LTE物理层解析---下行公共控制信道

LTE协议解读2.4下行公共控制信道这一节主要介绍下行物理控制信道，简绍它的处理流程以及资源映射方式。结合协议定义，分析具体实现方式以及考量的因素。下行控制信道包括：物理控制格式指示信道（PCFICH），指示用多少个OFDM符号来传输PDCCH物理HARQ指示信道（PHICH），用来反馈上行HARQ接收结果物理下行控制信道（PDCCH），指示相应PDSCH信息以及其它的控制信息物理广播信道（PBCH），用来传输MIB信息的物理广播信道在介绍这些信道之前，我们先了解一下相关知识---资源粒子组（REG），单一REG有时又称为mini-CCE，前面三种物理信道都是按照REG的资源单位来做资源映射的。其二就是下行的处理过程。2.4.1资源粒子组资源粒子组用来定义控制信道到资源粒子的映射。一个资源粒子组由在该组中具有最低索引号k的资源粒子序列号),(lk′′代表，该组的所有资源粒子具有相同的l（时域符号序列号）值。在一个资源粒子组中资源粒子集取决于小区专用参考信号配置的数目，如下所述，，。),(lkRBscPRB0Nnk⋅=DLRBPRB0Nn≤-在一个子幀的第一个时隙的第一个OFDM符号中，一个物理资源块中的两个资源粒子组包括资源粒子PRBn)0,(=lk组成，并且组内序列号k分别为5,...,1,0000+++=kkkk和11,...,7,6000+++=kkkk。-在一个子幀的第一时隙的第二个OFDM符号中，如果配置了一个或两个小区专用参考信号，物理资源块中的三个资源粒子组由资源粒子组成，并且组内序列号k分别为：PRBn)1,(=lk3,...,1,0000+++=kkkk，7,...,5,4000+++=kkkk和11,...,9,8000+++=kkkk。-在一个子幀的第一时隙的第二个OFDM符号中，如果配置了四个小区专用参考信号，物理资源块中的两个资源粒子组由资源粒子PRBn)1,(=lk组成，并且组内序列号k分别为：5,...,1,0000+++=kkkk和11,...,7,6000+++=kkkk。-在一个子幀的第一时隙的第三个OFDM，物理资源块中的三个资源粒子组由资源粒子组成，并且组内序列号k分别为：PRBn)2,(=lk3,...,1,0000+++=kkkk，7,...,5,4000+++=kkkk和11,...,9,8000+++=kkkk。四组符号)3(),2(),1(),(+++iziziziz向资源粒子),(lk′′组的映射为：元素被映射到不用于小区专用参考信号的资源粒子组的资源粒子上，i和k以)(iz),(lk版权所有，转载请与本人联系Page1of31CreatedbyLTE通信人家联系：[e-mail]协议解读升序形式进行。在配置一个小区专用参考信号，在进行映射时，假设同时存在天线端口0与天线端口1上的小区专用参考信号，下面根据描述给出一个例子：01234567891011012345678910110123456789101101234567891011z(i)1z(i+1)z(i+2)4z(i+3)67891011z(i)z(i+1)z(i+2)z(i+3)4567891011z(i)1z(i+1)z(i+2)4z(i+3)67891011z(i)z(i+1)z(i+2)z(i+3)4567891011资源块（RB）第1个时隙的第1符号周期第2个符号1或2天线端口第2个符号3或4天线端口第1个时隙的第3符号周期第1个时隙的第1符号周期第2个符号1或2天线端口第2个符号3或4天线端口第1个时隙的第3符号周期在后面介绍的PDCCH，PHICH以及PCFICH这些下行控制信道的组成都是以资源粒子组（REG）为单位进行符号到资源的映射的，因此了解资源粒子组的构成是理解这些控制信道的第一步。2.4.2下行物理信道处理该节讲述的是下行物理信道处理的通用流程，适用于多种物理信道，代表下行物理信道的基带信号处理步骤如下：-每个信道编码比特加扰；-对加扰后的比特进行调制，生成复数调制符号；-复数调制符号映射到一个或几个空间层；-对每个天线端口上传输的符号，也即是每一层上的复数调制符号进行预编码；-将每个天线端口的复数调制符号映射到资源粒子；-每个天线端口生成复数时域OFDM符号。图2.5-1下行物理层过程概述2.4.2.1加扰版权所有，转载请与本人联系Page2of31CreatedbyLTE通信人家联系：[e-mail]协议解读对每个码字q，比特块在调制之前应该加扰，其中为码字q的比特数，加扰后的比特块为)1(),...,0()(bit)()(−qqqMbb)(bitqM)1(~),...,0(~(q)bit)()(−Mbbqq，加扰规则如下：()2mod)()()(~icibibqqq+=。其中，扰码序列在36.2117.2节给出。生成扰码序列的生成器的下面的循环移位寄存器应该在每个子幀的开始处初始化，其中的值决定于传输信道的种类，如下式：)(icqinitc⎣⎦⎣⎦⎪⎩⎪⎨⎧+⋅+⋅+⋅+⋅=PMCHfor22PDSCHfor2222MBSFNID9scellID9s1314RNTIinitNnNnqnc其中，对应于PDSCH传输的RNTI值，例如C-RNTI、SPSC-RNTI等。RNTIn在一个子幀中传输最多可以传输两个码字，此时{}1,0∈q。当只传输一个码字，则q等于0。在前面的章节里面，常常提到扰码，那么它是怎么生成的呢，在36.2117.2节，加扰的目的除了打散用户信息外，最主要的目的就是让相应的信息白噪声化，相对于其它UE，小区都是随机噪声了，那么处理起来就简单很多。2.4.2.1.1伪随机序列生成伪随机序列定义为长度为31的Gold序列。长度为的输出序列，其中由下定义PNM)(nc1,...,1,0PN−=Mn()()()1211122222()()()mod2(31)(3)()mod2(31)(3)(2)(1)()modCCcnxnNxnNxnxnxnxnxnxnxnxn=++++=+++=++++++2其中，第一个m序列应该用1600=CN30,...,2,1,0)(,1)0(11===nnxx初始化；第二个m序列的初始化由（其值取决于序列的应用）指定，比如上面的PDSCH初始化就用那个值来处理，具体的图示如下：∑=⋅=3002init2)(iiixc扰码生成1()xn2()xn扰码生成原理图例如，针对PDSCH的初始化，小区ID为1，用户ID为61，q=0，时隙0：版权所有，转载请与本人联系Page3of31CreatedbyLTE通信人家联系：[e-mail]协议解读14139cellinitRNTIsID141392222=61202021=999425=b00000000000011110100000000000001cnqnN=⋅+⋅+⋅+⎢⎥⎣⎦⋅+⋅+⋅+那么扰码初始化如下：0000000000000000000000000000000000000000000011110100000000000001扰码生成1()xn2()xn2.4.2.2调制每个码字q，经过加扰后得到比特块)1(~),...,0(~(q)bit)()(−Mbbqq应该如36.2117.1节描述的方式的进行调制。使用表2.4.2.2-1中的一种调制方案，生成复数调制符号块。)1(),...,0((q)symb)()(−Mddqq表2.4.2.2-1调制方案调制方案物理信道PDSCHQPSK,16QAM,64QAMPMCHQPSK,16QAM,64QAM例如对于QPSK调制方式，双比特)1(),(+ibib被映射到复数调制符号x=I+jQ，按照表2.4.2.2-2进行处理：表2.4.2.2-2:QPSK调制映射)1(),(+ibibIQ002121012121−1021−211121−21−版权所有，转载请与本人联系Page4of31CreatedbyLTE通信人家联系：[e-mail]协议解读2.4.2.3层映射每个码字的复数调制符号可以映射到一层或几层上，每个码字q的复数调制符号会映射到层)1(),...,0((q)symb)()(−Mddqq[]Tixixix)(...)()()1()0(−=υ，，其中，1,...,1,0layersymb−=Miυ为层数，是每层的调制符号数。layersymbM层映射是把数据符号映射到几个空间层，这样在采用分集传输还是空间复用时把相应的层的符号传输到对应的天线端口上，层映射因此要跟相应的空间技术联合使用。2.4.2.3.1单个天线端口上层映射传输对单个天线端口上的传输，则使用单层，也即1=υ，映射有下式定义：)()()0()0(idix=其中，。(0)symblayersymbMM=2.4.2.3.2空间复用层映射对于空间复用，层映射按照表2.4.2.3.2-1的方式处理，层数υ小于或等于用于物理信道传输的天线端口数P。当天线端口数为4时，仅仅适用于单个码字映射到两层。表2.4.2.3.2-1空间复用的码字到层映射层数码字数码字到层映射1,...,1,0layersymb−=Mi11)()()0()0(idix=)0(symblayersymbMM=)()()0()0(idix=22)()()1()1(idix=)1(symb)0(symblayersymbMMM==21)12()()2()()0()1()0()0(+==idixidixlayer(0)symbsymb2MM=)()()0()0(idix=32)12()()2()()1()2()1()1(+==idixidix2)1(symb)0(symblayersymbMMM==)12()()2()()0()1()0()0(+==idixidix42)12()()2()()1()3()1()2(+==idixidix22)1(symb)0(symblayersymbMMM==如上表所示，对于层数为2，码字数也是2，那么就两个码字直接映射到两层上，如果是2层，但是只有一个码字，那么每一层传的是奇数符号或者偶数符号。然后再在随后的分集或版权所有，转载请与本人联系Page5of31CreatedbyLTE通信人家联系：[e-mail]协议解读复用的矩阵相乘。2.4.2.3.3传输分集的层映射对传输分集，层映射应根据表2.4.2.3.3-1进行。该处仅有一个码字且层数υ等于用于物理信道传输的天线端口数P。表2.4.2.3.3-1:传输分集的码字到层映射层数码字数码字到层映射1,...,1,0layersymb−=Mi21)12()()2()()0()1()0()0(+==idixidix2)0(symblayersymbMM=41)34()()24()()14()()4()()0()3()0()2()0()1()0()0(+=+=+==idixidixidixidix()⎪⎩⎪⎨⎧≠+==04modif4204modif4)0(symb)0(symb)0(symb)0(symblayersymbMMMMMIf04mod)0(symb≠Mtwonullsymbolsshallbeappendedto)1()0(symb)0(−Md2.4.2.4预编码把层映射得到结果的作为输入的向量块[]Tixixix)(...)()()1()0(−=υ，进行编码，生成向量块，，并映射到每个天线端口的资源上，其中代表天线端口p的信号。1,...,1,0la