LTE载波聚合与多点协调传输技术解析

# LTE载波聚合与多点协调传输技术解析 ## 1. 下行控制信令 ### 1.1 PHICH传输原则 在LTE中，PHICH（物理混合自动重传请求指示信道）的传输遵循一个通用原则，即它会在用于调度相应上行数据传输的同一分量载波上进行传输。这个原则不仅适用于对称和非对称载波聚合（CA），从设备功耗的角度来看也十分有益，因为设备只需监控用于上行调度授权的分量载波。 当不使用跨载波调度时，每个上行分量载波在其对应的下行分量载波上进行调度，不同的上行分量载波会有不同的PHICH资源。而在跨载波调度的情况下，多个上行分量载波的传输可能需要在单个下行分量载波上进行确认。为避免PHICH冲突，调度器需要确保为不同的上行分量载波使用不同的参考信号相位旋转或不同的资源块起始位置。对于半静态调度，参考信号相位旋转始终设置为零，且由于半静态调度仅在主分量载波上支持，因此分量载波之间不存在冲突风险。 ### 1.2 PDCCH和EPDCCH PDCCH（物理下行控制信道）和EPDCCH（增强物理下行控制信道）用于承载下行控制信息。对于自调度，（E）PDCCH处理基本不受影响，因为每个分量载波本质上是独立的。但如果通过设备特定的RRC（无线资源控制）信令配置了跨载波调度，则必须指示特定控制消息所涉及的分量载波，这就是载波指示字段的由来。 大多数DCI（下行控制信息）格式有两种类型，即带载波指示字段和不带载波指示字段的。设备应监控哪种类型由是否启用跨载波调度支持来决定。为便于信令传输，分量载波会进行编号，主分量载波始终编号为零，不同的辅分量载波通过设备特定的RRC信令分配唯一编号。 无论是否使用跨载波调度，一个分量载波上的PDSCH（物理下行共享信道）/PUSCH（物理上行共享信道）只能由一个分量载波进行调度。每个PDSCH/PUSCH分量载波都有一个关联的分量载波，通过设备特定的RRC信令进行配置，相应的DCI可以在该关联分量载波上传输。 在盲解码和搜索空间方面，相关程序适用于每个激活的下行分量载波。原则上，每个聚合级别和每个（激活的）用于接收PDSCH（或传输PUSCH）的分量载波都有一个设备特定的搜索空间。对于配置使用载波聚合的设备，与未使用载波聚合的设备相比，盲解码尝试次数会增加。为应对这一问题，Release 13引入了配置解码候选数量和限制每个辅分量载波DCI格式数量的功能。 公共搜索空间仅针对主分量载波上的传输进行定义，其主要功能是处理针对多个设备的系统信息调度。因此，在公共搜索空间中监控的DCI格式中从不包含载波指示字段。不同分量载波的搜索空间可能会在某些子帧中重叠，设备会独立处理这些搜索空间。当跨载波调度配置下不同分量载波的设备特定和公共搜索空间在某个聚合级别重叠时，设备只需监控公共搜索空间，以避免歧义。 ### 1.3 总结 | 调度类型 | PHICH资源 | DCI格式 | 搜索空间 | | --- | --- | --- | --- | | 非跨载波调度 | 不同上行分量载波有不同PHICH资源 | 无载波指示字段 | 设备特定搜索空间无载波指示 | | 跨载波调度 | 多个上行分量载波可能在单个下行分量载波确认，需避免冲突 | 有载波指示字段 | 设备特定搜索空间可能有载波指示 | ## 2. 上行控制信令 ### 2.1 概述 载波聚合要求设备能够传输与同时接收多个DL - SCH（下行共享信道）数据相关的确认信息，即必须支持在上行传输多于两个的混合ARQ（自动重传请求）确认信息。同时，还需要提供与多个下行载波相关的CSI（信道状态信息）反馈。 作为基线，所有反馈都在主分量载波上传输，这是为了支持非对称载波聚合，因为设备支持的下行载波数量与上行载波数量无关。因此，载波聚合需要增加PUCCH（物理上行控制信道）的有效载荷能力，这也是引入PUCCH格式3、4和5的动机。 ### 2.2 混合ARQ确认信息在PUCCH上的传输 载波聚合会增加需要向eNodeB传达的混合ARQ确认信息数量。PUCCH格式1可通过资源选择支持在上行传输多于两个比特的信息，部分信息通过所选的PUCCH资源传达，部分通过在所选资源上传输的比特传达。资源选择的细节较为复杂，取决于双工方案（FDD或TDD）以及是否使用跨载波调度。 以FDD且无跨载波调度为例，若要在上行传输4比特信息，即有16种正负确认组合。对于这16种组合中的每一种，从4个可能的PUCCH资源中选择一个，并在该资源上传输2比特。其中两个候选资源根据第一个（E）CCE（控制信道元素）推导得出，另外两个候选资源由（E）PDCCH上的确认资源指示符（ARI）指向半静态配置的PUCCH资源列表获得。对于由EPDCCH调度的传输，确认资源偏移（ARO）也会用于确定PUCCH资源。在跨载波调度的情况下，所有4个资源都是半静态配置的，且不使用ARI。 当传输比特数超过4时，资源选择效率降低，此时会使用PUCCH格式3、4或5。在PUCCH格式3中，多个混合ARQ确认比特（FDD最多10比特，TDD最多20比特，外加1比特用于调度请求）会进行联合编码并传输。PUCCH格式4和5支持更大数量的比特。设备使用的PUCCH资源由ARI确定，设备可通过RRC信令配置4种不同的PUCCH格式3、4或5资源。 在Release 12及之前，各个分量载波的确认信息顺序由半静态配置的分量载波集确定，未调度的分量载波对应的确认比特设置为NAK。但在Release 13中，随着分量载波数量增加到32个，这种半静态方案的效率受到挑战。因此，引入了动态确定需要提供确认信息的分量载波集的功能，仅包含已调度的载波。为缓解设备和网络在确认信息数量上的分歧，扩展到载波域的DAI（下行分配指示符）会被使用。 ### 2.3 CSI报告在PUCCH上的传输 通常需要为所有下行分量载波提供CSI报告。由于基线是在主分量载波上传输所有反馈，因此需要一种机制来处理多个CSI报告。对于周期性报告，基本原理是配置报告周期，使不同分量载波的CSI报告不会在PUCCH上同时传输，即不同分量载波的CSI报告在不同子帧中传输。 不同版本对同时传输信道状态信息和确认信息的处理有所不同。在