楊舵+張萌+張欣

【摘要】隨著LTE-Advaanced系統(tǒng)中，信道在容量和其他性能上的大幅度提高，控制信道技術(shù)成為決定數(shù)據(jù)信道性能好壞的關(guān)鍵因素。通過(guò)研究ePDCCH的資源結(jié)構(gòu)，對(duì)ePDCCH的傳輸方式等重要特征進(jìn)行了分析，并針對(duì)控制信道的資源分配問(wèn)題，對(duì)集中式和分布式兩種傳輸類型分別提出了增強(qiáng)型資源粒子組（EREG）到增強(qiáng)型控制粒子（ECCE）的資源映射方式。最后，根據(jù)對(duì)實(shí)際映射關(guān)系圖的分析和性能評(píng)估，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的映射方案的合理性和可行性。

【關(guān)鍵詞】增強(qiáng)型控制信道LTE-Advanced資源分配映射

增強(qiáng)型控制信道LTE-Advanced資源分配映射

Resource Mapping of ePDCCH Channel in LTE-Advanced

YANG Duo, ZHANG Meng, ZHANG Xin, YANG Da-cheng

(Wireless Theory and Technology Laboratory, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)

[Abstract] As the channel capacity and performance of LTE-Advanced systems are significantly improved, control channel technology becomes a key factor to determine whether the performance of data channel is good. By studying the resource structure, the transmission model of ePDCCH is analyzed. According to the resource allocation problems of control channel, two different modes of enhanced resource element group (EREG) mapping to enhanced control channel element (ECCE) are put forward to support centralized and distributed transmission. Finally, the mapping scheme is proved to be reasonable and feasible by the analysis of the actual mapping diagram.

[Key words]ePDCCHLTE-Advancedresource allocationmapping

1 前言

隨著LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)的制定，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸需求日益增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的PDCCH（Physical Downlink Control Channel，下行控制信道技術(shù)）在一個(gè)子幀內(nèi)，只占用3個(gè)OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）符號(hào)，其設(shè)計(jì)主要針對(duì)同構(gòu)蜂窩組網(wǎng)的場(chǎng)景。3GPP在R11中引入異構(gòu)組網(wǎng)場(chǎng)景，CoMP、eICIC以及CA等新技術(shù)加大了控制信道的負(fù)荷，原有的PDCCH信道技術(shù)在容量上嚴(yán)重受限，成為影響系統(tǒng)性能的顯著瓶頸。同時(shí)，PDCCH全帶寬發(fā)送分集傳輸，無(wú)法有效波束賦形增益以及頻率選擇性增益。因此，3GPP在最新標(biāo)準(zhǔn)中提出了增強(qiáng)型控制信道ePDCCH技術(shù)，來(lái)提升控制信道的性能。

本文介紹了ePDCCH技術(shù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和準(zhǔn)則，闡明了ePDCCH資源粒子與結(jié)構(gòu)，對(duì)R11標(biāo)準(zhǔn)中，ePDCCH與PDSCH（Physical Downlink Shared Control Channel，物理下行共享信道）的傳輸類型以及搜索空間等重要方面進(jìn)行分析。為改善ePDCCH的資源分配方式，還對(duì)ECCE到EREG的映射方式進(jìn)行了研究，提出了映射設(shè)計(jì)規(guī)則及評(píng)價(jià)方案，根據(jù)不同的傳輸方式設(shè)計(jì)最優(yōu)化的映射方案，并對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)估。

2 ePDCCH的資源構(gòu)成

增強(qiáng)型下行控制信道的設(shè)計(jì)目標(biāo)包括：支持增加下行控制信道的容量、波束賦形和空間復(fù)用以及在頻域上的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)等。R11標(biāo)準(zhǔn)中提出的ePDCCH信道技術(shù)是基于傳統(tǒng)的PDCCH信道技術(shù)發(fā)展出來(lái)的，要研究ePDCCH的資源構(gòu)成，首先應(yīng)該了解LTE系統(tǒng)中PDCCH的資源構(gòu)成。

2.1PDCCH的資源構(gòu)成

由于PDCCH的傳輸帶寬內(nèi)可以同時(shí)包含多個(gè)PDCCH，為了更有效地配置PDCCH和其他下行控制信道的時(shí)頻資源，LTE定義了兩個(gè)專用的控制信道資源單位：資源粒子群（REG）和控制信道單元（CCE）。每個(gè)REG由同一OFDM符號(hào)上的4個(gè)相鄰RE組成，而每個(gè)CCE由9個(gè)REG構(gòu)成。PDCCH在一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的CCE上傳輸，根據(jù)3GPP制定的技術(shù)規(guī)范，LTE系統(tǒng)中支持4種不同類型的PDCCH。

2.2ePDCCH的時(shí)頻結(jié)構(gòu)

基于PDCCH的資源結(jié)構(gòu)，ePDCCH的組成單元是增強(qiáng)型資源粒子群EREG和增強(qiáng)型控制信道粒子ECCE，其中每個(gè)ePDCCH可以由一個(gè)或多個(gè)ECCE來(lái)傳輸，而每個(gè)ECCE又包含4個(gè)或8個(gè)EREG。如圖1所示，給出了LTE-Advanced系統(tǒng)中，一個(gè)PRB pair內(nèi)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)PRB pair內(nèi)有16個(gè)EREG，按0～15進(jìn)行編號(hào)，其中每個(gè)EREG包含9個(gè)RE（見圖1），所有編號(hào)為n的RE共同組成了EREG #n。該設(shè)計(jì)方式使得ECCE在尺寸上與CCE相近。3GPP規(guī)定，不考慮DM-RS（Demodulation Reference Signal，解調(diào)參考信號(hào)），EREG應(yīng)該遵循頻域優(yōu)先于時(shí)域的順序映射到RE上。其利用交織技術(shù)，使得在資源塊上所有RE能夠均勻分布在時(shí)域和頻域上，這有利于系統(tǒng)獲得分集增益，提高控制信道的時(shí)間選擇性和頻率選擇性，并能有效削弱控制信道受到深衰落的影響。

無(wú)論是集中式還是分布式ePDCCH，在R11標(biāo)準(zhǔn)中，均將EREG按照編號(hào)分為4組：

（1）EREG#{0,4,8,12}構(gòu)成EREG組#0；

（2）EREG#{1,5,9,13}構(gòu)成EREG組#1；

（3）EREG#{2,6,10,14}構(gòu)成EREG組#2；

（4）EREG#{3,7,11,15}構(gòu)成EREG組#3。

當(dāng)ECCE包含4個(gè)EREG時(shí)，由一個(gè)EREG組構(gòu)成；若包含8個(gè)EREG，則由EREG組#(0+2)或組#(1+3)構(gòu)成。

3 ePDCCH的傳輸類型

ePDCCH可以在兩種不同的傳輸方式下工作，分別是集中式和分布式傳輸。無(wú)論哪種方式，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。LTE-Advanced系統(tǒng)中，傳輸方式的差異主要體現(xiàn)在EREG到ECCE的不同映射方式，這也給系統(tǒng)性能帶來(lái)了不同影響。ePDCCH集中式傳輸和分布式傳輸在資源映射的差異，如圖2所示：

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圖2每個(gè)ePDCCH配置有2個(gè)PRB pair的集中式和分布式ePDCCH傳輸

當(dāng)信道為可用狀態(tài)，每個(gè)ePDCCH的頻譜效率可通過(guò)頻率選擇性調(diào)度、波束賦形以及MIMO技術(shù)來(lái)得以提高，而集中式傳輸方式的設(shè)計(jì)使得這些技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。由于ePDCCH資源集中占用PDSCH的一個(gè)子集，通信網(wǎng)絡(luò)在調(diào)度ePDCCH時(shí)，可采用較好的頻帶與預(yù)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率選擇性和波束賦形增益。如圖2左側(cè)所示，集中式傳輸方式中，構(gòu)成ECCE的所有EREGs位于同一PRB pair內(nèi)。然而在信道條件不好時(shí)，集中式傳輸可能會(huì)受到深衰落的嚴(yán)重影響。因此，R11中設(shè)計(jì)了分布式傳輸方式來(lái)解決這一問(wèn)題。分布式傳輸利用頻率分集技術(shù)，將DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）分布在整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)的多個(gè)PRB pair里，構(gòu)成ECCE的EREGs分布在不同PRB pair內(nèi)。如圖2右側(cè)所示，由位于2個(gè)不同PRB pair內(nèi)的EREGs構(gòu)成ECCE。

將兩者進(jìn)行比較，集中式傳輸能把若干連續(xù)子載波分配給一個(gè)用戶，該方式下系統(tǒng)可通過(guò)頻域調(diào)度技術(shù)，選擇較優(yōu)的子載波組來(lái)進(jìn)行傳輸，從而獲得頻域上的調(diào)度增益和時(shí)域上的多用戶分集增益，但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶的平均性能略差；而分布式傳輸將分配給用戶的子載波分散到整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)，以獲得較大的頻率分集增益，避免在頻域上受到深衰落的影響，但其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。下面將研究ePDCCH分別在集中式和分布式兩種傳輸類型下的資源映射方式。

4 EREG到ECCE映射方式的設(shè)計(jì)

3GPP定義EREG，主要為支持PCFICH、PHICH等數(shù)據(jù)量很小的控制信道的資源分配；而定義相對(duì)較大的ECCE，則是為用于數(shù)據(jù)量相對(duì)較大的ePDCCH的資源分配。由此可知，EREG到ECCE的資源映射方式會(huì)直接影響ePDCCH在時(shí)頻結(jié)構(gòu)上的資源分配，從而決定控制信道對(duì)系統(tǒng)性能的影響。而ePDCCH對(duì)ECCE更高等級(jí)的聚合，能支持MU-MIMO技術(shù)，避免天線端口間的阻塞限制。本文對(duì)集中式和分布式這兩種傳輸分別提出了EREG到ECCE的映射方案，以解決控制信道中資源分配問(wèn)題。

4.1資源映射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)EREG到ECCE的映射方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于映射的基本目標(biāo)：對(duì)于分布式ePDCCH，構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG應(yīng)盡可能多地分布在不同的PRB pair上，以收獲盡量多的頻率分集。若集中式ePDCCH和分布式ePDCCH集合分配到有重疊的PRB pair上時(shí)，應(yīng)最小化由這兩集合傳輸?shù)腄CI所引起的阻塞等。本文總結(jié)映射的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）集中式ePDCCH中，ECCE應(yīng)優(yōu)先聚合同一PRB pair內(nèi)的EREGs，以支持頻域調(diào)度選擇性傳輸。

（2）分布式ePDCCH中，ECCE包含的EREGs應(yīng)盡可能多地位于不同PRB pairs，以通過(guò)最大化頻率分集，提高獲得的增益。

（3）分布式ePDCCH應(yīng)優(yōu)先聚合位于一個(gè)EREG組內(nèi)的ECCEs，以避免由于單個(gè)Distributed DCI信息引起的阻塞。

（4）集中式和分布式的ECCE，應(yīng)使得在同一EREG組內(nèi)的ECCE的索引號(hào)相同，以最小化PUCCH上ACK/NACK資源分配引起的阻塞。

設(shè)用于ePDCCH傳輸?shù)腜RB pair個(gè)數(shù)為N，取值為N={2,4,8}；而構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG數(shù)量設(shè)為M，取值為M={4,8}。歸納并整理多個(gè)提案總結(jié)的映射方案，對(duì)其作進(jìn)一步地改進(jìn)，本文提出了ECCE到EREG的映射公式。在PRB pair的數(shù)量N和EREG數(shù)量M的不同取值組合下，分類討論并評(píng)估不同的映射方案，以驗(yàn)證其是否能滿足以上映射評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

4.2集中式ECCE的映射方案

在集中式ePDCCH傳輸?shù)那闆r下，每個(gè)PRB pair上的集中式ECCE的數(shù)量為D=16/M。將不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，則位于第對(duì)PRB pair上、編號(hào)為k的ECCE，由如下的EREG資源聚合而成：

（1）

其中，M表示ECCE中EREG的數(shù)量。由式（1）可以得出，所有組成編號(hào)為ECCE #k的EREG都位于PRB pair 上，且這些EREG的編號(hào)為。

4.3分布式ECCE的映射方案

在分布式ePDCCH傳輸?shù)那闆r下，在一個(gè)PRB pair上，分布式ECCE數(shù)量最多為D=16/M。將不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，則位于第對(duì)PRB pair上、編號(hào)為k的ECCE，由如下的EREG資源聚合而成：

（2）

同理可分析得出，在提出的分布式的映射方案中，組成編號(hào)為ECCE #k的EREG，分布在編號(hào)為的PRB pair上，且這些EREG的編號(hào)為。

5 映射方案的驗(yàn)證與分析

為了驗(yàn)證上文針對(duì)集中式和分布式傳輸分別提出的從ECCE到EREG的映射方案是否可行，下面將分別針對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證與分析。

按照式（1）設(shè)計(jì)的映射方式，對(duì)PRB pair數(shù)量N和構(gòu)成ECCE的EREG數(shù)量M的不同取值分別作討論，得到如圖3所示的集中式映射關(guān)系圖。

從圖3的a、b、c圖可知，當(dāng)ECCE的聚合度為4時(shí)，每個(gè)ECCE由一個(gè)EREG組構(gòu)成；當(dāng)ECCE的聚合度大于4時(shí)，每個(gè)ECCE會(huì)由多個(gè)EREG組構(gòu)成，并確保構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG資源都位于同一PRB pair上，從而有效地獲得頻域調(diào)度選擇性。系統(tǒng)可以根據(jù)信道實(shí)時(shí)情況，選擇信道條件優(yōu)良、不堵塞的頻段集中進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的傳輸，保證良好的通信質(zhì)量。

同理，按照式（2）對(duì)分布式ECCE的映射設(shè)計(jì)，對(duì)PRB pair數(shù)量N和構(gòu)成ECCE的EREG數(shù)量M的不同取值分別作討論，得到如圖4所示的分布式映射關(guān)系圖。

由圖4可知，式（2）映射方式保證了構(gòu)成每個(gè)ECCE的所有EREG都盡可能多地分布在不同的PRB pair上，其降低了傳輸信號(hào)集中遇到深衰落的概率，是獲得頻率分集增益的重要保障。

該映射方式能提高頻譜利用率。無(wú)論是集中式還是分布式ECCE的資源映射，均滿足構(gòu)成ECCE的EREG盡量位于編號(hào)相同的EREG組內(nèi)這一標(biāo)準(zhǔn)。其不僅優(yōu)化了映射復(fù)雜度，而且當(dāng)集中式和分布式ECCE占用資源重合時(shí)，避免了由于分布式DCI位置過(guò)度分散，導(dǎo)致頻率資源碎片化，從而造成占用相對(duì)連續(xù)頻率資源的集中式ECCE，因資源不充足產(chǎn)生阻塞。

上行的PUCCH中承載的ACK/NACK所占用的資源，其索引與下行所分配的第一個(gè)控制信道ECCE索引相對(duì)應(yīng)。若下行集中式和分布式的控制ECCE編號(hào)互不相同，會(huì)使得上行的ACK/NACK資源分配受到限制。ePDCCH對(duì)ECCE和EREG資源的有效分配能避免天線端口間的阻塞限制，從而提升MU-MIMO的調(diào)度選擇能力。

通過(guò)以上性能評(píng)估，驗(yàn)證了本文提出的映射方式均滿足EREG到ECCE映射的原則，可以提升增強(qiáng)型控制信道技術(shù)的資源分配效率，并使得LTE-Advanced通信系統(tǒng)的性能得到大幅提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，LTE- Advanced標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)技術(shù)越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。R11標(biāo)準(zhǔn)中提出的ePDCCH技術(shù)，復(fù)用方式、傳輸類型等技術(shù)已經(jīng)成型。而筆者提出的ECCE到EREG的映射方式能夠解決控制信道資源分配的問(wèn)題，并可有效地提高頻譜利用率。由于標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間的限制，在最新的R12標(biāo)準(zhǔn)中，3GPP會(huì)繼續(xù)對(duì)ePDCCH的天線資源映射和搜索空間等不完善技術(shù)做進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李欣,陳鵬. LTE-A中ePDCCH技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展[A]. 2012全國(guó)無(wú)線及移動(dòng)通信學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上）[C]. 2012: 21-24.

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[9] 3GPP R1-125004. Remaining Details of eREG/eCCE Definitions for ePDCCH[S]. 2012.★

作者簡(jiǎn)介楊舵：現(xiàn)就讀于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，目前主要研究方向：4G移動(dòng)通信理論、LTE控制信道技術(shù)以及系統(tǒng)級(jí)仿真。張萌：現(xiàn)就讀于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，目前主要研究方向：干擾共存、LTE相關(guān)的信令優(yōu)化、LTE控制信道技術(shù)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源管理。張欣：博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)任北京郵電大學(xué)副教授，目前主要研究方向：移動(dòng)通信系統(tǒng)的理論和技術(shù)、空中接口性能和仿真方法等。endprint

圖2每個(gè)ePDCCH配置有2個(gè)PRB pair的集中式和分布式ePDCCH傳輸

當(dāng)信道為可用狀態(tài)，每個(gè)ePDCCH的頻譜效率可通過(guò)頻率選擇性調(diào)度、波束賦形以及MIMO技術(shù)來(lái)得以提高，而集中式傳輸方式的設(shè)計(jì)使得這些技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。由于ePDCCH資源集中占用PDSCH的一個(gè)子集，通信網(wǎng)絡(luò)在調(diào)度ePDCCH時(shí)，可采用較好的頻帶與預(yù)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率選擇性和波束賦形增益。如圖2左側(cè)所示，集中式傳輸方式中，構(gòu)成ECCE的所有EREGs位于同一PRB pair內(nèi)。然而在信道條件不好時(shí)，集中式傳輸可能會(huì)受到深衰落的嚴(yán)重影響。因此，R11中設(shè)計(jì)了分布式傳輸方式來(lái)解決這一問(wèn)題。分布式傳輸利用頻率分集技術(shù)，將DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）分布在整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)的多個(gè)PRB pair里，構(gòu)成ECCE的EREGs分布在不同PRB pair內(nèi)。如圖2右側(cè)所示，由位于2個(gè)不同PRB pair內(nèi)的EREGs構(gòu)成ECCE。

將兩者進(jìn)行比較，集中式傳輸能把若干連續(xù)子載波分配給一個(gè)用戶，該方式下系統(tǒng)可通過(guò)頻域調(diào)度技術(shù)，選擇較優(yōu)的子載波組來(lái)進(jìn)行傳輸，從而獲得頻域上的調(diào)度增益和時(shí)域上的多用戶分集增益，但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶的平均性能略差；而分布式傳輸將分配給用戶的子載波分散到整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)，以獲得較大的頻率分集增益，避免在頻域上受到深衰落的影響，但其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。下面將研究ePDCCH分別在集中式和分布式兩種傳輸類型下的資源映射方式。

4 EREG到ECCE映射方式的設(shè)計(jì)

3GPP定義EREG，主要為支持PCFICH、PHICH等數(shù)據(jù)量很小的控制信道的資源分配；而定義相對(duì)較大的ECCE，則是為用于數(shù)據(jù)量相對(duì)較大的ePDCCH的資源分配。由此可知，EREG到ECCE的資源映射方式會(huì)直接影響ePDCCH在時(shí)頻結(jié)構(gòu)上的資源分配，從而決定控制信道對(duì)系統(tǒng)性能的影響。而ePDCCH對(duì)ECCE更高等級(jí)的聚合，能支持MU-MIMO技術(shù)，避免天線端口間的阻塞限制。本文對(duì)集中式和分布式這兩種傳輸分別提出了EREG到ECCE的映射方案，以解決控制信道中資源分配問(wèn)題。

4.1資源映射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)EREG到ECCE的映射方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于映射的基本目標(biāo)：對(duì)于分布式ePDCCH，構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG應(yīng)盡可能多地分布在不同的PRB pair上，以收獲盡量多的頻率分集。若集中式ePDCCH和分布式ePDCCH集合分配到有重疊的PRB pair上時(shí)，應(yīng)最小化由這兩集合傳輸?shù)腄CI所引起的阻塞等。本文總結(jié)映射的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）集中式ePDCCH中，ECCE應(yīng)優(yōu)先聚合同一PRB pair內(nèi)的EREGs，以支持頻域調(diào)度選擇性傳輸。

（2）分布式ePDCCH中，ECCE包含的EREGs應(yīng)盡可能多地位于不同PRB pairs，以通過(guò)最大化頻率分集，提高獲得的增益。

（3）分布式ePDCCH應(yīng)優(yōu)先聚合位于一個(gè)EREG組內(nèi)的ECCEs，以避免由于單個(gè)Distributed DCI信息引起的阻塞。

（4）集中式和分布式的ECCE，應(yīng)使得在同一EREG組內(nèi)的ECCE的索引號(hào)相同，以最小化PUCCH上ACK/NACK資源分配引起的阻塞。

設(shè)用于ePDCCH傳輸?shù)腜RB pair個(gè)數(shù)為N，取值為N={2,4,8}；而構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG數(shù)量設(shè)為M，取值為M={4,8}。歸納并整理多個(gè)提案總結(jié)的映射方案，對(duì)其作進(jìn)一步地改進(jìn)，本文提出了ECCE到EREG的映射公式。在PRB pair的數(shù)量N和EREG數(shù)量M的不同取值組合下，分類討論并評(píng)估不同的映射方案，以驗(yàn)證其是否能滿足以上映射評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

4.2集中式ECCE的映射方案

在集中式ePDCCH傳輸?shù)那闆r下，每個(gè)PRB pair上的集中式ECCE的數(shù)量為D=16/M。將不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，則位于第對(duì)PRB pair上、編號(hào)為k的ECCE，由如下的EREG資源聚合而成：

（1）

其中，M表示ECCE中EREG的數(shù)量。由式（1）可以得出，所有組成編號(hào)為ECCE #k的EREG都位于PRB pair 上，且這些EREG的編號(hào)為。

4.3分布式ECCE的映射方案

在分布式ePDCCH傳輸?shù)那闆r下，在一個(gè)PRB pair上，分布式ECCE數(shù)量最多為D=16/M。將不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，則位于第對(duì)PRB pair上、編號(hào)為k的ECCE，由如下的EREG資源聚合而成：

（2）

同理可分析得出，在提出的分布式的映射方案中，組成編號(hào)為ECCE #k的EREG，分布在編號(hào)為的PRB pair上，且這些EREG的編號(hào)為。

5 映射方案的驗(yàn)證與分析

為了驗(yàn)證上文針對(duì)集中式和分布式傳輸分別提出的從ECCE到EREG的映射方案是否可行，下面將分別針對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證與分析。

按照式（1）設(shè)計(jì)的映射方式，對(duì)PRB pair數(shù)量N和構(gòu)成ECCE的EREG數(shù)量M的不同取值分別作討論，得到如圖3所示的集中式映射關(guān)系圖。

從圖3的a、b、c圖可知，當(dāng)ECCE的聚合度為4時(shí)，每個(gè)ECCE由一個(gè)EREG組構(gòu)成；當(dāng)ECCE的聚合度大于4時(shí)，每個(gè)ECCE會(huì)由多個(gè)EREG組構(gòu)成，并確保構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG資源都位于同一PRB pair上，從而有效地獲得頻域調(diào)度選擇性。系統(tǒng)可以根據(jù)信道實(shí)時(shí)情況，選擇信道條件優(yōu)良、不堵塞的頻段集中進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的傳輸，保證良好的通信質(zhì)量。

同理，按照式（2）對(duì)分布式ECCE的映射設(shè)計(jì)，對(duì)PRB pair數(shù)量N和構(gòu)成ECCE的EREG數(shù)量M的不同取值分別作討論，得到如圖4所示的分布式映射關(guān)系圖。

由圖4可知，式（2）映射方式保證了構(gòu)成每個(gè)ECCE的所有EREG都盡可能多地分布在不同的PRB pair上，其降低了傳輸信號(hào)集中遇到深衰落的概率，是獲得頻率分集增益的重要保障。

該映射方式能提高頻譜利用率。無(wú)論是集中式還是分布式ECCE的資源映射，均滿足構(gòu)成ECCE的EREG盡量位于編號(hào)相同的EREG組內(nèi)這一標(biāo)準(zhǔn)。其不僅優(yōu)化了映射復(fù)雜度，而且當(dāng)集中式和分布式ECCE占用資源重合時(shí)，避免了由于分布式DCI位置過(guò)度分散，導(dǎo)致頻率資源碎片化，從而造成占用相對(duì)連續(xù)頻率資源的集中式ECCE，因資源不充足產(chǎn)生阻塞。

上行的PUCCH中承載的ACK/NACK所占用的資源，其索引與下行所分配的第一個(gè)控制信道ECCE索引相對(duì)應(yīng)。若下行集中式和分布式的控制ECCE編號(hào)互不相同，會(huì)使得上行的ACK/NACK資源分配受到限制。ePDCCH對(duì)ECCE和EREG資源的有效分配能避免天線端口間的阻塞限制，從而提升MU-MIMO的調(diào)度選擇能力。

通過(guò)以上性能評(píng)估，驗(yàn)證了本文提出的映射方式均滿足EREG到ECCE映射的原則，可以提升增強(qiáng)型控制信道技術(shù)的資源分配效率，并使得LTE-Advanced通信系統(tǒng)的性能得到大幅提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，LTE- Advanced標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)技術(shù)越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。R11標(biāo)準(zhǔn)中提出的ePDCCH技術(shù)，復(fù)用方式、傳輸類型等技術(shù)已經(jīng)成型。而筆者提出的ECCE到EREG的映射方式能夠解決控制信道資源分配的問(wèn)題，并可有效地提高頻譜利用率。由于標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間的限制，在最新的R12標(biāo)準(zhǔn)中，3GPP會(huì)繼續(xù)對(duì)ePDCCH的天線資源映射和搜索空間等不完善技術(shù)做進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沈嘉,索士強(qiáng),全海洋,等. 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, 2008.

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[9] 3GPP R1-125004. Remaining Details of eREG/eCCE Definitions for ePDCCH[S]. 2012.★

作者簡(jiǎn)介楊舵：現(xiàn)就讀于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，目前主要研究方向：4G移動(dòng)通信理論、LTE控制信道技術(shù)以及系統(tǒng)級(jí)仿真。張萌：現(xiàn)就讀于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，目前主要研究方向：干擾共存、LTE相關(guān)的信令優(yōu)化、LTE控制信道技術(shù)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源管理。張欣：博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)任北京郵電大學(xué)副教授，目前主要研究方向：移動(dòng)通信系統(tǒng)的理論和技術(shù)、空中接口性能和仿真方法等。endprint

圖2每個(gè)ePDCCH配置有2個(gè)PRB pair的集中式和分布式ePDCCH傳輸

當(dāng)信道為可用狀態(tài)，每個(gè)ePDCCH的頻譜效率可通過(guò)頻率選擇性調(diào)度、波束賦形以及MIMO技術(shù)來(lái)得以提高，而集中式傳輸方式的設(shè)計(jì)使得這些技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。由于ePDCCH資源集中占用PDSCH的一個(gè)子集，通信網(wǎng)絡(luò)在調(diào)度ePDCCH時(shí)，可采用較好的頻帶與預(yù)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率選擇性和波束賦形增益。如圖2左側(cè)所示，集中式傳輸方式中，構(gòu)成ECCE的所有EREGs位于同一PRB pair內(nèi)。然而在信道條件不好時(shí)，集中式傳輸可能會(huì)受到深衰落的嚴(yán)重影響。因此，R11中設(shè)計(jì)了分布式傳輸方式來(lái)解決這一問(wèn)題。分布式傳輸利用頻率分集技術(shù)，將DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）分布在整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)的多個(gè)PRB pair里，構(gòu)成ECCE的EREGs分布在不同PRB pair內(nèi)。如圖2右側(cè)所示，由位于2個(gè)不同PRB pair內(nèi)的EREGs構(gòu)成ECCE。

將兩者進(jìn)行比較，集中式傳輸能把若干連續(xù)子載波分配給一個(gè)用戶，該方式下系統(tǒng)可通過(guò)頻域調(diào)度技術(shù)，選擇較優(yōu)的子載波組來(lái)進(jìn)行傳輸，從而獲得頻域上的調(diào)度增益和時(shí)域上的多用戶分集增益，但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶的平均性能略差；而分布式傳輸將分配給用戶的子載波分散到整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)，以獲得較大的頻率分集增益，避免在頻域上受到深衰落的影響，但其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。下面將研究ePDCCH分別在集中式和分布式兩種傳輸類型下的資源映射方式。

4 EREG到ECCE映射方式的設(shè)計(jì)

3GPP定義EREG，主要為支持PCFICH、PHICH等數(shù)據(jù)量很小的控制信道的資源分配；而定義相對(duì)較大的ECCE，則是為用于數(shù)據(jù)量相對(duì)較大的ePDCCH的資源分配。由此可知，EREG到ECCE的資源映射方式會(huì)直接影響ePDCCH在時(shí)頻結(jié)構(gòu)上的資源分配，從而決定控制信道對(duì)系統(tǒng)性能的影響。而ePDCCH對(duì)ECCE更高等級(jí)的聚合，能支持MU-MIMO技術(shù)，避免天線端口間的阻塞限制。本文對(duì)集中式和分布式這兩種傳輸分別提出了EREG到ECCE的映射方案，以解決控制信道中資源分配問(wèn)題。

4.1資源映射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)EREG到ECCE的映射方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于映射的基本目標(biāo)：對(duì)于分布式ePDCCH，構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG應(yīng)盡可能多地分布在不同的PRB pair上，以收獲盡量多的頻率分集。若集中式ePDCCH和分布式ePDCCH集合分配到有重疊的PRB pair上時(shí)，應(yīng)最小化由這兩集合傳輸?shù)腄CI所引起的阻塞等。本文總結(jié)映射的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）集中式ePDCCH中，ECCE應(yīng)優(yōu)先聚合同一PRB pair內(nèi)的EREGs，以支持頻域調(diào)度選擇性傳輸。

（2）分布式ePDCCH中，ECCE包含的EREGs應(yīng)盡可能多地位于不同PRB pairs，以通過(guò)最大化頻率分集，提高獲得的增益。

（3）分布式ePDCCH應(yīng)優(yōu)先聚合位于一個(gè)EREG組內(nèi)的ECCEs，以避免由于單個(gè)Distributed DCI信息引起的阻塞。

（4）集中式和分布式的ECCE，應(yīng)使得在同一EREG組內(nèi)的ECCE的索引號(hào)相同，以最小化PUCCH上ACK/NACK資源分配引起的阻塞。

設(shè)用于ePDCCH傳輸?shù)腜RB pair個(gè)數(shù)為N，取值為N={2,4,8}；而構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG數(shù)量設(shè)為M，取值為M={4,8}。歸納并整理多個(gè)提案總結(jié)的映射方案，對(duì)其作進(jìn)一步地改進(jìn)，本文提出了ECCE到EREG的映射公式。在PRB pair的數(shù)量N和EREG數(shù)量M的不同取值組合下，分類討論并評(píng)估不同的映射方案，以驗(yàn)證其是否能滿足以上映射評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

4.2集中式ECCE的映射方案

在集中式ePDCCH傳輸?shù)那闆r下，每個(gè)PRB pair上的集中式ECCE的數(shù)量為D=16/M。將不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，則位于第對(duì)PRB pair上、編號(hào)為k的ECCE，由如下的EREG資源聚合而成：

（1）

其中，M表示ECCE中EREG的數(shù)量。由式（1）可以得出，所有組成編號(hào)為ECCE #k的EREG都位于PRB pair 上，且這些EREG的編號(hào)為。

4.3分布式ECCE的映射方案

在分布式ePDCCH傳輸?shù)那闆r下，在一個(gè)PRB pair上，分布式ECCE數(shù)量最多為D=16/M。將不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，則位于第對(duì)PRB pair上、編號(hào)為k的ECCE，由如下的EREG資源聚合而成：

（2）

同理可分析得出，在提出的分布式的映射方案中，組成編號(hào)為ECCE #k的EREG，分布在編號(hào)為的PRB pair上，且這些EREG的編號(hào)為。

5 映射方案的驗(yàn)證與分析

為了驗(yàn)證上文針對(duì)集中式和分布式傳輸分別提出的從ECCE到EREG的映射方案是否可行，下面將分別針對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證與分析。

按照式（1）設(shè)計(jì)的映射方式，對(duì)PRB pair數(shù)量N和構(gòu)成ECCE的EREG數(shù)量M的不同取值分別作討論，得到如圖3所示的集中式映射關(guān)系圖。

從圖3的a、b、c圖可知，當(dāng)ECCE的聚合度為4時(shí)，每個(gè)ECCE由一個(gè)EREG組構(gòu)成；當(dāng)ECCE的聚合度大于4時(shí)，每個(gè)ECCE會(huì)由多個(gè)EREG組構(gòu)成，并確保構(gòu)成每個(gè)ECCE的EREG資源都位于同一PRB pair上，從而有效地獲得頻域調(diào)度選擇性。系統(tǒng)可以根據(jù)信道實(shí)時(shí)情況，選擇信道條件優(yōu)良、不堵塞的頻段集中進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的傳輸，保證良好的通信質(zhì)量。

同理，按照式（2）對(duì)分布式ECCE的映射設(shè)計(jì)，對(duì)PRB pair數(shù)量N和構(gòu)成ECCE的EREG數(shù)量M的不同取值分別作討論，得到如圖4所示的分布式映射關(guān)系圖。

由圖4可知，式（2）映射方式保證了構(gòu)成每個(gè)ECCE的所有EREG都盡可能多地分布在不同的PRB pair上，其降低了傳輸信號(hào)集中遇到深衰落的概率，是獲得頻率分集增益的重要保障。

該映射方式能提高頻譜利用率。無(wú)論是集中式還是分布式ECCE的資源映射，均滿足構(gòu)成ECCE的EREG盡量位于編號(hào)相同的EREG組內(nèi)這一標(biāo)準(zhǔn)。其不僅優(yōu)化了映射復(fù)雜度，而且當(dāng)集中式和分布式ECCE占用資源重合時(shí)，避免了由于分布式DCI位置過(guò)度分散，導(dǎo)致頻率資源碎片化，從而造成占用相對(duì)連續(xù)頻率資源的集中式ECCE，因資源不充足產(chǎn)生阻塞。

上行的PUCCH中承載的ACK/NACK所占用的資源，其索引與下行所分配的第一個(gè)控制信道ECCE索引相對(duì)應(yīng)。若下行集中式和分布式的控制ECCE編號(hào)互不相同，會(huì)使得上行的ACK/NACK資源分配受到限制。ePDCCH對(duì)ECCE和EREG資源的有效分配能避免天線端口間的阻塞限制，從而提升MU-MIMO的調(diào)度選擇能力。

通過(guò)以上性能評(píng)估，驗(yàn)證了本文提出的映射方式均滿足EREG到ECCE映射的原則，可以提升增強(qiáng)型控制信道技術(shù)的資源分配效率，并使得LTE-Advanced通信系統(tǒng)的性能得到大幅提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，LTE- Advanced標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)技術(shù)越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。R11標(biāo)準(zhǔn)中提出的ePDCCH技術(shù)，復(fù)用方式、傳輸類型等技術(shù)已經(jīng)成型。而筆者提出的ECCE到EREG的映射方式能夠解決控制信道資源分配的問(wèn)題，并可有效地提高頻譜利用率。由于標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間的限制，在最新的R12標(biāo)準(zhǔn)中，3GPP會(huì)繼續(xù)對(duì)ePDCCH的天線資源映射和搜索空間等不完善技術(shù)做進(jìn)一步的研究。

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[9] 3GPP R1-125004. Remaining Details of eREG/eCCE Definitions for ePDCCH[S]. 2012.★

作者簡(jiǎn)介楊舵：現(xiàn)就讀于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，目前主要研究方向：4G移動(dòng)通信理論、LTE控制信道技術(shù)以及系統(tǒng)級(jí)仿真。張萌：現(xiàn)就讀于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，目前主要研究方向：干擾共存、LTE相關(guān)的信令優(yōu)化、LTE控制信道技術(shù)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源管理。張欣：博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)任北京郵電大學(xué)副教授，目前主要研究方向：移動(dòng)通信系統(tǒng)的理論和技術(shù)、空中接口性能和仿真方法等。endprint