在LTE系統中，CCE是承載控制信息所用的物理資源，被上下行調度共用[1]。下行控制信息DCI(Downlink Control Information)承載了上下行調度等大量重要的控制信息，是接收端用戶實現數據解調的重要依據。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，則會直接導致UE盲檢測成功率的下降，若分配的CCE數量太多，則會造成資源的浪費使資源利用率下降，從而導致系統性能下降。因此，承載DCI的CCE資源的分配就顯得至關重要。

     傳統的實現方法是通過高層配置的相關參數來確定用于物理下行控制信道PDCCH（Physical Downlink Control Channel)的正交頻分復用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplex)符號數，并根據該數計算用于承載PDCCH映射的資源粒子RE(Resource Element)數，最后通過RE數來為各個PDCCH配置盡可能大的PDCCH格式，即選擇盡可能大的聚合等級。這種實現方法的優點是易于實現，缺點是PDCCH資源分配不合理。會造成當信道條件比較好時所需分配資源可以少一些，但實際則分配了較多的資源，造成了資源的浪費；當信道條件比較差時，需要較多的資源來保證傳輸的可靠性，當有多種DCI格式復用時，則會造成PDCCH的阻塞率增加，導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功能的CCE分配方法，即結合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，從而使系統性能得到了改善。
1 系統模型及常規算法分析
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據傳輸的調度信息、上行數據傳輸的HARQ應答信息、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)層產生[3]。LTE系統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傳輸的OFDM符號個數，由此可以看出,一個子幀用于PDCCH傳輸的最大的OFDM符號個數，為了最大程度地利用傳輸帶寬，必須在有效帶寬范圍內讓承載PDCCH的OFDM符號數最少。

    PDCCH用于承載一個或多個終端的DCI信息，主要包括：對于下行，網絡端將資源分配的相關信息通知被調度的終端，終端根據DCI信息檢測物理下行共享信道PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)；對于上行，網絡端通知終端發送物理上行共享信道PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)使用的帶寬資源、調制編碼方式、傳輸格式等上行調度授權命令，然后終端才能在分配的物理資源上發送上行數據。可見，DCI的正確檢測對上下行數據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重要的。
    多個PDCCH可以復用在一個子幀中傳輸。其中每個PDCCH包含n個連續的CCE，并且開始位置的CCE應滿足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信息的連續資源塊。
    多個DCI經過添加CRC、編碼、速率匹配、信道復用、加擾、調制、層映射、預編碼、四元組交織、循環移位后，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。當子幀類型為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符號數為1或2。若為擴展型，PHICH占用前2個OFDM符號，那么承載PDCCH的OFDM符號數為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符號數為2。
　 (3)通過嘗試確定PDCCH占用的OFDM符號數。首先假設OFDM符號數為1，可得到所占REG個數，從而可知總的RE數。從總的RE數量中減去PCFICH、PHICH以及參考信號所占的RE數目[4]，即可得用于承載PDCCH映射的RE數，判斷是否大于36倍的nPDCCH（nPDCCH為發送的DCI個數）。如果是，則表明假設成立，即PDCCH占用的OFDM符號數為1；否則，OFDM符號數為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符號個數后，并沒有考慮信道環境質量，而是為用戶選擇最大的聚合等級，導致不能兼顧小區容量、PDCCH解調性能以及資源分配的最優化，造成資源浪費以及系統性能的下降。
2 基于CQI自適應反饋的CCE分配算法
    基于上述方法存在的問題，本文結合根據終端上報的信道質量指示CQI所反應的信道信噪比SNR的測量結果來確定當前下行子幀發送的各個DCI格式的CCE聚合等級L。具體的實現步驟(1)~(3)步與傳統方法一致，在第(4)步聚合等級選擇時則是按照下述方式進行合適的CCE數的選取來承載各種DCI格式。

    以UE專用搜索空間為例，如果當前網絡收到的CQI值在12~15范圍時，表示當前的無線信道的質量良好，為該UE所對應的DCI格式分配一個CCE,即L=1就足夠了。然而，若當前網絡收到的CQI值在0~3范圍，則表示當前無線信道環境比較差，為了充分實現數據傳輸的健壯性，就要為該UE所對應的DCI格式分配8個CCE[7]，即L=8。因此，網絡端可以在L∈{1,2,4,8}內選取合適的CCE數來承載PDCCH的各種DCI格式，以便PDCCH能適應信道的變化，滿足解調誤塊率（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 仿真結果及性能分析
    依據上述算法原理，在MATLAB環境下搭建整個鏈路平臺，對算法性能進行仿真，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。 具體仿真參數如表4所示。

    通過取不同的帶寬，采用常規算法可得到4種聚合等級下所對應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，在仿真中表現為根據信噪比的變化而變化。把兩種算法進行仿真比較，每個信噪比情況下進行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)當信噪比一定時，聚合等級選擇得越大，即占用的CCE個數越多，盲檢測成功率越大；(3)聚合等級一定時，信噪比越大，即信道環境越好，盲檢測成功率越大；(4)采用改進后的方法，在同等條件下，當信道環境比較差時，可以達到與在采用傳統算法選擇聚合等級L=8時相當的成功率，隨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時的結果，使成功率得到了提高，而當信道條件達到理想時，成功率則略低于L=4，而與L=2相當，但此時成功率幾乎可以達到100%。因為在此時信道環境比較理想的情況下，網絡端會自適應地分配較小的聚合等級，在保持成功率的前提下實現資源的合理分配利用。
    從圖4可以看出,基于常規算法的平均吞吐量低于基于CQI自適應反饋算法的吞吐量。圖4與圖3的理論分析是相關的，盲檢測成功率越高，分配給數據信道的相關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，則無法解析數據信道，相應地，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算法。
    由仿真結果及分析可知，改進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反饋的信道環境質量，自適應地選擇聚合等級，從而使資源利用率、UE覆蓋率以及PDCCH的解調性能得到了提高，系統性能得到了改善。
    本文從理論分析出發，根據TD-LTE系統特性，分析了目前網絡端進行CCE資源分配的算法，提出了一種利用UE反饋的CQI信道質量指示自適應地進行CCE聚合等級選擇的改進方法。從仿真結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，改進方法的實現復雜度極低，易于實現，已經應用于國家科技重大專項項目“TD-LTE無線終端綜合測試儀表”的開發中，并驗證了其可行性與有效性。
參考文獻
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