5G PDCCH 设计

终端接收 PDSCH 和发送 PUCCH、PUSCH 使用的资源都是通过 PDCHH 来进行调度的。换句话说，网络通过 PDCCH 通知终端在特定的资源去收发数据。然而，PDCCH 携带的控制信息本身也是一种数据，显然终端不可能收到调度‘调度信息’的信息，即调度 PDCCH 的信息。所以，终端只能在一个预定好的位置去监听 PDCCH，该过程也就是所谓的盲检。

CORESET-控制资源集

CORESET 通过 RRC 信令半静态地配置给终端，指明了 PDCCH 占用的一个时频资源块。频域上，CORESET 在 DL BWP 中占据的 PRB 可以是连续的或者不连续的，RRC；时域上，CORESET 占用 1~3 个 OFDM 符号，但是 CORESET 本身并不能确定时域位置。因此，CORESET 描述了一个频域位置确定，时域位置可以浮动的视频资源块，如下图所示。

值得注意的是，和 BWP 类似，不同终端的 CORESET 在频域和时域都是可以重叠的。CORESET 配置主要有两个参数：

1. frequencyDomainResource ：PDCCH 的频域位置，BWP 中 6 个 RB 组成一个 RB 组，通过位图指示连续或不连续的 RB 组。
2. Duration：CORESET 时域上持续的时间，也就是PDCCH Monitoring Occasion 的长度，1~3个符号。

CORESET 内部是两级资源粒度构成：

1. 首先是频域上 1 个 PRB，时域上 1 个符号，构成一个 REG，即 1 个 REG 由 12 个 RE 构成。
2. 然后 1 个 CCE 包含 6 个 REG，即 72 个 RE，其中DMRS 传输占用每个 REG 中索引为 1、5、9 的子载波，一共 18 个 RE，实际可用于 DCI 传输有 54 个 RE。
3. 为了提高 PDCCH 传输性能，可以通过多个 CCE 重复。一个 PDCCH 包含的 CCE 数量称为聚合等级 AL。 AL 可以取值为 1、2、4、8 和 16。

REG 以时域优先的方式映射到 CCE，为了实现更好的频率分集需要在频域上把一个 CCE 的 REG 打散，同时为了在多个 REG 之间进行联合信道估计，打散 REG 是以 REG Bundle 为粒度进行的。一个 REG Bundle 包含 2、3 或 6 个 REG。即一个 CCE 的不同 REG 以 REG Bundle 为单位进行交织。如下图所示：

简单起见，一个 CORESET 只能使用一种映射方式。每个 DL BWP 最多可以配置 3 个 CORESET，不同 CORESET 的配置参数是彼此独立的。

SSS-搜索空间集

CORESET 指示了时域上浮动的时频资源，SSS 则指示了 CORESET 可能出现的时域位置。终端需要联合 CORESET 与 SSS 两个参数来确定 PDCCH 的具体时频位置。5G 还引入了 PDCCH Monitoring Occasion 的概念，长度为 CORESET 的 Duration。

SSS 的配置参数包括：

1. monitoringSlotPeriodicityAndOffset：指示 SSS 的时隙级周期 ks 和与周期起点的时隙级偏移量 Os。
2. Duration：SSS 持续的时隙数量。
3. monitoringSymbolsWithinSlot：通过 14bit 的位图指示一个实习内的 PDCCH Monitoring Occasion 的起始符号索引。一个时隙内可以有多个 PDCCH Monitoring Occasion。

每个 DL BWP 可以配置 10 个 SSS。

DCI Format

5G 定义了 UE-specific DCI 与 Group-common DCI。下面将分别介绍。

小容量的 UE-specific 控制信息在 UE-specific DCI 和 Group-common DCI 中都可以传输。所谓的 Group-common DCI 其实是把一组终端的 DCI 打包然后一起发送给终端，每个终端然后在 PDCCH 中找到属于自己的 DCI 信息。

5G PUCCH 设计

针对不同的应用场景，5G 支持长短两种 PUCCH 格式。

短 PUCCH 格式设计

这里的短是指 PUCCH 在时域上占用 OFDM 符号限制为 1~2 个。短格式的目的是为了缩短 HARQ-ACK 反馈时延。

• PUCCH 格式 0
  • 时域上占用 1~2 个 OFDM 符号，频域上占用 1 个 PRB
  • 承载 1~2bit UCI
  • 不使用 DMRS，通过 12 位长序列的不同循环移位来表示 ACK 或 NACK 信息。
  • 不同的循环移位会形成 12 种正交的长序列。携带 2bit 信息只需要 4 种序列即可。因此，不同 UE 的 PUCCH 可以通过使用不同的序列而在相同 RB 上进行复用
• PUCCH 格式 2
  • 时域上占用 1~2 个 OFDM 符号，频域上占用 1~16 个 PRB
  • 承载 2bit 以上 UCI
  • 使用 DMRS，与 UCI FDM，且开销为 1/3，即 DMRS 占用的 SC 索引为 1，4，7…，SC 索引从 0 开始

长 PUCCH 格式设计

长 PUCCH 格式在时域上占用 4~14 个 OFDM 符号。目的在于保证 PUCCH 的覆盖。

• PUCCH 格式 1
  • 频域上占用 1 个 PRB
  • 承载 1~2bit UCI，承载 1bit 信息时，使用 BPSK 调制；2bit 时，使用 QPSK 调制
  • DMRS 与 UCI 在时域上间隔分布，且 DMRS 位于偶数位符号上，PUCCH 的符号索引从 0 开始
  • 频域 12 长 ZC 序列，时域 OCC 扩频，扩频系数为 2~7
  • 支持多用户码分复用
• PUCCH 格式 3
  • 频域上占用 1~16 个 PRB，且满足 2、3、5 的幂次方乘积，因此 7、11、13、14 不能使用
  • 承载 2bit 以上 UCI
  • 不支持多用户复用，最多能够承载 16（RB 数）x 12（SC 数）x 12（UCI 占用的符号数）x 2（QPSK 调制）= 4608bit 信息
  • DMRS 与 UCI TDM，具体所占据的 OFDM 符号索引与数量，取决于 PUCCH 占用的符号数、是否配置了 PUCCH 调频、是否配置 Additional DMRS 三个因素
  • 当 UCI 种包含了 CSI 信息且 CSI 信息由两部分组成，此时，PUCCH 格式 3、4 承载 UCI 的 符号会被分组，目的是为了将 CSI Part I 尽可能映射在靠近 DMRS 的 RE 上
• PUCCH 格式 4
  • 频域上占用 1 个 PRB
  • 承载 2bit 以上 UCI
  • 频域 OCC 扩频，扩频系数为 2 或 4
  • 支持多用户复用

PUCCH 资源分配

PUCCH 资源分配根据不同使用场景有两种分配模式：

1. 半静态资源分配：RRC 信令配置周期以及周期内的偏移，资源周期性生效
2. 动态资源分配：RRC 信令配置最多 4 个 PUCCH 资源集合，每个集合中包含多个 PUCCH 资源，通过 DCI 指示其中的一个 PUCCH 资源

半静态资源分配

用于信道指示，包括周期性信道指示与半持续信道指示，以及调度请求 SR 的 PUCCH　的资源分配都是半静态分配的。RRC 信令会配置时隙级的资源（周期与偏移），以及符号级（时隙内起始符号索引及持续时间）和频域占用的 PRB　数目。

特别地，用于 SR 的 PUCCH 资源的周期可能是小于一个时隙的，即 SR 的周期可能是符号级别的。因此针对周期小于一个时隙的 SR PUCCH 资源，UE 根据周期以及时隙内起始符号索引就可以确定 PUCCH 资源了。

动态资源分配

• 时隙级的资源确定
  • 首先，RRC 配置 PDSCH 到 PUCCH 时隙索引差的集合
  • 其次，通过 DCI 相关字段指示其中一个时隙索引差
• 时隙内时频码域资源的确定
  • RRC 建立之前：UE 只需要反馈 RRC 建立的应答信息，因此 UCI 只需要 1~2bit 足以满足。此时，PUCCH 的资源是预定义的，每组预定义的 PUCCH 集合中都包含了 16 个 PUCCH 资源，通过 PRB 与序列的循环移位实现多用户的复用。基站通过 SIB1 消息为所有 UE 配置一个公共的 PUCCH 资源集集合，UE 通过 DCI 中的 3bit 指示信息，联合相应 PDCCH 的起始 CCE 索引与占用的 CCE 数量共同确定最终的 PUCCH 资源。
  • RRC 建立之后：RRC 配置最多 4 个 PUCCH 资源集合，索引为 0~3，资源集合 0 用于承载 1~2bit UCI，其他资源集合所能承载的 UCI 负载大小是由 RRC 配置的。此外，资源集合 0 可以配置 8~12 个 PUCCH 资源，当配置超过 8 个资源时，使用前文提到的方式确认；资源集合 1、2、3 最多可以配置 8 个 PUCCH 资源。针对 PUCCH 格式 2 和 PUCCH 格式 3， RRC 信令还会配置最大 RB 数量。