CN109286473A - 一种基于极化码的低复杂度pdcch信道盲检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，属于通信领域。首先确定需要检测的候选DCI格式；然后逐个提取PDCCH候选进行译码，获得d个译码结果，同时计算d个路径度量值CM；在d个译码结果中筛选出校验正确的译码结果；当结果个数大于1时，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH的结果；当所有PDCCH候选都不存在符合CRC校验的信息序列，选择最小的度量值CM对应的信息长度作为当前候选PDCCH实际承载的DCI信息长度。最后根据当前候选PDCCH中承载的信息位数量进行CASCL译码，解扰RNTI进行校验CRC，CASCL译码校验成功，则找到了当前候选PDCCH的正确结果；否则选择下一个候选PDCCH直至搜索完毕。本发明降低盲检测复杂度，具有良好的实用性。

Description

一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法
技术领域
本发明属于通信领域，具体是一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法。
背景技术
下行控制信道是移动通信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，如文献1：3GPP TS 38.211,Physical channels andmodulation,(Release 15),V15.2.0(2018-06)；公开了：控制信道定义了1、2、4、8或16个控制信道单元(CCE,Control Channel Element)承载一条DCI，称为CCE聚合等级；为了确保控制信息传输可靠性的前提下提高资源利用效率，基站根据自身与不同用户之间的信道状况灵活选择不同的PDCCH聚合等级承载DCI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。
用户在接收到基站发送的下行控制信息过程中，由于下行控制信息的位置、格式以及承载控制信息的PDCCH聚合等级等信息未知，需要尝试检测一系列的PDCCH位置、PDCCH格式以及DCI格式的组合，这一过程称为盲检测(Blind Decoding)。用户对每个PDCCH候选进行信道译码，并使用自身的RNTI(RNTI,Radio Network Tempory Identity)解扰CRC，如果CRC校验成功则证明当前被译码的PDCCH候选承载了用户自己的控制信息，进而可以完成下行控制信息的提取。
根据第三代合作伙伴计划(3GPP,3rd Generation Partnership Project)关于第五代移动通信(5G,fifth generation mobile communication)标准的规定，第五代移动通信增强移动宽带场景的控制信道将采用Polar码作为信道编码方案。2008年，土耳其学者E.首次提出Polar Codes即Polar码这一新型信道编码方法。Polar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2：Arikan E.Channel Polarization:A Method for ConstructingCapacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels[J].IEEE Transactions on Information Theory,2009,55(7):3051-3073；公开了：Polar码具有确定的编译码结构。同时，Polar码具有冻结集(Frozen Set)与信息集(InformationSet)的区分，译码端需要预知冻结集取值以及冻结集位置才可以完成正确的译码。Successive-cancellation(SC)算法是首个被提出的Polar码译码算法，在码长无限的情况下可以获得理想的译码性能，但在有限码长下译码性能退化。
现有技术中，文献3：I.Tal and A.Vardy,List decoding of polar codes.IEEETrans.Inf.Theory.vol.61,no.5,pp.2213-2226.May 2015.公开了：successive-cancellation list(SCL)译码算法用于极化码译码，SCL算法采用list保留多条SC译码路径，提高SC算法的译码性能。与此同时，相比SC算法，SCL算法的复杂度成倍提高。
本领域内公知，盲检测可以通过穷举式搜索识别出归属于用户自身的PDCCH候选，最终获取承载在PDCCH信道的控制信息。但穷举型盲检测次数较高，信道译码次数多，造成了较大的系统延时以及资源开销，降低了系统效率。在第四代移动通信(4G,fourthgeneration mobile communication)系统中很多学者从不同角度对基于咬尾卷积码(TBCC,Tail Biting Convolutional Code)的盲检测方案进行了改进，有效降低了检测次数。例如：文献4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.通过记忆算法优化PDCCH候选检测顺序，有效降低了盲检测次数。文献5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.提出的基于功率检测的PDCCH盲检测优化方法，可以缩小搜索范围，降低盲检测次数。这些方法都是基于TBCC码的盲检测改进方法。
随着Polar码作为控制信道编码方案写入5G标准，基于极化码的PDCCH信道盲检测研究受到广泛关注。文献6Condo C,Hashemi S A,Gross W J.Blind Detection withPolar Codes[J].IEEE Communications Letters,vol.PP.no.99,pp.1-1.2017提出一种基于Polar码的盲检测改进方法，基于二阶检测方案，首先采用SC算法对全部候选进行译码，排除部分错误候选，随后对剩余候选采用CASCL算法译码，有效降低了盲检测的复杂度。但该方案改变了PDCCH信道编码端的校验方式，并基于该校验方式提出了低复杂度检测方案。文献7C.Sun,Z.S.Fei,J.Q.Ni,W.Zhou,and D.Jia,“A novel design of downlinkcontrol information encoding and decoding based on polar codes,”WirelessCommun.and Mobile Computing,to appear in 2018.提出一种基于极化码的PDCCH信道编译码方案，通过在编码端加入信令RI field来标记DCI格式，进而缩小盲检测范围，此方案在提高检测效率的同时造成了一定的码率损失。上述方案有效提升了极化码盲检测效率，但上述方案在降低检测复杂度过程中依赖于特定的DCI编码方法。3GPP标准R15版本最终采用的DCI编码方案是CRC校验码级联极化码的编码方案，并通过RNTI加扰校验比特的方式隐式标记用户身份。因此，研究符合3GPP标准的5G下行控制信道Polar盲检方法具有重要的理论研究与实际应用价值。
2017年12月，3GPP发布了基于NSA(non-standalone，非独立组网)架构的5G标准Release15早期版本。美国圣地亚哥时间2018年6月13日，3GPP 5G NR标准SA(Standalone，独立组网)方案在3GPP第80次TSG RAN全会正式完成并发布，标志着首个真正完整意义的国际5G标准正式发布。按照5G标准的要求，PDCCH控制信道将采用CRC级联的方式进行极化编码，通过RNTI加扰CRC的方式将用户地址信息隐含在CRC校验比特上。CRC编码后的信息经极化编码以及调制等处理后，最终基站将控制信息通过PDCCH信道下发给用户。
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。同时，下行控制信息的接收方即各类用户终端的处理资源与能量储备有限，为满足第五代移动通信系统的需求，有必要在3GPP标准规定的控制信道编码方法下设计高效的基于Polar码的PDCCH盲检测方案。
发明内容
本发明基于上述需求与Polar码的特性，为了降低物理下行控制信道盲检测复杂度，提出了一种基于Polar码的PDCCH盲检测方案；具体是一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法
具体步骤如下：
步骤一、用户接收基站下发的下行控制信息，经过正交相移键控QPSK解调后，根据控制信道协议规定的搜索空间划分规则划分搜索空间，根据高层信令确定需要检测的候选DCI格式；
搜索空间内包括C个候选PDCCH；DCI格式共有d种，对应的控制信息长度分别为K1,…,Kd；r∈{1,…,d}满足CRC校验位长度设为Lc。
步骤二、逐个提取搜索空间内的PDCCH候选，对当前的候选PDCCH，采用SC算法在信息长度分别为K1,…,Kd下进行译码，获得d个译码结果u(1),…,u(d)。
每个译码结果均包含了DCI对应的比特序列信息与CRC校验比特两部分；
步骤三、同时对当前候选PDCCH，计算在信息长度分别为K1,…,Kd下SC译码的d个路径度量值CM。
针对第j个候选PDCCH，在第r种DCI格式下，SC译码的度量值计算如下：
其中，表示第j个候选PDCCH在SC译码时采用的DCI长度，Nj代表第j个PDCCH候选的码长。代表SC译码算法对第t比特的估计；代表译码第t比特时，采用SC译码算法计算出的对数似然比：
其中， 代表输入为输出为时的信道转移概率。χ代表输入字母表。
其中，度量值计算公式(1)中包含多次对数运算与乘法运算，通过简化使其变成加法运算以及一次乘法运算；
具体简化过程如下：
根据度量值计算公式，定义译码过程中临时度量值：
特别地，根据度量值计算公式(1)定义得：
根据临时度量值(2)式定义，得临时度量值的递归形式：
其中，c＝0,…,由于
将(5)代入(4)获得(2)的简化形式：
其中，因此，根据(6)计算临时度量值这一过程只需要进行加法运算，当时，可得根据公式(7)计算度量值CM：
步骤四、对当前候选PDCCH的d个译码结果u(1),…,u(d)分别解扰RNTI并进行CRC校验，判断d个译码结果u(1),…,u(d)中是否存在符合CRC校验的信息序列，如果是，证明当前候选PDCCH以及DCI格式的正确，筛选出校验正确的译码结果，进入步骤五；否则，进入步骤六；
步骤五、判断筛选出校验正确的译码结果个数是否为1，如果是，则找到了当前候选PDCCH的正确候选，盲检测成功，结束算法；否则，筛选出校验正确的译码结果个数大于1，则进入步骤七；
步骤六、提取搜索空间内的下一个PDCCH候选，返回步骤二，直至搜索空间内的全部PDCCH候选都经历SC译码后均不存在符合CRC校验的信息序列，执行步骤八；
步骤七、对当前候选PDCCH中筛选出校验正确的所有译码结果，从分别对应的各度量值CM中，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH中包含的DCI信息长度，盲检测成功，结束算法。
针对第j个候选PDCCH，在第r种DCI格式下，SC译码的最小度量值计算如下：
步骤八、逐个提取搜索空间内的所有不存在符合CRC校验的信息序列的PDCCH候选，对当前的候选PDCCH，从对应的各度量值CM中，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH实际承载的DCI信息长度，以此确定当前候选PDCCH码块中承载的信息位数量；
步骤九、根据当前候选PDCCH码块中承载的信息位数量进行CASCL译码，解扰RNTI进行校验CRC，判断CASCL译码校验是否成功，如果是，则找到了当前候选PDCCH的正确候选，盲检测成功，结束算法；否则，当前候选PDCCH的CASCL译码结果均未能通过CRC校验，则执行步骤十。
步骤十、选择下一个候选PDCCH作为当前候选PDCCH，返回步骤八；直至搜索空间内的所有PDCCH候选提取完毕均未能通过CRC校验，认为基站没有给当前用户发送控制信息，盲检测结束。
本发明的优点与积极效果在于：
(1)一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，是基于Polar码的盲检测方案，可以有效降低CASCL译码次数，降低盲检测复杂度。
(2)一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，本发明符合3GPPTS38.212协议关于控制信道极化编码的规定，在PDCCH信道发送端严格按照协议规定完成信道编码处理。采用CRC级联的Polar码作为PDCCH控制信道编码方法，采用RNTI加扰CRC的方式进行用户身份的标记，具有良好的实用性。
(3)一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，采用二阶检测的机制，在第一阶段译码完成后进行CRC校验，若CRC校验成功，则证明当前的候选归属于当前用户。此时可以结束盲检测过程，省略第二阶段CASCL译码过程，因而在高信噪比下第一阶段的CRC校验可以进一步降低检测复杂度。
(4)一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，同时提出第一阶段CM度量值的简化计算方法。通过近似处理，可以将包含多次对数、乘法、加法运算的CM原始定义式转化成单一的加法运算与一次乘法运算，便于工程应用。
(5)一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，可以联合检测多个DCI格式(DCI格式数量d大于2)，具有较强的普适性。对于多种DCI格式的联合检测，第一阶检测过程中，在同一个PDCCH候选下经过SC译码计算出的不同DCI格式对应的CM值中选取最小值即可确定每个PDCCH候选承载的DCI比特数量，同样可以起到减少CASCL译码次数的效果。
(6)一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，第二阶段采用的CASCL译码算法可以根据信噪比的不同灵活选择译码使用的list数量，以平衡性能与复杂度，提高译码过程的效率。在高信噪比下采用较小的list译码，在低信噪比下采用较大的list译码。在第二阶段译码过程中可以采用Fast-SCL译码算法实现，以获得更低的译码延时。
附图说明
图1是本发明一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法的原理图图；
图2是本发明一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法流程图；
图3本发明与现有技术的方案检测错误率对比(DCI组合57,32bit)示意图。
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。
本发明提出的一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，结合3GPP标准文件[文献8：3GPP TS 38.212,Multiplexing and channel coding,(Release 15),V15.2.0(2018-06)]给出的控制信道极化编码与RNTI校验方法，是一种PDCCH信道下采用SC算法与CASCL(CRC Aided Successive-cancellation List)算法的分级译码降维检测方法，减小盲检测中CASCL译码次数，提高系统效率。
如图1所示，采用分二级检测的流程实现盲。在第一阶段，首先通过低复杂度的SC算法译码每个PDCCH候选，并计算相应的CM度量值根据CM度量值可以有效检测每个PDCCH候选内承载的DCI比特数。同时进行CRC校验与RNTI的检测。若SC译码结束后存在符合CRC校验的候选，则表示已找到正确的PDCCH候选以及正确的DCI格式，盲检测结束。若一阶检测结束，全部候选的CRC校验均失败，则进行第二阶段CASCL译码检测，在进行第二阶段检测前，首先根据第一阶段SC译码获得的CM最小值确定每个PDCCH候选对应的DCI格式。根据每个PDCCH候选对应的DCI格式进行CASCL译码，每个候选PDCCH只需要在一种DCI长度下进行译码，译码结束后校验CRC与RNTI；对于每个候选PDCCH只需要根据不同DCI格式下SC译码获得的CM值的最小值对应的DCI长度进行译码，不需要像穷举型检测方案一样，对同一个PDCCH候选尝试多种DCI格式长度分别进行CASCL译码。因此，本发明方案通过一阶CM度量值有效减少了CASCL译码次数。
如图2所示，具体步骤如下：
步骤一、按照3GPP通信协议，用户接收基站下发的下行控制信息，经过正交相移键控QPSK解调后，根据控制信道协议规定的搜索空间划分规则划分搜索空间，根据高层信令确定需要检测的候选DCI格式；
搜索空间内包括C个候选PDCCH；确定需要检测的候选DCI格式共有d种，对应的控制信息长度分别为K1,…,Kd；r∈{1,…,d}满足CRC校验位长度设为Lc。
本实施例假设C＝22，有d＝2种不同长度的DCI格式，分别对应控制信息长度为K1,K2。r∈{1,2},其中，假设K1＝32，K2＝57bit。CRC校验长度为Lc＝24bit。
步骤二、逐个提取搜索空间内的PDCCH候选，对当前的候选PDCCH，采用SC算法在信息长度分别为K1,…,Kd下进行译码，获得d个译码结果u(1),…,u(d)。
每个译码结果均包含了DCI对应的比特序列信息与CRC校验比特两部分；
步骤三、同时对当前候选PDCCH，计算在信息长度分别为K1,…,Kd下SC译码的d个路径度量值CM。
针对第j个候选PDCCH，在第r种DCI格式下，SC译码的度量值计算如下：
其中，表示第j个候选PDCCH在SC译码时采用的DCI长度，Nj代表第j个PDCCH候选的码长。代表SC译码算法对第t比特的估计；代表译码第t比特时，采用SC译码算法计算出的对数似然比：
其中， 代表输入为输出为时的信道转移概率。χ代表输入字母表。
其中，度量值计算公式(1)中包含多次对数运算与乘法运算，通过简化使其变成加法运算以及一次乘法运算；
具体简化过程如下：
根据度量值计算公式，定义译码过程中临时度量值：
特别地，根据度量值计算公式(1)定义得：
根据临时度量值(2)式定义，得临时度量值的递归形式：
其中，c＝0,…,由于
将(5)代入(4)获得(2)的简化形式：
其中，因此，根据(6)计算临时度量值这一过程只需要进行加法运算，当时，可得根据公式(7)计算度量值CM：
为便于工程实现，度量值简化后的计算步骤为
步骤2.1：将DCI长度加24比特作为整体信息位长度。
步骤2.2：对当前PDCCH候选执行SC译码，计算每个比特的对数似然比
步骤2.3：根据公式(6)更新当前候选PDCCH在SC译码下的临时度量值
步骤2.4：完成全部比特译码后获得根据公式(3)计算获得当前DCI长度下该PDCCH候选的度量值。
步骤四、对当前候选PDCCH的d个译码结果u(1),…,u(d)进行一阶校验，校验过程包括CRC校验并检测RNTI是否与用户自身的RNTI匹配。判断d个译码结果u(1),…,u(d)中是否存在符合CRC校验的信息序列，如果是，证明当前候选PDCCH以及DCI格式的正确，筛选出校验正确的译码结果，进入步骤五；否则，进入步骤六；
校验步骤为：
步骤4.1：提取每个PDCCH候选在不同DCI格式长度下的SC译码结果中对应的信息位；
步骤4.2：将获得的信息位末尾24比特序列(CRC校验位所在的位置)与用户自身的RNTI序列异或，产生新的24比特校验位；根据标准要求，若RNTI长度少于24比特，则通过补零填充为24比特RNTI序列，再与CRC校验比特异或处理，获取新的24比特校验位。
步骤4.3：将提取的信息位最后24比特替换为异或RNTI后获得的新24比特序列，对新序列进行CRC校验。
步骤4.4：若CRC校验成功，则证明当前PDCCH候选归属于用户，按照DCI格式长度提取控制信息，盲检结束。若当前译码结果的CRC校验失败，则说明当前候选的译码结果不能作为此用户的控制信息，需要继续检测其他候选，此时返回步骤4.2继续对下一个译码结果进行CRC校验。若最终全部22个候选在2种DCI格式下的44种SC译码结果均未通过CRC校验则执行第二阶段CACASCL译码检测。
步骤五、判断筛选出校验正确的译码结果个数是否为1，如果是，则找到了正确候选，盲检测成功，结束算法；否则，筛选出校验正确的译码结果个数大于1，则进入步骤七；
步骤六、提取搜索空间内的下一个PDCCH候选，返回步骤二，直至搜索空间内的全部PDCCH候选都经历SC译码后均不存在符合CRC校验的信息序列，执行步骤八；
步骤七、对当前候选PDCCH中筛选出校验正确的所有译码结果，从分别对应的各度量值CM中，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH中包含的DCI信息长度，盲检测成功，结束算法。
针对第j个候选PDCCH，在第r种DCI格式下，SC译码的最小度量值计算如下：
步骤八、逐个提取搜索空间内的所有不存在符合CRC校验的信息序列的PDCCH候选，对当前的候选PDCCH，从对应的各度量值CM中，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH实际承载的DCI信息长度，以此确定当前候选PDCCH码块中承载的信息位数量；
根据每个PDCCH候选在不同DCI格式下的度量值，确定当前PDCCH承载的DCI信息格式。具体方法是：选择当前PDCCH候选在d种不同DCI格式下经过SC译码计算出的度量值的最小值对应的DCI格式作为当前PDCCH候选实际承载的DCI格式。根据当前PDCCH实际承载的DCI格式对应的DCI信息长度确定当前PDCCH码块中承载的信息位数量。
步骤九、根据当前候选PDCCH码块中承载的信息位数量进行CASCL译码，解扰RNTI进行校验CRC，判断CASCL译码校验是否成功，如果是，则找到了当前候选PDCCH的正确候选，盲检测成功，结束算法；否则，当前候选PDCCH的CASCL译码结果均未能通过CRC校验，则执行步骤十。
在CASCL译码阶段，不需要对每个PDCCH候选在d种DCI格式下分别进行d次译码。因为在第一阶段也就是SC译码结束以后，度量值已经被计算出来，根据度量值可以判定每个PDCCH候选对应的正确DCI格式。此时每个PDCCH候选不再对应d种DCI格式(其他d-1种可以根据度量值排除掉)。所以，对于每个PDCCH候选，只需要用CASCL算法译码一次即可，对每个PDCCH候选的CASCL译码获得的也只有一个译码结果。
根据经过SC译码获得的度量值判断每个PDCCH候选对应的信息位长度K(即DCI格式)，并进行CASCL译码。具体过程如下：
步骤9.1：根据9获得的度量值比较同一个PDCCH候选在两种不同DCI信息长度下译码获得的路径度量值与选择最小的对应的信息长度作为此PDCCH候选中包含的DCI信息长度。
例如当时，判定DCI长度为57比特。
步骤9.2：按照9当前PDCCH候选包含的DCI长度，采用CASCL算法译码此PDCCH候选并校验CRC与RNTI。若某个候选PDCCH的CASCL译码校验成功，则找到了正确候选，结束盲检，若全部候选的CASCL译码结果都不符合CRC校验，则本次检测失败。
本发明中，选择度量值较小的T个候选执行CASCL译码，其余候选直接排除。T的大小可以在T<22范围内选择，T个候选的CASCL译码可采用多个译码器并行执行。
步骤十、选择下一个候选PDCCH作为当前候选PDCCH，返回步骤八；直至搜索空间内的所有PDCCH候选提取完毕均未能通过CRC校验，认为基站没有给当前用户发送控制信息，盲检测结束。
本发明在对同一个PDCCH候选在不同DCI格式下的SC译码可以同时进行。对不同PDCCH候选的SC译码过程也可以并行执行。
本发明在所述的CASCL译码算法根据信噪比的不同灵活选择译码使用的list数量，以平衡性能与复杂度，提高译码过程的效率。在高信噪比下采用较小的list译码，在低信噪比下采用较大的list译码。
针对通信系统中存在的DCI格式与PDCCH格式联合检测问题，本发明采用降维搜索的方式，首先经过SC译码检测DCI格式，在确定DCI格式后，通过CASCL算法完成PDCCH位置的检测。本发明提出一种基于SC译码的PDCCH候选度量值(CM,candidate metric)计算方法，根据CM能够有效判断每个候选PDCCH内承载的DCI信息比特数量，完成DCI格式的预判。在后续的CASCL译码中，可以根据SC译码获得的CM度量判决结果预先确定每个PDCCH候选承载的DCI格式，避免了因对同一个PDCCH候选尝试不同的DCI长度而进行多次CASCL译码的情况，实现降维检测，有效减少CASCL译码次数，降低了检测复杂度。本发明同时给出一种度量值计算的简化算法，将对数运算转化成加法运算，进一步降低计算复杂度。
本发明方法分别采用SC算法与CASCL算法作为二阶检测的译码算法，定义了一阶检测的度量值CM，据此判断DCI格式，本发明方案能有效降低盲检测中CASCL译码次数，提高检测效率。
实施例：
搭建基于MATLAB的PDCCH信道盲检测仿真链路，定义C＝22，d＝2。即发送端每次发送22个PDCCH码块，DCI格式与PDCCH格式种类各两种。22个PDCCH中两种PDCCH格式各占一半。每个PDCCH候选包含的DCI格式长度随机指定。与用户地址匹配的RNTI随机隐含于某一个PDCCH候选承载的控制信息CRC校验位上。其他PDCCH候选内隐含的RNTI随机生成且与目标用户的RNTI不一致。Lc＝24bit。模拟接收端对接收到的22个候选PDCCH进行盲检。由于接收端不确定DCI格式，因此每个PDCCH候选需要尝试两种不同的DCI格式进行检测，搜索空间中PDCCH候选总量为44个。
仿真中，Two-stage[6]按照原论文[6]给定的RNTI校验方式以及论文给出的Two-stage检测方法进行盲检，设定第一阶检测次数为C1＝44，进入第二阶段检测的候选数量是C2＝11.穷举型(Exhaustive Search)方案直接根据不同的DCI格式与PDCCH格式进行组合，逐个检测44个候选。检测失败率表示错误接收控制信息的次数占盲检总次数的比例，反映检测方案的整体检测性能。
本发明在DCI格式组合为57bit与32bit，PDCCH格式组合为256bit，512bit下，不同方案平均检测次数的仿真结果如表1所示：
表1
信噪比 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5
穷举型 32.04 29.88 27.90 26.61 24.16 23.37 22.79 22.55 22.31 22.48
麦吉尔 9.96 9.61 9.39 9.09 8.76 8.06 7.70 7.19 7.02 6.86
本方案 9.31 6.96 5.82 4.39 2.28 1.21 0.64 0.29 0.11 0.04
如图3所示，对三种检测方案的检测性能对比结果表明，本发明方案获得了接近穷举型检测方案的检测性能。同时本发明所述低复杂度极化码盲检测方案相比传统穷举型检测方案有效降低了SCL译码次数，并且相对于文献[6]的方案SCL译码次数也显著降低。

Claims (4)

1.一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、用户接收基站下发的下行控制信息，经过正交相移键控QPSK解调后，根据控制信道协议规定的搜索空间划分规则划分搜索空间，根据高层信令确定需要检测的候选DCI格式；
步骤二、逐个提取搜索空间内的PDCCH候选，对当前的候选PDCCH，采用SC算法在信息长度分别为K1,…,Kd下进行译码，获得d个译码结果u(1),…,u(d)；
步骤三、同时对当前候选PDCCH，计算在信息长度分别为K1,…,Kd下SC译码的d个路径度量值CM；
针对第j个候选PDCCH，在第r种DCI格式下，SC译码的度量值计算如下：
其中，表示第j个候选PDCCH在SC译码时采用的DCI长度，Nj代表第j个PDCCH候选的码长。代表SC译码算法对第t比特的估计；代表译码第t比特时，采用SC译码算法计算出的对数似然比：
其中， 代表输入为输出为时的信道转移概率；χ代表输入字母表；
步骤四、对当前候选PDCCH的d个译码结果u(1),…,u(d)分别解扰RNTI并进行CRC校验，判断d个译码结果u(1),…,u(d)中是否存在符合CRC校验的信息序列，如果是，证明当前候选PDCCH以及DCI格式的正确，筛选出校验正确的译码结果，进入步骤五；否则，进入步骤六；
步骤五、判断筛选出校验正确的译码结果个数是否为1，如果是，则找到了当前候选PDCCH的正确候选，盲检测成功，结束算法；否则，筛选出校验正确的译码结果个数大于1，则进入步骤七；
步骤六、提取搜索空间内的下一个PDCCH候选，返回步骤二，直至搜索空间内的全部PDCCH候选都经历SC译码后均不存在符合CRC校验的信息序列，执行步骤八；
步骤七、对当前候选PDCCH中筛选出校验正确的所有译码结果，从分别对应的各度量值CM中，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH中包含的DCI信息长度，盲检测成功，结束算法；
针对第j个候选PDCCH，在第r种DCI格式下，SC译码的最小度量值计算如下：
步骤八、逐个提取搜索空间内的所有不存在符合CRC校验的信息序列的PDCCH候选，对当前的候选PDCCH，从对应的各度量值CM中，选择最小的度量值对应的信息长度作为该当前候选PDCCH实际承载的DCI信息长度，以此确定当前候选PDCCH码块中承载的信息位数量；
步骤九、根据当前候选PDCCH码块中承载的信息位数量进行CASCL译码，解扰RNTI进行校验CRC，判断CASCL译码校验是否成功，如果是，则找到了当前候选PDCCH的正确候选，盲检测成功，结束算法；否则，当前候选PDCCH的CASCL译码结果均未能通过CRC校验，则执行步骤十；
步骤十、选择下一个候选PDCCH作为当前候选PDCCH，返回步骤八；直至搜索空间内的所有PDCCH候选提取完毕均未能通过CRC校验，认为基站没有给当前用户发送控制信息，盲检测结束。
2.如权利要求1所述的一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，其特征在于，步骤一中所述的搜索空间内包括C个候选PDCCH；DCI格式共有d种，对应的控制信息长度分别为K1,…,Kd；满足CRC校验位长度设为Lc。
3.如权利要求1所述的一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，其特征在于，步骤二所述的每个译码结果均包含了DCI对应的比特序列信息与CRC校验比特两部分。
4.如权利要求1所述的一种基于极化码的低复杂度PDCCH信道盲检测方法，其特征在于，步骤三中度量值计算公式(1)中包含多次对数运算与乘法运算，具体简化过程如下：
根据度量值计算公式，定义译码过程中临时度量值：
特别地，根据度量值计算公式(1)定义得：
根据临时度量值(2)式定义，得临时度量值的递归形式：
其中，由于
将(5)代入(4)获得(2)的简化形式：
其中，因此，根据(6)计算临时度量值这一过程只需要进行加法运算，当时，可得根据公式(7)计算度量值CM：
通过简化使其变成加法运算以及一次乘法运算。
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