本节主要介绍5G NR PDCCH中聚合等级与盲检(盲解码)的原理。
1. 前情提要:
(1)CORESET概述:
CORESET表征了PDCCH的频域位置和时域占用的符号数量等时频资源,PDCCH可以在CORESET上进行传输。CORESET中的控制区域位于每个 BWP 内(即CORESET所占RB数量小于等于BWP所占RB数量),且每个 BWP 最多可以配置3个CORESET。由于每个用户最多可以配置4个BWP,因此,每个用户最多可以配置12个 CORESET[38.331]。5G中CORESET分布如下图所示。
在频域上,CCE是承载PDCCH信息的基本单位,CORESET由数个CCE(control channel elements,控制信道元素)聚合而成,且聚合等级分为1、2、4、8或16以适应不同的DCI负载大小或不同的编码速率。其中,1个CCE由6个REG(Resource Element Group,资源元素组)组成,且REG由频域上12个连续的RE及时域上1个OFDM符号的组成。每个CCE由6/L个REG Bundle组成,且L表示每个REG Bundle中REG的个数。此外,在1个REG中,PDCCH DMRS在频域上每4个子载波进行一次映射,且其映射位置固定为各RB的第1、5、9、13个子载波上。
在时域上,CORESET占据1~3个连续的OFDM符号(可通过高层参数设置),可位于slot内的任何位置,根据不同的场景,CORESET的时域OFDM符号调度位置也不同(一般高层参数将CORESET的时域OFDM符号调度在一个slot的起始位置)。CORESET在时频域上的示意图如下所示。
(2)搜索空间概述:
由于PDCCH不再占用全部带宽,而是通过CORESET进行资源配置,因此,搜索空间表征了PDCCH时频资源的发送周期和符号起始位置等具体位置集合信息。
5G中搜索空间可分为2类:
- 公共搜索空间(CSS,Common Search Space):主要用于系统信息广播和某些控制信息的传输,在UE接入时和小区切换时使用,属于小区级的公共信息;
- UE特定搜索空间(USS,UE Specific Search Space):主要用于获取特定的调度信息,在UE接入后使用,属于UE级的专属信息;
由于在搜索阶段,UE无法知晓发给它的DCI格式、聚合等级及在PDCCH上的位置等,因此,UE须对所有可能的候选位置和所有可能的DCI格式、聚合等级组合逐一尝试盲解码。盲解码时,UE使用其预期的RNTI对接收到的信息进行解扰。若解扰后的CRC校验通过,则说明这个DCI是发给它的,进而可进行后续处理。
2. 聚合等级(Aggregation Level, AL):
上文提到过,一个PDCCH是由数个(1或多个)连续的CCE聚合而成(一个实际传输的PDCCH仅占用1个PDCCH候选集,但UE需在搜索空间内检测多个候选集[即盲检],且候选集数量与CORESET总CCE数与PDCCH聚合等级有关)。聚合等级分为1、2、4、8或16。然而无论聚合等级是多少,一个PDCCH携带的DCI(Downlink Control Iinformation, 下行控制信息)内容是相同的,即其比特长度相同。
对于PDCCH数据,DCI数据经Polar编码后,将生成编码后的码字,此时数据长度仍相同。为实现不同信道条件下数据的有效传输,将根据信道条件通过速率匹配将输出的码字长度适配到 PDCCH 可用的物理资源上,从而占据了不同聚合等级的CCE。CCE聚合等级如下表所示。[38.211-Table 7.3.2.1-1]
可见,对于不同CCE聚合等级的PDCCH,其原始数据DCI相同,区别在于编码比特长度的不同,用以对抗不同恶劣程度的信道环境:
- 低聚合等级中,占用CCE较少, 可用的编码比特资源少,编码冗余度低,编码保护弱,能够有效节省资源,适用于在良好环境下数据的传输;
- 高聚合等级中,占用CCE更多,可用的编码比特资源多,编码冗余度高,编码保护强,可为数据提供更强保护,确保在恶劣环境下 DCI 的正确接收与解码;
3. 盲检:
由于CORESET中包含的信息里只是告知了PDCCH的频域位置与时域占用的符号数量,并未告知发送PDCCH周期和符号起始位置等其他信息,而搜索空间将包含这些信息。PDCCH的搜索空间是指下行资源网格中可承载PDCCH的区域。UE将在搜索空间中进行盲检,以期找到PDCCH数据(即DCI)。
为了使UE解码PDCCH获得DCI,须计算出位置(CCE索引),结构(聚合等级,交织/非交织等)与加扰码(RNTI)等值。然而,这些信息并未事先通知给UE;且在大多数情况下,这些值是动态变化的。UE知道的唯一信息即关于可能携带PDCCH(DCI)的RB的特定范围,,但还不知道在哪些RB上发送(UE执行盲检的预定义区域即搜索空间)。UE通过预定义的规则或信令消息获取该范围的信息。
在此范围内,UE将基于试错法,使用多种不同类型的参数(聚合等级, RNTI等)计算CCE索引(即候选集位置),检测搜索空间内的多个PDCCH候选集以尝试解码接收到的数据,以获取PDCCH的DCI信息。一旦有解码匹配成功,则意味着盲检过程结束。UE将获取DCI的信息,进而得到分配给它的上下行资源。
[需要注意的是:
CORESET与搜索空间仅为PDCCH传输提供资源框架和定位规则。UE将依据搜索空间的规则,在CORESET定义的物理资源内搜索预生成的PDCCH候选集, CORESET与搜索空间中并不包含任何DCI信息。
DCI获取流程如下:
CORESET(定义PDCCH的物理资源池)+搜索空间(定义候选集的生成规则) → 定位PDCCH候选集位置 → 盲检PDCCH信号 → RNTI解扰+解码 → 获取DCI信息]