LTE系统PDCCH盲检的实现方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种lte系统pdcch盲检的实现方法，用于解决lte移动终端在未知无线网络临时标识rnti的条件下，对pdcch进行盲检测的问题。

背景技术：

pdcch主要用于承载上下行调度的dci信息。dci可能指示小区级的信息，也可能指示ue级的信息。ue通过解码pdcch得到dci来获取资源分配信息。一个小区可以在一个子帧上同时发送多个pdcch，且pdcch固定使用qpsk调制。

下行dci信息在基站发射端的处理流程，参见图1。用户的dci码流生成之后会附着一个crc，crc使用rnti进行加扰，然后码流通过咬尾卷积码进行信道编码，并进行速率匹配以匹配物理信道的承载能力，之后进行pdcch复用以及加扰、qpsk调制、层映射及预编码，最后进行资源块的映射。

ue接收端处理流程是发射端的逆过程：解资源映射获取pdcch的cce信息，解小区特定循环偏置，解交织，qpsk解调，最后进行pdcch盲检的过程，参见图2。

常规的pdcch盲检的方法是在已知rnti的情况下进行的，通常采用如下步骤：

步骤一，计算可用于pdcch的cce总数。

lte中pdcch在一个子帧内占用的ofdm符号个数，是由pcfich中定义的cfi的值所确定的。ue通过主，辅同步信道，确定了小区pci，通过读取pbch，确定了phich占用的资源分布，系统的天线端口等内容。ue就可以进一步读取pcfich。在pdcch所占用的符号中，除了pdcch，还包含有pcfich，phich，参考信号rs等内容。其中pcfich的内容已经解调，phich的分布由pbch确定，rs的分布取决于pbch中广播的天线端口数目。由此，pdcch在一个子帧内占用的reg信息就得以确定了，每个cce由9个reg组成，这样pdcch的cce总数就确定了。

步骤二，在已知rnti的情况下,盲检dci信息

pdcch有4种format(格式){0，1，2，3}，分别对应聚合等级(aggregationlevel){1，2，4，8}。聚合等级表示一个pdcch占用的连续的cce个数。ue只会在聚合等级4和8上监听公共搜索空间，但会在聚合等级1、2、4、8上监听ue专用搜索空间。

ue盲检的搜索空间分为公共搜索空间(commonsearchspace)和ue专用搜索空间(ue-specificsearchspace)，如表1所示。

公共搜索空间用于传输与paging、sib、raresponse、bcch等相关的控制信息。ue专用搜索空间在ue接入小区后根据不同的传输模式选择不同的dci格式传输与dl-sch、ul-sch等相关的控制信息。

搜索空间内的某个pdcchcandidatem所占用的cces通过如下公式计算

其中i＝0,…,l-1且m＝0,…,m^(l)-1。m^(l)为给定的搜索空间内需要监听的pdcchcandidate数，

公共搜索空间从cce0开始；ue专用搜索空间的起始位置可以通过前面给出的公式(对应i＝0)计算得出。对于公共搜索空间，yk为0。对于ue特定的搜索空间(聚合等级为l)，定义为

yk＝(a·yk-1)modd(2)

其中y-1＝nrnti≠0,a＝39827,d＝65537and为一个系统帧中的slot号(取值范围为0～19)。

ue通过上述公式可以确定自己的公共搜索空间和ue专用搜索空间，同时根据系统配置计算出所需dci的比特长度，然后对每个候选集进行解速率匹配和维特比译码的操作，最后进行crc校验，如果crc校验通过，则解码正确，并终止解码过程。由于ue不知道收到的pdcch使用哪种聚合等级，所以ue会把所有可能性都尝试一遍。对于公共搜索空间，ue需要分别按聚合等级为4和8来搜索。当按聚合等级等于4盲检时，16个cce需要盲检4次，即有4个pdcch候选集；当按聚合等级等于8盲检时，16个cce需要盲检2次，也就是有2个pdcch候选集；那么对于公共空间来说，一共有4+2＝6个pdcch候选集。而对于ue专用搜索空间，ue需要分别按聚合等级等于1、2、4、8来盲检一遍，此时一共有6+6+2+2＝16个pdcch候选集。

在某种传输模式或状态下ue可能的dciformat最多有2种,比如随机接入过程ue只会使用format1a和dciformat1c进行尝试解码；而在连接态tm1/tm2模式，ue只会使用c-rnti对dciformat1和dciformat1a进行尝试解码；tm3模式，ue只会使用c-rnti对dciformat1a和dciformat2a进行尝试解码。因此ue进行pdcch盲检的总次数不超过44(22*2)次。

上述技术方案的优势在于：在rnti已知的情况下，针对某一特定ue,不论在公共搜索空间还是ue专用搜索空间，dci的长度只有两种，所以最多盲检44次，即可获得该子帧中发送给ue的所有dci信息。

上述技术方案的劣势在于：该方法只能在已知rnti的情况下解码pdcch,且只能解码出该子帧中某一个ue的pdcchdci信息，而对于某些通信系统，比如在面向5g的关键候选技术d2d通信(device-to-device，d2d)中，ue需要在未知rnti的情况下，解析每个小区每个子帧下所有的pdcch，上述方案就不再适用了。

技术实现要素：

本发明的目的是针对d2d通信的需求，提供一种lte系统ue对pdcch进行盲检的实现方法，该方法能够在未知rnti的情况下，检测出小区覆盖范围内的公共消息和所有用户的rnti以及dci信息。

本发明的目的是这样实现的，具体地说，本方法包括以下步骤：

①提取pdcch的cce信息

根据pcfich指示pdcch的控制域，提取ofdm符号cce信息，并计算用于pdcch的cce个数；

②解小区的循环偏置；

③解交织；

④qpsk软解调；

⑤公共搜索空间的盲检操作

在公共搜索空间进行盲检操作，ue分别按聚合等级为4和8来搜索，每组pdcch候选集在完成解速率匹配以及维特比译码之后，将输出的二进制码流与指定的crc-16二进制码流做异或除法得到该组公共信息的rnti，并保存每组公共信息的rnti值、pdcch候选集cce的起始和终点位置以及维特比译码的路径度量值metrics；

⑥用户专用搜索空间的盲检操作

用户专用搜索空间进行盲检操作，ue分别按聚合等级1、2、4、8来搜索，每组pdcch候选集在完成解速率匹配以及维特比译码之后，将输出的二进制码流与指定的crc-16二进制码流做异或除法得到该组用户的rnti，根据该rnti值计算pdcch候选集cce的起始位置，并与实际cce的起始位置进行比较，如果不相同则丢弃该pddch候选集，如果相同则保存该pddch候选集用户的rnti值、pdcch候选集cce的起始和终点位置以及维特比译码的路径度量值metrics；

⑦pddch候选集信息的二次筛选

综合步骤⑤和步骤⑥保存的pddch候选集信息，根据每组pddch候选集维特比译码的路径度量值metrics从高到低进行优先级排序，挑选出metrics的最大值，比较该pddch候选集cce的起始和终点位置是否与其余的pddch候选集冲突，如果冲突则丢弃掉与其冲突的pddch候选集；然后从剩下的pddch候选集集合中挑选出次优先级的pddch候选集，用相同的方法判断其余的pddch候选集是否与其冲突，如果冲突则丢弃掉与其冲突的pddch候选集；依次类推，一直判断到最后一个优先级最低的pddch候选集，使用该筛选算法可最终确定小区覆盖范围内公共消息和用户的rnti值及dci信息。

本发明提供的pdcch盲检实现方法的关键技术是：

1、应用在步骤⑤和步骤⑥中，在公共搜索空间和用户专用搜索空间通过异或除法获取隐式包含在crc中携带的rnti信息的方法。

2、应用在步骤⑥中，在用户专用搜索空间的筛选方法：遍历pddch所有可能的候选集，通过异或除法获取到rnti信息后，根据rnti计算该候选集cce的起点位置，并与实际cce的起始位置进行比较，如果不相同则丢弃该pddch候选集，如果相同则保留该pddch候选集的方法。

3、应用在步骤⑦中，通过对保留的每组pddch候选集维特比译码的路径度量值metrics从高到低进行优先级排序，并进行碰撞筛选的方法。

本发明具有下列优点和积极效果：

能够在接收终端未知uernti信息时，在中高信噪比的条件下，盲检出小区覆盖范围内的所有公共信息和所有用户的rnti信息以及dci信息，具有很强的实用性。

附图说明

图1为基站发射端pdcchdci编码流程图；

图2为常规方法ue接收端pdcchdci解码流程图；

图3是本方法的总流程图；

图4为初步筛选用户专用搜索空间某种聚合等级pdcch候选集流程图；

图5为pddch候选集二次筛选算法流程图；

图6为pdcch候选集区域映射图。

英译汉

1、lte：longtermevolution，长期演进。

2、ue：userequipment，用户设备。

3、ofdm:orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分多址。

4、rnti：radionetworktemporaryidentifier，无线网络临时标识。

5、pbch：physicalbroadcastchannel控制信息物理广播信道。

6、pcfich：physicalcontrolformatindicatorchannel，物理控制格式指示信道。

7、phich：physicalhybridarqindicatorchannel，物理混合自动重传指示信道。

8、pdcch：physicaldownlinkcontrolchannel，物理下行控制信道。

9、cce：,controlchannelelement，控制信道单元。

10、dci：downlinkcontrolinformation，下行控制信息。

11、crc：cyclicredundancycheck，循环冗余码校验。

具体实施方式

下面结合附图对本方法的实施细节作进一步的说明。

本发明适用场景：未知ue数目以及未知rnti的情况下；中高信噪比(大于20db)条件下的小区覆盖；典型应用为ue随机接入过程以及处于连接态tm1、tm2以及tm3模式的空口环境。

本发明提供的lte系统中pdcch盲检方法的实现步骤为：

1、方法

如图3，本方法包括下列步骤：

①提取pdcch的cce信息(101)；

②解小区的循环偏置(102)；

③解交织(103)；

④qpsk软解调(104)；

⑤公共搜索空间的盲检操作(105)；

⑥用户专用搜索空间的盲检操作(106)；

⑦pdcch候选集信息的二次筛选(107)。

2、步骤①

根据pcfich指示pdcch的控制域，提取ofdm符号cce信息，并计算用于pdcch的cce个数(101)；cce数目提取方法与常规的盲检方法类似，lte中pdcch在一个子帧内占用的符号个数，是由pcfich中定义的cfi所确定的。在pdcch所占用的符号中，除了pdcch，还包含有pcfich，phich，rs等内容。其中pcfich的内容已经解调，phich的分布由pbch确定，rs的分布取决于pbch中广播的天线端口数目。因此，pdcch在一个子帧内占用的cce数目就确定了。

3、步骤⑤

公共搜索空间进行盲检操作(105)，ue分别按聚合等级4和8来搜索，每组pdcch候选集在完成解速率匹配以及维特比译码之后，将输出的二进制码流bitstring与指定的crc-16二进制码流做异或除法得到该组公共信息的rnti，并保存每组公共信息的rnti值、pdcch候选集cce的起始和终点位置以及维特比译码的路径度量值metrics

上述提到的异或除法的操作方法：首先选择一个除数poly，通常为17比特的crc-16二进制码流，然后将维特比译码后输出的二进制码流bitstring与除数poly从高到低做异或xor操作，异或结果比特位如果大于或等于除数poly，就继续做异或操作，直到异或结果的余数比特位小于除数比特位。该余数即为二进制码流对应的rnti值。注意，只有当bitstring的最高位为1，我们才将它与poly进行xor运算，否则我们只是将bitstring左移一位。

上述提到的维特比译码采用软判决的方式，硬判决时最大路径度量采用的是最小汉明距离，而软判决时路径度量采用欧式距离，因此维特比译码的路径度量值metrics采用的是欧式距离。硬判决和软判决不同之处在于采用了不同的路径度量，由于硬判决译码处理的信号是对应于二进制对称信道(bsc)输出的二进制信号，最大路径度量等价于最小汉明距离；而软判决译码处理的是进行了q(>2)电平量化的信号，由离散无记忆信道(dmc)产生的输出信号，对应的最大路径度量值采用了较为精确的欧式距离计算方法。

4、步骤⑥

在用户专用搜索空间进行盲检操作，ue首先获取cce的总数目ncce，然后分别按照聚合等级l为1、2、4、8顺序开始遍历用户专用空间所有的候选集，该方法的操作流程参见图4，

a、获取pdcchue专搜空间当前候选集的聚合等级l，ncce的总数目—401；

b、开始遍历用户专搜空间所有的pddch候选集，设定x赋初值为0—402；

c、根据搜索空间内pdcch—403

候选集所占用的cces的公式可知设定x的取值范围为[0,floor(ncce/l)]，判断x是否小于(ncce/l)，是则进入步骤d，否则跳转到步骤k；

d、由x计算pdcch候选集cce的搜索范围为[xl,(x+1)*l),因此pdcch候选集cce的起点值ind为xl—404；

e、在该组pdcch候选集cce的搜索范围内依据某种dci格式的长度进行解速率匹配以及咬尾卷积码的操作—405；

f、然后将咬尾卷积码译码输出的二进制码流与指定的crc-16二进制码流做异或除法获取该pdcch候选集的rnti值—406；

g、然后根据获取的rnti值以及lte协议公式yk＝(a·yk-1)modd计算yk的值，并根据yk值计算pdcch候选集cce的起点值，设定为y—407；

h、判定y值是否和xl相等—408，是则进入步骤i，否则跳转到步骤j；

i、保存该pddch候选集用户的rnti值、pdcch候选集cce的起始和终点位置以及咬尾卷积译码的路径度量值metrics—409，并跳转到步骤j；

j、x的值自增1，即x＝x+1—410，并跳转到步骤c；

k、结束—411。

按照此方法进行操作，可初步筛选出用户专用搜索空间所有可能的pdcch候选集。

5、步骤⑦

综合步骤⑤和步骤⑥保存的pddch候选集信息进行二次筛选，该筛选算法流程图参见图5。

a、根据现有pdcch候选集咬尾卷积码对应的维特比译码的路径度量值metrics从高到低进行优先级排序—601；

b、挑选出pdcch候选集维特比译码路径度量值metrics的最大值，比较该pddch候选集cce的起始和终点位置是否与其余的pddch候选集冲突.如果冲突则丢弃掉与其冲突的pddch候选集,如果不冲突则保留该pdcch候选集—602；

c、挑选出当前优先级序列中metrics排第二位的pdcch候选集，准备进行下一轮维特比译码路径度量值metrics的筛选—603

d、判断挑选的pdcch候选集是否是优先级最低的pddch候选—(604)，是则跳转到步骤e,否则跳转到步骤a；

e、结束—605。

步骤b具体的操作方法是：

pdcch候选集维特比译码的路径度量值metrics从高到低进行优先级排序，设定个数为n，首先挑选出优先级序列中metrics的最大值，设定该候选集cce区域起点值为max_cce_start，区域终点值为max_cce_end，设定该优先级序列中其他候选集cce区域起点值为l_cce_start(i){i＝1,2,3,…(n-1)}，设定该优先级序列中其他候选集cce区域终点值为l_cce_end(i){i＝1，2,3,…(n-1)}，将pddchmetrics最大值候选集与其余候选集中的一组进行比较，如果max_cce_start大于l_cce_end(i)或者max_cce_end小于l_cce_start(i)，说明两组pdcch候选集没有冲突，cce区域为[l_cce_start(i),l_cce_end(i)]的pdcch候选集可保留；如果max_cce_start小于或等于l_cce_end(i)或者max_cce_end大于或等于l_cce_start(i)，说明两组pdcch候选集发生冲突，需要丢弃cce区域为[l_cce_start(i)，l_cce_end(i)]的pdcch候选集；pddch候选集区域映射可参见图6。