CN105680996A - 一种lte系统中pdcch盲检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE系统中PDCCH盲检测方法，属于无线通信技术领域。所述方法包括计算用于PDCCH的CCE数目，提取CCE；解小区特定循环偏置、解交织、QPSK软解调、解扰；通过功率检测，将CCE划分为占用区域和未占用区域；盲检聚合等级为2、4、8的PDCCH。本发明在接收端未知UE数目和RNTI信息时，在中高信噪比的条件下，能以较低的复杂度正确地盲检出每个用户的DCI，具有很强的实用性。

Description

一种LTE系统中PDCCH盲检测方法

技术领域

本发明涉及一种LTE(Long-TermEvolution，长期演进)系统中PDCCH(PhysicalDownlinkControlChannel，物理下行控制信道)盲检测的实现方法，用于解决移动终端在未知RNTI(Radio-NetworkTemporaryIdentifier，无线网络临时指示)的条件下，对PDCCH进行盲检测的问题，属于无线通信技术领域。

背景技术

PDCCH用于承载DCI(DownlinkControlInformation，下行控制信息)，DCI中包括下行调度分配、上行调度请求以及针对一系列终端的功率控制命令等。DCI有几种不同的格式，每一种格式对应一种特定的消息大小和使用方式。UE(UserEquipment，用户设备)通过解码PDCCH得到DCI，以获取资源分配信息。

图1给出了下行控制信令相关处理的示意图。

首先，每个DCI之后附着一个CRC(CyclicRedundancyCheck，循环冗余码校验)，CRC用RNTI进行扰码。然后，信息比特通过速率为1/3的咬尾比特卷积码进行编码，并进行速率匹配以适应PDCCH传输所用资源的数量。然后，进行加扰、QPSK调制、交织以及小区特定循环偏置。最后，映射到资源元素上。

UE的接收过程如下：解资源映射、解小区特定循环偏置、解交织、QPSK解调、解扰，之后对PDCCH进行解复用，即PDCCH的盲检测过程。

在已知RNTI的情况下，PDCCH的盲检测通常采用如下方法。

第一步，UE需要计算用于PDCCH的CCE(ControlChannelElement，控制信道单元)数目。

LTE中控制区域在一个子帧内所占用的符号数目由PCFICH(PhysicalControlFormatIndicatorChannel，物理控制格式指示信道)给出。PDCCH位于控制区域内，此外，控制区域内还含有PCFICH、PHICH(PhysicalHybrid-ARQIndicatorChannel，物理混合ARQ指示信道)和RS(ReferenceSymbol，参考信号)。在确定了控制区域的范围以及PCFICH、PHICH和RS的位置之后，用于PDCCH的CCE数目便得以确定。

第二步，盲检DCI。

PDCCH有4种格式{0，1，2，3}，分别对应聚合等级{1，2，4，8}。聚合等级表示一个PDCCH占用的连续的CCE个数。

搜索空间是指给定聚合等级上由CCE构成的一系列可选的控制信道的集合，终端应尝试对这些集合解码。搜索空间分为公共搜索空间和UE特定搜索空间，如下表1所示。

表1：搜索空间

聚合等级为L的搜索空间为其中，i＝0，...，L-1，m＝0，…，M^(L)-1，M^(L)为搜索空间内PDCCH的候选集个数，N_CCE，k为第k个子帧中可用于传输PDCCH的CCE数目。对于公共搜索空间，Y_k＝0；对于UE特定搜索空间，Y_k＝(A·Y_k-1)modD，其中，Y_k-1＝n_RNTI，n_RNTI为UE的RNTI，D＝65537，A＝39827，n_s为一个帧内的时隙号。

UE通过上面的公式可以确定自己的搜索空间，然后可以用自己独有的RNTI与搜索空间内的CCE做CRC校验，如果CRC校验成功，则表明解码成功。由于UE一般不知道应该使用哪种聚合等级，所以UE会把所有可能性都尝试一遍。在成功解码PDCCH之前，UE会在每一个可能的PDCCH集合上尝试解码。一旦解码成功则停止解码过程。

上述方案的优点在于，从表1中可以看出，对于某种DCI格式进行盲检时，可能的候选集个数为22，在某种传输模式下解码时，可能的DCI格式最多有两种，因此UE进行PDCCH盲检的总次数不超过44次。

上述方案的劣势在于，必须已知RNTI。在某些应用场景下，例如信号分析仪中，该条件并不能够满足。

专利CN103701564A(发明名称：一种LTE系统中PDCCH全盲检测的实现方法)中考虑了设备间直接通信(Device-to-Device，D2D)的场景，提出了一种在未知RNTI的条件下，PDCCH全盲检测的实现方法。其关键技术为：UE将控制域CCE划分为占用区域和非占用区域，UE分别针对上述两个区域罗列出所有的PDCCH候选集，通过计算每个候选集的平均路径度量变化趋势参考值，判定发送的PDCCH候选集以及其相应的DCI输出长度，然后解码DCI信息和RNTI信息，保存RNTI，以便这些已保存RNTI的用户，之后能够利用已知RNTI的检测方法提高检测速率。

上述方案的优势在于，可以不受未知RNTI的限制，不依赖于额外的已知条件。

上述方案的劣势在于，计算开销相对较大。

发明内容

本发明考虑了在未知RNTI的条件下对PDCCH进行盲检测，与上述专利文献(CN103701564A)中公开的方法不同的地方在于，考虑信号分析仪等场景，即在SNR(Signal-to-InterferenceRatio，信噪比)较高的条件下，因此维特比译码可以考虑硬判决，通过设定门限值来判定DCI的检测，从而减小了计算开销。

本发明提供一种LTE系统中PDCCH盲检测方法，用于解决移动终端在未知RNTI的条件下，对PDCCH进行盲检测的问题。

本发明所述方法包括以下操作步骤：

步骤1，计算用于PDCCH的CCE数目，提取CCE。

步骤2，解小区特定循环偏置、解交织、QPSK软解调、解扰。

步骤3，通过功率检测，将CCE划分为占用区域和未占用区域。

设置一个门限值ρ₀，若某CCE上所有数据的功率均低于该门限值，则认为此CCE未被占用，否则认为被占用。

步骤4，盲检聚合等级为2的PDCCH。

由于只考虑DCI格式为1和1A的情况，因此排除聚合等级为1的情况。对搜索空间中所有起始位置为2的倍数、长度为2的CCE集合进行盲检。定义维特比译码最短路径对应的编码与接收到的编码不同的比特数为误编码比特数。定义一个门限值ρ，若误编码比特数低于该门限值，则认为检测到了某用户的DCI，并由接收到的CRC与接收到的数据算出的CRC进行异或得到该用户的RNTI；若误编码比特数高于该门限值，则认为未检测出DCI。若检测到了某用户的DCI，则将此CCE集合从被占用的CCE集合中移除，不再进行后续步骤。

步骤5，盲检聚合等级为4的PDCCH。

对搜索空间中所有起始位置为4的倍数、长度为4的CCE集合进行盲检。方法与步骤4相同。

步骤6，盲检聚合等级为8的PDCCH。

对搜索空间中所有起始位置为8的倍数、长度为8的CCE集合进行盲检。方法与步骤4相同。

本发明提供的LTE系统中PDCCH盲检测方法的关键技术是：通过功率检测将CCE划分为占用区域和非占用区域，对占用区域依次进行聚合等级为2、4、8的PDCCH的盲检测，设定一个门限值ρ，计算每个候选集上的误编码比特数，若误编码比特数低于该门限值，则认为检测到了某用户的DCI，对应的CCE集合不再进行后续操作。

本发明的优点在于，在接收端未知UE数目和RNTI信息时，在中高信噪比的条件下，能以较低的复杂度正确地盲检出每个用户的DCI，具有很强的实用性。

附图说明

图1：现有技术中的PDCCH处理过程示意图。

图2：本发明提供的PDCCH盲检测方法中功率检测和DCI检测部分的流程图。

图3：本发明在未知RNTI的PDCCH盲检测方法的基本步骤。

图4：随机给定接收端编码时数据的译码误编码比特数。

图5：信噪比-漏警概率曲线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的适用场景、实现步骤、性能和优点进行进一步的详细描述。

本发明的适用场景：未知用户数目和无线网络临时指示RNTI；信噪比SNR较高(大于20dB)的传输场景，典型应用为LTE信号分析仪；考虑传输模式1和传输模式2，即下行控制信息DCI格式为1或者1A。

参见图2和图3，本发明提供的LTE系统中PDCCH盲检测方法的实现步骤为：

步骤1，提取控制信道单元CCE。

方法与现有的常规盲检方法类似。用户设备UE利用同步信号进行同步，从而确定帧起始位置和小区ID；通过解码PBCH(PhysicalBroadcastChannel，物理广播信道)确定PHICH的位置，同时可以获取天线端口数等；通过小区ID和天线端口数目可以确定小区特定参考信号的位置；通过解码PCFICH可以获取控制区域的长度。在确定了控制区域的范围、PCFICH、PHICH和小区特定参考信号的位置之后，便可以确定PDCCH在一个子帧内占用的CCE的数目以及位置。

步骤2，解小区特定循环偏置、解交织、QPSK软解调、解扰。

步骤3，功率检测。

发射机端，未被占用的CCE的发射功率被置为0。未被占用的CCE可以通过功率检测被找出，从而避免后续操作，减小计算开销。

具体做法为：设置一个门限值ρ₀，若某CCE上所有数据的功率均低于该门限值ρ₀，则认为此CCE未被占用。

门限值ρ₀的选取方法为：计算信道均衡之后小区特定参考信号的平均功率，记作P，则门限值设置为： ${\mathrm{\ρ}}_0=0.25\·\sqrt{P/2}.$

步骤4，盲检聚合等级为2的PDCCH。

由于只考虑DCI格式为1和1A的情况，因此排除聚合等级为1的情况。对搜索空间中所有起始位置为2的倍数、长度为2的CCE集合进行盲检。定义维特比译码最短路径对应的编码与接收到的编码不同的比特数为误编码比特数。定义一个门限值ρ，若误编码比特数低于该门限，则认为检测到了某用户的DCI，并由接收到的CRC与接收到的数据算出的CRC进行异或得到该用户的RNTI；若误编码比特数高于该门限，则认为未检测出DCI。若检测到了某用户的DCI，则将此CCE集合从被占用的CCE集合中移除，不再进行后续步骤。

门限值ρ的取值如下：

步骤5，盲检聚合等级为4的PDCCH。

对搜索空间中所有起始位置为4的倍数、长度为4的CCE集合进行盲检。方法与步骤4类似。

步骤6，盲检聚合等级为8的PDCCH。

对搜索空间中所有起始位置为8的倍数、长度为8的CCE集合进行盲检。方法与步骤4类似。

下面将说明门限值ρ的选取依据。

分别随机给定长度为174比特(DCI格式1)与123比特(DCI格式1A)的接收端编码数据，做1000次蒙特卡洛实验，并计算误编码比特数，画出其累计分布函数(CumulativeDensityFunction，CDF)如图4所示。

从仿真结果中可以看出，在译码前数据随机给定时，误编码比特数将会大于一个定值，对于DCI格式1，该定值为27，对于DCI格式1A，该定值为20，由此定值可以确定门限值。若实际误编码比特数低于该门限值，说明译码前数据是根据一定的编码算法得出的，译码结果是正确的，则可认为检测到了DCI，对应的CCE集合不再进行后续操作。因此盲检DCI格式1和1A的误编码比特数门限值ρ分别取27和20。

下面将分析上述方案的性能。

由图4可知，使用上述门限值可使DCI检测的虚警概率为0，即不会错误地检测出DCI。同时，DCI检测的漏警概率(存在DCI时未正确检测到DCI的概率)会随着信噪比的增加而减少，直至趋近于0。

有两种情况可能会影响门限值对于方案性能的影响。第一种情况是，在信噪比较低时，接收端编码本身可能会出现误码。第二种情况是，若编码后比特数目小于速率匹配后映射到CCE上的比特数目时，在译码时，需要将速率匹配截掉的比特设置为0进行译码。这两种情况都会增大误编码比特数，从而提高了DCI检测的漏警概率。

为了说明信噪比对上述方案性能的影响，进行如下仿真：在确定DCI存在时，在不同信噪比下，分别进行1000次蒙特卡洛实验，统计误编码比特数低于门限值的次数n，得到该信噪比下的漏警概率P_漏警＝1-n/1000。在不同的DCI格式下与不同的聚合等级下进行相同的操作，得到的仿真结果如图5所示。由于聚合等级为2、4、8，DCI格式为1A与聚合等级为4、8，DCI格式为1曲线基本重合，故在图中用一条曲线表示。图中信噪比定义为单位时频资源元素中的信号与噪声功率之比，用dB表示，该值在信道估计阶段能够计算出来。因此，可以根据实际的信噪比大小判断使用该方案的性能，从而确定是否使用该方法。

从仿真结果中可以看出，在聚合等级为2、DCI格式为1的情况下进行盲检时，当信噪比大于7dB时，DCI检测的虚警概率和漏警概率均为0；当信噪比小于-1dB时，漏警概率为1，即无法盲检成功；当信噪比在-1dB到7dB之间时，虚警概率为0，但漏警概率不为0，即可能出现单个下行子帧上一些用户的DCI未检测出来的情况，但是实际中往往会在每个下行子帧进行盲检，经过多次的盲检，整个帧的漏警概率将大大降低。

在聚合等级为4、8，DCI格式为1或者聚合等级为2、4、8，DCI格式为1A的情况下进行盲检时，当信噪比大于3dB时，DCI检测的虚警概率和漏警概率均为0；当信噪比小于-4dB时，漏警概率为1，即无法盲检成功；当信噪比在-4dB到3dB之间时，DCI检测的虚警概率为0，但漏警概率不为0，即可能出现单个下行子帧上一些用户的DCI检测不到的情况，但是实际中往往会在每个下行子帧进行盲检，经过多次的盲检，整个帧的漏警概率将大大降低。

若考虑典型场景，如LTE信号分析仪，由于信噪比一般能达到20～30dB，因此可以认为虚警概率和漏警概率均为0。

本发明已经进行了系统级仿真，在发射端插入了多个用户的DCI(格式1或者1A)，聚合等级在2、4、8中任取，RNTI随机给定，在不同的信噪比下，在接收端用本发明提出的方案进行检测，检测性能基本和图5的性能分析结果相吻合。

本发明的优点在于，在接收端未知UE数目和RNTI信息时，在中高信噪比的条件下，能以较低的复杂度正确地盲检出每个用户的DCI，具有很强的实用性。

Claims (4)

1.一种LTE系统中PDCCH盲检测方法，其特征在于：

步骤1，计算用于PDCCH的CCE数目，提取CCE；

步骤2，解小区特定循环偏置、解交织、QPSK软解调、解扰；

步骤3，通过功率检测，将CCE划分为占用区域和未占用区域；

设置一个门限值ρ₀，若某CCE上所有数据的功率均低于该门限值，则认为此CCE未被占用，否则认为被占用；

步骤4，盲检聚合等级为2的PDCCH；

对搜索空间中所有起始位置为2的倍数、长度为2的CCE集合进行盲检；

步骤5，盲检聚合等级为4的PDCCH；

对搜索空间中所有起始位置为4的倍数、长度为4的CCE集合进行盲检；

步骤6，盲检聚合等级为8的PDCCH；

对搜索空间中所有起始位置为8的倍数、长度为8的CCE集合进行盲检。

2.根据权利要求1所述的一种LTE系统中PDCCH盲检测方法，其特征在于：步骤3中门限值ρ₀的选取方法为：计算信道均衡之后小区特定参考信号的平均功率，记作P，则门限值设置为： ${\mathrm{\ρ}}_0=0.25\·\sqrt{P/2}.$

3.根据权利要求1所述的一种LTE系统中PDCCH盲检测方法，其特征在于：步骤4～6中所述的盲检具体为，定义维特比译码最短路径对应的编码与接收到的编码不同的比特数为误编码比特数，定义一个门限值ρ，若误编码比特数低于该门限值，则认为检测到了某用户的DCI，并由接收到的CRC与接收到的数据算出的CRC进行异或得到该用户的RNTI；若误编码比特数高于该门限值，则认为未检测出DCI；若检测到了某用户的DCI，则将此CCE集合从被占用的CCE集合中移除，不再进行后续步骤。

4.根据权利要求3所述的一种LTE系统中PDCCH盲检测方法，其特征在于：门限值ρ的取值如下：