一種基于改進Hash函數的LTE ePDCCH搜索空間的設計

周原，李平，姚巧鴿

一種基于改進Hash函數的LTE ePDCCH搜索空間的設計

周原，李平，姚巧鴿

對于LTE的ePDCCH來說，從eCCE到PRB的映射沒有交織器，如果沿用PDCCH的Hash函數進行搜索空間的隨機化處理，會造成搜索空間在頻域資源上過分集中，對集中式ePDCCH的性能產生負面影響。為使ePDCCH的搜索空間盡量遍布在所有可能的ePDCCH資源上，對PDCCH的Hash函數進行改進，以對集中式ePDCCH的搜索空間進行隨機化處理。仿真結果表明，該方法可有效提高ePDCCH頻選調度的效率，降低ePDCCH連續調度阻塞的概率。

LTE；搜索空間；盲檢

0 引言

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

LTE系統的PDCCH（Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道）是系統資源分配和調度的核心，對其接收的快慢直接影響著整個系統反應速度。但在接收時，由于終端UE不知道當前PDCCH傳輸的信息內容和格式，也不知道自己所需信息在什么位置，因此需要采用盲檢測的方式。如果讓終端對接收到的所有PDCCH進行檢測，會導致效率低下，檢測時間過長。因此必須設計合理的搜索空間，采取有效的方法來減少盲檢次數，提高檢測效率，縮短反應時間。

1 PDCCH的接收流程

PDCCH接收端的接收過程是LTE系統發送端的反過程。按照3GPP的標準說明，其接收流程可用圖1來表示[2-3]：

圖1 PDCCH接收流程圖

eNodeB針對多個UE同時發送PDCCH，需要終端不斷檢測下行的PDCCH調度信息。由于UE事先無法確定發端的PDCCH格式和所包含的信息，UE就需要采用盲檢測的方式對搜索空間中的CCEs集合等級逐一進行嘗試。因此，搜索空間的設計是否合理，是否能夠有效限制盲檢次數，是提高檢測效率，縮短整個系統反應時間的關鍵。

2 搜索空間設計

在PDCCH的搜索空間設計中，采用Hash函數對CCE搜索空間進行隨機化，以減小調度擁塞的概率。在第k個子幀中，第m個候選所對應的搜索空間為公式（1）：

但對于LTE版本10中的ePDCCH（Enhanced Physical Downlink Control Channel，增強的物理下行控制信道）來說，從eCCE到PRB的映射并沒有交織器，如果沿用PDCCH的Hash函數，會造成搜索空間在頻域資源上的過分集中，不能充分地發揮頻率選擇和波束賦形的作用，對集中式ePDCCH的性能產生負面影響。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PDCCH的Hash函數進行改進，以對集中式ePDCCH的搜索空間進行隨機化處理。在第k個子幀中，第m個候選所對應的搜索空間為公式（2）：

圖2 采用兩種Hash函數所對應的搜索空間的比較

3 性能仿真分析

為便于對所設計的搜索空間的性能進行分析，采用Hash函數所對應的搜索空間性能進行仿真對比。仿真的條件是有兩個ePDCCH集合，都是集中式的，每個ePDCCH集合由4個PRB組成。有16個終端UE，每個子幀同時調度的終端數目可以是2，4，6，8，10，12，14或16。eCCE的聚合等級為1，2，4和8，出現的概率分別為30%，50%，15%和5%。仿真結果如圖3所示：

圖3 采用兩種Hash函數最好的PRB被調度的概率

圖3的橫坐標是每個子幀同時調度的終端數目，縱坐標是最好的PRB被調度的概率，該量度反映了頻選調度的有效性，此值越高，說明ePDCCH是在信道最好的PRB中發送的可能性越大。從結果中還可看到，這個量度隨著被調度終端數目的增大而降低，原因是更多的終端在競爭有限的ePDCCH資源。

從圖3中的仿真結果來看，采用改進Hash函數可以明顯提高ePDCCH頻選調度的效率。

如圖4所示：

圖4 UE兩次遇到阻塞間隔的分布

同于一個終端UE，它前后兩次遇到ePDCCH調度阻塞的時間間隔的分布，橫坐標是調度阻塞的時間間隔，縱坐標是調度阻塞概率。從仿真結果可見，如果搜索空間不隨子幀變化，例如Yk是個常量，則有90%的可能性，給一個終端的ePDCCH會連續處于調度阻塞，而當Yk像PDCCH那樣隨著子幀變化，則只有44%的可能性，ePDCCH處于連續的調度阻塞。所以通過Yk的隨機化，連續調度阻塞的概率明顯得到改善。

4 總結

本文所提出的基于改進Hash函數對LTE ePDCCH搜索空間的設計，較好地解決了沿用PDCCH的Hash函數會造成搜索空間在頻域資源上的過分集中，不能充分地發揮頻率選擇和波束賦形的問題。仿真結果表明，采用改進的Hash函數在提高ePDCCH頻選調度的效率，降低ePDCCH連續調度阻塞的概率方面具有明顯的性能優勢。

[1] 李小文,賈海峰. 一種LTE系統減少PDCCH盲檢次數的方法[J]. 電子技術應用, 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,全海洋.3GPP 長期演進 (LTE) 技術原理與系統設計[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）

河南省重點科技攻關項目（142102210335）

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