CORESET in a Nutshell-EW帮帮网

文章目录

什么是CORESET？

CORESET是一组物理资源（即NR下行链路资源网格上的一个特定区域）和一组参数的集合，用于承载PDCCH/DCI。它相当于LTE中的PDCCH区域（即子帧中的前1、2、3或4个OFDM符号）。但在LTE的PDCCH区域中，PDCCH总是扩展到整个信道带宽，而NR的CORESET区域则被定位在频域中的一个特定区域。

采用这种设计的一些背景简要描述如下：

传统的LTE控制信道总是分布在整个系统带宽上，这使得控制小区间干扰变得困难。NR PDCCH被专门设计为在一个可配置的控制资源集（CORESET）中进行传输。CORESET在某种意义上类似于LTE中的控制区域，因为它是一组RB和一组OFDM符号，在其中配置了相应的PDCCH搜索空间。这种在时间、频率、参数集（numerologies）和工作点方面的配置灵活性，使NR能够应对广泛的用例。

CORESET简介

CORESET 是 COntrol REsourceSET（控制资源集）的缩写。
顾名思义，CORESET是设计用于传输PDCCH/DCI的一组物理资源。
它对应于LTE子帧中的控制区域，但区别在于5G Coreset的频域资源分配是可配置的，而LTE的控制区域总是占用整个信道带宽。
CORESET的时域资源分配是在RRC中配置的（而在LTE中，时域资源是由一个称为PCFICH的特定物理信道配置的）。
与LTE类似，一个CORESET由称为REG、CCE和聚合等级（Aggregation Level）的子单元组成。
一个REG（Resource Element Group，资源元素组）由多个RE（Resource Element，资源元素）组成，一个CCE（Control Channel Element，控制信道元素）由多个REG组成，而一个聚合等级则由一个或多个CCE组成。
更大的聚合等级会使用更多的物理资源来传输相同的信息（即DCI），但可靠性更高。

NR CORESET 与 LTE 控制区域对比

如上所述，NR中的CORESET等同于LTE中的控制区域。正如你可能注意到的，LTE中的控制区域扩展到整个信道带宽（channel band width，CBW），而NR CORESET 则被定位在每个带宽部分（BWP）内。NR CORESET与LTE控制区域之间的主要区别可阐述如下：

频域参数 (Frequency Domain Parameter)：由于LTE中的控制区域总是扩展到整个信道带宽，因此不需要参数来定义LTE控制区域的频域。但在NR中，我们需要一个参数来定义CORESET的频域宽度，其值可以设置为6个RB的倍数。
时域参数 (Time Domain Parameter)：NR CORESET和LTE控制区域在时域长度上都可以变化，所以我们都需要参数来定义其时域长度。在LTE中，控制区域的时域长度由称为PCFICH（Physical Control Format Indicator Channel，物理控制格式指示信道）的物理信道定义；但在NR中，CORESET的时域长度则由RRC参数（`ControlResourceSet.duration``）定义。

Parameters for CORESET / Structure of CORESET

在这里插入图片描述
一个 CORESET 由如下所示的多层子结构组成。粗略地说，你可以认为：“一个CORESET可以容纳多个聚合等级（Aggregation Level）。一个聚合等级由 N 个 CCE 组成。一个 CCE 由 6 个 REG 组成。一个 REG 由 1 个 RB 和 1 个 OFDM符号组成。”

注意：未使用区域（Non-Used region）是指未被聚合等级覆盖的区域。根据配置的不同，这种未使用区域可能存在，也可能不存在。每种大小的聚合等级的数量可以是0或多个，这由RRC参数 nrofCandidates 指定。

我从《Understanding the Heart of the 5G Air Interface: An Overview of Physical Downlink Control Channel for 5G New Radio (NR)》这篇论文中找到了另一张图，它很好地可视化了 PDCCH 和 CORESET 之间的映射关系。基本上，这张图展示的内容与我上面展示的图表相同。一个主要区别是，这张图展示了交织（interleaving）的情况，而我上面的图表假定的是非交织（non-interleaving）的情况。

在这里插入图片描述
以下是理解CORESET资源分配和监控过程所需的基本术语。

资源元素 (Resource Element)：这与LTE中相同。它是资源网格的最小单位，由频域上的一个子载波和时域上的一个OFDM符号组成。
资源元素组 (Resource Element Group - REG)：一个REG由一个资源块（频域上12个资源元素）和一个时域上的OFDM符号组成。为明确起见，我引用38.211-7.3.2.2的内容如下：

一个CCE由 6个资源元素组（REGs）组成，其中一个 REG 组等于一个 RB 在一个OFDM符号内的范围。

REG束 (REG Bundles)：一个REG束由多个REG组成。束的大小由参数 L 指定。L 的值由RRC参数 reg-bundle-size 确定。
控制信道元素 (Control Channel Element - CCE)：一个CCE由多个REG组成。一个CCE内REG束的数量是可变的。
聚合等级 (Aggregation Level)：聚合等级指示为一个PDCCH分配了多少个CCE。分配的CCE数量在下表中定义。（LTE中聚合等级和CCE数量之间的映射关系与此处描述的类似）

在这里插入图片描述

控制资源集 (Control Resource Set - CORESET)：一个CORESET由频域上的多个资源块（即12个RE的倍数）和时域上的1、2或3个OFDM符号组成。在38.211 - 7.3.2.2 控制资源集（CORESET）中定义。CORESET等同于LTE子帧中的控制区域。在LTE中，控制区域的频域总是与整个系统带宽相同，因此不需要参数来为LTE控制区域定义频域范围。其时域可以是(1,2,3)个符号，由PCFICH确定。然而，在NR中，频域和时域范围都可以通过RRC信令消息来定义。

参数	描述
$N_\mathrm{RB}^\mathrm{CORESET}$	一个CORESET在频域上的RB数量。由RRC参数CORESET-freq-dom确定。
$N_\mathrm{symb}^\mathrm{CORESET}$	一个CORESET在时域上的符号数量。由RRC参数CORESET-time-dur确定。可以是1、2或3，但只有当DL-DMRS-typeA-pos = 3时才可能为3。
$N_\mathrm{REG}^\mathrm{CORESET}$	一个CORESET中的REG数量。
$L$	REG束大小，由CORESET-REG-bundle-size设置。

定义CORESET的RRC参数如下 (基于 3GPP TS 38.331 v15.3.0):

ControlResourceSet ::=            SEQUENCE {
    controlResourceSetId              ControlResourceSetId,
    frequencyDomainResources          BIT STRING (SIZE (45)),
    duration                          INTEGER (1..maxCoResetDuration),
    cce-REG-MappingType               CHOICE {
        interleaved                       SEQUENCE {
            reg-BundleSize                    ENUMERATED {n2, n3, n6},
            interleaverSize                   ENUMERATED {n2, n3, n6},
            shiftIndex                        INTEGER(0..maxNrofPhysicalResourceBlocks-1)   OPTIONAL
        },
        nonInterleaved                    NULL
    },
    precoderGranularity               ENUMERATED {sameAsREG-bundle, allContiguousRBs},
    tci-StatesPDCCH                   SEQUENCE(SIZE (1..maxNrofTCI-StatesPDCCH)) OF TCI-StateId    OPTIONAL,
    tci-PresentInDCI                  ENUMERATED {enabled}                                        OPTIONAL,
    pdcch-DMRS-ScramblingID           INTEGER (0..65535)                                          OPTIONAL,
}

Example 01

在这里插入图片描述

一个特殊的Coreset：CORESET 0

前面所描述的CORESET是普通的CORESET，它们由RRC（无线资源控制）配置。但是，存在一种特殊类型的CORESET，称为 CORESET 0。这个CORESET是用于传输调度SIB1的PDCCH的。

正如你可能已经注意到的，定义那些普通的CORESET涉及到许多参数，而这些参数都是通过RRC消息指定的（例如，用于ENDC的LTE RRC连接重配置消息、SIB1消息或SA模式下的RRC建立消息）。然而，CORESET 0 不能由RRC来指定，因为它必须在任何RRC消息传输之前就被使用。这意味着CORESET 0必须通过一些预定义的过程和预定义的参数来配置。这些预定义的过程和参数总结如下。

参数	预定义的值或过程
频率/时间资源分配	MIB中的`pdcch-ConfigSIB1`参数 (38.213-13)
交织 (Interleaving)	假定为交织模式 (38.211-7.3.2.2)
L (REG束大小)	6 (38.211-7.3.2.2)
R (交织器大小)	2 (38.211-7.3.2.2)
$n_{shift}$ (偏移索引)	$N_{cellID}$ (38.211-7.3.2.2)
循环前缀 (Cyclic Prefix)	常规循环前缀 (Normal) (38.211-7.3.2.2)
预编码 (Precoding)	使用与REG束中相同的预编码 (38.211-7.3.2.2)

一个搜索空间(Search Space)可以承载多少比特？

答案:取决于搜索空间的大小。搜索空间的大小由聚合等级（Aggregation Level）决定。和在LTE中一样，存在多种不同类型的聚合等级，每个聚合等级的大小以CCE（控制信道元素）为单位，定义如下表所示。

< 38.211-Table 7.3.2.1-1: 支持的PDCCH聚合等级 >

聚合等级	CCE数量
1	1
2	2
4	4
8	8
16	16

现在的问题是，一个搜索空间的大小是多少“比特”，而不是多少CCE。为了得到答案，我们需要理解详细的资源元素结构并进行一些计算。我找到了一份由 Naveen Chelikani 撰写的精彩笔记，他善意地允许我在这里分享他的文章。

聚合等级 1

CCE数量 = 1 (即6个REG)
1个REG的大小(以RE计) = 12
可用RE总数 = $\text{个子载波} \times 1 \text{个符号} \times 6 \text{个REG} = 72$ 个RE
可用PDCCH RE总数 = $72 - 18 = 54$ 个RE (其中18个RE用于DMRS)
该聚合等级的可用比特总数 = $54 \times 2 = \textbf{108 bits}$ (乘以2是因为QPSK调制)

聚合等级 2

CCE数量 = 2 (即12个REG)
1个REG的大小(以RE计) = 12
可用RE总数 = $\text{个子载波} \times 1 \text{个符号} \times 12 \text{个REG} = 144$ 个RE
可用PDCCH RE总数 = $144 - 36 = 108$ 个RE (其中36个RE用于DMRS)
该聚合等级的可用比特总数 = $108 \times 2 = \textbf{216 bits}$ (乘以2是因为QPSK调制)

聚合等级 4

CCE数量 = 4 (即24个REG)
1个REG的大小(以RE计) = 12
可用RE总数 = $\text{个子载波} \times 1 \text{个符号} \times 24 \text{个REG} = 288$ 个RE
可用PDCCH RE总数 = $288 - 72 = 216$ 个RE (其中72个RE用于DMRS)
该聚合等级的可用比特总数 = $216 \times 2 = \textbf{432 bits}$ (乘以2是因为QPSK调制)

聚合等级 8

CCE数量 = 8 (即48个REG)
1个REG的大小(以RE计) = 12
可用RE总数 = $\text{个子载波} \times 1 \text{个符号} \times 48 \text{个REG} = 576$ 个RE
可用PDCCH RE总数 = $576 - 144 = 432$ 个RE (其中144个RE用于DMRS)
该聚合等级的可用比特总数 = $432 \times 2 = \textbf{864 bits}$ (乘以2是因为QPSK调制)

CORESET in a Nutshell