PUSCH上的控制信令优化方案

当上行链路数据存在时，PUSCH负责传送上行链路L1/L2控制信号。控制信令是通过专用控制资源来实现的，当已经为PUSCH上的数据传输调度UE时，该资源仅在上行链路子帧存在时合法。与PUSCH上控制信令设计有关的主要问题包括：

1）如何在上行链路和不同控制域之间进行复用？

2）如何调整PUSCH上传输的L1/L2信号质量？

图5-24给出了SC-FDMA符号（块）中的控制和数据复用原理。为了保持单载波特性，在进行DFT之前，传输的信号数据和不同的控制符号需要进行复用。在将数据和不同控制域，包括ACK/NACK、CQI/预编码矩阵指示（Pre-cod-ing Matrix Indicator，PMI）、等级指示（Rank Indicator，RI），复用到同一SC-FD-MA符号块之前，需要对其进行编码和调制。也可以考虑使用块级复用，但这会导致控制开销过大^[12]。使用所选的符号级复用方案，数据符号和控制符号之间的比例可以在每个SC-FDMA块内进行精确调整。

图5-24 数据与控制调制原理

图5-25 PUSCH上的分配数据和不同控制域

图5-25给出了上行链路数据和不同控制域如何在PUSCH上进行复用的原理。实际上，不同L1/L2控制信号的混合及其长度，随着子帧的不同而发生变化。UE和eNodeB都知道为控制部分预留的符号数目。PUSCH数据部分根据分配给指定子帧的控制符号数目进行压缩。通过执行控制和数据复用，以确保控制部分能够在子帧的两个时隙内出现。这样当采用跳频技术后，就能确保控制信道能够从该技术中受益。ACK/NACK位于参考信号附近的SC-FDMA符号末端。在ACK/NACK信令中，每个时隙最多分配两个SC-FDMA符号。等级指示（RI）也采用这种分配方式，RI位于ACK/NACK附近的SC-FDMA符号上。CQI/PMI符号位于SC-FDMA符号的起始位置，并在所有可用的SC-FDMA符号上进行扩展。

在PUSCH上传输的CQI/PMI采用的调制方案与数据部分相同。通过传输ACK/NACK和RI，可确保编码、置乱和调制能够实现符号级Euclidean距离最大化。这意味着无论采用何种PUSCH方案，ACK/NACK载波所用的调制符号最多包含2bit编码控制信息。对于16QAM和64QAM来说，具有最高传输功率的最外面星座点可用于传输ACK/NACK和RI。对于ACK/NACK和RI来说，与使用高阶调制方案的PUSCH数据相比，这种选择提供的功率增益较小。

对于通过PUSCH来传输的控制信号来说，可采用4种不同的信道编码方法：

1）纯重复编码方法：1bit ACK/NACK；

2）复杂编码方法：2bit ACK/NACK/RI；(www.xing528.com)

3）（32，N）块编码方法：CQI/PMI＜11bit；

4）咬尾卷积编码方法（速率为1/3）：CQI/PMI≥11bit。

与PUSCH上控制信令相关的一个重要问题是如何保持目标级控制信令的性能。需要注意的是，功率控制将根据数据信道来设定PUSCH的信干噪比（Sig-nal-to-Interference and Noise Ratio，SINR）目标值。因此，控制信道必须适应针对数据设置的SINR工作点。

对于数据和不同控制部分来说，一种用于调整可用资源的方法是应用不同的功率偏移值。功率偏移方案存在的问题是单载波特性遭到部分破坏^[13]。因此，在上行链路系统中，一般不使用该方案，而是采用一种基于可变编码速率的控制信息编码方案。这可以通过改变用于控制信道传输的编码符号数目来实现。为了降低控制信令的总开销，可以根据PUSCH的质量，来增加分配给控制传输的物理资源数目。通过实现上述目标，用于控制信令的编码速率可以由PUSCH数据的调制和编码方案（MCS）来隐式表达。数据MCS和控制域大小的关系可以由式（5-2）表示^[14]：

式中，对于给定控制类型来说，O′代表编码后控制符号数；O代表控制信令比特数；K^PUSCH_bits代表码块分割后传输比特数；M^PUSCH_SC×N^PUSCH_symb代表传输PUSCH的每个子帧所包含的子载波总数；对于给定控制信令类型来说，offset是一个与控制信道编码速率有关的准静态配置参数，用于实现理想的BER（Bit Error Rate，误码率）/BLER（BlockErrorRate，误块率）工作点。「·是一种取整运算，即将控制信道长度取值调整为最接近的支持整数值，上限为无穷大。

如前所述，对于PUSCH数据信道来说，偏移参数用于调整控制信号的质量。它是一个与UE有关的参数，通常由高层信令进行配置。不同控制信道都具有自己的偏移参数设置。在配置偏移参数时，需要考虑如下问题：

1）PUSCH数据信道的BLER工作点；

2）L1/L2控制信道的BER/BLER工作点；

3）控制部分和数据部分之间的编码增益差，这是由于采用不同编码方案和不同编码块大小导致的（对于长度为1bit的ACK/NACK来说，不存在编码增益）。

4）不连续传输（Discontinuous Transmission，DTX）性能。

数据部分和控制部分的BLER工作点不同，这主要是因为HARQ适用于数据信道，控制信道无法从HARQ中受益。数据信道和控制信道之间的BLER工作点差值越高，则偏移参数越大，反之亦然。分组大小也存在类似的特性。由于缺乏编码增益，对于ACK/NACK信号来说，需要最大的偏移值。