5G NR PDCCH概述...

hnxiaoh 2022-10-03 发布于湖南

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PDCCH概述

       不同于LTE中的控制信道包括PCFICH、PHICH和PDCCH，在5G NR中，控制信道仅包括PDCCH（Physical Downlink Control Channel），负责物理层各种关键控制信息的传递，PDCCH中传递的下行控制信息（Downlink Control Information）主要包括：
       1、下行调度信息
       2、上行调度信息
       3、激活与去激活PUSCH调度
       4、激活与去激活PDSCH半静态调度
       5、通知时隙格式给一个或者多个UE
       6、通知一个或者多个UE不再使用的PRB和OFDM符号资源
       7、为PUCCH和PUSCH发送TPC命令
       8、指示BWP切换
       9、触发随机接入过程等
       下面先介绍PDCCH的一些基本概念，包括REG、REG Bundle、CCE、CORESET、DMRS序列生成、DMRS序列频域映射，PDCCH加扰。

REG

REG（Resource Element Group）在时域上占用1个OFDM符号，在频域上占用12个连续子载波（一个资源块）。在一个REG中，Index 1、5、9的子载波映射PDCCH DMRS信号，其余9个子载波映射PDCCH数据信号。
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REG Bundle为频域或者时频域连续的REG，构成REG Bundle的REG数量可为1、2、3、6，在同一REG Bunble内基站侧采用相同的预编码权值，这使得在接收侧，UE可利用同一REG Bundle内的DMRS信号进行时域、频域或时频域联合信道估计，提高收端信道估计精度，从而改善均衡效果。

CCE

CCE（Control Channel Element）是构成PDCCH的基本单元，一个CCE占用6个REG，总共包括72个频域子载波，其中有54个数据RE和18个DRMS RE。PDCCH中CCE的个数称为聚合度，聚合度的取值如下表所示
在这里插入图片描述
具体在发送PDCCH时，可根据实际的无线信道环境来决定采用多少聚合度发送控制信息，当无线信道环境比较恶劣时，采用大的聚合度可以获得较为良好的解调性能；在无线信道环境比较好时，采用较小的聚合度。

CORESET

       不同于4G控制信道，CORESET（Control Resource Set）是5G新提出的一个时频域资源集的概念，这是因为在5G，系统的传输带宽比较大，UE的支持能力不尽相同，为了适配不同的带宽，同时降低PDCCH的盲检复杂度，从而通过CORESET约束PDCCH的时频域资源调度。
       CORESET在时域上占用1-3个时域OFDM符号，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，一般高层会将CORESET的时域OFDM符号调度在一个slot的起始位置，但在URLLC（低时延高可靠）场景中，CORESET的时域OFDM符号也会调度在slot的非起始位置，这样UE就可以在本slot内直接进行PDCCH的解调，而非等到下一个slot的起始才进行，从而有效的降低时延。
       CORESET在频域上占用多个资源块，配置的频域资源位置不得超过BWP的频域范围。CORESET的频域资源配置的粒度为6，这样可以适配不同的REG Bundle情况，有效的减少资源碎片。
       CREOSET内从CCE到REG资源映射方式包括交织和非交织模式，针对交织，REG可以通过3GPP 38.211协议规定的交织公式在整个CORESET的范围内进行映射，从而获得频率分集增益，另外在多小区场景中，假设相邻小区之间采用相同的资源映射方式，则会互相造成干扰，而交织映射则会根据交织器在CORESET内进行随机映射，从而实现小区间的干扰随机化；针对非交织，虽然会损失部分频率分集增益，但是基站侧在提前获知下行无线信道的情况下（尤其是TDD模式下，根据信道互易性，通过上行信道估计获取下行无线信道的情况），可以将PDCCH调度在信道质量比较好的时频资源上，从而获取一定的调度增益。
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       下面对这两种资源映射方式进行简单介绍
       1、非交织方式
       在非交织方式下，REG Bundle Size固定为6，即6个REG组成一个CCE。在CORESET包含一个OFDM时域符号时，CCE中的REG索引在频域上从0开始由低到高排列，如果CORESET包含多个OFDM时域符号时，CCE中的REG索引按照先时域后频域的顺序依次排列。
       2、交织方式
       在交织方式下，REG Bundle Size的取值L根据CORESET的不同OFDM时域符号数由不同的取值，具体如下：
       1）当时域符号数为1时， L ∈ ( 2 , 6 ) L \in \left ( 2,6\right ) L∈(2,6)
       2）当时域符号数为2时， L ∈ ( 2 , 6 ) L \in \left ( 2,6\right ) L∈(2,6)
       2）当时域符号数为3时， L ∈ ( 3 , 6 ) L \in \left ( 3,6\right ) L∈(3,6)
       此时CCE索引与REG Bundle之间的对应关系由交织器确定，交织器数学表达式如下
在这里插入图片描述        其中 R ∈ ( 2 , 3 , 6 ) R \in \left ( 2,3,6\right ) R∈(2,3,6)，表示矩形交织的行数； n s h i f t n_{shift} nshift表示交织器的偏移参数，用于实现小区间的干扰随机化； N C O R E S E T R E G N_{CORESET}^{REG} NCORESETREG表示CORESET中包含的REG个数；另外协议规定参数C应为整数，这一点需要通过高层参数配置来保证。
       针对上述中的交织配置，根据CORESET配置的不同获取方式，分为两种情况：
       当CORESET配置通过参数集ControlResourceSet IE下发时
       1) N C O R E S E T R E G N_{CORESET}^{REG} NCORESETREG由高层参数frequencyDomainResources给定
       2) N s y m b C O R E S E T N_{symb}^{CORESET} NsymbCORESET由高层参数duration给定，并且仅当dmrs-TypeA-Position=3时， N s y m b C O R E S E T N_{symb}^{CORESET} NsymbCORESET才等于3
       3)交织与否由高层参数cce-REG-MappingType给定
       4）当非交织时， L L L固定等于6；当交织时， L L L由高层参数reg-BundleSize给定
       5） R R R由高层参数interleaverSize给定
       6）如果配置高层参数shiftIndex ，则 n s h f i t ∈ { 0 , 1 , 2 , . . . 274 } n_{shfit} \in \left \{0,1,2,...274\right \} nshfit∈{0,1,2,...274}；否则， n s h f i t = N I D c e l l n_{shfit} =N_{ID}^{cell} nshfit=NIDcell
       7）当高层参数precoderGranularity=sameAsREG-bundle时，REG Bundle内的发端预编码权值是一样的；当高层参数precoderGranularity=allContiguousRBs时，此时整个CORESET内连续RB资源集中的REG的预编码权值是一样的，并且需要保证CORESET内无RE与SSB或者LTE的CRS有冲突。
       当CORESET0配置通过参数集ControlResourceSetZero IE下发时
       1）CORESET0的时域符号数和频域RB数通过查38.213中的表可得，具体会在后续的SIB1介绍中提到。
       2）固定采用交织模式，并且L=6，R=2， n s h f i t = N I D c e l l n_{shfit} =N_{ID}^{cell} nshfit=NIDcell
       3）当CORESET0由MIB或者SIB1配置时，CP类型为Normal
       4）发端预编码粒度等于REG Bundle的大小

PDCCH DMRS序列生成

       PDCCH第 l l l个时域符号的DMRS序列生成表示为
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       其中伪随机序列c(i)表示为

       其中Nc=1600，第一个m序列x1为长度31的Gold序列：x1(0)=1, x(1)=0, n=1, 2, …, 30；第二个m序列由下式确定，即先计算出Cinit，然后再求解x2序列

       Cinit的计算如下
在这里插入图片描述
       其中， l l l为一个slot中的时域OFDM符号索引； N s y m b s l o t N_{symb}^{slot} Nsymbslot为一个无线帧中的slot个数；若配置高层参数pdcch-DMRS-ScramblingID，则 N I D ∈ { 0 , 1 , 2 , . . . 274 } N_{ID} \in \left \{0,1,2,...274\right \} NID∈{0,1,2,...274}，否则 N I D = N I D c e l l N_{ID} =N_{ID}^{cell} NID=NIDcell

PDCCH DMRS频域资源映射

       PDCCH的DMRS分为两种：窄带DMRS和宽带DMRS，下面分别对这两种DMRS进行介绍
       1、窄带DMRS
       当高层参数precoderGranularity等于precoderGranularity 时，即配置为窄带DMRS，即只在调度PDCCH的频域资源上发送DMRS序列，此时的预编码粒度为REG Bundle。
       2、宽带DMRS
       当高层参数 precoderGranularity等于allContiguousRBs时，即配置为宽带DMRS，即在整个CORESET的频域资源上均发送DMRS序列，相比于窄带DRMS，宽带DMRS可以提高解调PDCCH的DMRS数量，可利用PDCCH与其相邻RB内的PDCCH DMRS进行时域和频域联合信道估计，从而提高信道估计精度，改善PDCCH解调性能。
       序列r(m)到频域资源的映射由下式确定
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       针对参考点k有
       1）当CORESET是由PBCH或者参数集PDCCH-ConfigCommon IE中的controlResourceSetZero配置时，参考点k为CORESET最低RB的子载波0
       2）除1）以外的其它情况，参考点k为CRB0的子载波0

PDCCH加扰

       和LTE一样，PDCCH的扰码也采用Gold序列，加扰序列c(i)生成方式与DMRS序列生成一样，其中Cinit的计算如下
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       其中，针对 n I D n_{ID} nID，当SearchSpace为USS(UE-specific Search Space)，且高层配置 pdcch-DMRS-ScramblingID 参数，则 n I D ∈ { 0 , 1 , 2 , . . . 65535 } n_{ID} \in \left \{0,1,2,...65535\right \} nID∈{0,1,2,...65535}，且 n I D n_{ID} nID=pdcch-DMRS-ScramblingID；否则 n I D = N I D c e l l n_{ID}=N_{ID}^{cell} nID=NIDcell
       针对 n R N T I n_{RNTI} nRNTI，当高层配置 pdcch-DMRS-ScramblingID 参数，且SearchSpace为USS(UE-specific Search Space)并且PDCCH由C-RNTI加扰时，则 n R N T I n_{RNTI} nRNTI=pdcch-DMRS-ScramblingID，否则 n R N T I n_{RNTI} nRNTI=0