5G移動通信系統的下行控制信道傳輸分析

賴云瑞

（四川大學，四川 成都 610000）

0 引 言

無線電技術的快速發展，普及了多類智能終端，促進數據業務不斷發展。在此發展背景下，可以預測到移動通信業務量在不久的未來將有噴井式增長。4G系統通過應用OFDM、MIMO以及HARQ等技術，提升了各小區的頻譜率和區域系統容量，并利用信息技術和波束賦形強化信息的接收的同時，協調處理信息干擾。這些技術在提升業務通信速率、魯棒性以及靈活性等方面有所使用，在控制信道中的應用較少。控制信道可有效實現對上行和下行的調度，實現功率控制、信息獲取等操作。所以，有效控制信息通道是影響傳輸速度的關鍵問題之一。

1 傳輸方法和仿真分析

1.1 選擇傳輸方式

仿真傳輸的4種機制需要在空頻編碼和波束賦形的前提下開展。仿真信道通過3GPP 38.901可描述抽頭延時線信道模型，其中產生的多徑時延為30 ns、300 ns以及1 000 ns，速度為3 km/h[1]。分析最終的仿真成果，空頻編碼應用于低頻聚合等級區間中，性能較其他傳輸方式有很大優勢。因此，高SINR區域的信道估計有著更高的準確度，保障了信道中使用的空頻編碼在解碼時的正交性。低SINR信道的性能并不出色，因此聚合等級需高一點，以便降低誤塊率，否則信道性能變差時無法確保頻編碼信道的準確性。在低SINR區對導頻開銷和信道估計的精度低，因此空頻編碼在性能方面并不會展示出更強的優勢效果。

低聚合級別條件下的公共搜索空間中，SCDD和預編碼具有極強的輪換訓練性。在消除信道條件后，基站控制終端傳輸信息。波束成形后，信道傳輸控制可通過較低的聚合等級完成傳輸工作。空頻編碼傳輸機制在高SINR區域中的使用具有一定的優勢。例如，預編碼和SCDD輪換訓練時，基站的傳輸機制應遵循透明原則，且與場景相匹配。

1.2 各個聚合等級優選導頻密度

各個聚合度承載控制信道如圖1所示，分析了REG扎尺度和不同導頻密度性能。

通過分析比較兩組圖片可以得出，如果扎尺度和導頻密度的挑選是統一的，那么不能實現各場景中的優選配置。根據具體的仿真結果來看：小聚合度應用小扎實度展現出來的性能最優；小聚合度應用小導頻密度展現出來的性能最優；大聚合度應用大扎實度展現出來的性能最優。可見，統一全部終端的參數配置并不能達到最理想的性能效果。

2 各場景應用設計分析

2.1 低/高速移動終端場景

2.1.1 低速移動終端場景實踐運用

終端和基站的相互連接可以選擇初始波束。終端移動的速度不超過30 km/h，且沒有在小區邊緣。這種狀況時，終端和波束都可以以波束賦形的形式進行應用，以便傳輸數據。

圖1 不同REG扎尺度和不同導頻密度的性能對比

控制信息過程中，如果使用的原始比特數值是26、24的CRE長度，那么計算信道控制和時頻資源中RE數占據量的計算公式為：

如果終端和基站都應用了波束訓練，然后基站采用精準波束，可有效控制傳輸信道和信道資源的映射方法，即集中式映射。基站控制信息的調度可使控制信息的相關傳輸工作產生調度增益，且受波束賦形的影響會產生相應的增益效果。

2.1.2 高速移動終端場景

終端和基站連接后，如果終端移動速度大于350 km/h，會因為移動速度過快很難獲取信道狀態的精準信息，所以應該采用開環的傳輸機制[2]。在不能準確掌握信道狀態信息時，建議采用波束旋轉訓練的方法，有效實現信道的增益和覆蓋。控制信道資源建議采用分布式方法進行資源分配。為增加分集波束增益，需要保證較大程度的聚集。例如，在承載控制信息時，使用4個CCE聚合度。

聚合度中涉及到較大的扎應用，基站在6個連續頻域REC中使用的預編碼矩陣相同，控制信息的承載可以應用4個CCE。一個CCE包括6個REC，因此即便頻率密度不高，也可以得到滿足精準度的導頻樣本。

將控制消息原始比特數假設為40、24的CRE長度，那么每個REC中會存在2個RE，所以nRE_perREG=10。聚合度為1時，RE的可用數、承載比特數以及信道控制碼率分別是240、480以及64/480。

2.2 信道增強配置的有效控制

信道增強配置過程如圖2所示。識別它的信道環境，包含移動過程的速度和測量出來的多徑環境，在基站便可完成具體測量。

圖2 控制信道配置過程示意圖

分析并識別信道環境，使終端具備探測信號。區域的頻域范圍是其固定資源，5 ms為一周期，終端依照相應的配置將探測信號發送至指定位置，應用的探測信號序列為ZC[3]。基站接收終端序列后，先過濾掉其余數據，然后轉移到時域的過程中借助已知的序列和數據，有效識別信道的多徑信息。把控信道資源配置時，要合理挑選聚合度和導頻密度。

3 結 論

在新的無線通信系統中，導頻和控制信道可用于公共預編碼。將控制信道信息在頻域資源中打散，則導頻的具體分布會隨著聚合度的改變而不斷調整，即使在無法保證信道信息準確性的前提下，也可以精準控制信息的傳輸。