LTE学习:PDCCH信道

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一、PDCCH格式

PDCCH (Physical Downlink ControlChannel)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:

【LTE】LTE <wbr>PDCCH <wbr>信道

PDCCH在时域上占用每个子帧的1/2/3OFDM符号(系统带宽为1.4MHz时,可能占用4OFDM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CCE9REGResource Element Group组成),一个REG是由连续的4RE组成,如果在一个REG的中间存在RSreference signal),那么一个REG是表示除了RS之外的连续4RE(如下图)


【LTE】LTE <wbr>PDCCH <wbr>信道

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1CCE个数为1,用户2CCE个数为2,用户3CCE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4PDCCH为例,其第一个CCE9REG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 formatUE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1/2/3OFDM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NPDCCHLTE规定了其起始位置必须是N的整数倍。下图给出了公共DCIUE特定DCI及不同CCE个数对应的搜索空间。

      【LTE】LTE <wbr>PDCCH <wbr>信道

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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CCE0-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
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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。

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