5G网络规模部署与智慧运营
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1.1.7 PDCCH变化

在4G的设计中,TTI固定为1ms,而调度的关键在于物理控制格式指示信道(Physical Control Format Indicator CHannel,PCFICH)和PDCCH。这两个物理信道均位于每个子帧(时隙)的最前方,让终端可以在第一时间接收并解调,以便判断本次调度是否涉及自身。其中,PCFICH内含的CFI信息用于指示本TTI内的PDCCH格式,终端基于CFI在自己对应的搜索空间进行盲检。该设计很好地解决了PDCCH需要动态变化的场景,在每个1ms都能针对当前小区所需的调度量分配PDCCH大小,可以有效满足小区的调度需求,但同时也存在一定不足。

PDCCH每个周期都要在时域固定发送至少1个符号,频域则是全部占用,当业务量较低时,会造成功率浪费和产生一定干扰。

同时要求不处于非连续接收(Discontinuous Reception,DRX)状态下的激活终端在每个TTI都要盲检PDCCH,对于业务需求量较低的终端,会产生额外的耗电。

对于时延敏感类业务,无法使用更短的调度周期。

因此,在5G的设计上,针对以上不足进行了大量优化。其主要优化思路是通过频域和时域分别设置,灵活有效地为每个终端、每个QoS流配置不同的PDCCH资源。

1. 频域资源指示变化

基站可以每个终端配置1个或多个控制资源集(Control Resource Set,CORESET),每个CORESET包含ID、frequencyDomainResources和duration 3个主要参数。

ID用于绑定时域配置searchSpace。

frequencyDomainResources通过45比特指示在频域上占用多少个RBG(频域相邻的6个RB为1个RBG)。

duration指示每次出现时会连续出现多少个符号,与4G的CFI类似。

5G协议在设计时需要考虑的问题是,终端在接入小区前,必须先了解每个小区的PDCCH配置,否则就无法进入RRC连接态。因此,每个小区至少会配置1个ID为0的CORESET,对应配置在MIB的PDCCH-ConfigSIB1中发送,具体参数是controlResource SetZero,其取值为0~15。考虑到广播信道中的内容应尽可能精简,因此,该参数实际上是对应一整套表格,终端基于当前小区的频段、带宽及子载波间隔等信息可查表得到CORESET参数,现网主要使用的配置如图1-18所示,同步信号块(Synchronization Signal Block,SSB)和PDCCH的子载波间隔都是30kHz,频段最小带宽为5MHz或10MHz。

图1-18 现网主要使用的配置

例如,当controlResourceSetZero=10时,表示CORESET#0应用图样1的复用方式,在频域带宽上占48个RB,每次占用1个符号,在频域位置上其下边缘相对SSB下边缘往低频方向偏移12个RB(CORESET#0应用图样1示例如图1-19所示)。

图1-19 CORESET#0应用图样1示例

2. 时域资源指示变化

完成CORESET的配置后,基站需要告诉终端多久需要在对应的CORESET中进行一次PDCCH盲检,或者说每个SearchSpace都对应不同的候选PDCCH资源集。SearchSpace的主要参数如下。

SearchSpaceid:用于后面对这个SearchSpace的引用。

CORESETid:指示这个SearchSpace应用于哪个CORESET。

monitoringSlotPeriodicityAndOffset:这个参数分为两部分:监听周期和偏置。其中,监听周期可以从(1、2、4、5、8、10、16、20、40、80、160、320、640、1280、2560)中选择,而偏置则是指具体在周期中哪个时隙进行监听。例如,监听周期设置为8个时隙(即配置为sl8)时,偏置可以取0~7;监听周期配置为20个时隙(即配置为sl20时),偏置可以取0~19。

duration:该参数是指终端在监听周期内应连续监听多少个时隙。需要注意的是,这个参数和CORESET的duration虽然名字一样,但二者的作用完全不同。

monitoringSymbolsWithinSlot:该参数表明在监听时隙内,盲检PDCCH的具体符号位置。其配置方式是14个比特,代表1个时隙内的14个符号。当某个比特等于1时,表示需要在该符号处对PDCCH进行盲检。也就是说,5G的PDCCH盲检周期可以小于1个时隙,可以实现符号级的调度。这就为后续时延敏感业务提供了物理层基础。现网主流设备厂家暂时只支持在第一个符号映射PDCCH,即该参数设置为“10000000000000”。

nrofCandidates:该参数是指不同聚合等级的PDCCH候选资源集数量。聚合等级概念和4G类似,即单个DCI有n个CCE进行聚合发送,聚合越多的CCE发送相同的DCI,能提供更好的容错性。

searchSpaceType:该参数是指终端在盲检这个SearchSpace对应的候选PDCCH时,应该预期使用哪种DCI格式。

与CORESET考虑的相似,NR设计时需要考虑终端在进入RRC连接态前也要获得最基本的PDCCH信息,因此,在MIB中和CORESET#0一起发送的还有SearchSpace#0,基于查表的设计思路,其取值为0~15。然而在SearchSpace#0的设计中还需要额外考虑多波束的影响。

由于NR的设计原生支持大规模天线技术(Massive Multiple-Input Multiple-Output, Massive MIMO),SSB可以在多个波束中轮流重复发送。为了保持PDCCH#0的覆盖与SSB处于同一级别,PDCCH#0也需要设计成多个,并与各自对应的SSB使用相同的波束赋形进行发送。其中的问题在于多个SSB中发送SearchSpace#0的内容是相同的,为了实现不同SSB波束对应不同的PDCCH#0位置,只能把波束ID作为输入参数,让终端在查表后自行计算最强SSB对应PDCCH#0的实际时域参数。FR1频段SSB与CORESET使用图样1复用时的SearchSpace#0参数如图1-20所示。

图1-20 FR1频段SSB与CORESET使用图样1复用时的SearchSpace#0参数

以现网常用配置4为例,确定第i个SSB对应的PDCCH#0时域位置的计算方法如下。

计算所在帧号:如果,则按SFNcMOD2=0所在帧(即偶数帧),否则就在奇数帧。

计算所在时隙号:在的时隙开始,连续监听2个时隙。

假设当前终端检测到最强SSB波束ID为2(第3个波束,即i=2),子载波间隔为30kHz,每帧有20个时隙,即µ=1,,再查图1-20得到参数O=5,M=1,则其对应的PDCCH#0应该在每个偶数帧的12、13个slot的符号#0检测。

NR PDCCH的完全重新设计通过拆分频域和时域分别配置,使NR的调度机制有了极大的灵活性。其资源消耗既不需要占满全部频域资源,也可以满足最高到达符号级的调度需求(在终端能力上有额外的规定),为5G多样化的业务需求提供了物理基础。