PCFICH
每个下行子帧(不是上行子帧,也不是针对slot)被分成2部分:controlregion(控制区域)和dataregion(数据区域)。controlregion主要用于传输L1/L2control signaling,包括PCFICH/PHICH/PDCCH;dataregion主要用于传输数据,包括PSS/SSS、PBCH、PDSCH和PMCH。
图1:controlregion和dataregion
PCFICH用于通知UE对应下行子帧的控制区域的大小,即控制区域所占的OFDMsymbol的个数。或者说,PCFICH用于指示一个下行子帧中用于传输PDCCH的OFDMsymbol的个数。
每个小区在每个下行子帧有且仅有一个PCFICH。
PCFICH携带的信息为CFI(ControlFormat Indicator),且CFI的取值范围为1~3(即CFI= 1, 2 or 3;用2bit表示,CFI=4为预留,不使用)。对于下行系统带宽,控制区域所占的OFDMsymbol数为1(CFI=1)或2(CFI=2)或3(CFI=3),即等于CFI;对于下行系统带宽,控制区域所占的OFDMsymbol数为2(CFI=1)或3(CFI=2)或4(CFI=3),即等于CFI +1。(见图2)
对于TDD而言,子帧1和子帧6的控制区域至多只能有2个OFDMsymbols,这是因为在这些子帧中,PSS要占据第三个OFDMsymbol。
图2:用于PDCCH的OFDMsymbol数(见36.211的Table6.7-1)
2 bit的CFI经过码率为1/16的信道编码,得到一个32-bit的codeword。见图3。
图3:CFIcode words(见36.212的Table5.3.4-1)
接着,使用小区和子帧特定的扰码对32-bit的codeword进行加扰,以随机化小区间干扰(inter-cellinterference)。(见36.211的6.7.1节)
然后,对加扰后的32scrambled bits进行QPSK调制,得到16个调制符号(modulationsymbol)。(见36.211的6.7.2节)
再把16个调制符号进行层匹配(layermapping)和预编码(precoding)后,映射到对应的RE中去。
只有PCFICH正确解码才能知道控制区域的大小,因此PCFICH总是放在每个子帧的第一个OFDMsymbol中发送。
PCFICH的16个调制符号被分为4组,每组占一个REG,每个REG包含4个可用于传输的RE。这4个REG平均分布在整个系统带宽中,以获得频率分集增益。
每个REG包含的信息用 表示,i表示每个REG的索引,其取值范围为0~ 3。每个REG的起始RE所在的位置通过如下公式计算:
其中:
且有
从上面的公式可以看出:
(1)约为1/4下行系统带宽,也就是说,相邻的REG在频域上相隔约1/4下行系统带宽;
(2)REG的位置与小区的PhysicalCell ID和下行系统带宽相关。在选择小区的PhysicalCell ID时,需要注意避免与邻居小区的PCFICH传输发生干扰,具体内容会在后续介绍。
图4:PCFICH处理
PCFICH与PBCH在相同的天线端口集合传输。如果使用多个天线端口传输,则只能使用传输分集(transmitdiversity)。
PHICHduration的配置限制了控制区域所占的OFDM数的下限,也就是说,限制了控制区域至少需要占用的symbol数。对于下行系统带宽的小区而言,如果配置了extendedPHICH duration,UE会认为控制区域所占的OFDM数等于PHICHduration(即等于 3),此时UE可以忽略PCFICH的值;对于下行系统带宽的小区而言,由于CFI指定的可用于控制区域的symbol数可以为4(见36.212的5.3.4节),大于PHICHduration可配置的最大值3,如果此时配置了extendedPHICH duration,UE还是要使用PCFICH指定的配置(即CFI= 3,且配置了extendedPHICH duration时,控制区域所占的OFDMsymbol数为4)。即“CFI和extendedPHICH duration相比较,取其大者”(见36.213的9.1.3节)。这部分可参见我的博文《LTE:PHICH(一)》。
对于支持CA(载波聚合)的UE而言,每个CC(componentcarrier,载波单元,对应一个小区)都有各自的PCFICH,即不同的CC可能有不同大小的控制区域,也即PDSCH的起始symbol可能不同。因此,原则上UE需要在它被调度的每个CC上接收PCFICH。不同的CC可能有不同的PCI(Physicalcell ID),所以不同CC的PCFICH的位置和扰码也可能不同。
与PDCCH一样,PCFICH也是在控制区域传输的,因此,跨承载调度场景中影响PDCCH的inter-cellinterference对于PCFICH也同样存在。为了解决这个问题,Rel-10通过CrossCarrierSchedulingConfig的pdsch-Start-r10字段指定任意跨承载调度的PDSCH的起始OFDMsymbol,而不是通过解码对应CC上的PCFICH获得。
该机制并不妨碍eNodeB动态改变每个CC的控制区域的大小(虽然在许多异构网络场景中,为了实现ICIC,通常会配置一个相对静态的控制区域大小)。
PCFICH是每个TTI都会下发,并且可以动态变化的。UE在每个TTI都应该重新计算控制区域所占的OFDMsymbol的个数,并将下行系统带宽、CFI的取值、PHICHduration和pdsch-Start-r10综合考虑在内。
控制区域所占的OFDMsymbol越少,对应TTI可用于用户数据传输的OFDMsymbol就越多,相应的throughput就会越高,反之亦然。
控制区域所占的OFDMsymbol越少,对应TTI可用于PDCCH传输的OFDMsymbol就越少,则该TTI能够服务的UE就越少,即capacity越小。
所以CFI的选择需要根据场景的需求,在throughput和capacity之间取得平衡。
在配置小区的PCI时,其中一个原则时避免与邻居小区的PCFICH在频域位置上(即REG的位置)发生重叠,这样能够提高PCFICH的解码性能。关于这部分,可以参考[5],里面介绍得很详细,值得一读。
小结: 控制区域所占的OFDM数依赖于如下因素: 1)在throughput和capacity之间取得平衡;2)图2中的限制因素;3)PHICHduration的配置;4)载波聚合中pdsch-Start-r10的配置。
在配置小区的PCI时,其中一个原则时避免与邻居小区的PCFICH在频域位置上(即REG的位置)发生重叠。
【参考资料】
[1]36.211的6.7节Physical control format indicator channel
[2]36.212的5.3.4节Control format indicator
[3]《4GLTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》的10.4.1节
[4]《LTE- The UMTS Long Term Evolution, 2nd Edition》的9.3.3节和28.3.1.2节
[5]《Don'tForget PCFICH While Doing Physical Cell Identity (PCI)Planning》by Manohara