在LTE系統(tǒng)中，CCE是承載控制信息所用的物理資源，被上下行調(diào)度共用[1]。下行控制信息DCI(Downlink Control Information)承載了上下行調(diào)度等大量重要的控制信息，是接收端用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解調(diào)的重要依據(jù)。用戶終端UE（User Equipment）通過盲檢測得到所需的DCI信息。若所分配CCE資源不足，則會直接導(dǎo)致UE盲檢測成功率的下降，若分配的CCE數(shù)量太多，則會造成資源的浪費(fèi)使資源利用率下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。因此，承載DCI的CCE資源的分配就顯得至關(guān)重要。

     傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法是通過高層配置的相關(guān)參數(shù)來確定用于物理下行控制信道PDCCH（Physical Downlink Control Channel)的正交頻分復(fù)用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplex)符號數(shù)，并根據(jù)該數(shù)計(jì)算用于承載PDCCH映射的資源粒子RE(Resource Element)數(shù)，最后通過RE數(shù)來為各個PDCCH配置盡可能大的PDCCH格式，即選擇盡可能大的聚合等級。這種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是PDCCH資源分配不合理。會造成當(dāng)信道條件比較好時所需分配資源可以少一些，但實(shí)際則分配了較多的資源，造成了資源的浪費(fèi)；當(dāng)信道條件比較差時，需要較多的資源來保證傳輸?shù)目煽啃裕?dāng)有多種DCI格式復(fù)用時，則會造成PDCCH的阻塞率增加，導(dǎo)致終端的盲檢測成功率降低。
    基于上述方法所存在的問題，本文提出了一種自適應(yīng)功能的CCE分配方法，即結(jié)合CQI值高效分配CCE的方法。該方法不僅使得CCE資源得到了合理的利用，而且使終端的盲檢測成功率也得到了提高，從而使系統(tǒng)性能得到了改善。
1 系統(tǒng)模型及常規(guī)算法分析
1.1 下行物理控制信道介紹
     TD-LTE定義了三種物理控制信道類型，物理控制格式指示信道PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)，物理HARQ指示信道PHICH(Physical HARQ Indicator Channel)和PDCCH[2]。它們用于承載下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度信息、上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腍ARQ應(yīng)答信息、上行功率控制命令等，這些控制信令由物理層或媒體接入MAC(Medium Access Control)層產(chǎn)生[3]。LTE系統(tǒng)的傳輸帶寬是有限的，通常配置下行控制信道占用一個下行子幀的前1~3個OFDM符號[4]。
    表1為用于PDCCH傳輸?shù)腛FDM符號個數(shù)，由此可以看出,一個子幀用于PDCCH傳輸?shù)淖畲蟮腛FDM符號個數(shù)，為了最大程度地利用傳輸帶寬，必須在有效帶寬范圍內(nèi)讓承載PDCCH的OFDM符號數(shù)最少。

    PDCCH用于承載一個或多個終端的DCI信息，主要包括：對于下行，網(wǎng)絡(luò)端將資源分配的相關(guān)信息通知被調(diào)度的終端，終端根據(jù)DCI信息檢測物理下行共享信道PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)；對于上行，網(wǎng)絡(luò)端通知終端發(fā)送物理上行共享信道PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)使用的帶寬資源、調(diào)制編碼方式、傳輸格式等上行調(diào)度授權(quán)命令，然后終端才能在分配的物理資源上發(fā)送上行數(shù)據(jù)?？梢姡珼CI的正確檢測對上下行數(shù)據(jù)的傳輸起著非常重要的作用[1]。因此，合理地分配承載DCI的CCE資源以提高終端盲檢測的成功率是至關(guān)重要的。
    多個PDCCH可以復(fù)用在一個子幀中傳輸。其中每個PDCCH包含n個連續(xù)的CCE，并且開始位置的CCE應(yīng)滿足i mod n=0,i為CCE編號,每個CCE包含9個REG,每個REG包含4個RE，所以1個CCE包含36個RE、72 bit信息的連續(xù)資源塊。
    多個DCI經(jīng)過添加CRC、編碼、速率匹配、信道復(fù)用、加擾、調(diào)制、層映射、預(yù)編碼、四元組交織、循環(huán)移位后，映射到去除了PCFICH、PHICH，以及參考信號RS(Reference Signal)所占用的RE的控制區(qū)資源上。
    圖2給出了PCFICH、PHICH、PDCCH的資源映射過程。

  　(2)得到PDCCH可能占有的OFDM符號數(shù)。當(dāng)子幀類型為TDD子幀1或6時，判斷下行帶寬是否大于10個RBs，如果是，則再判斷高層配置的PHICH間期類型。若為普通型，則PHICH占用第1個OFDM符號，由表1得到承載PDCCH的OFDM符號數(shù)為1或2。若為擴(kuò)展型，PHICH占用前2個OFDM符號，那么承載PDCCH的OFDM符號數(shù)為2。對于其他情況，PHICH映射到前3個OFDM符號上[4]。如果判斷得到的下行帶寬小于等于10個RBs,由表1得到承載PDCCH的OFDM符號數(shù)為2。
　 (3)通過嘗試確定PDCCH占用的OFDM符號數(shù)。首先假設(shè)OFDM符號數(shù)為1，可得到所占REG個數(shù)，從而可知總的RE數(shù)。從總的RE數(shù)量中減去PCFICH、PHICH以及參考信號所占的RE數(shù)目[4]，即可得用于承載PDCCH映射的RE數(shù)，判斷是否大于36倍的nPDCCH（nPDCCH為發(fā)送的DCI個數(shù)）。如果是，則表明假設(shè)成立，即PDCCH占用的OFDM符號數(shù)為1；否則，OFDM符號數(shù)為2。
    (4)聚合等級的確定。在承載PDCCH的RE中，為每個PDCCH配置盡可能大的PDCCH格式(0，1，2，3),即選擇盡可能大的聚合等級。
    同理可得到對于擴(kuò)展型PHICH間期、帶寬小于或等于10 RB及其他情況時的OFDM符號個數(shù)以及各PDCCH格式。
　　從上述方法描述中可以看出，在確定PDCCH所占用的OFDM符號個數(shù)后，并沒有考慮信道環(huán)境質(zhì)量，而是為用戶選擇最大的聚合等級，導(dǎo)致不能兼顧小區(qū)容量、PDCCH解調(diào)性能以及資源分配的最優(yōu)化，造成資源浪費(fèi)以及系統(tǒng)性能的下降。
2 基于CQI自適應(yīng)反饋的CCE分配算法
    基于上述方法存在的問題，本文結(jié)合根據(jù)終端上報(bào)的信道質(zhì)量指示CQI所反應(yīng)的信道信噪比SNR的測量結(jié)果來確定當(dāng)前下行子幀發(fā)送的各個DCI格式的CCE聚合等級L。具體的實(shí)現(xiàn)步驟(1)~(3)步與傳統(tǒng)方法一致，在第(4)步聚合等級選擇時則是按照下述方式進(jìn)行合適的CCE數(shù)的選取來承載各種DCI格式。

    以UE專用搜索空間為例，如果當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)收到的CQI值在12~15范圍時，表示當(dāng)前的無線信道的質(zhì)量良好，為該UE所對應(yīng)的DCI格式分配一個CCE,即L=1就足夠了。然而，若當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)收到的CQI值在0~3范圍，則表示當(dāng)前無線信道環(huán)境比較差，為了充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕研裕鸵獮樵揢E所對應(yīng)的DCI格式分配8個CCE[7]，即L=8。因此，網(wǎng)絡(luò)端可以在L∈{1,2,4,8}內(nèi)選取合適的CCE數(shù)來承載PDCCH的各種DCI格式，以便PDCCH能適應(yīng)信道的變化，滿足解調(diào)誤塊率（BLER）不超過1%的要求[3]，并使得資源得到充分、合理的利用，提高UE盲檢測的成功率。
3 仿真結(jié)果及性能分析
    依據(jù)上述算法原理，在MATLAB環(huán)境下搭建整個鏈路平臺，對算法性能進(jìn)行仿真，仿真過程為10個UE分配資源，假定每個UE只有1個DCI。上下行子幀配置為1，傳輸模式為1，信道為高斯白噪聲(AWGN)信道，接收端通過盲檢測得到所需的DCI信息。 具體仿真參數(shù)如表4所示。

    通過取不同的帶寬，采用常規(guī)算法可得到4種聚合等級下所對應(yīng)的終端盲檢測成功率。而本文算法，PDCCH格式的選取與信道條件有關(guān)，在仿真中表現(xiàn)為根據(jù)信噪比的變化而變化。把兩種算法進(jìn)行仿真比較，每個信噪比情況下進(jìn)行10 000次的MATLAB仿真，得到兩種算法下PDCCH盲檢測成功率的對比，吞吐量對比以及CCE資源利用率的對比。仿真結(jié)果如圖3~圖5所示。

    從圖3可以看出:(1)終端的盲檢測成功率隨著信噪比的變化和聚合等級的選擇在變化； (2)當(dāng)信噪比一定時，聚合等級選擇得越大，即占用的CCE個數(shù)越多，盲檢測成功率越大；(3)聚合等級一定時，信噪比越大，即信道環(huán)境越好，盲檢測成功率越大；(4)采用改進(jìn)后的方法，在同等條件下，當(dāng)信道環(huán)境比較差時，可以達(dá)到與在采用傳統(tǒng)算法選擇聚合等級L=8時相當(dāng)?shù)某晒β剩S著信道條件漸漸變好，在同等條件下，成功率一直保持在高于L=4時的結(jié)果，使成功率得到了提高，而當(dāng)信道條件達(dá)到理想時，成功率則略低于L=4，而與L=2相當(dāng)，但此時成功率幾乎可以達(dá)到100%。因?yàn)樵诖藭r信道環(huán)境比較理想的情況下，網(wǎng)絡(luò)端會自適應(yīng)地分配較小的聚合等級，在保持成功率的前提下實(shí)現(xiàn)資源的合理分配利用。
    從圖4可以看出,基于常規(guī)算法的平均吞吐量低于基于CQI自適應(yīng)反饋算法的吞吐量。圖4與圖3的理論分析是相關(guān)的，盲檢測成功率越高，分配給數(shù)據(jù)信道的相關(guān)資源的可知性也就越大，吞吐量也越有保證；若盲檢測成功率低或盲檢測不成功，則無法解析數(shù)據(jù)信道，相應(yīng)地，吞吐量也就越低。
    由圖5可看出，采用本文算法的CCE資源利用率要高于采用常規(guī)算法。
    由仿真結(jié)果及分析可知，改進(jìn)后的方法綜合考慮了盲檢成功率、吞吐量及CCE的資源利用率。通過UE反饋的信道環(huán)境質(zhì)量，自適應(yīng)地選擇聚合等級，從而使資源利用率、UE覆蓋率以及PDCCH的解調(diào)性能得到了提高，系統(tǒng)性能得到了改善。
    本文從理論分析出發(fā)，根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)特性，分析了目前網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行CCE資源分配的算法，提出了一種利用UE反饋的CQI信道質(zhì)量指示自適應(yīng)地進(jìn)行CCE聚合等級選擇的改進(jìn)方法。從仿真結(jié)果可以看出本文算法使UE盲檢測成功率得到了提高、吞吐量增大、資源分配更加合理。另外，改進(jìn)方法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度極低，易于實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)應(yīng)用于國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目“TD-LTE無線終端綜合測試儀表”的開發(fā)中，并驗(yàn)證了其可行性與有效性。
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