下几个原因，NR需要设计多种PUCCH格式来传输UCI：1、不同类型的UCI大小不同，对特定的UE来说，SR（通常）只需要1位，HARQ-ACK可能有1位或多位，而CSI可能很大，同时各类UCI可能“单独”或“组合”发送，需要适应不同“载荷”的PUCCH；2、为了减少PUCCH开销，不同UE可能复用同一PUCCH（时频资源），需要通过CyclicShift、OCC等进行区分；3、不同业务对时延和可靠性的需求不同，需要不同长度的PUCCH。NR共有5种PUCCH格式（PUCCHformat），根据PUCCH符号数量，又可分为2种类型：ShortPUCCH（短格式PUCCH）和LongPUCCH（长格式PUCCH）。PUCCHformat0、2为ShortPUCCH，符号数量为1~2；PUCCH1、3、4为LongPUCCH，符号数量为4~14。ShortPUCCH更适用于低时延业务，因为UE可以更快的响应。同时，UE可以在同一时隙发送2个PUCCH，但其中一个PUCCH必须为ShortPUCCH，且只有一个PUCCH可以携带HARQ-ACK。

有意思的是，对一个UE而言，并不是“长”PUCCH携带UCI位数就多，因为“长”和“短”只是描述了PUCCH的“时域”特征，还要关注PUCCH的“频域”和“码域”。实际上，即使只考虑“时域”，PUCCH符号数量也不和“载荷”大小对应，举个例子，对于PUCCHformat0来说，1个符号和2个符号的“载荷”大小是一样的（复用容量也是一样的），多用1个符号只会增加可靠性。

PUCCHformat0、2携带最多2位UCI，PUCCHformat1、3、4携带大于2位UCI。PUCCHformat1在“时域”上虽然“长”，但在“频域”上只有1RB，支持多个（84或36）UE复用，“载荷”反而较小；PUCCHformat2在“时域”上虽然“短”，但在“频域”上可以配置多个RB，且不支持多个UE复用，“载荷”反而较大。根据3GPPTS38.3005.3.3（Physicaluplinkcontrolchannel）描述，PUCCHformat0、1适合于“小载荷”，PUCCHformat2、3适合于“大载荷”，PUCCHformat4适合于“中载荷”。相应的，UE根据“载荷”大小选择PUCCH资源集（PUCCHResourceSet）和PUCCH格式，这部分大概会在最后和RRC配置一起讲。PUCCHformat0和1的“载荷”较小，可直接通过低峰均比序列（LowPARASequence）的循环移位（CyclicShift）携带（UCI）信息。PUCCHformat2、3、4的“载荷”较大，需要对UCI进行信道编码（ChannelCoding）。如果UCI+CRC（循环冗余码，如果存在的话）位数为3~11，信道编码使用ReedMullerCode，如果UCI+CRC位数大于11，信道编码使用PolarCode。（示图省略了DFT、OCC和Block-wiseSpreading部分）

这个系列是《NR上行物理信道（PUCCH/PUSCH）简析V2.0》（作者孙老师，发表于“春天工作室”公众号，推荐各位读者关注）的学习心得，提供给和我一样的小白参考。本系列同时参考了ShareTechNote的《5G/NR-PUCCH》、金辉老师的《深入理解LTE-A》、爱立信的《5GNRTheNextGenerationWirelessAccessTechnology》和人民邮电出版社的《5G空口特性与关键技术》。部分示图引用自上述资料，为了风格的一致性，我重新绘制并做了修改（也可能引入了一些错误）。NRPUCCH（二）这一篇继续谈NRPUCCH的总体特征，包括时频资源、跳频（FrequencyHopping）、重复发送（PUCCHRepetition）、调制（Modulation）、复用（Multiplexing）和波束赋形（Beamforming）等。如果忽略“跳频”，1个PUCCH就是“时频平面”上的一个矩形，可以通过4个属性描述——“时域”的startingsymbol（起始符号）和nrofsymbols（符号数量）；以及“频域”的startingPRB（起始PRB）和nrofPRBs（PRB数量）。

在“时域”上，在LTE中，PUCCH资源分配粒度是时隙（且固定为1个时隙）；在NR中，PUCCH资源分配粒度是符号。在NR中，Startingsymbol的参考点是时隙（Slot）的开始。PUCCH包含在一个时隙中，即Startsymbol+nrofsymbols<=14。对于ShortPUCCH，nrofsymbols为1~2，最小为1，startsymbol为0~13（14–1=13）；对于LongPUCCH，nrofsymbols为4~14，最小为4，startsymbol为0~10（14–4=10）。在“频域”上，在LTE中，PUCCH总是分布在带宽边缘（为PUSCH预留中间的资源），在NR中，PUCCH分布则灵活很多。startingPRB的参考点是激活BWP的下边界（PRB#0）。PUCCHformat0、1、4的nrofPRBs都是1RB，只有PUCCHformat2、3可以配置为MRB，1<=M<=16。对于PUCCHformat3，由于处理过程包含“DFT预编码”（TransformPrecoding），必须满足M=2^a2x3^a3x5^a5，即质因子只能2、3、5。更直观的，M可以配置为1、2、3、4、5、6、8、9、10、12、15、16，不可以配置为7、11、13、14。（PUCCHformat4处理过程也包含“DFT预编码”，M=1满足上述质因子条件，协议没有特意强调）

在NR中，PUCCH支持FrequencyHopping（跳频），所有PUCCH格式都支持IntraSlotFrequencyHopping，但只有LongPUCCH（1/3/4）支持InterSlotFrequencyHopping——LongPUCCH支持PUCCHRepetition（重复发送），因为PUCCH在多个时隙发送才存在“InterSlot”的前提。对于特定PUCCH，IntraSlotFrequencyHopping和InterSlotFrequencyHopping不能同时启用，否则UE要疯（IftheUEisconfiguredtoperformfrequencyhoppingforPUCCHtransmissionsacrossdifferentslots,theUEdoesnotexpecttobeconfiguredtoperformfrequencyhoppingforPUCCHtransmissionwithinaslot）。如果PUCCH启用IntraSlotFrequencyHopping，第一跳（FirstHop）发送的符号数量为符号总数的1/2（并向下取整），和频域参考点之间偏移依然是startingPRB，和不跳频时相同；第二跳（SecondHop）发送剩余的符号，和频域参考点之间偏移是secondhopPRB。以上图为例，如果PUCCH符号数量为偶数（8），第一跳和第二跳的符号数量相同（4，4），如果PUCCH符号数量为奇数（9），第一跳会少1个符号（4，5）。

LongPUCCH（1/3/4）可以在多个时隙上“重复发送”，发送的时隙数量由高层参数nrofslots确定，取值可为n2、n4或n8。如果启用“重复发送”，PUCCH在各个时隙中占用相同的符号，由高层参数startingsymbolindex和nrofsymbols确定，各种PUCCH格式分别配置。示图中nrofslots为4，startingsymbolindex为4，nrofsymbols为8。如果在“重复发送”的某个时隙中，“可用”符号数量小于nrofsymbols，UE在这个时隙中不发送“这个”PUCCH。对于TDD，PUCCH还要避开SSB占用符号（由SIB1或ServingCellConfigCommon的ssbPositionsinBurst确定）。在“重复发送”的情况下，PUCCH可以启用InterSlotFrequencyHopping（不能同时启用IntraSlotFrequencyHopping）。在偶数（even）时隙，PUCCH和频域参考点（PRB#0）之间偏移依然是startingPRB，和不跳频时相同；在奇数（odd）时隙，PUCCH和频域参考点之间偏移是secondhopPRB。

在“重复发送”的情况下，UE不会在同一PUCCH发送不同优先级（类型）的UCI。如果UE在多个时隙（时隙集合A）发送PUCCHA（firstPUCCH），在1或多个时隙（时隙集合B）发送PUCCHB（secondPUCCH，可能存在多个secondPUCCH，如PUCCHC、PUCCHD，所谓“second”是相对PUCCHA而言），且时隙集合A和时隙集合B存在交集（时隙集合C），那么，在时隙集合C中，UCI类型优先级排序为：HARQ-ACK>SR>CSI。在“overlapping”的时隙集合C中：如果两个PUCCH携带的UCI优先级不同，哪个PUCCH携带的UCI优先级高，发送哪个PUCCH（Case1）；如果两个PUCCH携带的UCI优先级相同，哪个PUCCH的时隙集合开始时间早，发送哪个PUCCH（Case2）。由此，如果两个PUCCH携带的UCI优先级相同，两个PUCCH的时隙集合开始时间必须“有前有后”，否则UE要疯（theUEdoesnotexpectthefirstPUCCHandanyofthesecondPUCCHstostartatasameslotandincludeaUCItypewithsamepriority）。

另外，如果UE因为响应DCI发送某个PUCCH（A），且另一个PUCCH（B）不满足3GPPTS38.213的9.2.5章节描述的时机条件，UE不希望PUCCHA和PUCCHB时隙出现重合。如果由于上述各种（overlapping）原因，UE在某个时隙没有按“重复发送”的计划发送PUCCH，依然会将这个时隙计入“重复发送”的时隙总数，不会延长发送时间。除了PUCCHformat0，其他PUCCH处理过程都包含调制（Modulation）。对于PUCCHformat1，如果UCI位数为1，使用BPSK调制，如果UCI位数为2，使用QPSK调制；对于PUCCHformat2/3/4，通常使用QPSK调制，PUCCHformat3/4也可以使用π/2BPSK调制，以进一步降低立方度量。相对应的，除了PUCCHformat0，其他PUCCH都包含DM-RS（DeModulationReferenceSignal）。对于PUCCHformat2，“数据”和DM-RS以FDM方式复用；对于PUCCHformat1/3/4，“数据”和DM-RS以TDM方式复用——PUCCHformat1的DM-RS间隔分布，而PUCCHformat3/4的DM-RS分布取决于PUCCH符号数量、跳频（IntraSlotFrequencyHopping）和附加DM-RS配置，具体以后再谈。

在NR中，多个UE可以复用同一PUCCH——前提是使用PUCCHformat0、1或4。PUCCHformat0通过CS（CyclicShift，循环移位，表示基序列的参考相位旋转）区分用户；PUCCHformat1通过CS和时域的OCC（OrthogonalCoverCode，正交覆盖码）区分用户；PUCCHformat4通过频域的OCC（Block-wiseextending，块扩展）区分用户，具体以后再谈。上图是各种PUCCH格式的特性汇总（由ShareTechNote整理，部分取值我做了修改，不一定正确）。对比可见，只有PUCCHformat1/2/3/4处理过程包含调制（因而也不涉及DM-RS），只有PUCCHformat3/4支持附加DM-RS；只有PUCCHformat0/1/4支持UE复用；只有PUCCHformat1/3/4（LongPUCCH）支持PUCCHRepetition和InterSlotFrequencyHopping。

最后，PUCCH支持波束赋形。通过RRC配置PUCCH和下行参考信号（比如SSB或CSI-RS）的关联关系，UE可以使用关联下行信号的波束发送PUCCH。网络可以配置多个关联关系，通过MAC控制信元指示使用哪个关联关系。（引用自爱立信的《5GNRTheNextGenerationWirelessAccessTechnology》）NRPUCCH（三）原创猫呆呆猫呆呆的工作间2020-10-31原文收录于话题这一篇谈NRPUCCH的ShortPUCCH，PUCCHformat0和PUCCHformat2。“Short”指的是PUCCH的时域长度（1~2符号）——这“几乎”是PUCCHformat0和PUCCHformat2仅有的共同之处，除此之外，两者各方面差别都很大。简单来说，PUCCHformat0的频域长度为1RB，支持UE复用，处理过程不包含信道编码、加扰和调制，PUCCHformat2的频域长度为1~16RB，不支持UE复用，处理过程包含信道编码、加扰和调制（以及添加DM-RS）。下面具体的说一下。

先说PUCCHformat0。PUCCHformat0只能携带1~2位UCI，只适用于HARQ-ACK和SR，但占用的时频资源也是最少的（1RBx1~2OFDMsymbol）。就这儿丁点资源，如果使用调制/解调方式（UE需要插入DM-RS），一方面无法保持较低的立方度量，另一方面相干接收的增益也有限。因此，和其他PUCCH格式都不一样，PUCCHformat0不使用调制，通过“序列选择”表示UCI。在发送侧，UE根据UCI选择发送的序列，在接收侧，基站根据接收的序列推导UCI。如果接收和发送出现较大偏差，基站对UCI可能会产生误判，协议在设计序列时需要考虑性能差异。

由上可见，序列是理解PUCCHformat0的关键。PUCCHformat0涉及3GPPTS38.211的5.2.1章节和5.2.2章节定义的两个序列：伪随机序列（PseudoRandomSequence）和低峰均比序列（LowPARASequence），建议读者先了解——特别是低峰均比序列，在PUCCHformat0/1/3/4都有应用。在PUCCHformat0中，UCI表示和UE复用利用了低峰均比序列的特性，这里“再”简单介绍一下（部分内容和《NRPUSCH（三）》相同）。

低峰均比序列（r_(α,δ)_u,v(n)）通过基序列（r_u,v(n)）相位旋转生成。因此，基序列和相位旋转是低峰均比序列的两个关键。简单的说，u和v确定基序列，u表示组号（GroupNumber），v表示组内序号（SequenceNumber）；α指示相位旋转的幅度，δ指示映射密度。在NR中，以下“上行信号”（PUCCH可视为特殊的信号）都是基于低峰均比序列生成的，包括PUCCH（format0/1）、PUCCHDM-RS（format1/3/4）、PUSCHDM-RS（开启“DFT预编码”）和SRS（SoundingReferenceSignal），α、δ、u、v取值和具体信号相关。对于PUCCH和PUCCHDM-RS，δ为0，α由3GPPTS38.211的.2章节确定（详见下文）。低峰均比序列和基序列长度相同，MZC表示序列长度。低峰均比序列的每一项映射到频域的一个SC（RE）。因而，MZC取决于物理信道（比如PUCCH或PUSCH）包含RB数量m和映射密度1/2^δ，即MZC=mxN_RB_SC/2^δ。对于PUCCHformat0，m为1，δ为0，MZC=1x12/2^0=12，映射密度为1/1，长度为12的序列映射到PUCCH的连续12个SC（RE）。

感谢阅读。

这一篇谈NRPUCCH的LongPUCCH，即PUCCHformat1、PUCCHformat3和PUCCHformat4。“Long”指的是PUCCH的时域长度（4~14符号）——除了这一点，LongPUCCH还有一些相同特性，比如说，处理过程包含调制，支持PUCCH重复发送和InterSlotFrequencyHopping（和IntraSlotFrequencyHopping）。PUCCHformat3和PUCCHformat4在频域长度和UE复用方面不一样，但处理过程相似，因此3GPPTS38.211放在同一章节介绍。下面具体的说一下。

先说PUCCHformat1。

PUCCHformat1有点像PUCCHformat0的“Long”版本。和PUCCHformat0一样，PUCCHformat1只能携带1~2位UCI，只适用于HARQ-ACK和SR。PUCCHformat1也使用低峰均比序列，但不通过“序列选择”表示UCI，而是对UCI进行编码、加扰和调制，再和低峰均比序列相乘（沿用LTEPUCCHformat1a/1b的传输结构）。对于PUCCHformat1：如果UCI位数为1，使用BSPK调制；如果UCI位数为2，使用QPSK调制。和PUCCHformat0相似，为了减少资源占用，PUCCHformat1的频域长度为1RB，低峰均比序列长度为12，通过“序列跳变”（基序列）实现干扰随机化，可参考《NRPUCCH（三）》。

PUCCHformat1处理过程包含调制，意味着PUCCH需要插入DM-RS——幸好PUCCHformat1在时域上有的是资源。为了在信道估计精度（特别是高速移动场景）和信息能量之间取得平衡，DM-RS（黄色格子）以TDM方式和“数据”部分（UCI，蓝色格子）复用，各占“一半”符号，DM-RS像梳子一样间隔插入。如果PUCCH符号数量为奇数，则DM-RS多一个符号（DM-RS占用第一个符号）。以下图为例，PUCCH符号数量为9，无论是否启用IntraSlotFrequencyHopping，DM-RS符号数量为5。NRPUCCH（五）#NR的物理信道23个

感谢阅读。

这一篇谈NRPUCCH的DMRS——DeModulationReferenceSignal。和其他DM-RS一样，PUCCH的DM-RS伴随PUCCH传输，gNB“参考”DM-RS对PUCCH进行信道估计和数据解调。和PDSCH的DM-RS（可参考《NRPDSCH（六）》和《NRPDSCH（七）》）、PUSCH的DM-RS相同（可参考《NRPUSCH（三）》和《NRPUSCH（四）》），3GPPTS38.211分两部分描述PUCCH的DM-RS：1、序列生成（SequenceGeneration）——DM-RS序列应该长啥样；2、资源映射（MappingtoPhysicalResource）——UE在哪儿发送DM-RS。

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——因此，PUCCHformat0（直接通过CyclicShift表示UCI，不需要编码、加扰和调制）可以一边凉快去。下面对PUCCHformat1、PUCCHformat2、PUCCHformat3和PUCCHformat4的DM-RS的序列生成和资源映射分别进行介绍。PUCCHformat1的DM-RS序列和UCI部分（PUCCH）处理过程相似（可参考《NRPUCCH（四）》），但有两点不同：1、在UCI部分中，表达式右侧是wi(m)（正交序列）和调制序列y(n)的乘积，而在DM-RS序列中，表达式右侧是wi(m)和低峰均比序列（没有经过调制）的乘积——DM-RS序列必须是“已知”的，不能包含“未知”的调制信息（要不然参考啥）；2、在UCI部分中，N_PUCCH,1_SF,m'表示UCI占用符号数量，取值由3GPPTS38.211Table.1-1确定，而在DM-RS序列中，N_PUCCH,1_SF,m'表示DM-RS占用符号数量，取值由3GPPTS38.211Table.1.1-1确定。将两张表同一位置的数字相加，就等于PUCCH符号数量——如果启用IntraSlotFrequencyHopping，则等于某一跳（m'=0或m'=1）的符号数量。在“资源映射”中，PUCCHformat1的DM-RS和UCI部分（PUCCH）是时分复用关系（TDM），DM-RS分布在l为偶数（0，2，4，…）的OFDM符号，参考点l=0表示PUCCH（不是时隙）的第一个OFDM符号——无论PUCCH是否启用IntraSlotFrequencyHopping。以上图为例，PUCCH的起始符号为2，符号数量为8，没有启用IntraSlotFrequencyHopping，DM-RS分布在时隙的符号2、4、6、8（对应l为0、2、4、6）。PUCCHformat2的DM-RS序列和PDCCH的DM-RS序列相似，基于3GPPTS38.211的5.2.1章节定义的伪随机序列（PseudoRandomSequence）生成。Cinit输入包含符号位置l，如果PUCCH符号数量为2，两个符号的DM-RS序列是不同的。N_0_ID为DMRSUplinkConfig（来自PUSCHConfig）的scramblingID0，如果RRC没有配置，则N_0_ID为小区ID。如果PUSCHMappingTypeA和PUSCHMappingTypeB都有配置，N_0_ID使用PUSCHMappingTypeB配置的scramblingID0。在“资源映射”中，PUCCHformat2的DM-RS和UCI部分（PUCCH）是频分复用关系（FDM，和PDCCH相似），DM-RS占用1/3资源。DM-RS分布在k为3m+1（1，4，7，10）的RE（SC），k=0表示PUCCH的第一个RE（SC）。PUCCHformat2可能包含多个RB（MRB），示图中只呈现了1个RB，但每个RB的DM-RS分布是相同的。PUCCHformat3和PUCCHformat4的DM-RS序列使用3GPPTS38.211的5.2.2章节定义的低峰均比序列（LowPARASequence）。mcs固定为0（mcs只对PUCCHformat0有意义，用于表示UCI）。对于PUCCHformat3，m0也固定为0。对于PUCCHformat4，m0由3GPPTS38.211Table.3.1-1确定——n和3GPPTS38.211Table.3中的正交覆盖码索引n相同（可参考《NRPUCCH（四）》），和PUCCHformat3不同，PUCCHformat4支持UE复用，不同UE的DM-RS通过CS（循环移位）进行区分。在“资源映射”中，PUCCHformat3和PUCCHformat4的DM-RS和UCI部分（PUCCH）是时分复用关系（TDM）。DM-RS的符号位置l由3GPPTS38.211Table.3.2-1确定。参考点l=0表示PUCCH（不是时隙）的第一个OFDM符号——无论PUCCH是否启用IntraSlotFrequencyHopping。

和PUSCH相似，如果PUCCH符号数量较多，可通过配置附加DM-RS（AdditionalDM-RS）提高解调性能（特别是高速移动场景）。在PUCCH符号数量（PUCCHlength）确定的情况下，对应“是否启用IntraSlotFrequencyHopping”和“是否配置附加DM-RS”的2x2=4种可能，DM-RS符号位置l应有4种配置。实际上，如果PUCCH启用IntraSlotFrequencyHopping，每一跳（Hop）至少需要1个DM-RS，即使PUCCH没有启用IntraSlotFrequencyHopping，PUCCH也至少需要2个DM-RS（PUCCH符号数量为4除外，此时PUCCH比较短），这和PUSCH可以只有1个前置DM-RS（Front-LoadDM-RS）不同，个人理解，这是因为PUCCH对可靠性要求高于效率。因此，是否启用IntraSlotFrequencyHopping，对PUCCHformat3/4的DM-RS分布没有太大的影响。从3GPPTS38.211Table.3.2-1可见，只有PUCCH符号数量为4时，DM-RS分布和“跳频”相关。和PUSCH相似，DM-RS数量受限于PUCCH长度，PUCCH符号数量不小于10时，配置附加DM-RS才会“真正”增加DM-RS。如果PUCCH没有启用IntraSlotFrequencyHopping，DM-RS分布如上图所示。如果PUCCH符号数量为4，只有1个DM-RS（l=1）。对比“NoAdditionalDM-RS”和“AdditionalDM-RS”，可见红色部分的DM-RS才是附加DM-RS。举个例子，如果PUCCH符号数量为10，附加DM-RS分布在l=3和l=8。如果启用IntraSlotFrequencyHopping，DM-RS分布如上图所示。如果把PUCCH以跳频的分界线对齐，可见在每一跳中，DM-RS分布基本均匀。如果每一跳有1个DM-RS，DM-RS位于这一跳的“中间”（如果符号数量为偶数，则在中线前的符号），如果每一跳有2个DM-RS，DM-RS位于这一跳的第二个符号和倒数第二个符号。由上，和PUCCHDM-RS相关的RRC配置包括两个：1、PUSCHConfig->dmrsUplinkforPUSCHMappingTypeA/dmrsUplinkforPUSCHMappingTypeB->DMRSUplinkConfig->scramblingID0，影响PUCCHformat2的DM-RS序列；2、PUCCHConfig->PUCCHFormatConfig–>additionalDMRS，影响PUCCHformat3和PUCCHformat4的DM-RS分布。NRPUCCH（六）这一篇谈NRPUCCH的资源分配。从UE的角度看，只知道PUCCH长啥样是不够的，还得知道如何使用PUCCH——首先得知道PUCCH在哪儿。在LTE中，PUCCH时域长度是固定的，且总是分布在（上行）系统带宽边缘（忽略PUCCHover-dimensioning），将中间连续的频域资源留给PUSCH，以满足高带宽业务的需求。在NR中，PUCCH就像飘在（上行）BWP天空里的“风筝”，资源分配非常灵活。在LTE中，PUCCH的典型映射（分布）如上图所示（引用自金辉老师的《深入理解LTE-A》）。1个PUCCH在时域上占用1个subframe（2slot），在频域上占用1个RB。为了获得频率分集增益，PUCCH在时隙边界“跳频”——在slot0和slot1占用的PRB分别在系统带宽的两端，组成1个RBPair（两个PRB各占用1slot，加起来还是1RBx2slot）。各种PUCCH格式“由外向内”依序占用资源，UE只要知道各种PUCCH格式占用RB数量，根据eNB显式（RRC）和隐式（PDCCH的第一个CCE索引）告知UE的索引，就能找到对应的PUCCH资源。另外，如果PUCCH占用RB数量为奇数，“缺口”（例如，示图中的m=7）通常也会保留，不用于PRACH或PUSCH（取决于实现）。

回到NR。

根据前几篇介绍的内容，可以站在UE角度想象一下：在NR中，UE不仅得知道PUCCH占用的时频资源（StartingSymbolIndex、nrofSymbols、StartingPRB、nrofPRBs），还得知道使用的PUCCH格式（PUCCHformat0/1/2/3/4），各种特性是否启用（PUCCHGroupHopping、PUCCHRepetition、IntraSlotFrequencyHopping、InterSlotFrequencyHopping、SimultaneousHARQACKandCSI…），以及各个高级参数的取值（InitialCyclicShift、TimeDomainOCC、OCCLength、OCCIndex、MaxCodeRate、PI2BPSK、SecondHopPRB、AdditionalDM-RS…）。PUCCH信息这么多，都塞进DCI太占地儿了。通常来说，对这种“大块头”，基站可以通过RRC告知UE，这特别适用于半静态配置的UCI传输，比如SR（only）、CSI（only）和SPSPDSCH的HARQ-ACK。不过，这有两个小问题：1、动态调度（DCI）的PDSCH的HARQ-ACK传输，只通过RRC确定PUCCH资源不够灵活；2、在初始接入阶段，UE没有RRC连接，只能从广播获得公共PUCCH配置（PUCCHConfigCommon），也不够灵活（且缺乏个性）。因而，在NR中，除了半静态配置的UCI传输，基站通过RRC+DCI方式指示UE，如果UE（还）没有获得专用PUCCH配置（PUCCHConfig），则根据预定义表格（3GPPTS38.213Table9.1.2-1）、SIB1和DCI确定PUCCH资源。在初始接入阶段，UE不发送SR和CSI，PUCCH只用于HARQ-ACK，且位数不大于2，UE只需要PUCCHformat0或PUCCHformat1，不用考虑PUCCHformat2、PUCCHformat3和PUCCHformat4，这就简单多了。3GPPTS38.213提供了一张预定义表格（3GPPTS38.213Table9.1.2-1），共包含16行，前3行为PUCCHformat0，后13行为PUCCHformat1。UE获得“行索引”（index），就可以确定使用的PUCCH格式。除了PUCCH格式以外，每一行还包括4个参数：起始符号（FirstSymbol）、符号数量（NumberofSymbols）、PRB偏移（PRBoffset）和循环移位索引集合（CyclicShiftIndexSet）。起始符号和符号数量指示PUCCH的时域资源（PUCCH所在时隙由PDCCH时隙、k0、k1和SCS确定，可参考《NRHARQ（五）》）；PRB偏移指示PUCCH的频域资源（PUCCHformat0和PUCCHformat1频域长度都是1RB，只需要确定起始位置），作用是减少小区间PUCCH干扰（最后一行，PRB偏移为1/4BWP带宽，用于干扰严重的小区）；循环移位索引集合指示m0的可用取值（m0可参考《NRPUCCH（三）》和《NRPUCCH（四）》），元素数量确定PUCCH的复用容量。UE从系统消息SIB1->PUCCHConfigCommon->PUCCHResourceCommon获得“行索引”（index），取值范围为0~15，和表格行数对应。在初始接入阶段，由于PUCCH配置是从广播获得的，小区内所有UE使用的PUCCH格式相同。另外，PUCCHConfigCommon还包含高级参数PUCCHGroupHopping和HoppingID，指示UE如何进行PUCCH序列跳变（可参考《NRPUCCH（三）》）。相邻小区配置不同的HoppingID，可减少小区间PUCCH干扰。

在初始接入阶段，还有一些传输参数需要约定：1、发送PUCCH时，UE使用RAR调度的PUSCH（MSG3）相同的SpatialDomainTransmissionFilter；2、如果使用PUCCHformat1，时域正交覆盖码（TD-OCC）索引（3GPPTS38.211Table.1-2的i，可参考《NRPUCCH（四）》）固定为0——在时域上复用能力为1（useless）。3、如果没有配置PDSCHHARQACKCodebook，HARQ-ACK不超过1位；4、PUCCH启用IntraSlotFrequencyHopping，以获得频率分集增益。

注意，预定义表格的名字——“PUCCHResourceSets…”中的“Sets”是复数，表示每一行对应1个PUCCHResourceSet——各个PUCCHResourceSet不只占用PRBOffset对应的“那个”PRB，还占用相邻的“几个”PRB。再根据协议描述“ThePUCCHresourcesetincludessixteenresources”，上述每个PUCCHResourceSet包含16个PUCCHResource，对应索引r_PUCCH=0~15，根据协议给出的PRB和r_PUCCH的关系，可知PUCCHResource（PUCCH资源）和PRB（RBPair）不是1对1关系，而是N对1关系，N取决于循环移位索引集合的元素数量（NCS），即PUCCH的复用能力。换句话说，1个PUCCH资源不是“物理”上的1个PUCCH（时频资源），而是“逻辑”上的1个PUCCH（时频资源+循环移位+TD-OCC），是可以分配给1个特定的UE使用的资源。以上图为例，假设PUCCHResourceCommon为13，循环移位索引集合为{0,3,6,9}，NCS（元素数量）为4，即PUCCH的复用容量为4。这个PUCCH资源集的16个PUCCH资源分为4组（16/4=4），分别占用4个“RBPair”（借用一下名字），分别标记为A、B、C、D。此时PUCCH启用IntraSlotFrequencyHopping，A、B、C、D分为两部分（A1/A2、B1/B2、C1/C2、D1/D2），在第一跳和第二跳中分别占用BWP两端的PRB，A/B和C/D交错映射，占用资源加起来还是4RBx14symbol——是不是有点眼熟？和LTE不完全一样，但“有内味了”。对于特定的UE来说，由PUCCHResourceCommon确定PUCCHResourceSet后，接下来的事情就是确定r_PUCCH，再由r_PUCCH推导“RBPair”（时频资源）和循环移位索引（在循环移位索引集合中的索引nCS=r_PUCCHmodNCS）。如上图所示，r_PUCCH由3个因素确定：ΔPRI，由DCIformat1_0或DCIformat1_1的PUCCHResourceIndicator字段获得；NCCE，DCIformat1_0或DCIformat1_1对应CORESET包含CCE的数量（可参考《NRPDCCH（四）》）；nCCE,0，PDCCH的第一个CCE的索引（可参考《NRPDCCH（二）》）。简单的说，PUCCHResourceIndicator只有3位，不足以表示r_PUCCH（0~15），剩余的1位，基站通过CCE索引“隐式”的告知UE，这也和LTE的套路相似。NRPUCCH（七）这一篇继续谈NRPUCCH的资源分配。在获得专有PUCCH资源（PUCCHConfig）之前，UE使用公共PUCCH资源（PUCCHConfigCommon）发送UCI，且限于HARQ-ACK。和LTE相似，NR的公共PUCCH资源分布在（上行）BWP两端，基站通过DCI（PUCCHResourceIndicator）和CCE索引指示UE找到PUCCH资源。个人理解，NR沿用LTE思路的原因，一方面是初始接入阶段需求相对简单，另一方面是SIB1传输比特有限，3GPP也不想做太多预定义表格。UE建立RRC连接后，对PUCCH的需求就变得复杂了。特别是动态调度的PDSCH的HARQ-ACK，一方面，UCI位数范围变得很大，另一方面，PUCCH的时频资源是可配置的（PUCCH和PDCCH的Timing由k0、k1和SCS确定），UE可能独占或复用（如果机缘巧合）PUCCH的时频资源。这意味着，所有PUCCH格式都可能会使用，相对应的，PUCCHConfig比PUCCHConfigCommon庞大和复杂很多。我们从最小配置单元，也就是PUCCH资源说起。PUCCH资源（PUCCHResource）是可以分配给特定UE的逻辑资源。对于不支持UE复用的PUCCHformat2和PUCCHformat3，只需要将PUCCH的时频资源（startingPRB、nrofPRBs、startingsymbolIndex、nrofsymbols）告诉UE；对于支持UE复用的PUCCHformat0、PUCCHformat1和PUCCHformat4，还需要将“码域”信息告诉UE——即PUCCHformat0的InitialCyclicShift（m0），或PUCCHformat1的InitialCyclicShift（m0）和TimeDomainOCC（3GPPTS38.211Table.1-2中的正交覆盖码索引i），或PUCCHformat4的OCCLength（扩展系数）和OCCIndex（3GPPTS38.211Table.3中的正交覆盖码索引n）。在PUCCHResource配置中，以上属性都包含在“format”中——startingPRB除外。NR各种PUCCH格式都支持IntraSlotFrequencyHopping，因而“时隙内跳频”的特性开关、StartingPRB（第一跳的RB偏移）和SecondHopPRB（第二跳的RB偏移）放在一起。每个PUCCH资源对应1个PUCCHResourceID，只要获得PUCCHResourceID，UE就“大致”知道如何使用PUCCH传输UCI。说“大致”的原因，是因为对于某些PUCCH格式，UE还需要知道更多信息。对于特定PUCCH格式，可以配置多个PUCCH资源——这些PUCCH资源的共同属性，不需要放在PUCCH资源的配置里，通过PUCCH格式的PUCCHFormatConfig进行配置。有些属性只适用于部分PUCCH格式，比如AdditionalDM-RS（附加DM-RS）和Pi2BPSK只适用于PUCCHformat3/4，nrofSlots（重复发送）和InterSlotFrequencyHopping（时隙间跳频）只适用于PUCCH1/3/4。为了实现更灵活的资源分配，NR在PUCCH资源的基础上，引入了PUCCH资源集（PUCCHResourceSet）的概念。每个PUCCH资源集对应1个PUCCHResourceSetID和1个ResourceList。顾名思义，ResourceList是包含1到多个PUCCH资源的列表，以PUCCHResourceID的序列表示。在PUCCHConfig中，可以理解为先添加PUCCH资源，再将PUCCH资源添加到PUCCH资源集中。

引入PUCCH资源集的作用，是UE可以根据UCI载荷选择适合的PUCCH资源，且不增加DCI（和RRC）的开销。UE最多可以配置4个PUCCH资源集（0、1、2、3），每