CN107359967A - 一种基于极化码的降低pdcch盲检次数的盲检方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于极化码的降低PDCCH盲检次数的盲检方法，属于通信领域。本发明在进行极化编码之前，计算并统一当前传输模式下两种DCI长度的最大值，同时设置1比特的标记位区分两种可能的DCI格式，在带有标记位的信息后添加CRC校验位，获得参与极化编码的信息序列。根据高层信令要求的PDCCH聚合等级通过打孔的极化编码获得PDCCH信道传输的码字序列。在用户端盲检过程中，根据传输模式计算译码输出的信息位长度，通过CASCL译码算法筛选出符合当前用户身份的PDCCH序列，根据译码结果中的标记位确定最终的DCI信息长度，并提取控制信息。本发明所述的盲检方法在不提高原有检测错误率的前提下有效降低了检测次数，提高了系统效率，便于实际应用。

Description

一种基于极化码的降低PDCCH盲检次数的盲检方法

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种用于降低物理下行控制信道盲检测次数的基于极化码的盲检测方案与下行控制信道信息收发链路。

背景技术

下行控制信道是LTE系统下行链路的重要组成部分，其中物理下行控制信道(PDCCH,Physical Downlink Control Channel)承载着下行控制信息(DCI,DownlinkControl Information)，包括用于下行与上行数据传输的调度信息以及上行功率控制信息等。为实现码率的灵活选择，基站可选择使用1、2、4或8个控制信道单元(CCE,ControlChannel Element)承载一条DCI，称为CCE聚合等级。四种聚合等级1,2,4,8分别对应四种PDCCH格式PDCCH0/1/2/3。每个CCE对应72bit。受系统资源限制，基站根据与不同用户间通信的信道状况选择不同格式的PDCCH承载控制信息，并采用了多用户共享资源的方式将不同用户的PDCCH进行复用。用户没有下行控制信息的位置、格式以及承载控制信息的PDCCH聚合等级等配置信息，需要通过盲检测(Blind Decoding)获取所需的下行控制信息。盲检测过程关系到用户设备能否正确接收下行控制信息，进而影响用户能否正确接收并处理物理下行共享信道(PDSCH，Physical Downlink Shared Channel)的数据或信令，最终影响到整个系统的反应速度及功耗。盲检测效率越高，系统反应速度越快。信道译码过程是盲检测时间开销的主体，因此降低盲检测次数尤其是减少译码次数是有效提升检测效率的重要方向。

根据3GPP关于第五代移动通信标准的规定，第五代移动通信的控制信道将采用Polar码进行信道编码。Polar Codes，即极化码，是2008年由E.提出的一种新型信道编码。极化码基于信道极化(Channel Polarization)进行设计，是第一种能够通过严格的数学方法证明达到信道容量的编码方案，见文献1[Arikan E.Channel Polarization:AMethod for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-InputMemoryless Channels[J].IEEE Transactions on Information Theory,2009,55(7):3051-3073]。极化码相比TBCC码具有一些显著特性。首先，Polar码具有确定性的编译码结构。此外，Polar码具有冻结集与信息位的区分，译码端需要预知冻结集信息与冻结集位置才可以完成正确的译码，这一特性可用于盲检测中对候选PDCCH归属用户身份的校验。

本领域内公知，现有的LTE系统中PDCCH信道采用咬尾卷积码(TBCC,Tail BitingConvolutional Codes)进行信道编码，盲检测次数较高，信道译码次数多，系统时延大，降低了系统效率。很多学者从各个方面对基于TBCC的盲检测方案进行了改进，能够降低检测次数。这些改进主要从优化盲检测顺序、减小检测候选PDCCH的数量或者缩小待检测的搜索空间范围等方面展开。具体包括：文献2[李小文,贾海峰.一种LTE系统中减少PDCCH盲检次数的方法[J].电子技术应用,2012,38(4):87-89.]采用一种记忆算法优化候选PDCCH的检测顺序，能够降低盲检测次数。但这种记忆算法的性能受环境影响，特别当信道质量差或不稳定时，算法复杂度高。此外记忆算法按概率对候选PDCCH排序，存在一定的偶然性，在实际应用中无法达到最优。文献3[李小文,曾李,穆朋飞.优化PDCCH盲检测的功率检测法的实现[J].自动化仪表,2016,37(4):16-20.]提出一种功率检测方法，通过功率检测剔除未承载下行控制信息消息的PDCCH，以减小待检测的候选PDCCH数量，可以在较高信噪比下显著降低检测次数，但低信噪比环境下噪声将对功率检测方法产生较大干扰。文献4[陈波,刘飞.TD-LTE中一种高效的PDCCH盲检测算法[J].广东通信技术,2014(2):25-29.]基于高聚合等级下速率匹配时对控制信息采用的重复操作引入的数据相关性，通过相关检测预先判断出聚合等级是否是4或8，从而优化聚合等级的选择，能够减小盲检次数。但高信噪比下发送端通常采取较低聚合等级，文献4所提方法在高信噪比下对盲检次数的改善不明显。文献5[周游,胡捍英,陈国军.低复杂度PDCCH盲检测算法[J].计算机应用研究,2013,30(10):3084-3087.]提出了基于频谱感知的排序盲检测算法，利用速率匹配过程中数据重复引入的相关性，计算速率匹配中有重复操作的PDCCH的相关系数，根据相关系数对候选PDCCH排序，可以优化检测顺序降低检测次数。但基于频谱感知的排序盲检测算法通过频谱感知仅能对数据的存在性作出判决，而无法对数据归属作出判断，不能减少候选PDCCH的总量。此外频谱感知的排序检测算法需要根据信道状况以及系统对检测错误率的要求调整融合判决的门限值。文献6[Bai D,Lee J,Kim S,et al.Near-Optimal Contraction of VoronoiRegions for Pruning of Blind Decoding Results[J].IEEE Transactions onCommunications,2015,63(6):1963-1974]提出一种盲检测改进方法，基于贝叶斯判决对检测结果进一步筛选，能有效降低虚警率，但未能有效减少检测次数。

此外，在2016年举办的3GPP RAN第87次会议上，全球多家公司与科研单位达成共识，将极化码确立为第五代移动通信系统控制信道的编码方案。第五代移动通信要求满足低时延、高可靠、大连接、高容量的通信要求。为满足第五代移动通信系统的需求，有必要设计高效的基于极化码的PDCCH盲检测方案。

综上所述，现有的盲检测改进方法具有一定局限性，通用性较差，有必要设计通用性强、能有效降低检测次数的以极化码作为信道编码方式的新型盲检测方案。

发明内容

基于上述需求与极化码的特殊性，本发明提出一种能够有效降低检测次数的基于极化码的盲检测方法，具体是指一种PDCCH信道下采用分级检测的基于极化码的盲检测方法，使检测次数降低50％左右，能够有效提高系统效率。

本发明提供的一种基于极化码的降低PDCCH盲检次数的盲检方法，包括：

发送端给下行控制信道发送信息序列前，执行过程包括：

(1.1)发送端根据当前基站到用户间通信的传输模式确定两种可用的DCI格式，获取两种DCI格式对应控制信息长度的最大值L_max，若高层信令指定的实际发送的DCI长度低于L_max，则对参与信道编码的信息序列填充随机比特以达到最大长度L_max。在长度为L_max的信息序列末尾添加1bit标记位，用于指示实际发送的DCI信息是否填充了随机比特；再在已添加标记位的信息序列后附加16bit的CRC校验位，获得最终参与信道编码的信息序列。

(1.2)进行信道编码与速率匹配；生成极化码母码，将(1.1)获得的(L_max+17)bit作为极化码的信息位，编码模块根据用户无线网络临时标识(RNTI,Radio Network TemporyIdentity)计算冻结集。根据高层信令指定的PDCCH格式长度作为打孔后的编码长度，结合信息位长度(L_max+17)bit以及信噪比生成打孔图样，根据打孔图样与冻结集对极化码母码进行打孔操作完成极化编码和速率匹配，输出高层信令指定格式的PDCCH信息流。

接收端接收到下行控制信道传输来的信息序列，解调获取多用户复用的控制信息序列，然后执行如下过程：

(2.1)根据3GPP协议划分搜索空间，获得候选的PDCCH集合；

(2.2)对候选PDCCH集合中的PDCCH进行盲检测；

盲检测过程是：每次提取一个候选的PDCCH进行信道译码，译码模块采用与编码模块相同的算法计算冻结集以及打孔图样，进行解速率匹配并译码获得极化码的信息位，校验CRC，如果校验失败，则当前PDCCH不属于该用户，继续对下一个候选的PDCCH进行盲检测；如果校验成功，则该PDCCH属于当前用户。

(2.3)在确定属于用户的PDCCH后，用户根据译码结果中预置的标记位判断实际采用的DCI格式，进行控制信息提取。

所述的接收端，在盲检测时，译码模块采用分级检测方式，通过CRC辅助的SCL译码算法同时完成解速率匹配、信道译码与CRC校验，从而筛选出归属于用户自身的候选PDCCH，然后根据标记位提取正确长度的DCI。

本发明的优点与积极效果在于：

(1)本发明提出的基于极化码的盲检测方案采用分级检测方法，可以有效降低盲检测次数。本发明分级检测指，首先利用极化码冻结集特性，通过极化译码判断PDCCH是否属于用户自身，在检测出归属于用户自身的PDCCH后，根据标记位确定实际采用的DCI格式。用户端在盲检测时根据当前传输模式下两种可能DCI格式长度的最大值计算译码结果的信息位长度，因此通过一次译码即可判断候选PDCCH是否归属于当前用户。而传统方法对于每一个候选PDCCH需要根据当前传输模式下两种可能的DCI长度分别经历两次解速率匹配与信道译码过程才能判断PDCCH是否归属该用户，因此本发明给出的方法相比传统方法可以在最大检测次数上降低一半，信道译码次数也相应减半。

(2)本发明不改变原有的PDCCH搜索空间设计，沿用LTE系统及其演进系统对DCI格式以及PDCCH格式的规定。由于搜索空间划分的规则与传统方案一致，因此LTE系统中现有的优化盲检测顺序、缩小检测范围等改进方法(文献2-5)同样适用于本发明提出的盲检测方案，具有良好的兼容性。

(3)相比传统4G系统盲检测方案，本发明给出的控制信道盲检测方案在流程上进一步简化：本发明所述方案在控制信息发送端采用打孔的极化编码可以直接产生指定聚合等级的信息序列，完成信道编码以及速率匹配过程，在盲检测中通过CASCL译码算法完成解速率匹配、信道译码、RNTI校验过程，提高了检测效率。本发明所述方案利用极化码冻结集特性在CASCL信道译码算法执行CRC校验筛选路径的同时完成PDCCH的RNTI校验，不需要传统方法中将RNTI加解扰CRC以校验RNTI的处理，进一步简化了盲检测的流程，有助于加快单次检测的速度，提高下行控制信息处理的效率。

(4)本发明提出的方案根据传输模式统一信息位长度，参与编码的信息位长度的种类减少。由于极化码固定的编译码结构，不同长度的信息位与编码长度对应不同的编译码器结构，减少信息位长度的种类在一定程度上减少了实际系统中备选编码器与译码器的设计数量，有利于适应极化码确定性的编译码结构，降低编译码器设计负担，便于实际应用。

附图说明

图1是本发明基于polar码的控制信息收发链路发送端流程图；

图2是本发明基于polar码的控制信息收发链路接收端盲检测流程图；

图3是本发明基于polar码的控制信息收发链路中参与极化编码的信息位格式；

图4是不同PDCCH格式下本发明方法与传统方法的检测错误率对比图；

图5是本发明方案相比传统方案在平均检测次数上的降低率示意图；

图6是在不同PDCCH格式下本发明方案与传统方案的检测错误率对比图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出的基于极化码的降低PDCCH盲检次数的盲检方法，是PDCCH信道下采用分级检测实现的盲检测，首先通过极化译码筛选出属于用户自身的PDCCH候选，在此基础上根据标记位提取正确长度的DCI信息，进而确定DCI格式以及下行控制信息内容。利用极化码冻结集特性，发送端在信道编码过程将用户地址隐含在参与编码的冻结集中，用户在检测PDCCH时根据自己的地址计算冻结集，因此每个用户只能正确译码冻结集与自己地址相符的PDCCH，所以在信道译码过程即可判断PDCCH是否属于用户自身。

本发明在下行控制信息发送过程中，根据传输模式下两种可用的DCI格式规定的控制信息最大长度计算编码器信息位输入长度，保证接收端能够在DCI格式未知的情况下直接根据传输模式确定译码输出的信息位长度。在盲检测过程中，用户首先根据传输模式下两种可能的DCI格式对应信息长度的最大值计算出译码器需要译码的信息位长度，根据用户RNTI计算冻结位的取值，对候选的PDCCH进行译码。由于采用了用户的RNTI信息作为冻结集，因此用户只能正确译码归属于自身的PDCCH。采用CRC辅助的SCL译码算法(CASCL,CRCAided SCL)对候选路径进行CRC校验确定当前检测的PDCCH是否属于此用户。用户按照一定顺序对候选的PDCCH逐一校验，直到找到属于用户自身的PDCCH。因此，信道译码器同时具备了解速率匹配、信道译码以及RNTI校验与PDCCH筛选的功能。本发明的分级检测是指将PDCCH检测与DCI提取分开，在检测出归属于用户自身的PDCCH的基础上，根据当前传输模式确定两种可能的DCI格式，根据标记位选择正确的DCI格式进行控制信息的提取。

为更清楚地阐述本发明提出的基于极化码的盲检测方案，结合文献7[张碧军,陈大庚,王光健,等.中国5G测试——极化码[J].电信网技术,2016(11):22-27]给出的极化码编译码链路框架，本发明给出一种基于极化码的控制信息发送与接收的链路，主要包括发送端下行控制信息处理模块、下行控制信道以及基于极化码的用户盲检测模块。首先，发送端的下行控制信息处理模块按照如下步骤1～5对PDCCH信道发送的控制信息进行发送前的处理并发送到下行控制信道，用户盲检测模块接收下行控制信息并根据步骤6～9对接收的PDCCH信道的控制信息进行盲检测，最终提取用户所需的控制信息。

本发明方法利用分级检测与极化码冻结集特性，能有效降低盲检测次数，主要流程如图2所示，下面说明各实现步骤。

步骤1：DCI预处理。

原始控制信息DCI生成后，发送端的下行控制信息处理模块根据当前基站到用户间通信的传输模式计算参与信道编码的信息位长度。根据3GPP协议规定，每种传输模式下对应两种候选的DCI格式。基站首先根据配置给当前用户的传输模式计算该传输模式下两种DCI长度的最大值L_max＝MAX{L₁,L₂}作为比特填充后的信息长度，其中L₁,L₂分别表示当前传输模式下对应的两种DCI格式DCI_Format1与DCI_Format2的长度。

若L₁＜L₂且实际发送DCI_Format1，则在DCI_Format1的控制信息后补L₂-L₁个随机比特，例如可都填充0。若采用DCI_Format2则无需填充。对于L₁＞L₂的情况采用相同的处理方式，保证最终输出信息长度是L_max。若L₁＝L₂，则无需填充。比特填充完成后产生长度为L_max的控制信息

步骤2：添加标记位。如图3所示，将统一码长后的信息位附加1bit的标记位，用于区分两种DCI格式，具体设计如下：由于每种传输模式对应两种DCI格式，若实际发送的DCI格式对应的长度是两种DCI格式规定的控制信息长度的最大值，即步骤1中不需要通过填充随机比特实现长度统一，此时标记位置为1，若实际发送的DCI格式规定的控制信息长度小于两种DCI格式规定的长度最大值，即需要填充随机比特以统一码长，此时将标记位置为0。最终获得长度为(L_max+1)bit的序列

步骤3：添加CRC(循环冗余校验)码。

为降低盲检测虚警率，将CRC校验位长度设置成16比特，可依据参考文献6设置。对序列添加16bit的CRC校验位p1,p2,…,p₁₆，总长度变成L_inf＝(L_max+17)bit，将此信息序列作为最终参与极化编码的信息位。

步骤4：极化编码。基站根据信道状况决定承载当前DCI使用的PDCCH格式，并将这一选择通过高层信令通知速率匹配模块及极化编码模块。极化编码完成对输入信息的信道编码与速率匹配，采用W_L打孔算法实现。W_L打孔算法在文献8[Wang R,Liu R.A NovelPuncturing Scheme for Polar Codes[J].IEEE Communications Letters,2014,18(12):2081-2084.]中有记载。结合文献9[MCC Support,“Final Report of 3GPP TSG RAN WG1#88v1.0.0,”Apr 2017.]与文献10[MCC Support,“Polar design for control channels,”Apr 2017.]中有关极化编码母码长度的分析，可用于下行链路控制信道编码的母码长度范围是512≤N≤1024bit，在这一长度范围内译码性能差异可忽略。为降低译码复杂度，本发明以母码长N＝512的极化码为例进行说明，信息位长度L_infbit，冻结位长度(512-L_inf)bit，打孔前输出总长度是512bit。为实现速率匹配，编码器根据高层信令指定的PDCCH聚合等级规定的输出信息长度作为打孔后的编码器输出长度，结合信息位长度以及信噪比SNR生成相应的打孔图样，选用对应的打孔图样对512bit信息打孔，最后编码器输出规定长度的PDCCH信息。具体步骤如下4.1～4.4所述。

步骤4.1：编码器长度512bit，将步骤3输出序列作为信息序列，剩余都是冻结位。

步骤4.2：冻结集生成。通过用户的RNTI地址计算相应的冻结集序列，将极化码的冻结位的最前面的K个比特位设定为RNTI地址，K为RNTI的长度。以C-RNTI为例，C-RNTI的长度为16bit，则将冻结位的前16bit设定为C-RNTI，其余为0，通过以下函数产生冻结位Frozen_bits：

Frozen_bits＝f_UE__ID(RNTI) (1)

公式(2)中的i为冻结位编号，取值从0开始。

步骤4.3：为实现速率匹配，编码器对编码后的512bit信息进行打孔操作，满足规定的输出码长要求。3GPP标准(参考文献10：王映民.TD-LTE技术原理与系统设计[M].人民邮电出版社,2010)中规定的四种CCE聚合等级分别为72bit,144bit,288bit,576bit。编码器打孔后输出指定聚合等级下对应长度的信息。打孔图样采用W_L打孔算法获得，根据信噪比、信息位长度以及输出码长确定信息位位置与冻结位位置。当采用PDCCH格式3即聚合等级要求输出码长为576bit时，采用重复操作以实现576比特输出。

打孔的极化编码算法，具体流程如下：

(1)给定输出码长M，选取初始打孔图样P₀＝{M+1,M+2,…,N}，其中N表示打孔前的极化码长度；

(2)根据比特翻转计算打孔图样P＝Bit_reverse(P₀)；

(3)将翻转后的图样作为冻结集的子集，

(4)根据密度进化计算其余冻结位；

(5)用打孔图样对生成矩阵和输入码字打孔，最终产生打孔后的输出序列。

值得注意的是，由于W_L打孔算法产生的被打孔比特的取值完全由冻结位决定，当冻结位非全零时可能存在取值为0或1两种情况，在译码端需将原本为0的打孔码字比特位置上的LLR初始化为正无穷，将初值为1的打孔码字比特的LLR初始化为负无穷。

步骤4.4：根据获得的打孔图样与冻结集进行打孔极化编码，输出规定格式长度的PDCCH信息流。至此，通过打孔的极化编码完成了信道编码与速率匹配。

步骤5：进行PDCCH多用户复用、加扰小区标识以及QPSK(Quadrature Phase ShiftKeyin，正交相移键控)调制等符号级处理，最后进行层映射与预编码送到发射天线发送到无线信道传输。符号级与样值级处理方式与LTE标准(参考文献10)规定的控制信息收发链路完全一致，在此不再详细说明。

接收端接收到下行控制信道传输来的信息序列后，采用分级检测方式，先检测候选PDCCH，找出属于用户自身的PDCCH，再在正确的PDCCH上确定DCI格式提取控制信息，具体包括步骤6～9。

步骤6：接收端进行解预编码、解层映射、解调等样值级与符号级处理的逆处理，获得承载多个用户PDCCH的一段软信息，即多用户复用的控制信息序列，根据3GPP定义的搜索空间划分规则划分专用搜索空间与公共搜索空间，得到候选PDCCH集合。

步骤7：对候选PDCCH集合中的PDCCH进行盲检测。若当前候选PDCCH集合中尚有未被检测的PDCCH，则按一定顺序每次提取一个尚未检测过的候选PDCCH送检。若当前PDCCH候选集合中的全部PDCCH均已被检测过则结束盲检测。

步骤8：通过信道译码完成解速率匹配以及PDCCH格式的检测。

步骤8.1：解速率匹配。

根据当前用户的地址即RNTI确定极化译码模块的冻结集，规则同式(2)。根据当前传输模式对应的两种DCI格式长度的最大值确定信息位长度L_inf＝MAX(L_DCI1,L_DCI2)+17，其中L_DCI1,L_DCI2分别表示两种DCI格式规定的DCI信息长度，译码器长度为512bit，译码模块采用与编码模块相同的算法计算冻结集位置以及打孔图样，并根据W_L打孔算法原理确定被打孔位的取值。由于W_L打孔算法的打孔位与信息位无关，因此这里可以通过假设信息位为任意内容，通过相同的编码规则计算打孔图样以及恢复被打孔位的信息。译码端根据打孔位取值按照0或1分别初始化为不同的初值。这一过程将接收序列的长度恢复成打孔前的512比特，实现解速率匹配，获得长度为512bit的软信息{s₁,s₂,…,s₅₁₂}。

步骤8.2：PDCCH格式检测。

完成解速率匹配后，译码输出信息位长度L_inf，根据公式(1)(2)以及用户自身的RNTI计算冻结位，对解速率匹配后的软信息{s₁,s₂,…,s₅₁₂}进行译码，译码模块采用带16比特CRC校验的SCL译码算法。

译码模块对最终List中全部候选路径进行CRC校验，如全部路径校验失败说明当前PDCCH格式假设错误，当前PDCCH不属于该用户，没有必要进一步解DCI，此时返回步骤7，重新检测下一个候选PDCCH。若某条候选译码路径CRC校验成功则说明当前检测的PDCCH属于用户自身，该译码路径即对应正确的PDCCH，接下来只需在译码输出路径上正确提取DCI信息即可，至此，对PDCCH格式的检测完成。

步骤9：DCI检测与控制信息提取。

在确定正确的PDCCH候选后，按2种可能的DCI格式对正确的PDCCH进行检测。协议规定每种传输模式对应两种可能的DCI格式，用户根据当前传输模式确定2种可能的DCI长度分别为L_DCI1、L_DCI2。由于发送端对DCI格式作出了标记，终端只需根据步骤8获得的译码结果中信息位预置的标记位，即倒数第17bit判断实际传输的DCI格式。例如，对于当前传输模式下两种可能的DCI格式L_DCI1＜L_DCI2，当标记位是0，说明实际发送的是长度较小的DCI1格式，反之，标记位若为1则证明发送的是长度较长的DCI2格式，按DCI2规定的信息长度提取相应的控制信息即可。至此完成了下行控制信息的盲检测。

传统盲检测过程中速率匹配在信道编码前独立进行，由于一种传输模式对应两种可能的DCI格式，因此在检测过程中需要根据两种可能的DCI格式长度分别尝试解速率匹配才能正确译码。此外传统方案中用户身份RNTI加扰在CRC校验位上，因此传统方案需要在每个候选PDCCH下分别尝试2次完整的解速率匹配、信道译码、解扰CRC、校验CRC的过程才能判断出此PDCCH是否归属于当前用户，造成了较大的延时与资源浪费。本发明的方案通过编码前统一参与编码的信息位长度，保证了同一传输模式下仅有一种信息位长度，对每个PDCCH只需要一次CASCL译码即可判断其是否归属于此用户，将译码次数降低为传统方案的一半。3GPP组织发布了多个版本的LTE标准，但是演进版本改进的只是数据信道的发送接收技术，不同版本中控制信道釆用的技术大同小异。按照基础版本LTE协议版本8规定的搜索空间设计方法，以单码字传输为例，每个用户按照传统盲检测方案最多需要在公共搜索空间与专用搜索空间下进行44次搜索以完成检测，信道译码次数是44次，改进方案则最多需要22次PDCCH检测，信道译码次数是22次，有效降低了盲检测次数。

为了验证本发明的有益效果，按照LTE协议标准进行仿真，表1列出了仿真条件。

表1仿真条件

在仿真过程中每个下行子帧发送1个DCI格式，采用传输模式1，将PDCCH映射在专用搜索空间内，未占用的下行控制资源区承载的发送信息是随机的。信道为加性高斯白噪声(AWGN,Additive White Gaussian Noise)信道，接收端盲检采用CASCL算法译码，List＝32。为不失一般性，排除其他因素对盲检测次数可能造成的影响，更准确地衡量本发明方案降低盲检测次数的效果，在对本发明方案以及传统方案的仿真中，未结合现有的通过优化盲检测顺序等方式降低检测次数的算法，统一按聚合等级由高到低的次序进行检测。但本发明所述方案具有良好的兼容性，在实际应用中可以将本发明的方法与文献2-5所提出的盲检测优化方法结合使用，进一步降低检测次数。为模拟实际用户盲检测的过程，每次盲检测优先检测公共搜索空间，然后检测专用空间。仿真结果图中采用的图例含义如下：TBCC表示基于TBCC码的传统盲检测方案，Polar表示本发明所述方案，PDCCH0/1/2/3分别表示四种PDCCH格式，分别对应聚合等级1,2,4,8。

为验证本发明方法的有效性，对不同PDCCH聚合等级下本发明方案与传统方案的检测错误率BLER进行了仿真。盲检测错误率是漏检率与虚警率的和。仿真中，按照协议给出的BLER＜10^-2作为性能参考点。仿真结果图4表明本发明方法在相同信噪比与相同PDCCH格式下的盲检测错误率与传统方案近似，可以满足协议对错误率的要求，具有良好的检测性能。表2-表5分别表示不同PDCCH聚合等级下本发明方案与传统方案盲检测平均检测次数的比较，表格中TBCC表示基于TBCC码的传统盲检测方案，Polar表示本发明所述方案，平均检测次数降低率的计算公式如下：

其中，N_TBCC表示传统盲检测方法的平均检测次数，N_Polar表示本发明所提方案的平均检测次数。表2-表5的仿真结果表明本发明方案能够在不同PDCCH聚合等级下有效降低平均检测次数50％左右。

根据LTE及其演进系统规定的下行控制信息发送原则，综合考虑检测错误率与资源利用率的要求，结合图4给出的性能仿真结果，给出按表1给定条件在不同信噪比SNR下发送控制信息时PDCCH格式的选用建议：

选取8dB≥SNR≥-7dB的信噪比范围，采用(4)式给出的方法在不同信噪比下选择相应的PDCCH格式传送控制信息。仿真比较了本发明方案与传统方案的平均检测次数，仿真条件与表1给定的相同，每个信噪比下每种方法分别进行5000次独立重复检测试验。

表2平均检测次数(PDCCH0)

表3平均检测次数(PDCCH1)

表4平均检测次数(PDCCH2)

表5平均检测次数(PDCCH3)

图5表示本发明方案相对于传统TBCC盲检测方案的平均检测次数降低百分比，图5表明本发明方案可以有效降低平均检测次数50％左右，说明本发明方案能够有效降低平均检测次数。图5显示的平均次数降低率之所以有波动是因为用户的DCI信息在特定聚合等级的PDCCH候选位置上随机分布，导致每次盲检测循环结束时的检测次数有差异，而且由于存在少数漏检现象，每次漏检对应的检测次数是最大检测次数，所以平均检测次数的降低率存在小幅度波动。

为验证本发明方案在不同控制信息长度下的通用性，对不同PDCCH格式与不同信息长度下的检测错误率进行了仿真。不同DCI格式规定的信息长度不同，LTE协议版本8规定的DCI长度范围是8到57bit，2017年公布的3GPP RAN1第88次会议报告(参考文献9)给出的最大长度为60比特。由于特定聚合等级下控制信息长度增长将导致码率升高，引起盲检测过程中译码性能的下降，因此针对长信息位下改进方案的性能进行仿真。当DCI长度达到最大的60bit时，分别在不同PDCCH聚合等级下对两种方案的检测错误率进行仿真。为避免出现码率高于1的情况，采用PDCCH1/2/3三种聚合等级，仿真结果图6表明当承载最大长度的DCI信息时，本发明方案的盲检测方法采用PDDCH3格式能够在SNR>-4dB的环境下正常工作，PDCCH2格式可以在SNR>-1dB下正常工作，PDCCH1格式可以在SNR>3dB下正常工作。仿真结果表明本发明给出的盲检测方案在长码长下能够正常工作。

综上所述，仿真结果表明本发明方法能够有效降低盲检测次数，同时本发明方法的检测错误率与传统盲检测方法相比未出现明显增加，满足协议关于检测错误率的要求，即在不损失检测性能的前提下有效降低了盲检测次数，提高了系统效率。本发明方法符合现有的LTE系统关于盲检测的基本规定，LTE系统中对盲检测的一些改进方法，如参考文献2-5对于本发明方法同样适用，便于实际应用。

Claims (4)

1.一种基于极化码的降低物理下行控制信道PDCCH盲检次数的盲检方法，其特征在于，包括：

发送端给下行控制信道发送信息序列前，执行过程包括：

(1.1)根据当前基站到用户间通信的传输模式确定两种可用的DCI格式，获取两种DCI格式对应控制信息长度的最大值L_max，若高层信令指定的实际发送的DCI长度低于L_max，则对参与信道编码的信息序列填充随机比特以达到最大长度L_max；在长度为L_max的信息序列末尾添加1bit标记位，用于指示实际发送的DCI信息是否填充了随机比特；再在已添加标记位的信息序列后附加16bit的CRC校验位，获得最终参与信道编码的信息序列；DCI表示下行控制信息，CRC校验位表示循环冗余校验位；

(1.2)进行信道编码与速率匹配；首先，生成极化码母码：将(1.1)获得的(L_max+17)bit作为极化码的信息位；然后，编码模块根据用户无线网络临时标识RNTI计算冻结集。根据高层信令指定的PDCCH长度作为打孔后的编码输出长度，结合所述信息位长度(L_max+17)bit以及信噪比生成打孔图样，采用W_L极化码打孔算法根据打孔图样与冻结集对极化码母码进行打孔操作，完成极化编码和速率匹配，输出高层信令指定格式的PDCCH信息流；

接收端接收到下行控制信道传输来的信息序列，解调获取多用户复用的控制信息序列，然后执行如下过程：

(2.1)根据3GPP协议划分搜索空间，获得候选的PDCCH集合；

(2.2)对候选PDCCH集合中的PDCCH进行盲检测；

盲检测过程是：每次提取一个候选的PDCCH进行信道译码，译码模块采用与编码模块相同的算法计算冻结集以及打孔图样，进行解速率匹配并译码获得极化码的信息位，校验CRC，如果校验失败，则当前PDCCH不属于该用户，继续对下一个候选的PDCCH进行盲检测；如果校验成功，则该PDCCH属于当前用户；

(2.3)在确定属于用户的PDCCH后，用户根据译码结果中预置的标记位判断实际采用的DCI格式，进行控制信息提取。

2.根据权利要求1所述的盲检方法，其特征在于，所述的(1.1)中，所设置的标记位取值0或1；当取值为1时，表示实际发送的DCI长度为L_max，当取值为1时，表示实际发送的DCI长度小于L_max，需要填充随机比特以统一码长。

3.根据权利要求1所述的盲检方法，其特征在于，所述的(1.2)中，编码模块根据RNTI计算冻结集，具体是将极化码的冻结位的最前面的K个比特位设定为RNTI地址，其余冻结位设置为0，K为RNTI的长度。

4.根据权利要求1所述的盲检方法，其特征在于，所述的接收端，在盲检测时，译码模块采用分级检测方式，通过CRC辅助的SCL译码算法同时完成解速率匹配、信道译码与CRC校验，从而筛选出归属于用户自身的候选PDCCH，然后根据标记位提取正确长度的DCI。