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phich讲解
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。
一、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
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。
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。
但在某些场景下,比如系统带宽较小的小区(如1.4MHz,总共只有6个RB),其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。
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])
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
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:
对于FDD而言,PHICHgroup数仅与phich-Resource的配置相关;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,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。
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);
(2)UE是否支持空分复用(2个上行TB就对应2个PHICH)等。
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(详见《LTE:
CCE介绍》系列),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(cell search procedure)》);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。
二、PHICH物理层处理
每个HARQ确认信息(1bit:
对应一个上行TB)先重复3遍(见36.212的5.3.5节),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(见36.211的6.9.1节)。
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。
(对应36.211的6.9.3节中的公式
)
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。
PHICH:
物理混合重传指示信道(PhysicalHybrid-ARQIndicatorChannel)
参考:
下行ThePhysicalHybrid-ARQIndicatorChannel(PHICH)承载上行数据传输的HybridARQ确认信息,位于每个子帧的第一个OFDM符号上(注:
FDD为基础,在正常的PHICH周期)。
PHICH在多个REG上传输(resourceElementGroup),多个PHICH可以分享一组REG,由正交数组区分。
同一个资源上的PHICH称为一个PHICH组,一个单独的PHICH由两个参数决定:
PHICH组号,组内的正交序列号。
一个PHICH需要多少REG?
计算方式简单明了。
ACK是111,NACK是000,都是3比特,PHICH使用BPSK调制,每个ACK/NACK需要3个调制符号。
然后这3个调制符号用正交码复用,选用扩频因子为4的常规循环前缀,得到12个符号。
每个REG包含4个RE(resourceelement),每个RE承载一个调制符号,所以一个单独的PHICH需要3个REG。
下图显示了PHICH是如何映射到物理资源上的,用到三个PHICH组。
3个REG用于支持PHICH组,他们均匀的分布在系统带宽上,以备频率分集。
(图中第一个符号也包含PCFICH(PhysicalControlFormatIndicatorChannel)信息,无论系统带宽多少PCFICH总是占用4个REG,均匀的分布在系统带宽中。
)
每个PHICH组可以包含几个PHICH?
(3GPPTS36.211Table6.9.1-2)定义了8个正交序列,所以每组可以最多携带8个PHICH。
系统能支持多少PHICH?
结果跟具体的帧结构相关。
PHICH的数量由下行系统带宽和参数Ng决定,这两个参数都在MIB消息中广播(MasterInformationBlock)。
计算公式是在3GPPTS36.211章节6.9中定义的。
假设下行带宽是10HMz,Ng=1则可供使用的PHICH组有7个,PHICH的总数是7个PHICH组x每组8个PHICH共计56个PHICH。
需要的RE(resourceelements)数是7PHICH组x每组需要3个REGx4个RE每REG,共计84个RE。
上行数据传输的HARQACK/NACK装在每个PHICH中,用户怎么知道查哪个PHICH找自己的ACK/NACK信息呢?
在时域,上行数据传输发生在子帧#n,相应的PHICH就会出现在子帧#n+4。
频域上,它由上行资源分配的DCIformat0指示,PHICH(组号和组内的正交序列号)是由上行传输第一个时隙上最低的PRBindex和DMRS循环前缀决定的,具体算法参见3GPPTS36.213章节9.1.2.。
为什么MIB中要有Ng?
为什么不把它放在SIB系统消息里?
这就是鸡生蛋/蛋生鸡的问题,UE在系统消息获取阶段就要知道PHICH配置。
一方面,UE解码PDCCH以获取SIB在PDSCH上的位置;另一方面,PDCCH、PHICH、PCFICH共享子帧中控制单元的资源,可用的PDCCH资源数取决于PHICH的配置(PCFICH资源已知且固定)。
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