[4G&5G专题-70]：物理层 - 4G LTE 下行物理控制格式指示信道PCF...

盛夏的果实

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！