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文档简介
NRPDCCH(一)这个系列介绍NR的PDCCH(PhysicalDownlinkControlChannel),即物理下行控制信道。从高层角度看,UE需要的是PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel,物理下行共享信道)和PUSCH(PhysicalUplinkSharedChannel,物理上行共享信道),无论控制面(ControlPlane),还是用户面(Userplane),数据都通过PDSCH或PUSCH传送。问题是,资源是有限的,如果基站不进行控制,UE就会乱成一锅粥,这时PDCCH的作用的就体现出来了——向UE传送“控制”信息。更具体的,基站通过PDCCH向UE发送DCI(DownlinkControlInformation,下行控制信息)。如果DCI指示PDSCH信息,称为DLAssignment(下行分配),UE在指示资源接收下行数据;如果DCI指示PUSCH信息,称为ULGrant(上行授权),UE在指示资源发送上行数据。
实际上,不止DCCH(DedicatedControlChannel)和DTCH(DedicatedTrafficChannel),CCCH(CommonControlChannel)、BCCH(BroadcastControlChannel)和PCCH(PagingControlChannel)也会(间接)映射到PDSCH和PUSCH。可见,PDCCH不仅和用户数据相关,还和系统信息(SIB)、寻呼(Paging)、随机接入(RandomAccess)、RRC连接建立(RRCSetup)等过程相关,是非常重要的物理信道。
根据不同的用途,DCI分为多种格式(DCIFormat)。在LTE中,DCIformat包括12种:指示PUSCH传输的0和4,和指示PDSCH传输的1、1A、1B、1C、1D、2、2A、2B、2C和2D。在NR中,DCIformat包括8种:0_0和0_1调度PUSCH资源;1_0和1_1调度PDSCH资源;2_0指示时隙格式(SlotFormat);2_1指示资源抢占(Pre-emption);2_2和2_3指示上行物理信道(PUCCH和PUSCH)或上行物理信号(SRS,SoundingReferenceSignal)的发送功率控制(TPC,TransmitPowerControl)。这里有个小问题,在同一小区中,所有UE都可以接收DCI,如何识别DCI是不是发送给自己呢?这时,基站需要用不同的RNTI(RadioNetworkTemporaryIdentifier)对DCI进行加扰(Scrambling)。以DCIformat1_0为例,如果基站用C-RNTI加扰,是向“一个”特定用户发送的,如果基站用RA-RNTI(MSG2)、TC-RNTI(MSG4)、SI-RNTI(SIB)或P-RNTI(寻呼),则是向“一组”特定用户发送的。
不同DCI格式的payload不同。以SI-RNTI加扰的DCIformat1_0为例,包括:FrequencyDomainResourceAssignment(频域资源分配指示,长度和下行BWP大小相关)、TimeDomainResourceAssignment(时域资源分配指示,4位)、VRBtoPRBmapping(VRB到PRB映射是否交织,1位)、ModulationandCodingScheme(调制与编码策略,5位)、RedundancyVersion(HARQ冗余版本,2位)、SystemInformationIndicator(用于SIB1还是OtherSI,1位)。UE从FrequencyDomainResourceAssignment和TimeDomainResourceAssignment获知PDSCH的时频资源(对于SIB1,可参考《NR的小区搜索(四)》),从VRBtoPRBmapping、ModulationandCodingScheme、RedundancyVersion获知如何对PDSCH进行处理(合并、解调、映射…),获得PDSCH传送的数据。
那么,DCI如何通过PDCCH传送呢——根据3GPPTS38.211和TS38.212描述,在NR中,包括7个步骤:1、InformationElementMultiplexing(字段串接);2、CRCAttachment(CyclicRedundancyCheck,循环校验);3、ChannelCoding(信道编码,Polar码);4、RateMatching(速率匹配);5、Scrambling(加扰);6、Modulation(调制,QPSK);7、ResourceElementMapping(RE映射)。重点看一下和RNTI相关的第2步和第5步,即循环校验和加扰。假设第2步的输入为“a0,a1,a2,…,aA-1”,长度为A。基站在前面添加24位“1”,通过gCRC24算法,生成24位循环校验码“p0,p1,p2,…,pA-1”,再添加到原始输入“a0,a1,a2,…,aA-1”后面。由此,得到长度为A+L(L为24)的中间输出“b0,b1,b2,…,bA+L-1”,基站保留前面A+L–16(A+8)位不变,用长度为16位的RNTI对最后16位进行“异或”运算,得到最终输出“c0,c1,c2,…,cA+L-1”,完成循环校验码的添加。加扰的关键在于“扰码”(ScramblingCode)。c(n)由多项式x1和x2生成,初始序列cinit由n_RNTI(高16位)和n_ID(低16位)构成。对于USS(UserSearchingSpace,用户搜索空间),如果CORESET(ControlResourceSet)配置PDCCH-DMRS-Scrambling-ID,n_RNTI等于C-RNTI,n_ID等于PDCCH-DMRS-Scrambling-ID——否则(包括CSS,CommonSearchingSpace,公共搜索空间),n_RNTI等于0,n_ID等于n_cell_ID。CORESET、USS和CSS等概念后面再说。
基站将DCI“加载”到PDCCH,反过来,UE从PDCCH“卸载”DCI。相对于基站,UE的处理过程要复杂一些。UE不确定基站会发送哪种DCIformat,也不确定基站会用哪种RNTI加扰(比如DCIformat1_0就有多种可能),UE甚至不确定基站有没有给自己发送DCI(在特定时间内,基站不一定给特定UE调度),会在哪个PDCCH发送。UE只能在黑暗中“摸索”前进,这就是PDCCH的“盲检”(BlindDetection)。UE用正确的RNTI进行解扰和CRC校验,才能确认DCI是不是发送给自己的。问题是,这么多种RNTI,UE应该用哪种呢?都试一遍也是个方法,但效率不高。因此,3GPPTS38.202预定义了17种“ReceptionType”(接收类型):A、B、C0、C1、D0、D1、D2、E、F0、F1、G、H、J0、J1、J2和K,对于特定“ReceptionType”,UE使用对应RNTI监听(Monitoring)PDCCH——但A除外,A对应PBCH,不需要RNTI。
如果UE处于RRCIDLE或RRCINACITIVE状态,监听PCell就可以了——DC(DualConnectivity,双连接)或CA(CarrierAggregation,载波聚合)只存在于RRCCONNECTED状态,RRCIDLE或RRCINACITIVE没有PSCell和SCell。UE在PCell监听A+(Band/orC1and/orD0)+F0组合:A用于接收MIB(PBCH),B用于接收SIB(SI-RNTI),C1用于接收寻呼(P-RNTI),D0和F0用于接收随机接入的MSG4(C-RNTI)和MSG2(TemporaryC-RNTI)。如果UE处于RRCCONNECTED状态,在PCell、PSCell(DC模式)、SCell(CA激活)监听各种组合。比如说,G用于接收时隙格式(SFI-RNTI),J0、J1和J2用于接收TPC(TPC-PUSCH-RNTI、TPC-PUCCH-RNTI、TPC-SRS-RNTI)。对于某些流程,UE在不同阶段有不同期望,对监听类型也有影响。举个例子,如果UE没有发送MSG1(RandomAccessPreamble),就没必要用RA-RNTI监听了,因为UE没有期望接收MSG2(RandomAccessResponse)。另外,UE解调PDCCH,需要下行参考信号进行信道估计。在LTE中,UE使用CRS(CellSpecificReferenceSignal,小区特定参考信号)。在NR中,CRS被取消,单独设置了PDCCH的DMRS(DemodulationReferenceSignal)。DMRS序列的生成方式如图所示,如果高层配置PDCCH-DMRS-Scrambling-ID,N_ID等于PDCCH-DMRS-Scrambling-ID,否则,N_ID等于N_cell_ID。DMRS序列按上图映射到RE(ResourceElement)。在频域上,DMRS分布在各个RB(nxN_RB_SC)的第2、6、10(对应4k'+1,由0开始计数)个SC。参考点(k=0)定义如下:对于PBCH定义的CORESET,或PDCCHConfigCommon定义的CORESET0,参考点为CORESET频率最低的RB的第一个SC(subcarrier0),否则,参考点为CRB0的第一个SC。
最后,为了降低UE处理的复杂度,基站还会减少DCI大小(size)的可能选项。基站先确定某些DCIforma的大小,以这些DCIformat为参考,对其他DCIformat进行补位(Padding)或截短(Truncation),这个过程称为“DCI对齐”(DCISizeAlignment)。根据3GPPTS38.212描述,DCI对齐包括5个步骤。
Step0:根据章节.1描述,确定CSS的DCIformat0_0的大小,N_UL,BWP_RB由初始上行BWP确定;根据章节.1描述,确定CSS的DCIformat1_0的大小,N_DL,BWP_RB由CORESET0或初始上行BWP确定。如果在同一小区中,CSS配置DCIformat0_0和DCIformat1_0,DCIformat0_0大小向DCIformat1_0对齐——如果DCIformat0_0信息位(informationbit)少于DCIformat1_0,在DCIformat0_0后面补零(padding),如果DCIformat0_0信息位多于DCIformat1_0,缩短DCIformat0_0的FrequencyDomainResourceAssignment前面数位(truncation)。
Step1:根据章节.1描述,确定USS的DCIformat0_0的大小,N_UL,BWP_RB由激活上行BWP确定;根据章节.1描述,确定USS的DCIformat1_0的大小,N_DL,BWP_RB由激活下行BWP确定。如果DCIformat0_0和DCIformat1_0大小不同,后配置者向先配置者对齐。如果ServingCellConfig配置了SupplementaryUplink,且PUSCH在SUL和non-SUL发送,SUL和non-SUL对应的DCIformat0_0大小可能不同,较小者向较大者对齐。Step2:如果ServingCellConfig配置了SupplementaryUplink,且PUSCH在SUL和non-SUL发送,SUL和non-SUL的DCIformat0_1大小可能不同,较小者向较大者对齐。如果某个USS的DCIformat0_1和另一USS的DCIformat0_0(或1_0)大小相等,DCIformat0_1后面补1个零;如果某个USS的DCIformat1_1和另一USS的DCIformat1_0(或0_0)大小相等,DCIformat1_1后面补1个零(主动制造差异)。
Step3:经过步骤0、1、2后,如果以下两个条件都得到满足,则DCI对齐到此为止——条件1,UE在同一小区监听的DCI大小不超过4种;条件2,UE在同一小区使用C-RNTI监听的DCI大小不超过3种。如果至少有一个条件不满足,基站执行Step4。
Step4:删除Step2增补的0(undoStep2),根据章节.1描述,确定USS的DCIformat1_0的大小,N_DL,BWP_RB由初始下行BWP确定。根据章节.1描述,确定USS的DCIformat0_0的大小,N_UL,BWP_RB由初始上行BWP确定——用“初始BWP”替代“激活BWP”可减少可能选项。接着,DCIformat0_0大小向DCIformat1_0对齐,处理方式和CSS相同。
另外,DCIformat2_2和2_3(TPC,指示上行发送功率)大小和CSS的DCIformat1_0(或0_0,0_0会向1_0对齐)对齐(这部分没有包含在上述5个步骤中,见DCIformat2_2和2_3描述的最后一段)。DCIformat2_0(SF,时隙格式)最大为128位,DCIformat2_1(Pre-emption,资源抢占)最大为126位。
由此,经过基站的一番努力后,发送给(某个)UE的配置不应出现以下情况(否则UE会疯):1、在同一小区内,监听的DCI大小超过4种;2,在同一小区内,使用C-RNTI监听的DCI大小超过3种;3、某一USS的DCIformat0_0和另一USS的DCIformat0_1大小相等;4、某一USS的DCIformat1_0和另一USS的DCIformat1_1大小相等。下图是某个UE配置的示例(引用自孙老师的文章)。这个系列是《NR下行物理信道(PDCCH)简析V2.0》(作者孙老师,发表于“春天工作室”公众号,推荐各位读者关注)的学习心得,提供给和我一样的小白参考。部分示图引用自孙老师的文章,为了风格的一致性,我重新绘制并做了修改(也可能引入了一些错误)。学习过程中得到多位专家的指导,在此表示感谢。(PS:文章没心情琢磨,其实只是想发封面照片而已...)NRPDCCH(二)原这一篇谈PDCCH的物理资源。基站通过PDCCH向UE发送DCI,那么,“1个DCI”对应的“1个PDCCH”具体占用多少资源呢?为了更好的描述PDCCH,3GPP定义了一系列单位,包括RE(ResourceElement)、REG(REGroup)、REGBundle和CCE(ControlChannelElement)——CCE是控制信道资源分配的最小单位,“1个PDCCH”由1个CCE或多个CCE构成。
从基站的角度看,向特定UE发送“1个DCI”,只需要“1个PDCCH”。从UE的角度看,却不确定“这个PDCCH”具体在哪儿(UE甚至不确定是否有自己的DCI,调度全看基站心情)。基站只会向UE指示一个“搜索范围”,如果UE搜到了(CRC校验成功),恭喜您中奖了,如果UE没搜到,明儿请早吧——不过早来也没用,哈哈。
在LTE中,下行子帧的前1~3符号为ControlRegion(控制区域)。除去PCFICH(PhysicalControlFormatIndicatorChannel,指示控制区域的时域长度)、PHICH(PhysicalHybridARQIndicatorChannel,对PUSCH传输数据返回HARQ响应)和RS(ReferenceSignal,参考信号),剩下的就是用于PDCCH的资源。控制区域横跨系统带宽(不需要定义PDCCH资源的频域长度),大小远超过“1个PDCCH”,但UE搜索范围还是相对确定的。在NR中,没有所谓的ControlRegion,PDCCH资源的位置变得非常灵活——对UE来说,这不是件好事。为了让UE在“茫茫RE海”中找到PDCCH资源,协议定义了两个概念:CORESET(ControlResourceSet,控制资源集)和SearchSpace(搜索空间,LTE也有搜索空间)。CORESET描述PDCCH资源的频域位置、频域长度和时域长度,SearchSpace描述PDCCH资源的时域分布。从某种意义来说,CORESET可理解为LTE的ControlRegion(剔除PCIFCH、PHICH和RS)。
这里的重点是,无论是LTE还是NR,PDCCH搜索范围(ControlRegion或CORESET)都远大于“1个PDCCH”,这个范围的资源如何划分为(一个一个的)PDCCH呢——我们从“小”往“大”看。RE是“时频平面”上最小的资源单位,1个RE在时域上对应1个symbol(符号),在频域上对应1个SC(Subcarrier,子载波)。在LTE中,1个REG由连续4个可用的RE(跳过RS)构成,1个CCE由9个REG构成。在NR中,1个REG由12个RE构成,1个REG在时域上对应1个symbol,在频域上对应1个RB(ResourceBlock)。在CORESET内,REG按照“先时域,后频域”顺序从0开始编号。1个CCE由6个REG构成,但REG编号不一定是连续的,因为CCE不直接映射到REG,而是通过REGBundle间接映射,CCE和REGBundle之间的映射可能会“交织”(interleaving),这会打乱CCE包含的REG。1个REGBundle由L个REG构成——对于交织(interleaved)映射,L由高层参数REGBundleSize确定;对于非交织(non-interleaved)映射,L固定为6。对于交织映射,如果CORESET的时域长度为1,L取值为{2,6},如果CORESET的时域长度为2或3,L取值为{N_CORESET_symbol,6}——即{2,6}或{3,6}。由此,REGBundlei(i由0开始编号)包含的REG编号为{iL,iL+1,…,iL+L–1},REGBundle和REG的对应关系示意如下。在REGBundle基础上,可以定义CCE。无论是否交织(interleaved),CCEj(j由0开始编号)包含的REGBundle编号为{f(6j/L),f(6j/L)+1,…,f(6j/L)+6/L–1}。如果L=2,6/L–1=2,CCE包含3个REGBundle;如果L=3,6/L–1=1,CCE包含2个REGBundle;如果L=6,6/L–1=0,CCE包含1个REGBundle。可见,无论L等于多少,CCE都包含6个REG(2x3=3x2=6x1)。对于非交织映射(non-interleaved),L=6,f(j)=j。由于6/L–1=0,CCEj只包含1个REGBundle,就是REGBundlej。如上图所示,CCE0对应REGBundle0,包含REG0~5;CCE1对应REGBundle1,包含REG6~11。简单而美好。
对于交织映射(interleaved),L由上层参数REGBundleSize确定,f(j)=(rC+c+n_shift)mod(N_CORESET_REG/L)。f(j)即交织函数。通过f(j)转换,CCE包含的REGBundle编号会发生变化,而不是像非交织那样顺序对应,目的是获得干扰随机化和分集增益。N_CORESET_REG表示CORESET包含的REG数量,N_CORESET_REG/L表示CORESET包含的REGBundle数量。可见,f(j)的自变量和因变量的取值范围都为0~N_CORESET_REG/L–1,f(j)的作用是将REGBundlej替换为REGBundlef(j)。R为交织行数,由高层参数InterleaverSize确定,取值可为{2,3,6}。C=N_CORESET_REG/(LxR)。n_shift为偏移REGBundle数,由高层参数shiftindex(取值可为{0,1,...,274})确定,,如果高层参数没有配置,则取值为N_cell_ID。如果将R理解为“Rows”(行),C理解为“Column”(列),在忽略n_shift的情况下,由j=cR+r,f(j)=rC+c,交织函数的作用有点像“行列转置”(但不完全是,R和C通常不等)。
通过一个例子来观察交织函数的作用。如图所示,N_CORESET_REG=48,L=2,R=6,n_shift=1。C=48/(2x6)=4。由j=cR+r,24(48/2)个REGBundle按照第一个图排列,第一行为0、1、2、3、4、5,第二行为6、7、8、9、10、11,以此类推。如果不考虑n_shift,由f(j)=rC+c,24个REGBundle按照第二个图排列,第一列为0、1、2、3,第二列为4、5、6、7,以此类推。由L=2,1个CCE包含3(6/L–1=2)个REGBundle。交织前,CCE0包含REGBundle编号为0、1、2,交织后,CCE0包含REGBundle编号为0、4、8。如果把n_shift也考虑进去,交织后,CCE0包含REGBundle编号为1、5、9,可理解为在第二个图的基础上偏移n_shift个REGBundle后,再开始数REGBundle。
把这个过程简化一下,还可以这样理解交织函数。由N_CORESET_REG、L和R计算出C后,将REGBundle按照“每行C列”的方式排列,从REGBundle0开始偏移n_shift个REGBundle,再按照“列”的方向读出6/L个REGBundle,就是CCE0包含的REGBundle,后面的CCE顺序读出。简单的说,就是“行进列出”。沿用上面的例子。C=4,24个REGBundle按照每行4列的方式排列,然后从编号为n_shift的REGBundle开始,按照“列”的方向读出L=3个REGBundle,就是CCE0包含的REGBundle,即1、5、9,结果和上面一样。CCE1包含的REGBundle为13、17、21,CCE2包含的REGBundle为2、6、10,以此类推。
注意,如果N_CORESET_REG不能被LxR整除,即C不为整数,这种配置是没意义的,交织无法进行。比如说,如果N_CORESET_REG=24,L=6,R=3,则C=24/(6x3)=4/3——基站不会这么做,UE当然也不会见到。
由1个CCE总是包含6个REG,L=6时1个CCE只包含1个REGBundle(6/L–1=0)——CCE已经是“石头一块”,不能再细分了,如果和“非交织”(确切的说,忽略交织)的CCE对比,交织函数只打乱CCE顺序,不会影响CCE包含的REGBundle。如果L=2或3,交织函数会对CCE和REGBundle的顺序同时产生影响。
来看一个例子,如果N_CORESET_symbol=2,N_CORESET_REG=24,n_shift=0。由N_CORESET_symbol=2,L取值只能为2(N_CORESET_symbol)或6。当L=2时,R取值可为2、3、6,2x2、2x3、2x6都可以整除24(N_CORESET_REG),当L=6时,R取值只能为2,6x2可以整除24,而6x3和6x6不可以整除24。由N_CORESET_REG=24,CORESET可划分为4个CCE,即CCE0(蓝色)、CCE1(红色)、CCE2(灰色)和CCE3(绿色)。由图可见,当L=6时,CCE1包含REGBundle2,而CCE2包含REGBundle1,两个CCE包含的REGBundle是对调的。当L=2时,R取值为2、3、6,各个CCE包含的REGBundle呈现不同的分布图样,比L=6复杂一点。
CCE是控制信道资源分配的最小单位,1个PDCCH至少包含1个CCE。在某些场景中,比如说,UE所在的无线环境不够好,基站可由多个连续的CCE构成1个PDCCH,提高数据传输的成功率。在LTE中,可由连续的1、2、4、8个CCE构成1个PDCCH,对应PDCCHformat0、1、2、3。在NR中,可由连续的1、2、4、8、16个CCE构成1个PDCCH。1个PDCCH包含的CCE数量,称为AggregationLevel(聚合等级)。AggregationLevel越高,PDCCH冗余信息位越多,传输可靠性越高,但PDCCH的数量越少。反过来,AggregationLevel越低,PDCCH的数量越多,但传输可靠性越低。鱼与熊掌,不可兼得啊。NRPDCCH(三)这一篇谈CORESET(ControlResourceSet)。从某种意义来说,CORESET等同于LTE的ControlRegion(剔除PCFICH、PHICH和RS后),是“一组”用于PDCCH的物理资源。3GPP引入CORESET的原因,一方面,是提高PDCCH的搜索效率。NR的带宽(最大400MHz)远大于LTE(最大20MHz),如果像LTE那样,在整个带宽内搜索PDCCH,效率实在太低(UE:累死宝宝了)。另一方面,是提高系统的灵活性。NR可以配置多个CORESET,各个CORESET的频域大小(N_CORESET_RB)和时域长度(N_CORESET_symbol)可以不同。更本质的差异,是LTE的ControlRegion是小区级配置(PCFICH),而NR的(部分)CORESET可视为用户级配置(RRC),更符合NR的设计理念——“一切即可配置”。
先看一下信元。
不太严格的,CORESET可视为“时频平面”上的一个“方块”——FrequencyDomainResource用于描述频域占用的RB,duration用于描述时域的长度(因而NR不需要PCFICH)。CCEREGMappingType表示CCE到REG的映射类型,可以为交织(interleaved)或非交织(non-interleaved)。对于交织映射,REGBundleSize表示REGBundle包含REG数量(L),InterleaverSize指示交织行数(R),ShiftIndex指示偏移REGBundle数量(n_shift)。对于非交织映射,L固定为6,其他参数不相关,也无需配置。这部分参数意义可参考《NRPDCCH(二)》。Pre-CoderGranularity表示PDCCH在频域上的预编码粒度——SameasREGBundle表示REGBundle内频域上采用相同的预编码;AllContiguousRBs表示CORESET频域上所有REG采用相同的预编码。TCIPresentinDCI表示DCI是否指示TCI(TransmissionConfigurationIndicator),TCIStatesPDCCHtoAddList和TCIstatesPDCCHtoReleaseList指示PDCCH的DMRS和下行RS(SSB或CSI-RS)的QCL(QuasiCo-Location)关系。PDCCHDMRSScramblingID是DMRS序列和扰码的输入参数(仅适用于USS),这部分可参考《NRPDCCH(一)》。
重点看CORESET的时域和频域。在LTE中,ControlRegion的时域长度由PCFICH确定,PDCCH资源固定分布在下行子帧的前1~3个符号(或1~4个符号,取决于系统带宽大小)。在NR中,CORESET的时域长度(duration,对应物理层参数N_CORESET_symbol)可为1~3个符号,但只有高层参数DMRSTypeAPosition为3时duration才可为3。CORESET在时隙中的起始位置(firstsymbol)也是可配置的,这部分在SearchSpace(搜索空间)再说。
在LTE中,ControlRegion横跨系统带宽,不用单独为PDCCH资源定义频域参数。在NR中,CORESET占用的频域资源是可配置的,不过有一些限制:1、CORESET必须包含在BWP内;2、CORESET的频域资源必须是6RB(PRB)的整数倍数;3、CORESET起始位置的CRB索引必须是6的整数倍数。以下图为例,BWP起始位置为CRB4,则CORESET起始位置的CRB索引必须不低于4,且为6的整数倍数,示例中为6(可以为12、18…只要在BWP范围内)。FrequencyDomainResource以位图(bitmap)方式表示CORESET的频域资源,共45位,每位对应1组RB,每组包含6RB。FrequencyDomainResource最高位对应频率最低的1组RB。注意,RB分组不(一定)从PRB0开始,第1个RB组的第1个RB的CRB索引应为6x[N_start_BWP/6](向上取整)。BWP以外的RB组,对应的位均置为0。以上图为例,BWP起始位置(N_start_BWP)为CRB4,6x[N_start_BWP/6]=6。第1个RB组包含CRB6~11(或PRB2~7),第2个RB组包含CRB12~17(或PRB8~13),以此类推。FrequencyDomainResource取值为“11101000…000”(共45位),表示CORESET由第1、2、3、5个RB组构成,共24个RB。
NR可以配置多个CORESET。基站通过RRC或SIB1告知UE最大CORESET数量(MaxNumberofCORESET)。每个CORESET对应一个CORESETID,取值范围为1~MaxNumberofCORESET–1。在同一小区的所有BWP中,CORESETID是唯一的。在1个BWP中,基站可以给UE配置多于1个CORESET(不计入CORESET0),前提是UE支持MultipleCORESET。在FR2中,UE必须上报是否支持MultipleCORESET,在FR1中,UE可以选择是否上报。你可能已经发现,通过RRC配置的CORESET,ID取值不能为0。CORESET0和别的CORESET都不一样,在RRC连接建立前,CORESET0就已经存在——在小区搜索中,UE通过CORESET0接收SIB1的调度信息。这意味着,CORESET0不是(也无法)通过RRC配置(但在NSA中,CORESET0也是通过RRC配置的),必须预先定义参数。根据3GPPTS38.211的章节,CORESET0采用交织映射,L(REGBundleSize)=6,R(InterleaverSize)=2,n_shift(shiftindex)=N_cell_ID(PCI)。
最关键的问题,是UE无法通过FrequencyDomainResource和Duration获知CORESET0的频域信息(占用RB)和时域长度(符号数量)。UE需要由MIB包含的PDCCHConfigSIB1查询预先定义表格(3GPPTS38.213表格13-1到13-10),在SSB(SynchronizationSignalBlock)基础上推算CORESET0的时频资源。这个过程在《NR的小区搜索(三)》有详细的描述,这里简单回顾一下。
SSB和CORESET0复用样式(MultiplexingPattern)分为三种——Pattern1为时分复用(CORESET0频域范围包含SSB),Pattern2和Pattern3为频分复用(CORESET0和SSB在同一系统帧)。Pattern2和Pattern3差异在于,在时域上,Pattern2的CORESET0比SSB位置略微靠前。CORESET0和SSB的关系由MIB提供,包括subCarrierSpacingCommon、ssbSubcarrierOffset和PDCCHConfigSIB1。PDCCHConfigSIB1由8位组成,将高4位和低4位拆开,可获得两个索引(Index),取值范围均为0~15。用高4位索引查询3GPPTS38.213表格13-1到13-10,可获得CORESET0的复用样式、符号数量(时域长度)、RB数量(频域长度)和RB偏移(频域偏移),用低4位索引查询3GPPTS38.213表格13-11到13-15,可获得CORESET0(确切的说,Type0CSS)的SFN、时隙索引和起始符号等。由上可知,UE使用高4位索引查询3GPPTS38.213表格13-1到13-10,可以获得FrequencyDomainResource和Duration对应的信息。和其他CORESET不同,CORESET0的频域信息用偏移(offset)和长度(N_CORESET_RB)描述,而不是位图(FrequencyDomainResource)方式,因而CORESET0必须占用连续的频域资源。UE根据SSB/RMSISCS和MinimumChannelBandwidth(最小信道带宽)选择表格。举两个例子,如果SSBSCS为15kHz,RMSISCS为30kHz,最小信道带宽为40MHz,UE应该查询表格13-6;如果SSBSCS为120kHz,RMSISCS为120kHz,UE应该查询表格13-8。在频域上,从SSB找CORESET0,方法和找PointA相似(可参考《NR的小区搜索(二)》),只要将offsetToPointA替换为表格(13-1到13-10)最后一列的offset。offset的单位为RB(RMSISCS),指向低频方向——如果offset为正数,CORESET0起始位置低于SSB,如果offset为负数,CORESET0起始位置高于SSB。
以Pattern2为例。SSBSCS为240kHz,RMSISCS为120kHz,对应表格13-10。如果index=6和index=7,CORESET0频域长度为48RB,时域长度为1个符号。如果index=7,频域偏移为49,SSB起始位置减去kssbxSCS,再减去49RB,就是CORESET0起始位置。49RB正好是CORESET0频域长度加1RB,确保CORESET0和SSB不会overlap——由于SSBSCS和RMSISCS不同,为了不影响OFDM子载波的正交性,加1RB作为保护间隔(GAP)。如果index=6,频域偏移为-41或-42。负数意味着反方向的偏移,SSB起始位置减去kssbxSCS,再“加”上频域偏移,就是CORESET0起始位置。如果kssb=0,频域偏移为-41,正好是SSB频域长度加1RB,刚好越过SSB和GAP。如果kssb>0,频域偏移为-42,因为减去kssbxSCS后,参考位置向下移动了一点,频域偏移多(负)1RB。Pattern2的CORESET0和SSB是频分复用关系,在频域不能存在overlap。
由此,无论是CORESET0还是RRC配置的其他CORESET,UE都知道CORESET的频域资源和时域长度,也知道如何交织构成CCE。不过,UE依然不知道CCE的AggregationLevel,也不知道CORESET多长时间会出现一次,每次持续多少个时隙,以及在时隙中的起始位置。这些信息UE都要从SearchSpace配置获得,下一篇再谈。NRPDCCH(四)这一篇谈SearchSpace。搜索空间是NR沿用自LTE的概念(稍有扩展)。为什么要定义搜索空间?一方面,PDCCH物理资源是共享资源,可能大于(单个)UE需求,如果对ControlRegion或CORESET遍历一遍,效率太低;另一方面,如果对DCIformat、RNTI、AggregationLevel(聚合等级)一无所知,UE需要尝试所有可能组合,效率更低。搜索空间的作用,就是缩小搜索范围,好比开卷考试,老师(基站)提前宣布答案都在偶数页,你(UE)就可以少花一半功夫。根据DCI的接收对象(或内容),搜索空间分为两种:CSS(CommonSearchSpace,公共搜索空间)和USS(UE-specificSearchSpace)。CSS适用于所有(或一组)UE接收场景,比如SIB(SI-RNTI)、Paging(P-RNTI)、RACH的MSG2(RA-RNTI)或TPC(TPC-PUCCH-RNTI、TPC-PUSCH-RNTI、TPC-SRS-RNTI)等;USS适用于特定UE接收场景,比如特定UE的调度(C-RNTI)、RACH的MSG4(C-RNTI或TC-RNTI)或半静态调度(SPSC-RNTI)等。
UE确定物理资源(ControlRegion或CORESET)大小和位置,就可以根据各种AggregationLevel构成PDCCH(详见《NRPDCCH(二)》),组成一个PDCCH“集合”。CSS和USS都是这个集合的“子集”。不同搜索空间的物理资源(CCE)可能存在“交集”,但不影响UE从PDCCH接收DCI,UE可以“旁若无人”,各收各的——实际上,基站也不会在已分配CCE资源发送其他DCI。UE优先搜索CSS,如果在交集“盲检”成功,搜索USS时可以跳过。NRPDCCH(五)这一篇谈PDCCH的配置和UE的处理。总的来说,PDCCH配置可分为小区级和UE级,基站通过PDCCHConfigCommon发送小区级配置,只包含CSS,通过PDCCHConfig发送UE级配置,包含CSS和USS。对于SA场景,UE直接从SIB1(NR空中接口)获得PDCCHConfigCommon,对于NSA场景(EN-DC),UE从MN/SNCombinedRRCMessage(E-UTRA空中接口)包含的NRRRC获得,具体路径为ServingCellConfigCommon->DownlinkConfigCommon->InitialDownlinkBWP->PDCCHConfigCommon。在SA场景中,UE从CORESET0获得SIB1的调度信息,从而完成初始接入,CORESET0和SearchSpace0不是通过RRC配置,而是使用MIB包含的PDCCHConfigSIB1查询3GPPTS38.213预定义的表格获知,具体可参考《NR的小区搜索(三)》。在NSA场景中,5G基站通过4G基站向UE转发配置,包含CORESET0和SearchSpace0配置信息——ControlResourceSetZero和SearchSpaceZero分别对应PDCCHConfigSIB1的前四位和后四位,作用相似。在PDCCHConfigCommon中,除了CORESET0,基站可以配置其他CORESET,CORESETID可为1~11,如果没有配置,UE默认使用(和接收SSB关联的)CORESET0。相似的,除了SearchSpace0,基站可以配置1~4个SearchSpace,分别为SearchSpaceSIB1(接收SIB1)、SearchSpaceOtherSystemInformation(接收其他SI)、PagingSearchSpace(寻呼)和RASearchSpace(随机接入)——不过,这些SearchSpace都是可选的,如果没有配置,UE默认使用(和接收SSB关联的)SearchSpace0。在SA场景中,CORESET0和SearchSpace0不是(也无法)通过PDCCHConfigCommon配置,PDCCHConfigCommon甚至可以不配,此时UE默认使用CORESET0和SearchSpace0。
CSS还可以分为Type0、Type0A、Type1、Type2和Type3。Type0CSS就是SearchSpace0,对应CORESET0,UE使用SI-RNTI“盲检”调度SIB1的PDCCH。在SA场景中,Type0CSS由MIB的PDCCHConfigSIB1配置;在NSA场景中,Type0CSS由PDCCHConfigCommon的SearchSpaceSIB1配置——如果基站没有配置,UE依然可以由MIB的PDCCHConfigSIB1获得,可谓“双保险”。Type0ACSS由PDCCHConfigCommon的SearchSpaceOtherSystemInformation配置,UE使用SI-RNTI“盲检”调度otherS
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