[4G&5G专题-70]：物理层 - 4G LTE 下行物理控制格式指示信道PCFICH与物理下行控制信道PDCCH

 

目录

第1章 概述

1.1 下行物理控制格式指示信道PCFICH概述

1.2 物理下行控制信道PDCCH

1.3 PDCCH和PCFICH在启动流程中的位置

1.4 信道映射

第2章 PDCCH的时频资源

2.1 PDCCH的时频资源

2.2 PDCCH传输的内容的承载单元CCE

2.3 DCI

2.4 PDCCH的盲检测

2.5 搜索空间

第3章 PCFICH的时频资源

3.1 PCFICH的时频资源

3.2 PCFICH信道传递的数据内容

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第1章 概述

1.1 下行物理控制格式指示信道PCFICH概述

下行物理控制格式指示信道（Physical Control Format Indicator Channel，PCFICH）：该信道用于指示一个子帧中用于传输PDCCH的OFDM符号数，该信道属于下行物理信道。

PCFICH（Physical Control Format Indicator CHannel）用于通知UE 对应下行子帧的控制区域的大小，即控制区域所占的OFDM 符号（OFDM symbol）的个数。或者说，PCFICH 用于指示一个下行子帧中用于传输PDCCH 的OFDM 符号的个数。

PCFICH是不是一个独立的信道，而是一个伴随信道，是伴随物理下行控制信道PDCCH信道而存在的一个信道。

 

1.2 物理下行控制信道PDCCH

PDCCH（Physical Downlink Control Channel）指的是物理下行控制信道。PDCCH承载调度以及其他控制信息，具体包含传输格式、资源分配、上行调度许可、功率控制以及上行重传信息等。

PDCCH信道是一组物理资源粒子RE的集合，其承载上下行控制信息，根据其作用域不同，PDCCH承载信息区分公共控制信息（公共搜索空间）和专用控制信息（专用搜寻空间），

PDCCH信道主要承载着:

• PUSCH和PDSCH信道控制信息（DCI）

• 不同终端的PDCCH信息通过其对应的RNTI信息区分

PDCCH非常非常重要，是用来基站对手机进行远程、集中、统一调度之用。调度信息通过DCI传递！！！

所谓调度，就是基站指示每个终端，终端所在的上行、下行的用户信道的时频资源、功率控制等信息。

 

1.3 PDCCH和PCFICH在启动流程中的位置

 

1.4 信道映射

 

第2章 PDCCH的时频资源

2.1 PDCCH的时频资源

• 频域：PDCCH占用整个带宽的所有子载波, 如20M占用1200个子载波。
• 时域：占用每个1ms子帧的第1-N个连续的符号，N的值不固定，取决于PCFICH信道指示。
• 调制：QPSK调制。

2.2 PDCCH传输的内容的承载单元CCE

PDCCH信道承载所有用户的调度信息DCI，每个用户的DCI信息被封装在CCE中，每个CCE由连续的36个RE构成。该用户的调度信息DCI就封装在CCE中。

PDCCH信道可以承载多个CCE足，即携带多个用户调度信息。

 

2.3 DCI

DCI:Downlink Control Information

由于系统部署和运行过程中的多样性，控制信息的内容也是非常多样的。为了简化起见，LTE中将DCI分成如下几种类型：

 

2.4 PDCCH的盲检测

UE一般不知道当前PDCCH信道中占用的CCE的数目大小，传送的是什么DCI format的信息，也不知道自己需要的信息在哪个位置。

但是UE知道自己当前在期待什么信息，例如在Idle态UE期待的信息是paging, SI；发起Random Access后期待的是RACH Response；在有上行数据等待发送的时候期待UL Grant等。

对于不同的期望信息UE用相应的X-RNTI去和CCE信息做CRC校验，如果CRC校验成功，那么UE就知道这个信息是自己需要的，也可以进一步知道相应的DCI format，调制方式，从而解出DCI内容。这就是所谓的盲检过程。

 

2.5 用户标识X-RNTI

RNTI，Radio Network Temporary Identifier，无线网络临时标识。

DCI使用用户的RNTI对CCE DCI进行加扰。

下行数据不同channnel 用到的x-RNTI,可以参考下图：

2.6 搜索空间

如果UE按照CCE的顺序依次搜索过去，那么UE侧的计算量是相当可观的，尤其是对于带宽比较大，CCE数目比较多的系统。

为此协议中定义了搜索空间的概念，对系统中不同格式的DCI可能的摆放位置进行了一些限制，降低了UE进行盲检的复杂度。

每个不同格式的PDCCH (DCI)，对应不同的搜索空间。

前面我们已经提到过，对于CCE数目为N的PDCCH，其起始位置的CCE号必须是N的整数倍。而且对于不同大小的PDCCH，其搜索空间的大小（定义为搜索需要覆盖的CCE数目，也就是可能的搜索位置数目与PDCCH格式对应的CCE数目之积）并不相同。

更进一步，LTE中还划分了公共搜索空间（Common Search Space）和UE特定搜索空间（UE-Specific Search Space）。如下图所示：

如下图所示：

类型	PDCCH类型[in CCEs]	搜索空间大小 [in CCEs]	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

下图为PDCCH搜索空间示意图：

其中每个方框代表一个CCE，并按照逻辑上排列好顺序了。

搜索的起点Z计算公式如下：

其中，A=39827,D=65537, Y(-1)=UE ID, α=UE 聚合等级,NCCE=可用的CCEs总数目,K = TTI索引。

所谓公共搜索区间是指所有UE都需要监听的区间，通常用来发送寻呼，RAR，系统消息，以及部分UE公用的上行功率控制消息等。

公共搜索区间占据从0开始到最大数目为16的CCE，公共搜索区间内的PDCCH只有4CCE和8CCE两种类型的大小，UE需要在公共搜索区间内，从0开始，按CCE粒度为8进行搜索2次，按CCE粒度为4搜索4次，至多需要进行6次PDCCH的搜索。

LTE系统中，可用于PDCCH的CCE数目取决于系统带宽，PHICH配置，天线端口数，PCFICH配置等。

上述因素确定后，PDCCH的CCE数目就可以确定，公共搜索区间就可以随之确定，从0开始占据至多16个CCE。公共搜索区间不随子帧的变化而变化。

 

UE特定的搜索区间则不同，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。而且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），至多进行的盲检数目如上图所示，此时如果到了CCE的末端，UE特定的搜索空间有可能从CCE 0 开始，继续进行。从上图还可以看到，在UE特定的搜索区间内，UE需要进行的搜索次数至多为16。

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。

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进行PDCCH盲检的总次数不超过44次。

 

第3章 PCFICH的时频资源

3.1 PCFICH的时频资源

REG: RE group，即4个连续的RE.

• 频域：占用4个均匀分布的REG, 每个REG占用4个连续的RE子载波， 一共16个RE。 4个REG均匀分布在整个小区带宽子载波中。
• 时域：占用每个1ms子帧的第1个符号，因此实际上PCFICH信道是内嵌在每个1ms子帧的PDCCH信道中。
• 调制：QPSK相位调制，每个RE符号代表2bits

 

3.2 PCFICH信道传递的数据内容

PDCCH占用的时域符号数：1-3个，因此只需要2个bit即可。

一个RE符号，采用QPSK调制，正好携带2bit，2个bits的信息，为什么需要16个RE符号呢？

这是因为PCFICH采用了1:16的高冗余的信道编码，因此需要16个RE符号！