LTE学习笔记--PHY--PDCCH

PDCCH (Physical Downlink Control Channel)是用来为下行链路发送信息的(DCI, Downlink Control Information) ，其传输的信息包括公共控制信息（系统信息，paging信息等）和用户专属信息（下行资源分配指示，UL grants, PRACH responses，上行功率控制参数等）。
PDCCH在时域上占用每个子帧的{1，2，3}个OFDM符号（系统带宽为1.4MHz时，可能占用{2，3，4}个OFDM符号），PDCCH具体占用symbol个数由PCFICH指示。
PDCCH的资源粒度是CCE，一个CCE由9个REG（Resource Element Group组成），一个REG是由连续的4个RE组成，如果在一个REG的中间存在RS（reference signal），那么一个REG是表示除了RS之外的连续4个RE（如下图）。

系统对于每一个DCI(Downlink Control Information) 根据信道质量可能分配给{1，2，4，8}个逻辑上连续的CCE进行传输。以下图为例，UE0的CCE个数为1， UE1 U E 1 的CCE个数为2， UE2 U E 2 的CCE个数为4。可以看到每个UE的CCE的起始位置mod占用CCE的个数n均为0，这样分配的好处是节省盲检测的复杂度。以 UE3 U E 3 的PDCCH为例，其第一个CCE由9个REG组成，每个CCE的信息通过交织离散的分布在PDCCH所占用的时域（假设此时PDCCH占用3个OFDM符号）和频域（整个带宽）上，以减少小区间干扰和获得时域上的分集。另外，可以看到LTE规定PDCCH的起始CCE必须是所占用CCE个数的整数倍。

因为PDCCH是基站发送的指令，UE在此之前除了一些系统信息外没有接收过其他信息，因此UE不知道其占用的CCE数目大小、位置、以及传送的DCI format。因此，PDCCH的检测属于盲检测。
首先看一下UE如何知道传送的是哪种DCI format：对于DCI format，UE会根据自己当前的状态期望获得某一种DCI，比如其在Idle状态时期待的信息时paging SI； 有上行数据准备发送时期待的是UE Grant， 发起Random Access后期待的是RACH Response。对于不同信息UE使用相应的RNTI去和CCE信息做CRC校验，如果CRC校验成功，那么UE就知道的这个信息时自己所需要的，进一步根据调制编码方式解出DCI的内容。
UE只知道自己是什么DCI信息还不够，还得知道去哪里找这些信息。在下行控制资源中（一般是{1，2，3}个OFDM符号），除去PHICH，PCFICH，以及CRS之后，将剩余的资源分配给PDCCH CCE，如果UE将所有的CCE遍历一边，那么对于UE来说计算量将会很大。因此，LTE系统将可用的CCE分成两种搜索空间，分别是公共搜索空间和UE特定搜索空间。另外，对于CCE数目为N的PDCCH，LTE规定了其起始位置必须是N的整数倍。下图给出了公共DCI和UE特定DCI及不同CCE个数对应的搜索空间（一种状态下）。
|类型|PDCCH类型（CCEs）|搜索控件大小（CCE）|可能的PDCCH数目|

类型	PDCCH类型（CCEs）	搜索空间大小（CCE）	可能的PDCCH数目
UE-specific	1	6	6
	2	12	6
	4	8	2
	8	16	2
Common	4	16	4
	8	16	2

公共搜索空间中传输的数据主要是包括系统信息、RAR、寻呼等消息，每个用户都要进行搜索。公共搜索空间的位置是固定了，总是在CCE0-CCE16，并且公共搜索空间中AL只有4和8两种，因此用户在对公共搜索空间进行搜索时，从CCE0开始按照AL为4搜索4次，再以AL为8搜索2次。
对于UE特定的搜索空间，每个UE的搜索起始点是不同的，按照如下公式进行计算

Z(L)k=α⋅(Ykmod⌊NCCE,k/α⌋)Yk=A⋅Yk−1modD Z k ( L ) = α ⋅ ( Y k m o d ⌊ N C C E , k / α ⌋ ) Y k = A ⋅ Y k − 1 m o d D

其中，A=39827，D=65537， Y−1=nRNTI Y − 1 = n R N T I ，α是聚合等级， NCCE N C C E 表示CCE可用数目，k表示在RF内的第几个SF。
从上面的公式可以看出UE特定的搜索空间的起始点取决于UE的ID（C-RNTI），子帧号，以及PDCCH的类型，因而，随着子帧的不同，UE特定的搜索空间也有所不同。这里需要指出的是UE特定的搜索空间和公共的搜索空间有可能是重叠的。
对于大小为N的PDCCH，在某一子帧内，对应某UE的特定搜索区间的起点就可以确定（起点可能落入公共搜索区间的范围内），UE从起始位置开始，依次进行对应大小PDCCH的盲检（也就是满足大小为n的PDCCH，其起始点的CCE号必须为n的整数倍）。对于公共搜索区间和UE特定搜索区间重叠的情形，如果UE已经在公共搜索区间成功检测，那么UE可以跳过重叠部分对应的特定搜索区间。
因此，UE进行盲检测的次数可以计算如下：公共搜索空间搜索次数6次+UE特定搜索空间搜索16次（可以通过上图计算得到）。UE在PDCCH搜索空间进行盲检时，只需对可能出现的DCI进行尝试解码，并不需要对所有的DCI格式进行匹配。UE在同一个时刻所处的状态只有两种。因此，PDCCH盲检的总次数不超过44次。DCI发送和接收的过程大致如下图所示。

另一个需要指出的问题是，在某些应该属于USS的DCI，在自己的资源一直被占用的情况下，而CSS资源又空闲，可以通过CSS发给UE。即，在UE-Specific Search Space没有足够的可用资源时，Common Search Space也可以用于传输属于某个特定UE的控制信息。Common Search Space只能使用最小的DCI format 0/1A/3/3A/1C。