【5G无线接入技术系列】八、物理层控制信号

物理层控制信号

[1. 下行链路](#1. 下行链路)
- [1.1. 物理下行控制信道](#1.1. 物理下行控制信道)
- [1.2. 控制资源集CORESET](#1.2. 控制资源集CORESET)
- [1.3. 盲检和搜索空间](#1.3. 盲检和搜索空间)
- [1.4. 下行调度分配------DCI format 1-0和1-1](#1.4. 下行调度分配——DCI format 1-0和1-1)
- [1.5. 上行调度授权------DCI format 0-0和0-1](#1.5. 上行调度授权——DCI format 0-0和0-1)
- [1.6. 时隙格式指示------DCI format 2-0](#1.6. 时隙格式指示——DCI format 2-0)
- [1.7. 抢占指示---DCI format 2-1](#1.7. 抢占指示—DCI format 2-1)
- [1.8. 上行功率控制命令------DCI format 2-2](#1.8. 上行功率控制命令——DCI format 2-2)
- [1.9. SRS控制命令------DCI format 2-3](#1.9. SRS控制命令——DCI format 2-3)
- [1.10. 信号的频域资源](#1.10. 信号的频域资源)
- [1.11. 信号的时域资源](#1.11. 信号的时域资源)
- [1.12 信号的TBS](#1.12 信号的TBS)
[2. 上行链路](#2. 上行链路)
- [2.1. PUCCH基本结构](#2.1. PUCCH基本结构)
- [2.2. PUCCH format 0](#2.2. PUCCH format 0)
- [2.3. PUCCH format 1](#2.3. PUCCH format 1)
- [2.4. PUCCH format 2](#2.4. PUCCH format 2)
- [2.5. PUCCH format 3](#2.5. PUCCH format 3)
- [2.6. PUCCH format 4](#2.6. PUCCH format 4)
- [2.7. PUCCH传输资源与参数](#2.7. PUCCH传输资源与参数)
- [2.8. PUSCH上的上行控制信号](#2.8. PUSCH上的上行控制信号)

为支持上下行链路传输信道的正常工作，需要配备相应的控制信令。这类信令被称为L1/L2控制信令，其信息来源于物理层（第1层）和MAC层（第2层）。
本文首先讨论包含调度授权和资源分配的下行控制信令，然后介绍承载设备反馈信息的上行控制信令。

1. 下行链路

下行L1/L2控制信令主要包含两类关键信息：下行调度分配信息 （用于指导终端正确接收、解调和解码分量载波上的DL-SCH）以及上行调度授权信息（用于指示终端进行ULSCH传输所需的资源与传输格式）。此外，该信令还承担特殊功能，如传递时隙集中的上下行符号配置、抢占指示及功率控制等指令。

在NR系统架构中，物理下行控制信道（PDCCH）是唯一的控制信道。其基本工作机制与LTE类似------终端通过搜索空间对网络发送的PDCCH候选集进行盲检测。但基于NR的设计目标差异及LTE实践经验，存在以下重要改进：

NR PDCCH不再强制占用全载波带宽（区别于LTE PDCCH）。这种设计源于NR终端的能力差异，促使系统采用更灵活的控制信道架构；
NR PDCCH支持终端专用波束成形，这既符合NR以波束为中心的设计原则，也是应对高频段传输挑战的关键技术

值得注意的是，LTE R11的EPDCCH已初步尝试实现类似特性，但最终仅作为eMTC控制信令的基础架构，未能获得广泛应用。

NR系统取消了LTE中的两个控制信道：PHICH（用于LTE上行重传，与同步混合ARQ协议紧密耦合）和PCFICH。这一调整源于NR协议的以下特性：混合ARQ在上下行均采用异步机制；同时，控制资源集（CORESET）的固定尺寸设计及数据复用方式的改变（后文详述）使PCFICH变得冗余。

后续内容将系统阐述NR下行控制信道PDCCH，重点包括：

CORESET概念及时频资源配置
PDCCH处理流程（涵盖编码调制环节）
CORESET结构特性（单个载波支持多CORESET配置，主要功能是实现资源单元到控制信道单元CCE的映射）
PDCCH资源构成方式（通过聚合CORESET内的多个CCE）
盲检测机制（如上图所示，基于搜索空间实现终端对定向PDCCH的侦测，单个CORESET可支持多个搜索空间）
下行控制信息（DCI）的具体内容解析

1.1. 物理下行控制信道

PDCCH处理流程如下图所示。从架构层面来看，NR中的PDCCH处理机制更接近LTE EPDCCH而非LTE PDCCH，因为采用独立处理每个PDCCH的设计。

在PDCCH上传输的下行控制信息（DCI）会附加24位CRC校验码，用于检测传输错误并辅助接收端解码。相比LTE，CRC长度的增加降低了控制信息接收错误的风险，同时支持接收端实现解码提前终止机制。

与LTE相似，设备标识通过CRC加扰机制实现。接收端会采用相同算法计算有效载荷的加扰CRC，并与接收到的CRC进行匹配校验。校验通过则确认消息正确接收且为当前设备专属。这种设计将目标设备标识隐式编码于CRC中，而非显式传输，有效减少了PDCCH传输的比特开销。值得注意的是，RNTI不仅限于设备专属的C-RNTI，还包括各类组RNTI或公共RNTI（如用于寻呼或随机接入响应的标识）。

PDCCH采用极化码作为信道编码方案。极化码的核心原理是将多个无线信道转化为完全无噪或完全有噪的信道组合，并在无噪信道上传输信息比特。解码过程可采用连续消除或列表解码等方法，其中列表解码会将CRC校验融入解码流程，这会降低检错能力。例如采用大小为8的列表解码时，24位CRC的实际检错能力相当于21位CRC，这也是NR采用更长CRC的部分原因。

不同于LTE使用的咬尾卷积码，极化码设计需考虑最大比特数限制。NR的极化码方案支持下行链路最多512个 编码比特（速率匹配前），可处理高达140个信息比特，为未来版本扩展预留了充足空间。为优化解码效率，CRC采用分布式插入方式而非末尾附加，同时利用路径度量实现解码提前终止。

速率匹配通过32个子块交织及后续的缩短、打孔或重复操作，使编码比特数与可用资源匹配。该复杂流程的设计规则旨在最大化系统性能。最终，经过编码和速率匹配的比特会进行加扰处理，采用QPSK调制后映射至PDCCH资源单元（具体实现细节后文详述）。每个PDCCH配置独立参考信号，可充分利用天线配置实现波束赋形等优化。完整处理流程见上图。

基于控制信道单元（CCE）和资源单元组（REG）的特定架构，调制后的DCI按照既定规则映射至资源单元。虽然沿用LTE术语，但具体规格及CCE到REG的映射方式存在差异。

PDCCH传输支持1、2、4、8或16个连续CCE的聚合等级配置，CCE作为盲解码搜索空间的基本单位。每个CCE包含6个REG，每个REG对应一个OFDM符号内的资源块，扣除DM-RS开销后单个CCE可提供54个资源单元（108比特）的PDCCH传输容量。

CCE到REG的映射支持交织和非交织两种模式：交织模式实现频率分集，非交织模式便于干扰协调和频率选择性传输。

1.2. 控制资源集CORESET

在NR系统中，下行控制信令的关键在于CORESET（控制资源集）的设计。CORESET定义了终端用于解码控制信道的特定时频资源范围，其尺寸和位置由网络半静态配置。这种灵活配置机制尤为重要，因为NR载波带宽可达400MHz，要求所有终端支持全带宽接收显然不现实。

与LTE相比，NR的CORESET设计更具优势。LTE采用固定使用前1-3个OFDM符号的全带宽控制区域（可视为"LTE CORESET"），这种设计虽然能获得频率分集增益，但存在明显局限：一方面导致后续引入的非全带宽终端（如R12 eMTC设备）出现兼容性问题，另一方面无法实现小区间控制信道的频域干扰协调。尽管LTE R11通过EPDCCH尝试改进，但由于需兼容传统终端，该特性始终未能广泛应用。

NR的CORESET设计具有以下特点：

时频位置灵活：可配置在时隙任意时刻和载波任意频段（见图上图）
带宽适应性：终端只需处理其激活带宽部分内的CORESET
配置层级优化：采用小区级配置便于带宽部分间的复用

特别地，首个CORESET（CORESET 0）通过MIB配置，构成初始带宽部分的核心组件，用于接收系统信息和其他配置。连接建立后，终端可通过RRC信令配置多个CORESET（允许重叠）。

在时域上，CORESET最长可跨越3个OFDM符号，且可灵活配置在时隙内的任意位置。典型应用场景是将CORESET置于时隙起始处（适用于每时隙调度一次的流量模式），这种设计沿袭了LTE在子帧起始位置放置控制信道的思路。然而，在其他时隙位置配置CORESET同样具有实用价值，例如支持仅占用少量OFDM符号的超低时延传输，无需等待下一时隙开始。需要特别注意的是：CORESET是从终端视角定义的资源区域，仅标识终端可能接收PDCCH的位置，并不代表基站一定会发送PDCCH。

结合PDSCH前置DM-RS的位置特征（位于时隙的第三或第四个OFDM符号），CORESET的最大持续时间相应设置为两个或三个OFDM符号。这种时序设计源于典型应用需求------确保CORESET配置在下行参考信号及相关数据起始位置之前。在频域维度，CORESET以六个资源块为基本单位进行定义，最大可扩展至整个载波带宽。

相较于LTE通过PCFICH动态调整控制区长度的机制，NR的CORESET采用固定尺寸设计。这种方案在设备和网络实现层面均具优势：终端可直接处理PDCCH而无需像LTE那样先解码PCFICH，简化了处理流程；这种高效且实现友好的PDCCH结构对实现NR的超低时延目标至关重要。但从频谱效率角度考量，动态共享控制与数据资源更具优势。为此，NR支持PDSCH在CORESET结束前启动，并允许为特定终端复用未使用的CORESET资源（如上图所示）。该机制通过预留资源配置实现：与CORESET重叠的预留资源由DCI指示其可用性。若标记为预留状态，PDSCH将对重叠资源进行速率匹配；若标记为可用状态，则除终端接收调度DCI所用的PDCCH资源外，PDSCH可充分利用这些资源传输数据。

每个CORESET都关联特定的CCE-REG映射关系，该映射通过REG bundle概念进行描述。REG bundle是一组可假定预编码保持恒定的REG集合，这种特性类似于PDSCH的资源块捆绑机制，有助于提升信道估计性能。

如前所述，CCE-REG映射支持两种模式：交织模式（实现频分集传输）和非交织模式（支持频率选择性传输）。单个CORESET仅能配置一种映射模式，但不同CORESET可采用不同配置：例如，可设置非交织映射的CORESET以获取频率相关调度优势，同时配置交织映射的CORESET作为信道状态反馈不可靠时的回退方案。

非交织映射采用固定的6-REG bundle结构，设备可默认整个CCE范围内预编码保持恒定，每个CCE由6个连续REG组成。交织映射则更为复杂：其REG bundle尺寸有两种可选方案------全场景通用的固定值6，或根据CORESET持续时间灵活配置为2/3（1-2个OFDM符号时可选2或6，3个符号时可选3或6）。在交织模式下，通过块交织器将构成CCE的REG bundle在频域展开以实现频率分集，交织器行数可根据不同部署场景灵活配置（参见下图）。

PDCCH接收过程中，设备需利用与待解码PDCCH候选集关联的参考信号进行信道估计。PDCCH采用单天线端口配置，这意味着任何发射分集或多用户MIMO方案都以对设备透明的方式实现。

PDCCH配备专用解调参考信号，其伪随机序列生成方式与PDSCH相同------该序列在频域上覆盖所有公共资源块生成，但仅在实际承载PDCCH的资源块中传输。在初始接入阶段，由于公共资源块位置需通过系统信息获取，此时设备尚未掌握该信息。因此，对于PBCH配置的CORESET 0，伪随机序列改为从CORESET内的首个资源块开始生成。

特定PDCCH候选集的解调参考信号以每四个子载波映射一个资源元素组的密度分布，即参考信号开销为1/4。相比LTE采用的1/6参考信号密度，NR虽然开销略高，但为每个PDCCH候选集配置专用参考信号能支持不同类型的设备透明波束成形，显著提升覆盖性能和系统容量，这体现了NR以波束为中心的设计理念。LTE允许设备在时频域进行信道估计插值，因其小区特定参考信号对所有设备通用且持续存在。

当设备尝试解码占用特定CCE集合的PDCCH候选集时，可计算构成该候选集的REG捆绑组。由于网络可能在REG捆绑组间调整预编码，信道估计必须按REG捆绑组执行。虽然这种方式通常能满足PDCCH性能所需的信道估计精度，但也可配置设备假设CORESET内连续资源块采用相同预编码，从而允许设备在频域进行信道估计插值。这意味着设备可使用待检测PDCCH之外的参考信号（有时称为宽带参考信号，见上图），在某种程度上实现了类似LTE小区特定参考信号的频域功能，当然这会相应限制波束成形的灵活性。

与其他信道类似，参考信号的准共址关系直接影响信道估计。若设备确认两个参考信号准共址，既可优化信道估计，更重要的是能管理不同接收波束。为此，每个CORESET可配置传输配置指示（TCI）状态，即提供PDCCH天线端口与之准共址的天线端口信息。如上图所示，当设备确认某CORESET与特定CSI-RS空间共址时，即可确定接收该CORESET内PDCCH的最佳接收波束。示例中设备配置了两个CORESET：一个建立DM-RS与CSI-RS#1的空间QCL关系，另一个建立DM-RS与CSI-RS#2的对应关系。基于CSI-RS测量结果，设备为两个CSI-RS分别选择最优接收波束，在监测CORESET#1和#2的PDCCH传输时即可应用相应波束，实现盲解码框架下的多波束接收管理。

若CORESET未配置准共址关系，设备默认PDCCH候选集与SS块在时延扩展、多普勒扩展、多普勒频移、平均时延及空间接收参数上准共址。这一假设合理，因为设备已通过成功接收解码PBCH完成系统接入。

1.3. 盲检和搜索空间

如前所述，PDCCH传输可采用多种DCI格式，终端设备需通过盲检测识别具体格式。在LTE系统中，DCI格式与大小严格对应，监测新格式即意味着监测新的DCI大小。

NR系统对此进行了优化：虽然不同格式仍可能对应不同大小，但允许多种格式共享相同大小。这种解耦设计便于未来扩展新格式，同时避免增加盲解码负担。NR设备最多需监测四种DCI大小：

回退DCI格式专用
下行调度分配专用
上行调度授权专用（除非与下行非回退格式大小相同）
可选的时隙格式指示和抢占指示专用（根据配置决定）

尽管CCE结构已有效减少盲解码次数，仍需进一步优化。为平衡调度灵活性与设备复杂度，NR引入了搜索空间机制。搜索空间定义了一组特定聚合级别的CCE候选集，设备仅需尝试解码这些候选控制信道。关键设计特点包括：

支持多级聚合，形成多个搜索空间
单个CORESET可配置多个搜索空间
设备仅需在激活带宽部分内监测PDCCH
监测时机可灵活配置（参见下图）

在配置的搜索空间监测时机，设备会对该搜索空间的候选PDCCH进行解码尝试。系统支持五种可配置的聚合级别，分别对应1、2、4、8和16个CCE。其中最高聚合级别16是NR新增的，专门用于满足极端覆盖场景需求，而LTE并不支持这一级别。与LTE固定分配不同，NR允许为每个搜索空间（即每个聚合级别）灵活配置PDCCH候选数量。这种改进源于NR多样化的部署场景需求，例如在小蜂窝环境中，最高聚合级别可能完全不需要使用，此时将有限的盲解码机会分配给较低聚合级别显然更加合理。

当设备解码候选PDCCH时，若通过CRC校验且成功处理控制信息（如调度分配或授权），则判定该控制信道有效。反之，若CRC校验失败，表明可能存在传输错误或目标设备非本机，设备将自动忽略该PDCCH传输。

网络只能通过设备搜索空间内的CCE构建PDCCH来寻址特定设备。以上图为例，设备A无法接收起始于CCE20的PDCCH，而设备B可以。此外，若设备A正在占用CCE16-23，则设备B在聚合等级4下将无法被寻址，因为其四级搜索空间的所有CCE均被占用。由此可见，要实现CCE资源的高效利用，必须为不同设备配置差异化的搜索空间。因此系统中每个设备都可配置一个或多个专属搜索空间。

由于设备专属搜索空间通常小于网络在对应聚合等级可传输的PDCCH数量，需要建立有效的CCE集合确定机制。虽然理论上可采用类似CORESET的显式配置方式，但考虑到专用信令开销和切换时的重配置问题，实际采用基于C-RNTI（小区唯一设备标识）的隐式定义方案。此外，设备监控的CCE集合会随时间动态变化，有效避免了设备间持续阻塞------当前时刻的冲突很可能在下一时刻自然解除。设备在各搜索空间中使用专属C-RNTI尝试解码PDCCH，一旦检测到有效控制信息（如调度授权）即执行相应操作。

在需要面向未分配专属标识设备的场景（如群组信息传输和随机接入）中，网络采用预定义RNTI进行调度：

SI-RNTI：系统信息
P-RNTI：寻呼
RA-RNTI：随机接入
TPC-RNTI：上行功率控制
INT-RNTI：抢占指示
SFI-RNTI：时隙配置

由于这些信息不能依赖设备专属搜索空间，NR专门定义了公共搜索空间。其结构与专属搜索空间类似，但采用预定义的CCE集合，且对所有设备透明可用。

盲解码尝试次数由子载波间距（即时隙长度）决定。不同配置下的参数如下：

子载波间距(kHz)	每时隙最大盲解码次数	每时隙最大信道估计CCE数
15	44	56
30	36	56
60	22	48
120	20	32

这些参数在设备复杂度和调度灵活性之间取得了平衡。需要注意的是，复杂度不仅取决于盲解码次数，还受信道估计需求影响。在实际配置中，PDCCH候选数可能受盲解码次数或信道估计数的限制。

通过"3+1"DCI规模预算控制复杂度：

最多监控3个C-RNTI相关（时效敏感）的DCI规模
1个其他RNTI相关（时效不敏感）的DCI规模

在载波聚合场景下，每个分量载波独立执行盲解码流程。虽然信道估计总数和盲解码尝试次数较单载波有所增加，但这种增长与聚合载波数不成严格正比关系。

1.4. 下行调度分配------DCI format 1-0和1-1

在描述了PDCCH上DCI的传输方式后，现在可以讨论控制信息的详细内容，首先从下行调度分配开始。下行调度分配使用DCI格式1_1（非回退格式）或DCI格式1_0（也称为回退格式）。

非回退格式1_1支持所有NR功能。根据系统中配置的功能特性，某些信息字段可能存在也可能不存在。例如，如果未配置载波聚合，则无需在DCI中包含与载波聚合相关的信息。因此格式1_1的DCI大小取决于整体配置，但只要设备知道配置了哪些功能，它也就知道DCI大小并可以执行盲检测。

回退格式1_0的尺寸较小，仅支持有限的NR功能集，且信息字段集通常不可配置，因此DCI大小（或多或少）是固定的。回退格式的一个用例是处理设备配置中的不确定期，因为网络不知道设备应用配置信息的确切时间（例如由于传输错误）。使用回退DCI的另一个原因是为了减少控制信令开销。在许多情况下，回退格式为调度较小的数据包提供了足够的灵活性。

如上表所示，不同DCI格式的部分内容是相同的，但由于功能差异也存在不同之处。用于下行调度的DCI格式中的信息可以分为不同组别，各DCI格式之间存在的字段也有所不同。下行调度分配的DCI格式内容描述如下：
• DCI格式标识符（1比特）：用于区分下行分配与上行授权，在多种DCI格式载荷大小相同且无法通过长度区分时尤为关键（例如回退格式0_0和1_0长度相同的情况）。

• 资源分配信息：

载波指示符（0或3比特）：仅在跨载波调度配置时出现，标识DCI关联的成员载波。回退DCI不包含此字段，如用于多设备公共信令时，因并非所有设备都支持载波聚合。
带宽部分指示符（0~2比特）：用于激活高层配置的四个带宽部分之一，回退DCI不含此字段。
频域资源分配：指示设备接收PDSCH的成员载波资源块，字段长度取决于带宽大小和资源分配类型（类型0、类型1或动态切换）。格式1_0仅支持类型1分配，无需完全的资源分配灵活性。
时域资源分配（1~4比特）：指示时域资源分配。
VRB到PRB映射（0或1比特）：仅资源分配类型1时存在，标识是否采用交织式VRB-PRB映射。
PRB大小指示符（0或1比特）：指示PDSCH绑定大小。
预留资源指示（0~2比特）：告知设备预留资源是否可用于PDSCH。
零功率CSI-RS触发（0~2比特）

• 传输块信息：

调制编码方案（5比特）：提供调制方式、码率和传输块大小信息。
新数据指示符（1比特）：初始传输时用于清空软缓冲。
冗余版本（2比特）：
第二传输块信息（仅DCI格式1_1支持超过四层空间复用时）：上述三个字段会重复出现。

• HARQ相关信息：

HARQ进程号（4比特）：通知设备用于软合并的HARQ进程。
下行分配索引（DAI，0/2/4比特）：仅动态HARQ码本场景存在。格式1_1支持0/2/4比特，格式1_0固定2比特。
HARQ反馈定时（3比特）：提供相对于PDSCH接收的HARQ确认传输时机。
CBG传输指示符（CBGTI，0/2/4/6/8比特）：指示重传的码块组。仅DCI格式1_1且配置CBG重传时有效。
CBG刷新信息（CBGFI，0~1比特）：指示软缓冲刷新。仅DCI格式1_1且配置CBG重传时有效。

• 多天线信息（仅DCI格式1_1）：

天线端口（4~6比特）：指示数据传输天线端口及其他用户调度天线端口。
传输配置指示（TCI，0或3比特）：标识下行传输的QCL关系。
SRS请求（2比特）：用于触发探测参考信号传输。
DM-RS序列初始化（0或1比特）：从两个预配置初始化值中选择。

• PUCCH控制信息：

PUCCH功率控制（2比特）：调整PUCCH发射功率。
PUCCH资源指示符（3比特）：从配置资源集中选择PUCCH资源）。

1.5. 上行调度授权------DCI format 0-0和0-1

上行链路调度授权使用DCI格式0_1（非回退格式）或DCI格式0_0（也称为回退格式）。同时存在回退和非回退格式的原因与下行链路相同，即用于处理RRC重配置期间的不确定性，并为不利用所有上行链路功能的传输提供低开销格式。对于上行链路而言，非回退格式中的信息字段取决于配置的功能。

上行DCI格式0_1与下行DCI格式1_1的DCI大小通过填充较小者实现对齐，以减少盲解码次数。如上表所示，不同DCI格式的部分内容相同，但由于功能差异也存在区别。上行调度使用的DCI格式信息可分为不同组别，各DCI格式包含的字段有所不同。DCI格式0_1和0_0的具体内容如下：

• DCI格式标识符（1比特） ：标头字段，指示DCI是下行分配还是上行授权

• 资源信息包含：

载波指示符（0或3比特）：跨载波调度配置时存在，用于指示DCI关联的分量载波（DCI格式0_0无此字段）
UL/SUL指示符（0或1比特）：指示授权关联补充上行链路还是普通上行链路（仅当系统信息配置了补充上行时存在）
带宽部分指示符（0-2比特）：用于激活高层信令配置的四个带宽部分之一（DCI格式0_0无此字段）
频域资源分配：指示设备应发送PUSCH的资源块，字段大小取决于带宽尺寸和资源分配类型（仅类型0、仅类型1或动态切换）。格式0_0仅支持类型1分配
时域资源分配（0-4比特）：时域资源分配
跳频标志（0或1比特）：用于处理类型1资源分配的跳频

• 传输块相关信息：

调制编码方案（5比特）：向设备提供调制方案、码率和传输块大小信息
新数据指示符（1比特）：指示授权关联传输块重传还是新传
冗余版本（2比特）

• 混合ARQ相关信息：

混合ARQ进程号（4比特）：通知设备需（重）传的混合ARQ进程
下行分配索引（DAI）：用于处理PUSCH传输UCI时的混合ARQ码本（DCI格式0_0无此字段）
CBG传输指示符（CBGTI，0/2/4/6比特）：需重传的码块组（仅DCI格式0_1存在，且需配置CBG重传）

• 多天线相关信息（仅DCI格式1_1存在）：

DMRS序列初始化（1比特）：在预配置的两个初始化值间选择
天线端口（2-5比特）：指示数据传输天线端口及调度给其他用户的端口
SRS资源指示符（SRI）：确定PUSCH传输使用的天线端口和上行发射波束，比特数取决于配置的SRS组数量和预编码类型
预编码信息（0-6比特） ：选择码本预编码的预编码矩阵 W \bf{W} W和层数，比特数取决于天线端口数和设备支持的最大秩
PTRS-DMRS关联（0或2比特）：指示DM-RS与PT-RS端口的关联关系
SRS请求（2比特）：请求发送探测参考信号
CSI请求（0-6比特）：请求发送CSI报告

• 功率控制相关信息：

PUSCH功率控制（2比特）：用于调整PUSCH发射功率
Beta偏移量（0或2比特）：当DCI格式0_1配置动态beta偏移信令时，控制PUSCH上UCI占用的资源量

1.6. 时隙格式指示------DCI format 2-0

DCI格式2-0（若使用）用于向设备发送时隙格式信息（SFI）。SFI通过常规PDCCH结构传输，并使用多设备共用的SFI-RNTI。为辅助设备进行盲解码流程，设备会配置最多两个可传输SFI的PDCCH候选位置信息。

1.7. 抢占指示---DCI format 2-1

DCI格式2-1用于向设备发送抢占指示符。它通过常规PDDCCH结构传输，使用的INT-RNTI可为多个设备共用。

1.8. 上行功率控制命令------DCI format 2-2

为补充下行链路调度分配和上行链路调度授权中的功率控制指令，系统可采用DCI格式2-2传输功率控制命令。该格式专为半持久调度的功率控制而设计，当动态调度分配或授权无法携带PUCCH和PUSCH的功率控制信息时，DCI格式2-2即作为替代机制发挥作用。该功率控制消息通过特定RNTI指向一组设备，每个设备在接入时即被配置为遵循消息中指定的功率控制位。值得注意的是，DCI格式2-2保持与DCI格式0!0/1!0相同的长度，以简化盲解码过程。

1.9. SRS控制命令------DCI format 2-3

DCI格式2-3用于未将探测参考信号(SRS)功率控制与物理上行共享信道(PUSCH)功率控制耦合的设备的SRS上行功率控制，这种情况可能由于需要独立控制，或因为设备未配置PUCCH和PUSCH。该格式结构与DCI格式2-2类似，但可为每个设备配置两个SRS请求比特（额外于两个功率控制比特）。DCI格式2-2的比特长度与DCI格式0-0/1-0保持一致，以降低盲检复杂度。

1.10. 信号的频域资源

要确定用于发送或接收的频域资源，有两个关键字段值得关注：资源块分配字段 和带宽部分指示符。

资源分配字段决定了在活动带宽部分内传输数据的资源块。资源块分配有两种不同的信号传输方式：类型0和类型1，这两种方式均继承自LTE系统（在LTE中分别称为下行资源分配类型0和类型2）。在LTE中，资源块分配信号是针对整个载波的分配，而在NR（新空口）中，该指示仅针对活动带宽部分。

类型0是基于位图的分配方案。最灵活的资源块集合指示方式是为设备包含一个与带宽部分中资源块数量相等的位图，用于指定设备应接收下行传输的资源块。这种方式虽然允许任意组合的资源块被调度传输给设备，但对于较大带宽会导致位图过大。例如，一个包含100个资源块的带宽部分，仅下行PDCCH就需要100位的位图，还需加上其他信息。这不仅会造成较大的控制信令开销，还可能导致下行覆盖问题------因为单个OFDM符号承载超过100位比特时，对应15kHz子载波间距的数据速率将超过1.4Mbit/s，更高子载波间距时速率会更高。

因此需要在保持足够分配灵活性的同时减小位图尺寸。解决方案是不指向频域中的单个资源块，而是指向连续的资源块组（如上图顶部所示）。这种资源块组的大小由带宽部分的尺寸决定。对于每个带宽部分尺寸可能存在两种不同配置，因此给定带宽部分尺寸可能对应不同的资源块组大小。

资源分配类型1不依赖于位图，而是将资源分配编码为资源块分配的起始位置和长度。因此，它不支持资源块的任意分配，仅支持频率连续的分配，从而减少了用于信号传输资源块分配所需的比特数。

使用的资源分配方案根据以下三种选项进行配置：类型0、类型1，或通过DCI中的一个比特动态选择两者。对于回退DCI，仅支持资源块分配类型1，因为较小的开销比配置非连续资源的灵活性更为重要。

两种资源分配类型均指虚拟资源块。对于资源分配类型0，使用的是从虚拟资源块到物理资源块的非交织映射，即虚拟资源块直接映射到对应的物理资源块。而对于资源分配类型1，则同时支持交织和非交织映射。VRB到PRB的映射比特（如果存在，仅下行链路）指示分配信号使用的是交织还是非交织映射。

带宽部分指示符，该字段用于切换活动带宽部分。它可以指向当前活动的带宽部分，也可以指向另一个待激活的带宽部分。如果该字段指向当前活动的带宽部分，则DCI内容的解释是直接的------资源分配适用于上述当前活动的带宽部分。

当带宽部分指示符指向的带宽部分与当前活动带宽部分不一致时，处理流程将面临以下复杂性：

由于多数传输参数是按带宽部分配置的，导致DCI负载大小会随带宽部分而变化。以频域资源分配字段为例：带宽部分越大，所需的比特数就越多。值得注意的是，盲检测时假设的DCI大小是基于当前活动带宽部分，而非指示符指向的带宽部分。

要求终端设备同时匹配所有可能带宽部分配置的多种DCI大小进行盲检测，将带来过高的实现复杂度。因此，解决方案是：在当前活动带宽部分的DCI格式假设下获取DCI信息后，将其转换为新带宽部分所需的格式。这种转换需要：

通过字段填充/截断操作来适应目标带宽部分的尺寸要求
处理可能存在的传输参数差异（如按带宽部分配置的TCI状态）

转换完成后，指示符指向的带宽部分将激活为新的活动带宽部分，调度授权也将应用于该部分。值得注意的是，对于DCI格式0_0和1_0，有时也需要进行类似转换，以确保符合"3+1"DCI大小的预算要求。

1.11. 信号的时域资源

数据收发时域分配通过DCI动态指示，这种机制极具实用性。由于动态TDD技术应用或上行控制信令资源占用变化，每个时隙的下行接收和上行传输资源配置可能各不相同。同时，传输发生的具体时隙也需要作为时域分配的一部分进行指示。下行数据通常与调度分配在相同时隙传输，而上行传输则往往存在时隙偏移。

为优化信令开销，NR系统采用了基于可配置表格的方案。如上图所示，DCI中的时域分配字段作为索引指向RRC配置的表格，获取具体时域参数。系统为上/下行调度分别配置独立表格，每表最多16行参数，包含：

时隙偏移量（相对于DCI接收时隙）：下行支持0-3个时隙，上行支持0-7个时隙（更大的偏移范围便于与LTE TDD系统共存时实现远期调度）
起始OFDM符号
传输时长（OFDM符号数）。注意起始位置与时长采用联合编码仅覆盖有效组合（避免跨时隙边界等无效情况）
下行传输额外包含PDSCH映射类型（即DM-RS位置参数），这种集成设计比单独指示更灵活

系统还支持时隙聚合配置（最多8个时隙重复传输相同数据块），但这是独立的RRC配置项而非动态表格实现，主要适用于覆盖受限场景。

1.12 信号的TBS

成功接收下行链路传输需要资源块集合及相关参数信息，包括调制方案和传输块大小------这些信息由5位MCS字段间接提供。虽然可以采用类似LTE的查表方法，但NR面临三个新挑战：更宽的带宽支持、更大的传输持续时间范围、以及CSI-RS等配置带来的可变开销。这些因素导致所需表格数量激增，且参数变化时表格需要频繁更新。为此，NR创新性地采用了公式计算与最小传输块尺寸查表相结合的方法，显著提升了系统灵活性。

MCS字段解析过程如下：

根据网络配置选择对应表格（未配置256QAM时用表1，配置时用表2）
32种MCS组合中：
- 基础配置：29种有效组合（保留3种）
- 256QAM配置：28种有效组合（保留4种）
有效组合对应0.2-5.5 bit/s/Hz（基础）或0.2-7.4 bit/s/Hz（256QAM）的频谱效率

NR方案的核心创新在于传输块尺寸的动态计算：

基于调度参数计算可用资源元素总数
扣除DM-RS占用资源
扣除配置的CSI-RS/SRS等固定开销
结合传输层数、调制阶数和编码率计算中间信息比特数
量化处理确保：
- 字节对齐的码块结构
- LDPC编码无需填充
- 资源波动时保持块尺寸稳定（特别适用于重传场景）

MCS字段的保留值（3-4个）专用于重传场景：

代表QPSK/16QAM/64QAM/256QAM调制方案
前提条件：终端已正确接收初始传输控制信令
优势：允许重传时灵活分配资源块

上图完整呈现了从MCS和资源块数推导传输块尺寸的计算流程。

2. 上行链路

与LTE系统类似，NR的上行链路同样依赖L1/L2层控制信令来保障上下行数据传输。上行L1/L2控制信令主要包含以下三类信息：

• 下行共享信道(DL-SCH)传输块的HARQ确认反馈

• 用于下行调度的信道状态信息(CSI)，支持多天线和波束成形技术

• 调度请求(SR)，用于终端申请上行共享信道(UL-SCH)传输资源

值得注意的是，上行传输中无需携带UL-SCH的传输格式信息。由于gNB完全掌控UL-SCH传输，终端严格遵循网络下发的调度授权（包含指定的传输格式），因此网络可预先获知传输格式，无需额外信令。

PUCCH是传输上行控制信息(UCI)的主要载体。理论上，无论终端是否使用PUSCH传输数据，UCI都可通过PUCCH发送。但若PUSCH和PUCCH使用同一载波（或同一功率放大器）且频域间隔较大时，为满足频谱辐射要求可能导致较大的功率回退，进而影响上行覆盖。为此，NR沿袭LTE方案，采用PUSCH承载UCI作为基本传输机制------当终端进行PUSCH传输时，UCI将与数据在授权资源上复用传输。

PUCCH支持波束成形技术，通过配置与CSI-RS或SS块等下行信号的空间关系实现。这种配置意味着终端可使用接收对应下行信号的相同波束发送PUCCH。例如，若建立PUCCH与SS块的空间关系，终端将采用接收该SS块的波束发送PUCCH。系统可配置多个空间关系，并通过MAC控制元素动态指示具体使用哪个。

在载波聚合场景中，默认通过主小区传输。这种设计支持下行与上行载波数量不等的非对称聚合------当终端接入大量下行载波时，单个上行载波可能需承载过多确认信息。为避免过载，可配置双PUCCH组：第一组载波的反馈通过PCell传输，另一组则通过主辅小区(PSCell)传输（参见下图）。

2.1. PUCCH基本结构

上行控制信息可通过PUCCH以多种格式传输。其中格式0和2属于短PUCCH格式，最多占用两个OFDM符号。在实际部署中，时隙末尾的一到两个符号通常用于PUCCH传输，例如发送下行数据的HARQ-ACK确认。具体而言：

PUCCH格式0 ：支持1-2个符号传输，承载最多2比特信息，适用于HARQ-ACK确认或调度请求
PUCCH格式2 ：同样支持1-2个符号传输，可承载超过2比特信息，主要用于载波聚合下的CSI报告、多比特HARQ-ACK确认以及基于码块组的重传场景

格式1、3和4则归类为长PUCCH格式，占用4-14个符号。这种设计旨在增强覆盖能力，当短格式无法提供足够接收能量时使用。具体包括：

PUCCH格式1 ：最多传输2比特信息
PUCCH格式3/4 ：均可传输超过2比特信息，主要区别在于复用容量（即支持多少设备共享相同时频资源）

值得注意的是，虽然PUSCH支持OFDM和DFT-s-OFDM两种波形，但PUCCH为简化标准仅采用OFDM（格式2）或低立方度量设计（其他格式）。此外，规范仅定义单天线端口，终端的多天线实现（如延迟分集等）由设备厂商自行决定。下文将详细介绍各PUCCH格式的具体结构。

2.2. PUCCH format 0

下图所示的PUCCH格式0是短PUCCH格式的一种，其最大传输容量为2比特信息。该格式主要用于传输混合自动重传确认（hybrid-ARQ acknowledgments）和调度请求（scheduling requests）。

PUCCH格式0采用序列选择机制进行信息传输。考虑到该格式传输的信息量较小，相干接收的优势并不明显。同时，要在单个OFDM符号内同时复用信息和参考信号，并保持低立方度量（cubic metric）也具有较大难度。为此，该格式采用了一种特殊结构：通过信息比特来选择待发送的序列。

具体实现方式如下：发送序列通过对同一组长度为12的基础序列施加不同相位旋转来生成。这些基础序列与DFT预编码OFDM中用于生成参考信号的序列相同。传输信息通过选择特定的相位旋转序列来承载，即由信息比特从多个相位旋转序列中选取其一。

每个基础序列可定义12种不同的相位旋转，从而产生最多12种正交序列。需要注意的是，频域中的线性相位旋转在时域表现为循环移位（cyclic shift），因此该术语有时会隐含着时域特性的含义。

为最大化性能，表示不同信息比特的相位旋转分别采用 2π×6/12（单比特确认） 和 2π×3/12（双比特确认） 的间隔。当同时存在调度请求时，单比特确认的相位旋转增加3π/12，双比特确认增加2π/12，如上图所示。

应用于承载PUCCH格式0的OFDM符号的相位旋转不仅取决于待传输信息（如前所述），还受PUCCH资源分配机制提供的参考旋转影响。参考旋转的目的是实现多设备在相同时频资源上的复用。例如，两个传输单比特混合ARQ确认的设备可被分配不同参考相位旋转：一个设备使用0和2π×6/12，另一个使用2π×3/12和2π×9/12。此外还存在循环移位跳变机制，通过伪随机序列生成时隙间变化的相位偏移，以随机化设备间干扰。

基站序列可通过系统信息配置小区专属标识。序列跳变技术（基于时隙切换基础序列）可进一步随机化小区间干扰。如描述所示，系统采用多重随机化机制抑制干扰。

PUCCH格式0通常位于时隙末端传输，但也支持时隙内其他位置传输。典型场景包括：高频度调度请求（可配置为每两个OFDM符号触发一次），或在高载波频率下行载波（对应更高子载波间隔和更短下行时隙）的快速确认场景。载波聚合和补充上行场景中，当需要低延迟时，混合ARQ确认须在下行时隙结束后快速反馈------若上下行子载波间隔不同，该时刻未必对应上行时隙末端。

当PUCCH格式0占用两个OFDM符号时，相同信息将在两个符号中重复传输，但参考相位旋转和频域资源可能不同，本质上形成跳频机制。

2.3. PUCCH format 1

PUCCH格式1可视为格式0的长PUCCH版本，最多支持2比特信息传输。该格式占用4-14个OFDM符号，每个符号占据一个资源块的频域宽度。其符号结构分为控制信息符号和参考信号符号两部分，以实现相干接收。控制与参考信号符号的配比实质上是在信道估计精度和信息能量分配间的优化平衡。研究表明，当参考信号符号占比约50%时，PUCCH格式2可获得最佳性能。

传输的1-2比特信息采用BPSK或QPSK调制后，与12位低PAPR序列相乘（与格式0同类型）。类似格式0，通过序列循环移位跳变实现干扰随机化。调制后的12位序列会进行DFT正交码块扩展，其码长与控制信息符号数相同。时域正交码的应用提升了复用容量------即便多个终端使用相同基序列和相位旋转，仍可通过不同正交码实现用户区分。

参考信号采用相同结构：未调制的12位序列经正交码块扩展后映射至参考信号符号。因此，正交码长度和循环移位数量共同决定了单资源上的终端容量。以上图为例，9个OFDM符号中4个用于信息、5个用于参考信号。基于较短的信息编码长度，最多4个终端可共享相同基序列循环移位和PUCCH资源集。假设采用小区专用基序列且可用6个循环移位，则同一时频资源最多支持24终端复用。

相比短单符号格式，长PUCCH格式的扩展时长支持频率分集跳频，实现方式类似LTE。但不同于LTE固定的时隙边界跳频，NR需要更灵活的跳频机制------因其PUCCH时长随调度和配置变化。此外，终端仅在其激活带宽内传输，跳频通常不会跨越整个载波带宽。因此跳频功能可配置，并作为PUCCH资源的一部分。跳频位置由PUCCH长度决定：启用跳频时，每跳使用独立正交块扩频序列。如上图所示，采用两组长度2/2和2/3的正交序列分别用于两跳，而非单一4/5长度序列。

2.4. PUCCH format 2

PUCCH格式2是一种基于OFDM的短PUCCH结构，主要用于传输超过2比特的信息。其典型应用场景包括同时传输CSI报告和混合ARQ确认信息，或传输大量混合ARQ确认数据。调度请求信息也可通过联合编码方式包含其中。当待编码比特数超出容量限制时，系统会优先保留更重要的混合ARQ确认信息，而可能丢弃CSI报告。

该格式的传输结构设计简洁高效。针对较大有效载荷的情况，系统会附加CRC校验。控制信息在添加CRC后，根据载荷大小采用不同编码方案：11比特及以下使用Reed-Muller码，更大载荷则采用Polar编码，之后进行加扰和QPSK调制处理。加扰序列基于设备标识(C-RNTI)和物理层小区标识(或可配置的虚拟小区标识)，有效实现了同频资源复用场景下的干扰随机化。调制后的QPSK符号会映射到一个或两个OFDM符号的多个资源块子载波上。系统还采用间隔三个子载波的伪随机QPSK序列作为解调参考信号，确保基站能够实现相干接收。

资源块使用数量由两个因素决定：有效载荷大小和可配置的最大码率。这种设计保证了在不同载荷情况下，系统都能维持相对稳定的有效码率。同时，资源块使用总数受限于可配置的上限值。

在时域配置方面，PUCCH格式2通常安排在时隙末尾传输(如上图所示)。但与格式0类似，出于相同考虑因素，也可能灵活配置在时隙内的其他位置进行传输。

2.5. PUCCH format 3

PUCCH格式3可视为PUCCH格式2的长格式版本。该格式支持4至14个符号传输超过2比特信息，每个符号可跨越多个资源块，因此具有最大的有效载荷容量。与PUCCH格式1类似，其OFDM符号被划分为承载控制信息的符号和承载参考信号的符号，以此保证生成波形的低立方度量。

待传输的控制信息根据载荷大小采用不同编码方式：11比特及以下使用Reed-Muller码，较大载荷则采用极化码，后续进行加扰和调制。加扰序列基于设备标识（CRNTI）与物理层小区标识（或可配置虚拟小区标识）生成，确保使用相同时频资源的小区和设备间实现干扰随机化。遵循PUCCH格式2的设计原则，较大载荷会附加CRC校验。默认采用QPSK调制，但可配置为π/2-BPSK以降低立方度量（但会牺牲链路性能）。

调制符号将分配到各OFDM符号，并通过DFT预编码降低立方度量并提升功放效率。参考信号序列生成方式与DFT预编码PUSCH传输相同，目的同样是维持低立方度量。

如上图所示，PUCCH格式3可配置频率跳变以获取频率分集增益，但也支持非跳频模式。参考信号符号的排布取决于是否启用跳频及PUCCH传输时长------每跳必须包含至少一个参考信号。对于较长PUCCH持续时间，还可配置额外参考信号位置以实现每跳两个参考信号实例。

UCI映射机制将关键比特（混合ARQ确认、调度请求和CSI第一部分）进行联合编码并靠近DM-RS位置映射，非关键比特则映射至剩余位置。

2.6. PUCCH format 4

PUCCH格式4（见下图）本质上与PUCCH格式3相同，但增加了在同一资源中通过码分复用支持多设备的能力，且频域上最多使用一个资源块。每个承载控制信息的OFDM符号携带12/NSF个独立调制符号。在进行DFT预编码前，每个调制符号会通过长度为NSF的正交序列进行块扩展。支持扩展因子2和4，这意味着同一组资源块上可实现2个或4个设备的复用。

2.7. PUCCH传输资源与参数

在讨论不同PUCCH格式时，我们默认已知以下参数：传输信号映射的资源块、PUCCH格式0的初始相位旋转、频率跳变启用状态以及PUCCH传输的OFDM符号长度。终端设备还需明确所使用的PUCCH格式及其对应的时频资源。

LTE标准（特别是早期版本）中，上行控制信息、PUCCH格式与传输参数之间存在固定关联。以LTE PUCCH格式1a/1b为例，该格式专用于HARQ-ACK反馈，其时频码资源由下行调度分配时刻的固定时间偏移量及所用资源决定。这种方案虽然简洁高效，但灵活性不足。后续支持载波聚合等功能的LTE版本对此进行了改进。

NR标准在设计时采用了更灵活的机制，以满足多样化业务需求（包括时延和频谱效率指标）、支持TDD模式下的非预设上下行配置、适配不同终端的载波聚合能力差异以及应对多天线方案的多样化反馈需求。该机制的核心是PUCCH资源集概念：每个资源集至少包含四个PUCCH资源配置，每个配置明确指定适用的PUCCH格式及相关参数。网络最多可配置四个PUCCH资源集，各资源集对应特定UCI反馈范围：资源集0仅处理不超过2比特的UCI载荷，因此只包含格式0和1；其他资源集则可包含除格式0/1外的所有PUCCH格式。

终端发送UCI时，UCI载荷大小决定选用哪个PUCCH资源集，而DCI中的ARI则指定资源集内的具体配置（见上图）。这种设计使调度器能精确控制上行控制信息的传输位置。对于半静态配置的周期性CSI报告和调度请求时机，其PUCCH资源直接通过CSI或SR配置参数提供。

2.8. PUSCH上的上行控制信号

当设备在PUSCH上传输数据（持有有效调度授权）时，理论上控制信令仍可通过PUCCH并行发送。然而实践表明，将数据与控制信令在PUSCH上复用通常更为高效，因此PUCCH的并行传输往往被避免。

这主要基于两方面考量：

采用DFT预编码OFDM时，相较于PUSCH承载UCI的方案，其立方度量指标会明显提升
射频实现复杂度问题：在满足带外辐射要求且发射功率较高的情况下，若PUSCH与PUCCH频域间隔较大，实现难度将剧增

因此与LTE相似，PUSCH承载UCI成为同步传输控制信令与上行数据的主要机制，该原则适用于所有上行链路传输方案（包括OFDM和DFT预编码OFDM）。

具体实现时：

仅HARQ-ACK和CSI报告会被重定向至PUSCH传输
已获调度授权的设备无需额外申请，其带内缓冲区状态报告可按14.2.3节规定发送

技术细节方面：

基站通常能预判HARQ-ACK发送时机，实现信息解复用
但存在设备漏检下行控制信道的可能，此时基站预期的HARQ-ACK实际未发送
若速率匹配依赖ACK状态，漏检可能导致UL-SCH解码失败

解决方案演进：

LTE采用HARQ-ACK打孔处理（保持非打孔比特不受影响）
NR改进方案：
- ≤2比特ACK：沿用打孔处理
- ＞2比特ACK：改为上行数据速率匹配
通过DCI中的上行DAI字段明确预留资源量，确保HARQ反馈资源可知性

UCI映射规则：

关键比特（HARQ-ACK）：首个DMRS后的OFDM符号
次要比特（CSI报告）：后续符号

功率控制机制：

与数据部分不同，L1/L2控制信令无法采用速率适配
保持PUSCH恒定发射功率，通过调整控制信令资源单元数量（即编码率）实现适配
支持半静态配置UCI资源占比，必要时可通过DCI动态指示