5G NR PDCCH速率匹配

速率匹配概述

       在5G NR中，3GPP采用的信道编码方案主要有两种，Polar和LDPC，其中控制信道和广播信道采用Polar编码，数据信道采用LDPC。速率匹配是根据信道编码后的不同码流长度做不同的处理，从而使得码流长度与实际传输能力相匹配，速率匹配的方案是与编码的方式强相关的。

       上图为PDCCH发端的处理流程，首先PDCCH根据PDSCH的调度信息以及DCI格式信息后，生成DCI码流，不同于LTE的16bit CRC编码，5G NR中采用24bit CRC编码；接下来进行Polar编码，根据Polar码的原始定义，其码长限定为2的整数幂次方。因此，Polar码需要速率匹配过程来调整码长，适配实际的传输资源。

PDCCH速率匹配

       虽然同为Polar码的速率匹配方案，PDCCH和PUCCH还是略有不同。PDCCH的速率匹配包括两个步骤：子块交织（Sub-Block Interleaving）和比特选择（Bit Selection）；PUCCH的速率匹配包括：子块交织、比特选择和信道交织，其中信道交织采用三角交织的方案。下行PDCCH之所以没有进行信道交织，是因为在衰落信道和目前PDCCH的整体架构下，信道交织的增益只会在有限的场景中体现，并综合帧结构设计、PDCCH复杂度以及时延要求方面的考虑。
       下面先介绍子块交织，假设Polar编码后的码流长度为N，将速率匹配输入码流分为32个子块，每个子块的长度为N/32；然后根据子块交织图样进行交织，交织就是将原本顺序的码流按照一定的规则乱序化，这样就能在传输过程中将突发产生集中的错误最大限度的分散化，然后根据信道编码的纠错能力恢复原始正确码流。交织图样如下表所示

       接下来介绍比特选择，顾名思义，比特选择就是根据速率匹配的输入码流长度N和信道实际传输比特数E之间的大小关系，选择丢弃或者重复一些比特。比特选择有三种模式：打孔（Puncturing）、缩短（Shortening）和重复（Repetition），具体三种模式之间的关系如下图所示

       图中K表示Polar编码前的码流长度，即K=原始DCI码流+CRC编码长度24；N表示Polar编码后的码流长度，E表示速度匹配输出码流长度。从上图可以看出，当E>=N时，需要在原始比特流基础上添加一部分重复的比特，重复模式伪代码如下

       当E7/16，即高码率情况下采用缩短。
       打孔模式时，直接截取后原始N个比特中的后E个比特，实现伪代码如下

       缩短模式时，直接取原始N个比特中的前E个比特，实现伪代码如下

       针对上述高低码率的分界线7/16，暂未跟踪当时3GPP的会议提案，未知其缘由，暂且认为是38.212中的一项规定。