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今天我们继续来聊聊5G的物理层架构。首先问大家一个问题，5G物理层相比于LTE物理层是变复杂了还是变简单了？如果单从表面上来看，5G的物理层信道相比于LTE的物理层信道有所减少，在下行物理信道上，5G只保留了PBCH, PDCCH和PDSCH这三个物理信道。在参考信号上，5G也取消了小区级别的参考信号，但是同时却配置了多种多样的基于每UE的DMRS和用于信道测量CSI-RS。乍一看，相比于LTE，5G似乎是对物理信道做了简化，真的是这样吗？其实不然。3GPP在5G的在下行物理信道设计上，取消了PCFICH和PHICH。这两个信道在LTE的架构里，有着很重要的地位，直接关系着后续PDCCH和PDSCH的解调成功率。当然，后续的LTE版本对这两个信道其实也做了一些功能的弱化，着主要是因为这两个信道在最早的设计思路上稍微有一点点重合。那么，在5G中，为什么把这两个信道完全取消了？答案很简单，灵活性。但是有时候，最简单的答案需要去做很深的研究，我们继续来分析。再次回到本文开头所说的问题，先把博主的观点告诉大家，5G的物理层其实是变得更复杂了，而且是复杂了很多。通信系统灵活性增强的两个关键点是可配置和粒度小。而为了保证灵活性，通信系统可配置的参数会更多，粒度更更小（小区到每UE），这也是系统负责度提升的一大关键因素。好了，基于这样的认知，我们来回答一个问题，5G为什么不需要PCFICH信道。 首先，我们先来复习一下LTE中的PCFICH信道。PCFICH信道在LTE的众多物理信道中，虽然很重要，但算是存在感比较低的一个，相信也很少有同学去认真的学习PCFICH信道，因为它太简单了，它的传输方式，所携带的信息都很少，随着LTE的版本演进，PCFICH信道的功能还做了弱化（R10中，跨载波调度的PDCCH的OFDM符号个数可以由RRC配置）。但是，要了解3GPP在5G中取消了PCFICH信道,我们就要深入的学习下这个在LTE中重要但存在感较低的信道。 PCFICH信道完成的工作很简单，通过CFI信息来指示PDCCH信道所占用的OFDM 符号个数，CFI所包含的信息为{1,2,3,4}四种选择，但是对于不同的系统带宽，其实CFI可选择的值只有三个{1,2,3}，如下表所示
可以看到，根据系统带宽的大小（>10RB or <10RB），CFI的取值可以是{1,2,3}或者{2,3,4}中的一个。除此之外，还需要说明一点，根据TS36.213中的定义，LTE物理信道PDCCH所占用的OFDM符号的个数，还与PHICH的配置大小相关。我们知道PHICH的配置中有一种是extended PHICH,其所占用的OFDM符号数等3，在这种情况下，UE是不需要去解调PCFICH的，因为PDCCH所占用的OFDM符号个数默认会等于3，这也就是前文博主所提到的PCFICH和PHICH设计稍微有一点点重合之处。而PHICH的配置是在MIB中下发的，所以，在这种情况下，PCFICH所占用的系统资源其实是被浪费了。 我们继续往下看，刚才提到了CFI所表征的值，在信道编码之前其实是2bit的信息值，经过信道编码后，变为了32bit长度的码字，如下所示：
然后，信道编码后的CFI码字会经过加扰，QPSK调制，层映射和预编码，变为16个复数符号，并且映射到4个REG中，如下所示，其中Z代表四分之一的映射后的CFI信息，其每一个对应的REG的时频资源位置由以下公式可以得到 其中， 由上面的公式，我们可以看出，PCFICH所对应的REG的时频资源位置和两个参数相关，一个是小区的PCI，另外一个是下行的系统带宽。刚才提到了，PCFICH其实是非常重要的信道，因为我们只有解出其中的CFI信息，才能进而得到PDCCH信息和PDSCH信息。所以我们在规划小区PCI时，为了保证相邻小区PCFICH信道之间的干扰尽可能的小，这就要求保证相邻小区k值不能相同。而PCFICH信道是底层物理信道，不受RRC高层信令的控制，因此要规避干扰，我们只能从PCI规划的角度去避免。这种干扰规避的方式在LTE中其实是非常常见的，我们要规避的干扰有mod3干扰（PSS序列干扰），mod6（小区参考信号时频位置干扰）干扰等。这种基于PCI的干扰规避方式在LTE的架构下没有问题，因为在LTE的设计思路中，控制信道，广播信道基本上还是小区级的设计思路，也就是说，在每一个TTI中，对于一个小区里的所有UE,CFI信息，DCI信息，广播信息，小区的参考信号都是一致的。所以基于504个PCI的配置方式，虽然不够灵活，但是一旦配置完成，基本是可以规避相互间的干扰。 但是到了5G中，3GPP的设计思路发生了改变，简单说所有物理信道，以及参考信号的配置都要求基于每UE的配置。用PDCCH来举例，在每一个TTI中，每一个UE配置的PDCCH时频资源controlresource set(CORESET)是可以不相同的，每一个UE需要获得广播信息也是不相同的，在这样的思路下，就没有办法保持LTE小区级别的设计思路，我们需要更灵活的配置方式。什么方式足够灵活？RRC配置。这也正是5G中的PDCCH配置思路。看到这里，相信大家已经明白了本文开头所提出的问题，为什么5G不需要PCFICH。还是那三个字，灵活性。 接下来我们来看下，5G中的PDCCH该如何配置。刚才也提到了，5G中的PDCCH区域配置由RRC配置完成的，通过RRC信令来指示CORESET的时频资源位置，大家注意一点，这种方式其实是5G的一个大的设计思路变化。层一或者层二产生的信令，虽然反馈，调度较快，但是可配置的参数和灵活性是很有限的，而通过RRC的信令配置，可以说是有无限的配置空间。在5G中，3GPP规定了两个RRC参数来配置PDCCH的空间大小， 时域: CORESET-time-dur, 频域：CORESET-freq-dom。 这两个参数的配置都是基于每UE的，由于现在TS38.331还没有完全冻结，所以我们现在还看不到这两个IE具体在哪一条消息中配置。博主先在这里大胆预测一下，根据3GPP的设计思路，由于SIB1以后的信息都需要在PDSCH中承载，因为MIB信息中一定会有第一部分的COREST配置，而这一部分的配置相对来说是小区级别的，因为所有UE都需要接收这部分CORESET的配置，来得到SIB1信息。在完成SIB信息的接收之后，UE进行随机接入，CORESET的信息很有可能是在SIB2中配置，因为PRACH信息一般是在SIB2中配置的，MSG2的解调参数也有可能打包其中。最后，当处于RRC_CONNECTED的UE进行CORESET配置方式就比较多了，各种SRB都可以上。当然，还是让我们拭目以待，看看3GPP的做法。不过，还是那句话，通信既人生，相信不会变化太大。除此之外，协议中还提到了一点，每一个UE可以配置多个CORESET。这就又涉及到了两个问题，多个CORESET是传递相同的PDCCH配置信息，还是不同的PDCCH配置信息？这样的设计其实也是增加灵活性的一种思路，相同的PDCCH配置信息相当于重复，可能会用在URLLC的场景中，不同的PDCCH配置，相当于利用了频率分集，也增加了接收的可靠性。 好了，今天就和大家聊到这里，最后划个重点，5G如何成为一个灵活的胖子？这个灵活的胖子需要减少小区级的配置，增加每UE级别的配置，其中的一招就是将底层的静态和半静态配置放在高层（RRC层）处理，比如去掉PCFICH信道。下一篇博主将带着大家看看5G PDCCH的变化。 喜欢今天插图不？献给漫威的新作黑豹，祝大家周一快乐。 |
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