PDCCH学习

一、PDCCH格式

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)。LTE系统下行DCI的信息如下图所示:

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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4个OFDM符号),符号个数有PCFICH指示。为了了解PDCCH的资源分配方式,我们首先介绍下LTE系统下行控制信道的资源粒度。

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)。

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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,用户1的CCE个数为1,用户2的CCE个数为2,用户3的CCE个数为4.可以看到每个用户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忙检测的复杂度。以用户4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(三个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。

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二、PDCCH检测

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CCD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。上一节说到在下行控制资源中(一般是1/2/3个OFDM符号),出去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。

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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CCE 0-CCE 16,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CCE 0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
其中,A=39827,D=65537,Y(-1)=UE ID, Alpha是聚合等级, NCCE表示CCE可用数目,K表示TTI索引。
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。
 
PDCCH资源映射方式: 
            总所周知数据信道采用PRB作为分配的基本单位,但控制信道信道占用的区域仅为最多3个OFDM符号,显然不能使用PRB概念;另外,频域上12个子载波的宽度也是针对数据载荷设计的,不适用于信令的传输。因此提出了CCE与REG的概念。 CCE与REG概念: 
         控制信道带宽区域内可以同时包含多个PDCCH,同时也存在PCFICH、PHICH信道,为了更有效地配置各种控制信道的时频资源,需定义适合控制信道的资源单位即控制信道元素(Control Channel Elements,CCE)。 
         协议里规定一个CCE由9个REG组成,一个REG(RE Group)有效RE由4个频域上连续的非RS的RE组成,即一个CCE由36个RE组成。
定义好了PDCCH的资源单元REG与CCE后,接下来的问题是: 
 
1. 对于每个PDCCH,其CCE是否占满PDCCH的所有符号?即PDCCH之间如何复用? 
由于PDCCH区域的时域长度已经较小(最多3个OFDM符号),因此每个PDCCH应占满这个子帧内PDCCH区域的所有符号,以获得尽可能长的时域长度,即一个子帧内的各个PDCCH之间是FDM复用的。这样做的优点是可以最大化功率控制的效果,即当信道条件足够好的情况,某ue只需要1个CCE就足够,这样有效地在多个PDCCH之间进行功率平衡,即Node B可以将信道质量较好UE的PDCCH发射功率节省下来以分配给链路质量较差的UE。  
2. 控制信道的频域结构,即每个PDCCH的带宽等于系统带宽还是仅占部分系统带宽?        
      为了取得较大的频率分集增益,协议规定
pdcch应该占用整个
系统带宽,即PDCCH在整个带宽内分布式映射。 Pdcch的盲检测: 
1. 终端对PDCCH的检测为什么是“盲检测”? 
为了确定pdcch所占用的资源,首先要确定phich占用的资源,而一个子帧中phich所占用的资源与子帧配比有关系,上下行子帧配比的信息是在SIB1广播信息中传输,而我们都知道SIB1是由PDSCH承载的,而PDSCH是由PDCCH调度的,也就是说这时候需要获得pdcch信息才能解调SIB1获得子帧配比相关信息,这样一来就形成了一个“鸡与蛋”的问题。为了解决这个问题就需要对PDCCH进行盲检测。 

2. 搜索空间与聚合等级的概念? 
作为终端盲检测的搜索范围,协议规定了搜索空间的概念,搜索空间包括公用空间(common space)和UE专用空间(UE-Specific space)。一共定义了两个公用空间,又定义了聚合等级(Aggregation Level)的概念,总共有4种聚合等级,分别是1,2,4,8个CCE。 
       一个搜索空间对某一CCE聚合级别(1/2/4/8)定义的,一个UE可以有多个搜索空间: 
   ①  UE 在搜索空间内对各种可能的PDCCH进行盲解码 ② 搜索空间中的所有CCEs是连续分布的 
               LTE采用共享机制,因此UE需监听一组PDCCH控制信道,可称为“控制信道候
选集”(candidate control channel set),该集合由高层信令配置给UE,集合的大小决定了UE需进行盲解码的次数,由于候选集可以是多种CCE格式的组合(树形结构),因此候选集的大小要大于CCE的大小。 
公共搜索空间: 
– 小区中的所有UE进行监测,子帧中的位置固定在前16个CCE,可以与UE
专用搜索空间重叠 
– 聚合等级与大小(注:两种情况下起始位置都是0) 
 4-CCE,共4个候选集(0~3, 4~7, 8~11, 12~15)  8-CCE,共2个候选集(0~7, 8~15) 
– 支持的DCI格式为0、1A、1C、3、3A 
 共2种payload大小,6个候选集,即6*2,总盲检次数为12次 
          
UE-specific搜索空间 
– 集合级别1, 2, 4, 8 CCE,各级别候选集数目为 
 6 个1-CCE 候选集,共6 CCE  6 个2-CCE 候选集,共12 CCE  2 个4-CCE 候选集,共8 CCE  2 个8-CCE 候选集,共16 CCE 
– 支持的DCI 根据半静态配置的传输模式确定 
 0/1A, 1   0/1A, 1B  0/1A, 1D  0/1A, 2  0/1A, 2A 
 每种配置模式下最多有两种payload大小,盲检次数共为32次  要说明的一点是UE专用搜索空间的cce起点位置是有hash函数给
出的,与子帧编号和C-RNTI有关 
         综上,所以说如果公用空间和专用空间都盲检的话,最大盲检次数是12+32=44次   
终端盲检就是UE找到cce的起始位置,在cce起始位置,截取猜测的DCI长度,进行译码,如果译码后的信息比特的CRC和PDCCH中携带的CRC相同,则认为当前的PDCH承载的信息比特就是当前传输的下行控制信息。各种RNTI隐含在CRC中。 Msg2使用ra-rnti加扰,使用dci-1a格式。

转载于:https://www.cnblogs.com/mway/p/8724141.html

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