PUSCH上行跳頻（2）-Type2頻率跳頻

1.采用PUSCH跳頻時需要注意的問題

在上行子幀中，PUCCH信道處於帶寬的高低兩側，或者說位於頻帶的邊緣，PUSCH信道則位於帶寬的中間。PUCCH信道也以RB對為基本單位，每個RB在頻域上是12個子載波，時域上是1個時隙。需要注意PUCCH信道每個RB對的兩個RB位置：第一個時隙的PUCCH信道位於帶寬的低頻位置，第二個時隙的PUCCH信道位於帶寬的高頻位置。如下圖所示。

（圖1）

之所以這麼設置PUCCH和PUSCH的位置，有兩個方面的考慮：第一，將PUCCH放在頻譜的邊緣，可以使控制信令的頻率分集最大化（PUCCH信道中承載的是控制信令）；第二，PUSCH必須使用連續的RB，如果將PUCCH放在頻譜的中間，則限制了PUSCH的資源分配。比如某個時刻，系統中只有1個UE在進行上行大數據量的傳輸，如果將PUCCH放在頻帶的中間，就會造成eNB只能給該UE分配有限的RB資源，造成資源浪費的同時，也不能滿足UE的流量需求。如下圖所示。

（圖2）

如果在同一個子幀裡，PUSCH和PUCCH信道之間發生了重疊，那麼就會影響PUSCH和PUCCH信道中數據的解碼。eNB在考慮PUSCH跳頻的時候，映射後的PRB位置不能和PUCCH的位置重疊。

2.PUSCH跳頻方式2（Type2 PUSCH Hopping）

這裡先用圖形的方式介紹Type2的跳頻方式，然後結合數學公式，做進一步的說明。

Type2是根據小區特定的跳頻圖案（hopping pattern）以及鏡像圖案（mirroring pattern）進行的基於子帶的跳頻方式。這句話有三個需要注意的地方：

第一，Type2是基於子帶的跳頻，我們可以將整個帶寬劃分1～4個子帶，這一點與Type1是不同的，Type1並沒有子帶的概念。

第二，Type2的跳頻圖案是小區特定的，意味著不同的小區，跳頻圖案是不一樣的；而同一個小區，不同的UE使用的跳頻圖案是一樣的。不過有個例外，就是如果整個帶寬只劃分1個子帶，那麼不同小區的跳頻圖案可能是一樣的，這點可以從後文的數學公式中的得到印證。

第三，Type2有一種鏡像模式，該模式能進一步增加跳頻的復雜度，可以進一步避免與鄰區的跳頻結果相同。

下圖是一個PUSCH子帶示意圖，在這個圖中，整個上行帶寬對應50個RB，總共劃分了4個子帶，每個子帶包括11個RB。需要注意的是，子帶並沒有覆蓋整個上行頻帶，頻帶兩側的PUCCH信道並不在子帶的范圍。

（圖3）

這裡用一句話來概括Type2跳頻的步驟：基於子帶的跳頻，是根據ul_grant調度授權給出的VRB位置，采用小區特定的跳頻圖案，通過移位映射到相應的PRB位置。這種跳頻圖案可以為不同的時隙提供不同距離的移位。如下圖所示，eNB給某個UE分配了一組連續的VRB，分別是RB27、RB28、RB29。在第一個時隙，預定義的跳頻圖案取值為1（即Hopping Pattern=1，對應後文公式中跳頻函數f_hop(i)的計算結果，此處先做了解），意味著需要將VRB的圖案整體向右移動1個子帶，因而PRB的位置分別是RB38、RB39、RB40。在計算第二個時隙的時候，HP取值為3，意味著需要將VRB的圖案（即RB27、RB28、RB29）整體向右移動3個子帶，因而PRB的位置分別是RB16、RB17、RB18。

（圖4）

說完了跳頻圖案（hopping pattern），再說說鏡像圖案（mirroring pattern）。鏡像圖案是指在一個時隙的一個子帶內對分配的資源使用鏡像。也就是說，采用鏡像模式並不會將PRB的位置從一個子帶偏移到另一個子帶，而是子帶內的鏡像對稱偏移，理解了這一點也就理解了鏡像模式。比如對上面的圖4的第二個時隙進行鏡像偏移，那麼結構將會是下面的圖5所示（這張圖中的虛線標注的VRB到PRB的映射關系並不對，應該是紅線標注的對應位置，參考後文的圖11）。

（圖5）

在圖5中，第二個時隙采用了鏡像模式（即Mirroring Pattern=YES，對應後文公式中鏡像函數f_m(i)的計算結果，此處先做了解），因此原本子帶1內的PRB的位置是RB16、RB17、RB18，經過鏡像偏轉後，被移位到了同屬子帶1的RB20、RB21、RB22。

上面概括的介紹了Type2跳頻的兩種方式（跳頻圖案和鏡像圖案），接下來用數學公式來說明這兩種方式的計算結果。如果你只是想了解一下Type2跳頻的大概內容，那麼看到這裡就可以了。

在上一篇講解Type1的跳頻方式時，提到：在第一個時隙裡，PRB的位置實際上與VRB的位置是相同的；在第二個時隙裡，最終的PRB與VRB有一定的偏移。在講解Type1計算PRB位置公式的時候，可以注意到，第一個時隙和第二個時隙的公式是不同的，第二個時隙的公式要復雜的多。而對於Type2類型的跳頻方式，兩個時隙的PRB位置是通過相同的公式計算得到的，時隙ns是作為一個參數來計算PRB的位置的。具體公式如下，其中第ns個時隙的PRB的位置用參數n_PRB(ns)表示。

（圖6）

下面對這個公式做些說明：

（1）我們的最終目標是要計算PRB在兩個時隙中的位置，也就是時隙ns的PRB位置n_PRB(ns)，它與Nsb、N_HO_RB、hoppingMode等參數有關。Nsb參數表示當前PUSCH區域劃分了幾個子帶，范圍是1～4，即最多劃分4個子帶，該值由RRC配置的參數n-SB得到。N_HO_RB參數由RRC配置的參數pusch-HoppingOffset得到，hoppingMode參數決定了采用“子幀間跳頻模式”還是“子幀內子幀間跳頻模式”。RRC配置的參數n-SB、pusch-HoppingOffset和hoppingMode參數，來源於SIB2中的PUSCH-Config信元，如下圖所示。

（圖7）

（2）公式中，使用N_sb_RB來表示當前每個子帶占用的RB個數。如果Nsb=1，則N_sb_RB等於整個帶寬的RB個數N_UL_RB。如果當前是10M帶寬，RRC配置的n-SB = pusch-HoppingOffset = 4，則根據上文的公式，每個子帶占用的RB個數N_sb_RB=floor（（50 - 4 - 4 mod 2）/ 4）= 11，即每個子帶占用11個RB，此時PUSCH的子帶RB分配情況如下圖所示，帶寬兩邊預留6個RB用於PUCCH信道的使用。

（圖8）

（3）公式中，CURRENT_TX_NB的含義在Type1類型的跳頻也有用到，表示當前TB塊的HARQ傳輸次數。這個參數僅在“子幀間跳頻”模式下才有效，因為在子幀間跳頻模式下，同一個子幀、不同時隙的PRB的位置需要保持一致，參考博文《PUSCH上行跳頻（1）-Type1頻率跳頻》裡的圖（3）。而跳頻之後並不能保證兩個時隙的PRB位置一致，因此就需要根據CURRENT_TX_NB值的不同，做適當的調整，保證在子幀間跳頻時，兩個時隙的PRB位置一致。

（4）公式中的鏡像函數f_m(i)的計算結果只有兩種取值：0（FALSE）或者1（TRUE），表示某個時隙是否引入“鏡像圖案”（mirroring）的跳頻，如果在某個時隙ns中，函數f_m(i)的計算結果等於1，則表示該時隙PRB的位置需要進行一次“鏡像”操作。前文圖5描述的就是采用鏡像模式的一個例子，這裡用公式再來計算一下圖5進行鏡像模式後第二個時隙的PRB位置：

 

根據圖5的子帶配置，可以確定的條件有：
（a）上行10M帶寬、Nsb=4、N_sb_RB=11
（b）n_VRB=27、28、29三個RB
（c）第一個時隙不采用鏡像，f_m(i)=0；第二個時隙采用鏡像，f_m(j)=1
（d）第一個時隙不采用鏡像時，PRB的最終位置分別是n_PRB=38、39、40；第二個時隙不采用鏡像時，PRB的最終位置分別是n_PRB=16、17、18

要想知道第二個時隙鏡像後PRB的最終位置，根據公式，還需要知道N_HO_RB和函數f_hop的值。不過沒有關系，因為第二個時隙不采用鏡像時的PRB位置已經確定了，我們可以利用這點來反推出N_HO_RB和f_hop的值，然後就可以計算出第二個時隙采用鏡像模式後的PRB位置。下面是計算過程：
（圖9） 從上面的結果可以看到，執行預定義的跳頻圖案和鏡像圖案之後，27號VRB將被映射到22號PRB。類似的，還可以推算出，28號VRB將被映射到21號PRB，29號VRB將被映射到20號PRB。如果不做鏡像模式的PRB位置如圖10所示，那麼鏡像之後的PRB位置將如圖11所示。
（圖10） （圖11）

 

（5）公式中使用的C序列，

（6）公式中的跳頻函數f_hop(i)是一個遞歸函數，f_hop(-1)=0。

3.總結

PUSCH跳頻的相關內容總結如12所示，通過這張圖我們可以加深對PUSCH跳頻的了解。