本节课程视频7.2.4.4PDCCH的多种格式前面的内容中我们讲到了PDCCH的盲检——首先是RNTI机制其次是搜索空间也就是聚合等级AL的考虑。实际上这两者的引入目的是不一样的理解这一点能帮助我们更好地把握本节要讨论的第三个层次——DCI格式Format。一、RNTI与聚合等级两种截然相反的引入目的RNTI的引入目的是标识盲检的“场景”——在什么样的场景下做这样的盲检它的目的是接收什么内容例如接收公共的PDSCH还是在业务交互阶段接收专用的数据。采用不同的RNTI总体上是为了尽量减小用户在一次盲检时的复杂性和次数——一旦确定了某种类型的RNTI就只需按照这一种类型去做盲检其他类型就不用再尝试了。而聚合等级ALAggregation Level的引入恰恰相反——它实际上是增加了盲检的复杂性和次数。这是因为需要考虑无线环境的动态变化手机可能在高铁、汽车上快速移动一会儿远离基站中心、一会儿又接近基站中心无线环境不断变化。为了保证PDCCH发送与接收的可靠性、稳定性基站需要依据评估结果动态决定采用哪一种聚合等级。而这一判决过程手机是不知道的——因此基站可能会采用不同类型的聚合等级手机也就必须按照不同的聚合等级逐一尝试。这一“增加”虽然会带来次数上升但实际负荷并不会太大——因为聚合等级的可能取值本身很少5G标准中常见的聚合等级只有1、2、4、8、16这五种且现网中很多基站配置时并不会全部启用可能只用其中三种或两种例如1、4、8或1、4、16并会通过系统消息提前告知手机进一步减小盲检的次数和复杂性。PDCCH Search Space TypeCategoryPrimary PurposeAssociated RNTIsRRC Configuration ParameterType0-PDCCHCommon (CSS)SchedulingSIB1SI-RNTIsearchSpaceZero / searchSpaceSIB1Type0A-PDCCHCommon (CSS)SchedulingOther System Information (OSI)SI-RNTIsearchSpaceOtherSystemInformationType1-PDCCHCommon (CSS)SchedulingRandom Access (RACH)procedureRA-RNTI, TC-RNTI, MsgB-RNTIra-SearchSpaceType2-PDCCHCommon (CSS)SchedulingPagingmessagesP-RNTIpagingSearchSpaceType3-PDCCHCommon (CSS)Group control system commands post-RRCINT-RNTI, SFI-RNTI, TPC-*, C-RNTI, etc.SearchSpace (type common)UE-Specific (USS)Dedicated (USS)IndividualUnicast Data Scheduling(PDSCH/PUSCH)C-RNTI, CS-RNTI, MCS-C-RNTISearchSpace (type ue-Specific)二、为什么需要多种DCI格式除了聚合等级之外还有一个需要考虑的因素——PDCCH的格式Format。格式具体涉及PDCCH中DCI内容的数量、每个字节每个字段所包含的具体内容不同格式的定义是不一样的。为什么需要这么多种格式的定义其目的首先在于可以通过格式来区分总体的用途——比如上行和下行在某个时刻上行和下行都可能是手机所期望的从相同长度的字段中解调出DCI后通过格式中的第一个字段即可区分究竟是上行还是下行。其次标准化有限个格式的类型、实现方式和用途能够让手机在盲检时按照定义好的格式或已配置的格式去进行检测而不是漫无目的地尝试。更深层次的目的是要尽量减小特定场景下用户数据调度时PDCCH资源的占用量——也就是DCI本身的长度、编码前所拥有的字节数量。同样的业务如果能用更精简的DCI就完整地传达全部必要信息就没有必要采用更复杂、字段更多的DCI格式。图7.2.4.4-1 3GPP DCI Format完整分类表格式编号、用途与对应RNTI一览原讲义配图从表中可以看到PDCCH总体上分为两大类格式一类以“0”开头对应PUSCH上行业务信道的调度包括Format 0_0与0_1另一类以“1”开头对应PDSCH下行业务信道的调度包括Format 1_0与1_1。此外还有以“2”开头的一系列格式2_0、2_1、2_2、2_3分别用于时隙格式指示Slot Format Indication、抢占指示、功率控制命令等群组类通知与工控、群发相关本节暂不展开。2.1Format 1_0与1_1简洁与完整之分以我们最常接触的下行调度格式为例——Format 1_0与Format 1_1其中的“1”代表下行后面的“0”或“1”则代表两种不同类型的下行业务调度格式。通常情况下“0”代表较为简洁的格式“1”代表内容更完整、相对复杂的格式。格式特点典型应用场景Format 1_1内容更完整字段更丰富满负荷数据传输例如多天线MIMO四层甚至八层的用户数据调度场景Format 1_0内容更简洁资源占用更少、效率更高调度信息量较小的场景例如刚接收完SSB、准备接收SIB1的初始接入阶段或公共的RRC消息、小数据量的传输举例来说在用户处于RRC连接态、专用状态时网络侧既可能向手机发送用户数据IP数据包也可能只是发送一份测量报告配置测量报告重配消息——前者信息量大可能采用Format 1_1后者信息量小则可能采用Format 1_0。而手机在这一时刻其实并不知道网络这一次到底要给它调度的是RRC信息还是用户数据——两者皆有可能。因此手机在检测时会在同样的资源上通过固定的RNTI例如典型的C-RNTI、以某一确定的聚合等级比如AL4针对这两种格式分别做校验、做盲检。2.2同一聚合等级下如何区分不同格式这两种格式Format 1_0与1_1有什么共同点、又有什么区别呢共同点在于假设都采用AL4即都由4个CCE构成那么最终码字在物理层所占用的资源大小是完全一致的——都是4个CCE区别则在于解调出来的DCI内容会依据不同格式而有所不同包括DCI的Size数据量大小以及每个字段中CRC占用哪几位、RNTI这16位加扰占用哪几位这些细节都是不一样的。那么手机如何判断最终解调出来的究竟是Format 1_0还是1_1呢答案是通过两次盲检、两次校验来完成如果校验结果与Format 1_0中相应比特位置CRC位与RNTI加扰位对得上就判定是1_0如果与1_1对应位置对得上就判定是1_1。反过来说如果一条DCI本身实际上是Format 1_0但手机却用Format 1_1格式中对应位置的CRC去校验则必然校验不成功。因此这种盲检本质上是多次尝试的过程——如果场景中存在两种可能的格式那么每一种格式都可能需要尝试一次第一次不成功就尝试第二次第一次就成功则说明找到了正确的格式。这一机制的引入一方面尽量减小了PDCCHDCI本身的字段大小、资源占用另一方面也带来了不利因素——增加了手机盲检的次数每加入一种格式就要在每一种聚合等级下都重新盲检一遍如果有多个聚合等级则盲检总次数会进一步成倍增加。知识拓展盲检次数的“三级放大”效应综合本节与前几节的内容可以将PDCCH盲检的规则总结为三个层次RNTI、聚合等级AL、DCI格式Format。RNTI的引入是为了收敛检测范围、减少盲检次数而聚合等级与格式的引入则分别在这一收敛的基础上从“资源大小的可能性”与“内容格式的可能性”两个维度重新把盲检次数放大了回去——每多一种聚合等级盲检次数乘以对应的倍数每多一种格式又要在每种聚合等级下重复一遍。理解了这种“先收敛、再逐级放大”的设计逻辑就能理解为什么手机在做盲检时会有那么多次尝试以及每引入一层新的可能性检测次数为何会成倍增长。7.2.4.5PDCCH盲检的规则理解了RNTI、聚合等级、格式这三个层次各自的作用之后我们就可以理解手机在做盲检时的具体流程——为什么会有这么多次盲检Blind Detection每一种类型的加入为何会使次数翻倍。一、手机盲检的完整流程手机从一开始就知道整个PDCCH区域的资源位置——也就是我们所说的CORESET资源。这个位置是如何获知的呢如果是CORESET0则是从PBCH或者说SSB中间接推算出来的如果是CORESET1或其他CORESET则通常是在该用户专用的、某个阶段做RRC重配置时由网络分配给它的。一旦用户被分配了CORESET就会在整个资源上做盲检——按照资源在时频域上的顺序进行检测。具体的检测过程是先在物理资源上取出一个个的检测单位这个单位就是聚合等级所对应的CCE数量例如聚合等级为4就以4个CCE为一个单位聚合等级为8就以8个CCE为一个单位按照物理资源上RE的排列顺序把符号一个个检测出来再做CRC校验、做RNTI解扰、做信道解码信道编码的反过程。步骤操作内容第一步确定RNTI先按某一种确定的RNTI类型进行第二步按某一种聚合等级如AL4尝试检测若检测不出结果再按系统定义的其他可用聚合等级如AL8重新尝试第三步在每一种聚合等级下把所有候选CCE位置全部检出再按不同的DCI格式逐一做比对校验第四步若某一种格式的CRC校验与RNTI加扰位恰好吻合则判定这就是所期望的PDCCH/DCI若所有格式、所有聚合等级都尝试过仍无结果则说明该位置没有属于自己的PDCCH这就是一般情况下盲检校验的完整逻辑与流程。二、专用搜索空间中的位置错开候选位置公式还有一个比较重要的因素需要考虑在做校验时特别是对于用户级别的专用搜索空间USS中的PDCCH需要考虑不同用户之间不能相互重叠——因为这是专用资源每个用户的PDCCH都应当各自独立不能与其他用户的检测位置冲突。因此不同用户在整个CORESET资源上会分布在不同的起始位置即便是同一个聚合等级第一个用户可能在第一个候选资源上第二个用户可能在第二个候选资源上依此类推。手机在检测时需要先确定自己的起始位置再从起始位置开始按整数倍聚合等级向后依次排列、逐一尝试。那么这个起始位置具体是如何确定的呢由于需要考虑到不同用户各自的唯一性也就是各自的RNTI3GPP规范中定义了一个相当复杂的公式用于计算手机盲检的具体候选位置图7.2.4.4-2 3GPP TS 38.213 §10.1 定义的PDCCH候选位置计算公式原讲义配图这个公式虽然形式复杂但其核心思想是手机每一次盲检尝试的起始位置包括第一次的初始位置与其自身的RNTI之间存在着看似“随机”的对应关系而这种“随机性”实际上是由手机自身的RNTI号所决定的——目的正是为了让不同RNTI不同用户所对应的检测位置能够相互错开从而在物理资源上避免不同用户的PDCCH候选位置发生重叠冲突。这一公式具体的推导与详细解释本课程将在第16章中做专门的深入介绍本节读者只需了解其大致原理即可候选位置并非固定不变而是与聚合等级、时隙号、RNTI、载波ID等多种因素相关联通过这样一套机制规范巧妙地实现了多用户PDCCH资源的无冲突复用。三、本节小结本节围绕PDCCH的多种格式与盲检的总体流程展开系统讲解了以下内容RNTI与聚合等级两种机制在盲检复杂度上的相反作用——前者收敛检测范围、减少次数后者适配无线环境变化、增加次数DCI格式Format的引入及其分类特别是Format 1_0简洁与1_1完整在应用场景上的差异并结合完整的DCI Format分类表梳理了PUSCH0_x、PDSCH1_x与群组通知2_x三大类格式体系手机在同一聚合等级下如何通过多次盲检校验来区分不同DCI格式并将RNTI、聚合等级、格式这三个层次总结为PDCCH盲检“先收敛、再逐级放大”的完整框架。最后我们讲解了手机盲检的完整操作流程以及专用搜索空间中不同用户候选位置如何通过一个与RNTI绑定的复杂公式相互错开避免检测位置冲突。