周原，李平，姚巧鴿

一種基于改進(jìn)Hash函數(shù)的LTE ePDCCH搜索空間的設(shè)計(jì)

周原，李平，姚巧鴿

對(duì)于LTE的ePDCCH來(lái)說(shuō)，從eCCE到PRB的映射沒(méi)有交織器，如果沿用PDCCH的Hash函數(shù)進(jìn)行搜索空間的隨機(jī)化處理，會(huì)造成搜索空間在頻域資源上過(guò)分集中，對(duì)集中式ePDCCH的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。為使ePDCCH的搜索空間盡量遍布在所有可能的ePDCCH資源上，對(duì)PDCCH的Hash函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以對(duì)集中式ePDCCH的搜索空間進(jìn)行隨機(jī)化處理。仿真結(jié)果表明，該方法可有效提高ePDCCH頻選調(diào)度的效率，降低ePDCCH連續(xù)調(diào)度阻塞的概率。

LTE；搜索空間；盲檢

0 引言

LTE（Long Term Evolution）作為一種準(zhǔn)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交頻分復(fù)用）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，即多輸入多輸出）技術(shù)，在20MHz帶寬下，下行峰值速率可達(dá) 100 Mbit/s，上行峰值速率可達(dá)50Mbit/s，對(duì)系統(tǒng)延遲要求非常高[1]。

LTE系統(tǒng)的PDCCH（Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道）是系統(tǒng)資源分配和調(diào)度的核心，對(duì)其接收的快慢直接影響著整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)速度。但在接收時(shí)，由于終端UE不知道當(dāng)前PDCCH傳輸?shù)男畔?nèi)容和格式，也不知道自己所需信息在什么位置，因此需要采用盲檢測(cè)的方式。如果讓終端對(duì)接收到的所有PDCCH進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)導(dǎo)致效率低下，檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此必須設(shè)計(jì)合理的搜索空間，采取有效的方法來(lái)減少盲檢次數(shù)，提高檢測(cè)效率，縮短反應(yīng)時(shí)間。

1 PDCCH的接收流程

PDCCH接收端的接收過(guò)程是LTE系統(tǒng)發(fā)送端的反過(guò)程。按照3GPP的標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明，其接收流程可用圖1來(lái)表示[2-3]：

圖1 PDCCH接收流程圖

eNodeB針對(duì)多個(gè)UE同時(shí)發(fā)送PDCCH，需要終端不斷檢測(cè)下行的PDCCH調(diào)度信息。由于UE事先無(wú)法確定發(fā)端的PDCCH格式和所包含的信息，UE就需要采用盲檢測(cè)的方式對(duì)搜索空間中的CCEs集合等級(jí)逐一進(jìn)行嘗試。因此，搜索空間的設(shè)計(jì)是否合理，是否能夠有效限制盲檢次數(shù)，是提高檢測(cè)效率，縮短整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵。

2 搜索空間設(shè)計(jì)

在PDCCH的搜索空間設(shè)計(jì)中，采用Hash函數(shù)對(duì)CCE搜索空間進(jìn)行隨機(jī)化，以減小調(diào)度擁塞的概率。在第k個(gè)子幀中，第m個(gè)候選所對(duì)應(yīng)的搜索空間為公式（1）：

但對(duì)于LTE版本10中的ePDCCH（Enhanced Physical Downlink Control Channel，增強(qiáng)的物理下行控制信道）來(lái)說(shuō)，從eCCE到PRB的映射并沒(méi)有交織器，如果沿用PDCCH的Hash函數(shù)，會(huì)造成搜索空間在頻域資源上的過(guò)分集中，不能充分地發(fā)揮頻率選擇和波束賦形的作用，對(duì)集中式ePDCCH的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。為了使得ePDCCH的搜索空間盡量遍布在所有可能的ePDCCH資源上，對(duì)PDCCH的Hash函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以對(duì)集中式ePDCCH的搜索空間進(jìn)行隨機(jī)化處理。在第k個(gè)子幀中，第m個(gè)候選所對(duì)應(yīng)的搜索空間為公式（2）：

圖2 采用兩種Hash函數(shù)所對(duì)應(yīng)的搜索空間的比較

3 性能仿真分析

為便于對(duì)所設(shè)計(jì)的搜索空間的性能進(jìn)行分析，采用Hash函數(shù)所對(duì)應(yīng)的搜索空間性能進(jìn)行仿真對(duì)比。仿真的條件是有兩個(gè)ePDCCH集合，都是集中式的，每個(gè)ePDCCH集合由4個(gè)PRB組成。有16個(gè)終端UE，每個(gè)子幀同時(shí)調(diào)度的終端數(shù)目可以是2，4，6，8，10，12，14或16。eCCE的聚合等級(jí)為1，2，4和8，出現(xiàn)的概率分別為30%，50%，15%和5%。仿真結(jié)果如圖3所示：

圖3 采用兩種Hash函數(shù)最好的PRB被調(diào)度的概率

圖3的橫坐標(biāo)是每個(gè)子幀同時(shí)調(diào)度的終端數(shù)目，縱坐標(biāo)是最好的PRB被調(diào)度的概率，該量度反映了頻選調(diào)度的有效性，此值越高，說(shuō)明ePDCCH是在信道最好的PRB中發(fā)送的可能性越大。從結(jié)果中還可看到，這個(gè)量度隨著被調(diào)度終端數(shù)目的增大而降低，原因是更多的終端在競(jìng)爭(zhēng)有限的ePDCCH資源。

從圖3中的仿真結(jié)果來(lái)看，采用改進(jìn)Hash函數(shù)可以明顯提高ePDCCH頻選調(diào)度的效率。

如圖4所示：

圖4 UE兩次遇到阻塞間隔的分布

同于一個(gè)終端UE，它前后兩次遇到ePDCCH調(diào)度阻塞的時(shí)間間隔的分布，橫坐標(biāo)是調(diào)度阻塞的時(shí)間間隔，縱坐標(biāo)是調(diào)度阻塞概率。從仿真結(jié)果可見(jiàn)，如果搜索空間不隨子幀變化，例如Yk是個(gè)常量，則有90%的可能性，給一個(gè)終端的ePDCCH會(huì)連續(xù)處于調(diào)度阻塞，而當(dāng)Yk像PDCCH那樣隨著子幀變化，則只有44%的可能性，ePDCCH處于連續(xù)的調(diào)度阻塞。所以通過(guò)Yk的隨機(jī)化，連續(xù)調(diào)度阻塞的概率明顯得到改善。

4 總結(jié)

本文所提出的基于改進(jìn)Hash函數(shù)對(duì)LTE ePDCCH搜索空間的設(shè)計(jì)，較好地解決了沿用PDCCH的Hash函數(shù)會(huì)造成搜索空間在頻域資源上的過(guò)分集中，不能充分地發(fā)揮頻率選擇和波束賦形的問(wèn)題。仿真結(jié)果表明，采用改進(jìn)的Hash函數(shù)在提高ePDCCH頻選調(diào)度的效率，降低ePDCCH連續(xù)調(diào)度阻塞的概率方面具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。

[1] 李小文,賈海峰. 一種LTE系統(tǒng)減少PDCCH盲檢次數(shù)的方法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2012,38(4):87-89.

[2] 3GPP TS 36.211 v9.1.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Physical Channels and Modulation (Release 9)[S] .2010.

[3] 沈嘉,索士強(qiáng),全海洋.3GPP 長(zhǎng)期演進(jìn) (LTE) 技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:人民郵電出版社, 2010:249-256.

[4] 3GPP TS 36.213 v9.1.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); [M]Physical layer procedures (Release 9)[S] .2010.

The Design of Search Space in LTE ePDCCH Based on Improved Hash Function

Zhou Yuan, Li Ping, Yao Qiaoge
（Information Engineering College, Huanghuai University, Zhumadian 463000,China）

Due to no interleaver in the eCCE to PRB mapping in LTE ePDCCH, if the Hash function was used in search space randomization, the search space would be too concentrated in frequency domain resource. In order to make the ePDCCH search space across all ePDCCH resources, the improved Hash function was used in the randomization of centralized ePDCCH search space. The simulation results show that the method can improved the efficiency of ePDCCH frequency selective scheduling effectively, and reduce the probability of continuous scheduling blocking.

LTE; Search Space; Blind Detection

TN929.5

A

1007-757X(2014)07-0019-03

2014.04.29）

河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（142102210335）

周 原（1981-），男，河南駐馬店，黃淮學(xué)院信息工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：LTE通信技術(shù)、信號(hào)處理，駐馬店 463000李 平（1976-），女，河南駐馬店，黃淮學(xué)院信息工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：信號(hào)傳輸與處理，駐馬店 463000姚巧鴿（1984-），女，河南洛陽(yáng)，黃淮學(xué)院信息工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：LTE通信技術(shù)、信號(hào)處理，駐馬店 463000