سيوفر نظام الاتصال اللاسلكي من الجيل التالي (5G) أو الراديو الجديد (NR) الوصول إلى المعلومات ومشاركة البيانات في أي مكان وفي أي وقت، من قبل مختلف المستخدمين والتطبيقات مع متطلبات متنوعة متعددة الأبعاد، حيث تُعد قناة التحكم في الوصلة الصاعدة المادية (PUCCH) والتي تُستخدم بشكل أساسي لنقل معلومات التحكم في الإرسال (UCI)، مكوناً أساسياً للبناء لتمكين نظام NR.
أساسيات قناة PUCCH
مقارنةً بالتطور طويل الأمد (LTE) يتم تحديد هيكل (PUCCH) الأكثر مرونة في (NR)، بهدف دعم التطبيقات المتنوعة وحالات الاستخدام، وقبل إدخال تجميع الموجة الحاملة في نظام (LTE) يتم إرسال معلومات (ACK / NACK) المقابلة لـ (PDSCH) المجدولة، بواسطة (DCI) على مورد بتنسيق (PUCCH 1a أو 1b)، والذي يتم تحديده بناءً على (CCE) الأول الذي يشغله (DCI).
بعد إدخال تجميع الموجة الحاملة يمكن إرسال معلومات (ACK / NACK) المقابلة لـ (PDSCH) المجدولة بواسطة (DCI) على مورد بتنسيق (PUCCH)، والذي يتم تحديده بناءً على كل من التكوين شبه الثابت والإشارة في (DCI)، وفي المرحلة الأولى من تصميم (NR) تقرر إعادة استخدام آلية (LTE) للإشارة إلى مورد (PUCCH) لإرسال (ACK / NACK).
وعلى وجه التحديد يتم تكوين مجموعة من موارد (PUCCH) عن طريق تشوير الطبقة العالية أولاً ثم يشار إلى مورد (PUCCH) واحد في المجموعة بواسطة (DCI)، وكما يمكن تكوين (NR PUCCH) بمرونة وأثناء اعتماد (3GPP) تم اقتراح الخيارات التالية حول كيفية تكوين مجموعة موارد (PUCCH):
- يتم تكوين مجموعات موارد (K PUCCH)، ويتم استخدام كل مجموعة موارد (PUCCH) لإرسال (UCI) بنطاق محدد من أحجام الحمولة النافعة.
- يمكن أن تنطبق مجموعة موارد (PUCCH) على عدة تنسيقات (PUCCH).
- تحدد (UE) مجموعة موارد (PUCCH) واحدة من مجموعات موارد (K PUCCH) بناءً على حجم حمولة (UCI)، ثم تختار مورد (PUCCH) واحدًا من المجموعة المحددة بناءً على إشارة في (DCI).
- يتم تكوين مجموعة واحدة أو أكثر من مجموعات موارد (PUCCH) لكل تنسيق (PUCCH).
- يتم تكوين مجموعات موارد (PUCCH) المتعددة لكل تنسيق (PUCCH).
- يتم تقسيم مجموعات موارد (PUCCH) المتعددة إلى مجموعتين، وتُستخدم المجموعة الأولى لإرسال ما يصل إلى (2 بت UCI)، وتستخدم المجموعة الثانية لإرسال أكثر من (2 بت UCI).
- يشير (MAC-CE) إلى مجموعتي موارد وواحدة في كل مجموعة.
- يتم تحديد مجموعة موارد واحدة من مجموعتي موارد (MAC-CE) المشار إليها وفقًا لعدد بتات (UCI).
- يتم اختيار مورد (PUCCH) من مجموعة الموارد المحددة وفقًا للإشارة في (DCI).
- يتم تكوين مجموعة موارد (PUCCH) لتنسيق (PUCCH) واحد.
- يعيد تحديد مورد (PUCCH) من مجموعة الموارد استخدام مخطط بيان موارد (PUCCH) الضمني لتنسيق (LTE PUCCH 1a / 1b) لـ (PUCCH) القصير.
- يمكن تشكيل مجموعتين من موارد (PUCCH) تستهدف استخدامهما في مجموعات (PUCCH) القصيرة و(PUCCH) الطويلة على التوالي لتناسب تجهيزات المستعمل.
- يتم استخدام عتبة حجم حمولة (UCI) وعلى سبيل المثال (100 بت) لتستخدم (UE) للاختيار بين مجموعتي الموارد.
ملاحظة:“NR” هي اختصار لـ “New-Radio” و”UCI” هي اختصار لـ “Uplink-Control-Information”.
ملاحظة:“PUCCH” هي اختصار لـ “Physical-Uplink-Control-Channel” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
ملاحظة:“MAC-CE” هي اختصار لـ “Media-Access-Control-Control-Element” و”DCI” هي اختصار لـ “Digital-Carrier-Interface”.
ملاحظة:“UE” هي اختصار لـ “User-Equipment” و”NACK” هي اختصار لـ “negative-acknowledgment”.
ملاحظة:“CCE” هي اختصار لـ “Control-Channel-Elements” و”ACK” هي اختصار لـ “acknowledgment”.
كيفية التحكم في الطاقة لـ PUCCH
بالنسبة إلى (PUCCH)، فإنّ القدرة المناسبة المستقبلة هي ببساطة القدرة اللازمة لتحقيق معدل خطأ مرغوب، أي معدل خطأ منخفض بدرجة كافية في فك تشفير معلومات التحكم (L1 / L2) المرسلة على القناة (PUCCH)، ومع ذلك فمن المهم بعد ذلك مراعاة ما يلي:
أولاً: لا يتم تحديد أداء فك التشفير من خلال قوة الإشارة المستقبلة ولكن بالأحرى من خلال نسبة الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى الضوضاء (SINR)، وبالتالي فإنّ تحديد القدرة المناسبة المستقبلة يعتمد على مستوى التداخل على جانب المستقبل، وهو مستوى التداخل الذي قد يختلف بين عمليات النشر المختلفة والذي قد يختلف أيضًا في الوقت المناسب وعلى سبيل المثال يختلف حمل الشبكة.
ثانياً: هناك أنساق مختلفة لـ (PUCCH) تُستخدم لنقل أنواع مختلفة من معلومات التحكم في الوصلة الصاعدة (L1 / L2) أي إقرارات (ARQ) الهجينة أو طلبات الجدولة أو (CSI) أو توليفات منها، وبالتالي فإنّ تنسيقات (PUCCH) المختلفة تحمل أعداداً مختلفة من بتات المعلومات لكل إطار فرعي، وقد تحتوي المعلومات التي تحملها أيضًا على متطلبات مختلفة لمعدل الخطأ، لذلك قد تختلف (SINR) المطلوبة المستلمة بين تنسيقات (PUCCH) المختلفة، وهو أمر يجب أخذه في الاعتبار عند ضبط قدرة إرسال (PUCCH) في إطار فرعي معين.
ثالثاً: لكي تعكس قدرة الإرسال متطلبات (SINR) المختلفة عادةً لتنسيقات (PUCCH) المختلفة يتضمن تعبير التحكم في القدرة (PUCCH) المصطلح (ΔFormat)، والذي يضيف إزاحة طاقة تعتمد على التنسيق إلى قدرة الإرسال، كما تُعرَّف تخالفات القدرة بحيث يكون لنسق (PUCCH) الأساسي وبشكل أكثر دقة التنسيق المقابل لإرسال إشعار استلام (ARQ) هجين واحد أي النسق 1 بتشكيل (BPSK)، وله تخالف يساوي (0 ديسيبل)، بينما يمكن تكوين إزاحات التنسيقات المتبقية بشكل صريح بواسطة الشبكة.
على سبيل المثال يجب أن يحتوي نسق (PUCCH 1) بتشكيل (QPSK)، والذي يحمل إخطاري استلام متزامنين ويستخدم في حالة تعدد الإرسال المكاني للوصلة الهابطة، على تخالف للقدرة يبلغ (3 ديسيبل) تقريباً، ممّا يعكس حقيقة أنه يلزم ضعف الطاقة اللازمة لإيصال إقراري استلام بدلاً من مجرد اعتراف واحد.
رابعاً: من الممكن للشبكة أن تضبط مباشرةً قدرة إرسال (PUCCH) من خلال تزويد الجهاز بأوامر صريحة للتحكم في الطاقة تضبط المصطلح (δ) في تعبير التحكم في القدرة (7.3)، وأوامر التحكم في القدرة هذه تراكمية أي أنّ كل أمر تم استلامه من أوامر التحكم في الطاقة يزيد أو ينقص المصطلح (δ) بمقدار معين كما يمكن توفير أوامر التحكم في الطاقة الخاصة بـ (PUCCH) للجهاز بطريقتين مختلفتين:
- يتم تضمين أمر التحكم في القدرة في كل تخصيص لجدولة الوصلة الهابطة أي أنّ الجهاز يستقبل أمر التحكم في القدرة في كل مرة يتم جدولته بشكل صريح على الوصلة الهابطة.
- أحد أسباب إرسالات (PUCCH) للوصلة الصاعدة هو إرسال إعلامات الاستلام الهجينة (ARQ) كاستجابة لإرسالات (DL-SCH) للوصلة الهابطة.
- ترتبط إرسالات الوصلة الهابطة هذه عادةً بتخصيصات جدولة الوصلة الهابطة على (PDCCH).
- يمكن بالتالي استخدام أوامر التحكم في القدرة المقابلة لضبط قدرة إرسال (PUCCH) قبل إرسال إعلامات الاستلام الهجينة (ARQ).
- يمكن أيضاً توفير أوامر التحكم في الطاقة على (PDCCH) خاص يوفر في نفس الوقت أوامر التحكم في الطاقة لأجهزة متعددة (PDCCH) باستخدام تنسيق (DCI 3 / 3A).
- من الناحية العملية تُرسل أوامر التحكم في القدرة هذه عادةً على أساس منتظم ويمكن استخدامها لضبط قدرة إرسال (PUCCH)، وعلى سبيل المثال قبل تقارير (CSI) الدورية للوصلة الصاعدة.
- يمكن استخدامها أيضاً في حالة الجدولة شبه الدائمة، وفي هذه الحالة قد يكون هناك إرسال للوصلة الصاعدة لكل من (PUSCH (UL-SCH)) و(PUCCH التحكم (L1 / L2)) بدون أي تخصيصات أو منح جدولة صريحة.
ملاحظة:“SINR” هي اختصار لـ “Signal-to-Interference-Plus-Noise Ratio” و”UL-SCH” هي اختصار لـ “uplink-shared-channel”.
ملاحظة:“CSI” هي اختصار لـ “Called-Subscriber-Identification” و”ARQ” هي اختصار لـ “Automatic-repeat-request”.
