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PUCCH와 UCI

스펙 · 릴리즈

TS 38.211 §6.3.2 (PUCCH 포맷 0–4), §6.4.1.3 (PUCCH DMRS) · TS 38.212 §6.3.1 (UCI 부호화) · TS 38.213 §9 (UCI 보고: §9.1 HARQ-ACK 코드북, §9.2 PUCCH 자원, Table 9.2.1-1 공통 자원) Rel-15~ (Rel-16 서브슬롯 PUCCH·우선순위 2단계·interlace, Rel-17 PUCCH 반복 동적 지시·HARQ-ACK 지연, Rel-18 다중 TRP 향상)

한눈에 보기

PUCCH는 단말이 기지국에 제어 정보(UCI)를 보내는 상향 채널입니다. 내용은 LTE와 같습니다.

  • HARQ-ACK (하향 데이터 수신 결과)
  • SR (상향 자원 요청)
  • CSI (채널 상태 보고: CQI, PMI, RI, 빔 보고 등)

LTE PUCCH는 항상 서브프레임 전체(14 심볼)를 썼지만, NR PUCCH는 짧은 것(1–2 심볼)과 긴 것(4–14 심볼)이 있고, 위치와 크기를 RRC로 자유롭게 정합니다.

  • 짧은 PUCCH: 슬롯 끝 1–2 심볼 → 빠른 ACK (지연 짧음)
  • 긴 PUCCH: 여러 심볼에 걸쳐 에너지를 모음 → 셀 가장자리 커버리지

PUCCH 포맷

포맷 길이 (심볼) UCI 비트 PRB 방식 단말 다중화
0 1 – 2 ≤ 2 1 시퀀스 선택 (순환 이동으로 정보 표현, DMRS 없음) 순환 이동
1 4 – 14 ≤ 2 1 BPSK/QPSK × 시퀀스, 심볼마다 DMRS·데이터 교대, 시간 OCC 순환 이동 × OCC
2 1 – 2 > 2 1 – 16 CP-OFDM QPSK, DMRS가 1/3 (부반송파 1, 4, 7, 10) 없음
3 4 – 14 > 2 1 – 16 (\(2^a3^b5^c\)) DFT-s-OFDM QPSK / π/2-BPSK 없음
4 4 – 14 > 2 1 DFT-s-OFDM + DFT 전 OCC 2 또는 4

UCI 부호화: 1–2비트는 시퀀스·반복, 3–11비트는 Reed-Muller, 12비트 이상은 Polar(+CRC 6/11).

자원 결정

flowchart TB
    A[UCI 비트 수 계산] --> B{PUCCH 자원 집합 선택}
    B -->|≤ 2비트| S0[집합 0: 최대 32 자원]
    B -->|3 ~ N2| S1[집합 1: 최대 8 자원]
    B -->|N2 ~ N3| S2[집합 2]
    B -->|N3 초과| S3[집합 3]
    S0 & S1 & S2 & S3 --> C[DCI의 PRI 3비트로 자원 선택<br/>집합 0이 8개 초과면 첫 CCE 인덱스로 보조]
    C --> D[슬롯 = PDSCH 슬롯 + K1]
  • RRC 설정 전(초기 접속 Msg4 ACK): SIB1의 pucch-ResourceCommon(0–15)이 TS 38.213 Table 9.2.1-1의 공통 자원 집합(포맷 0 또는 1, 시작 심볼, PRB 오프셋)을 가리킵니다.
  • SR: 별도 자원(포맷 0 또는 1), 주기·오프셋 설정. ACK와 겹치면 함께 실음(포맷 0은 순환 이동 추가, 포맷 1은 SR 자원으로 ACK 전송).

HARQ-ACK 코드북

유형 크기 결정 장점 / 단점
Type-1 (semi-static) 가능한 모든 PDSCH 기회 (K1 집합 × TDRA × 셀) 견고, 오버헤드 큼
Type-2 (dynamic) DCI의 DAI(counter/total)로 실제 스케줄 수 효율적, DCI 놓침은 DAI로 검출
Type-3 (Rel-16, one-shot) 모든 HARQ 프로세스 NR-U에서 LBT 실패 대비
전문가 노트 — 포맷 세부와 Rel-16 이후

포맷 0 동작. 길이 12 기저 시퀀스의 순환 이동 \(m_{cs}\)로 정보를 표현합니다. 1비트 ACK: {0, 6}, 2비트: {0, 3, 6, 9} (초기 이동 \(m_0\)에 더함), SR 양성이면 추가 이동. 수신기는 에너지 검출로 판정합니다. DMRS가 없어 코히어런트 검출이 필요 없습니다.

포맷 1 구조. 짝수 심볼 DMRS, 홀수 심볼 데이터(또는 반대)를 번갈아 두고 슬롯 내 주파수 호핑을 할 수 있습니다. 시간 OCC 길이는 심볼 수에 따라 \(\lfloor N/2 \rfloor\) 정도로, 최대 7개 OCC × 12 CS로 다중화됩니다.

CSI Part 1 / Part 2. CSI는 크기가 고정인 Part 1(RI, CQI 첫 CW, CRI 등)과 Part 1 값에 따라 크기가 변하는 Part 2(PMI, 두 번째 CW CQI)로 나눠 따로 부호화합니다. 자원이 부족하면 Part 2의 우선순위 낮은 부분부터 생략합니다(omission).

다중화와 충돌 처리. 같은 슬롯에서 겹치는 PUCCH들(ACK, SR, CSI)은 하나의 PUCCH로 합치거나, 겹치는 PUSCH가 있으면 PUSCH에 실어 보냅니다(UCI on PUSCH). 이때 처리 시간 조건(타임라인)을 만족해야 합니다.

Rel-16 URLLC 기능. - 서브슬롯 PUCCH: 슬롯을 2 또는 7 심볼 서브슬롯으로 나눠 K1을 서브슬롯 단위로 → 한 슬롯에 여러 번 ACK - 우선순위 2단계: 고우선 HARQ-ACK 코드북과 저우선 코드북을 따로 운영, 충돌 시 저우선을 버림 (Rel-17에서 함께 다중화 가능)

Rel-17 향상. PUCCH 반복 횟수를 DCI로 동적 지시, TDD에서 UL 슬롯이 없어 ACK를 못 보낼 때 다음 기회로 미루는 SPS HARQ-ACK 지연, 커버리지 향상용 DMRS 번들링.

LTE ↔ NR 비교

항목 LTE NR
길이 항상 1 서브프레임 1–2 또는 4–14 심볼
위치 대역 양 끝 고정 구조 RRC로 PRB·심볼 자유 설정
ACK 자원 첫 CCE로 암시 DCI의 PRI (+CCE)
ACK 타이밍 FDD n+4 고정 K1 (DCI 지시)
대용량 UCI 포맷 3/4/5 포맷 2/3/4 (Polar)

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