5.5.3　长PUCCH结构设计

如5.5.1节所述，NR支持长PUCCH的目的是保证上行控制信道有较好的覆盖[29-31]。因此，3GPP在讨论长PUCCH设计的最初阶段就定下了一个原则，即要求长PUCCH具有低PAPR/CM。同时，为了在时域上积累更多能量，长PUCCH还可以在多个时隙上重复传输，而NR短PUCCH是不支持多时隙传输的。另外，为了承载不同的UCI负载，以及满足不同的覆盖需求，在一个时隙内，若长PUCCH支持多种时域长度，则能够有效地提高上行频谱效率，如图5-51所示。经讨论，RAN1 #88bis次会议确定长PUCCH的时域长度为4～14个符号。在进行具体的PUCCH结构设计时，需要考虑PUCCH结构具有可伸缩性（Scalability），避免引入过多的PUCCH格式，即一种PUCCH格式可以应用于不同的时域符号长度。

为了满足长PUCCH低PAPR的设计原则，两种直观的设计如下所述。

·　使用类似LTE PUCCH格式1a、格式1b的结构，即频域上使用ZC序列，在时域上使用OCC序列，RS与UCI映射到不同的时域符号上。

·　使用类似LTE PUSCH结构，RS与UCI映射到不同的时域符号上，采用DFT-S-OFDM波形。

第一种结构使用序列，因此只能适用于负载较小的情况，但检测性能好，且支持多用户复用，对于1～2 bit UCI负载场景来说是最优的信道结构。第二种结构结合信道编码，可承载较大量UCI信息。如前所述，PUCCH设计的需求是大覆盖和大容量，但是从一个终端的角度来看，这两项需求又不一定需要同时满足。

·　对于UCI负载中等但上行功率受限的场景，合理的做法是降低频域资源数量，使用更多时域资源。此时若能够支持多用户复用，则更有利于提高系统效率。

·　对于UCI负载较大的场景，则势必需要使用更多的物理资源（时域、频域）传输UCI。

NR系统最终支持3种长PUCCH格式，即PUCCH格式1、格式3、格式4，分别适用于上述3种应用场景（见表5-12）。

信道结构设计的另外一个主要问题为RS图案。对于PUCCH格式1，在标准化讨论过程中出现过如下两种方案（见图5-52）。

·　方案1：类似于LTE PUCCH格式1、格式1a、格式1b，RS占用PUCCH中间连续多个符号。

·　方案2：RS与UCI间隔分布。

RS开销相同时，低速场景中方案1与方案2的性能基本相同。但是高速场景中，方案2的性能要优于方案1。因此，NR PUCCH格式1采用RS与UCI间隔分布的图案，且RS占用偶数位符号上（符号索引从0开始），即前置RS，有利于降低译码时延。PUCCH格式1的跳频图案中两个跳频部分包括的时域符号尽量均匀。PUCCH时域长度为偶数时，第一跳频部分与第二跳频部分的时域符号数相同。PUCCH时域长度为奇数时，第二个跳频部分比第一个跳频部分多一个时域符号。

2017年6月的RAN1 #AH2会议中，对于PUCCH格式3、格式4提出如下两种RS图案方案。

·　方案1：每个跳频部分中包括1列RS，RS位于每个跳频部分的中间。

·　方案2：每个跳频部分中包括1列或2列RS。

虽然RS越多，信道估计精确度越高，但是相应的传输UCI的物理资源数量也会减少，导致UCI的编码速率上升。要想得到最优的检测性能，需要综合考虑信道条件、PUCCH时域长度和UCI的负载。经多次讨论后，NR系统确定基站可通过高层信令配置上行信道（适用于PUSCH和PUCCH）是否使用额外RS（Additional DM-RS）。未配置额外RS时，PUCCH格式3、格式4每个跳频部分中包括1列RS。配置额外RS后，若每个跳频部分包括的时域符号数量不大于5，则包括1列RS，若每个跳频部分包括的时域符号数量大于或等于5，则包括2列RS（见表5-13）。