5G PUCCH结构
NR UL控制信道支持至少两种传输方式，UL控制信道可以在短时间周期内传输和长时间周期内传输，如果使用跳频，则频率资源和跳频可能不会扩展到载波带宽。
应该可以通过PUCCH携带不同的上行控制信息（UCI）类型，例如HARQ反馈、调度请求、CSI反馈（包括可能的波束相关信息）及其组合。此外，应能够在UL控制符号内使用测深参考信号（SRS）复用PUCCH。
与LTE类似，NR支持PUCCH上的定期CSI报告。主要动机是减少非周期CSI报告中涉及的DL控制信道负担。在LTE中，周期CSI反馈通常用作PDCCH链路自适应的基础，并且由于在NR中DL控制信号预期是波束赋形的，因此这种周期CSI的重要性可能增加。DL控制信道容量可能成为有效系统运行的瓶颈之一，例如，当与数字RX子系统以及混合波束赋形架构一起运行时。
对于下行，UE在频域中由整数个RB组成的一个或多个“control subband”中监视下行控制信息。将UL控制信令也限制为类似的UL控制子带是有意义的。此类操作的动机包括前向兼容性、对射频波束赋形的支持、对频域ICIC的支持，以及UE复杂性和功耗考虑。
在LTE中，PUCCH数据和PUCCH DMRS之间的复用基于时分复用。这对于长PUCCH也是一个合理的选择，至少在根据DFT-S-OFDM操作时是如此。另一方面，单载波限制可以被视为PUCCH设计的一个相当大的限制，特别是在短PUCCH的情况下。因此，NR会集中于针对CP-OFDM优化的多路复用解决方案。
除TDM外，主要的复用方案有FDM、CDM和I/Q复用。FDM可以看作是CP-OFDM的一个有前途的选择，它允许在子载波和功率域中优化导频/数据比。此外，由于FDM在时间上支持连续的参考信号，因此它对高多普勒具有鲁棒性。图1显示了具有不同子载波数/PRB的FDM导频结构。FDM方法也可以被视为最大化DL和UL控制信道之间公共性的一种方法。这可以将UL控制信道结构直接扩展到不同的D2D/Relay场景中。
PUCCH参考信号和PUCCH数据（符号内）之间的CDM可以通过循环移位分离实现。这种方法在PUCCH有效载荷方面的能力有限（因为它要求对PUCCH数据应用CDM）。另一方面，通过适当选择序列，CDM可以提供与DFT-S-OFDM相当的立方度量。与QPSK调制数据相比，多序列调制的功率效率损失仅约为0.2 dB。
WCDMA中使用的I/Q多路复用是NR中UL控制和RS之间多路复用的另一个选项。它支持优化功率域中的导频/数据比，但由于符号速率在参考信号和控制数据之间平均分配，因此控制数据的符号速率有限。
FDM可用作在同一PRB内复用（不同UE）SRS和PUCCH的方法。原理如图2a所示。在所考虑的示例中，每6个数据子载波用于SRS。CDM是另一个选项，图2b中所示的场景对应于通过PUCCH的参考信号部分（通过循环移位分离）传送SRS的情况，可能不需要在同一PRB内对同一UE复用SRS和PUCCH。背后的原因是PUCCH RS也可用于探测目的。
应该可以在PUCCH PRB内复用不同的UE。图3所示的以下选项可以作为起点：
选项1：符号内无多路复用（PUCCH Format 4）。
选项2:CDM基于CAZAC序列（PUCCH Format 1/1a/1b、2/2a/2b），每个UE（每个符号）具有一个或多个循环移位。在考虑DMRS结构的情况下，每个PRB最多有6个循环移位可用。通过QPSK调制，每个循环移位最多可传送两个比特/符号。
选项3：符号内的CDM+FDM。与选项2相比，这提供了更大的有效负载，以减少复用容量为代价
选项4：时域正交覆盖码（PUCCH Format 1/1a/1b，3），长PUCCH是主要用例。与选项2相比，仅此选项可提供更大的有效负载，此选项可以与选项1–选项3结合使用，以增加多路复用容量，同时降低有效负载。在图3中的示例中，在CAZAC序列（选项2）的顶部应用具有两个独立序列（length-4和length-3）的正交覆盖码。
需要支持大范围的不同PUCCH有效负载（从一位HARQ-ACK到数百个由HARQ-ACK和CSI组成的UCI位）和不同UCI类型的各种复用组合。
NR需要支持频率分集机制。实现频率分集的两个主要选项是：
跳频：与LTE中类似，UE在频率上通过多个PRB组发送PUCCH（每个组由N个PRB组成），根据预定义的跳变模式，使得一次仅使用一个PRB组。NR最相关的跳频方案是时隙级跳频和符号级跳频。
集群传输：UE在频率上通过多个PRB组传输PUCCH（每组由N个PRB组组成），以便一次使用多个PRB组。
集群传输似乎是一种自然的选择，至少对short PUCCH来说是如此。BS应能够为每个PUCCH格式分别配置PRB组。
跳频可以被视为长PUCCH的合理选择，至少在根据DFT-S-OFDM操作时是如此。另一方面，单载波限制可以被视为PUCCH设计的一个相当大的限制，特别是在短PUCCH的情况下。由于短PUCCH和长PUCCH的设计更为协调，集群传输也应被视为长PUCCH的一种选择。
PUCCH上的HARQ-ACK资源指示至少包括以下选项：
隐式资源指示（类似于LTE PUCCH Format1a/b）
基于L1-DL信令的显式资源指示
基于高层信令的显式资源集指示与基于L1-DL信令的资源选择相结合。（类似于LTE PUCCH Format3中的ARI）
一般认为NR中不需要隐式资源分配。首先，隐式信令受到相对较高的PUCCH资源消耗的影响。此外，当系统引入新功能时，它的灵活性（向前兼容性）非常有限。例如，在LTE中引入对载波聚合、UL SU-MIMO、CoMP和EPDCCH的PUCCH支持时就是这种情况。因此，隐式信令可以看作是一种选项，它要么使调度器操作复杂化，要么在引入新特性时增加PUCCH开销。
显式信令具有充分的灵活性。此外，它可以为PUCCH提供频域调度增益，特别是在TDD的情况下。这可以以增加的下行信令开销为代价，为上行控制信道提供可观的链路预算改进。最后，显式高层信令与动态资源选择相结合可以提供合理的（可伸缩的）信令开销。
基于以上讨论，与LTE相比，基于CP-OFDM的PUCCH设计可以进一步提供改进性能或功能的某些机会。这些措施包括：
1. 使用PUCCH数据调整PUCCH参考信号功率的机会。
2. 改进了对高UE速度的支持（例如，以时间连续参考信号的形式）
3. 在PUCCH上同时传输不同UCI格式的机会（也包括SRS）
4. 使用每个UE的多个循环移位（相同或不同的prb）进行序列调制的有效载荷扩展的机会
·一个符号持续时间内频率分集的机会。
这些好处具有最大的潜力，尤其是在短PUCCH的情况下。
在UL控制信道设计中还需要考虑基站中使用的波束赋形架构。在有限数量的RF波束并行情况下运行的混合波束赋形的典型特征是，波束一次只能覆盖部分小区覆盖，如图4所示。在此示例中基站具有一次形成2个RF波束的能力。波束越窄，UE共享同一波束的数量就越少，因此，鉴于可用的高精度和大带宽TXRU的数量较少，复用容量将受到TXRU数量的限制。
考虑到上行控制信道接收，并考虑到硬件限制，每个时隙应该可以配置多个UL控制符号，如图5所示。应该有机会在连续的UL控制符号之间进行RF波束切换。另一方面，如果每个符号的复用UE的数量很小（由于硬件限制），则每个UE可以在频率上占用大量资源元素。
当使用数字波束赋形体系结构或数字接收子系统与主混合接收系统一起工作时，基站可以利用足够高的阵列增益和高的DoA分辨率能力一次性处理整个扇区的PUCCH。数字波束赋形体系结构得益于以下设计原则：
UL控制信号和解调RS的传输带宽明显小于系统带宽
窄带控制信号和其他/宽带信号之间的高效多路复用（可能使用混合架构接收）。
