LTE-Advanced中ePDCCH信道的资源映射

杨舵+张萌+张欣

【摘要】随着LTE-Advaanced系统中，信道在容量和其他性能上的大幅度提高，控制信道技术成为决定数据信道性能好坏的关键因素。通过研究ePDCCH的资源结构，对ePDCCH的传输方式等重要特征进行了分析，并针对控制信道的资源分配问题，对集中式和分布式两种传输类型分别提出了增强型资源粒子组（EREG）到增强型控制粒子（ECCE）的资源映射方式。最后，根据对实际映射关系图的分析和性能评估，验证了所设计的映射方案的合理性和可行性。

【关键词】增强型控制信道LTE-Advanced资源分配映射

增强型控制信道LTE-Advanced资源分配映射

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

随着LTE-Advanced标准的制定，无线网络中数据传输需求日益增长。传统的PDCCH（Physical Downlink Control Channel，下行控制信道技术）在一个子帧内，只占用3个OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频分复用）符号，其设计主要针对同构蜂窝组网的场景。3GPP在R11中引入异构组网场景，CoMP、eICIC以及CA等新技术加大了控制信道的负荷，原有的PDCCH信道技术在容量上严重受限，成为影响系统性能的显著瓶颈。同时，PDCCH全带宽发送分集传输，无法有效波束赋形增益以及频率选择性增益。因此，3GPP在最新标准中提出了增强型控制信道ePDCCH技术，来提升控制信道的性能。

本文介绍了ePDCCH技术的设计目标和准则，阐明了ePDCCH资源粒子与结构，对R11标准中，ePDCCH与PDSCH（Physical Downlink Shared Control Channel，物理下行共享信道）的传输类型以及搜索空间等重要方面进行分析。为改善ePDCCH的资源分配方式，还对ECCE到EREG的映射方式进行了研究，提出了映射设计规则及评价方案，根据不同的传输方式设计最优化的映射方案，并对其进行性能评估。

2 ePDCCH的资源构成

增强型下行控制信道的设计目标包括：支持增加下行控制信道的容量、波束赋形和空间复用以及在频域上的小区间干扰协调等。R11标准中提出的ePDCCH信道技术是基于传统的PDCCH信道技术发展出来的，要研究ePDCCH的资源构成，首先应该了解LTE系统中PDCCH的资源构成。

2.1PDCCH的资源构成

由于PDCCH的传输带宽内可以同时包含多个PDCCH，为了更有效地配置PDCCH和其他下行控制信道的时频资源，LTE定义了两个专用的控制信道资源单位：资源粒子群（REG）和控制信道单元（CCE）。每个REG由同一OFDM符号上的4个相邻RE组成，而每个CCE由9个REG构成。PDCCH在一个或多个连续的CCE上传输，根据3GPP制定的技术规范，LTE系统中支持4种不同类型的PDCCH。

2.2ePDCCH的时频结构

基于PDCCH的资源结构，ePDCCH的组成单元是增强型资源粒子群EREG和增强型控制信道粒子ECCE，其中每个ePDCCH可以由一个或多个ECCE来传输，而每个ECCE又包含4个或8个EREG。如图1所示，给出了LTE-Advanced系统中，一个PRB pair内的时频结构。

在一个PRB pair内有16个EREG，按0～15进行编号，其中每个EREG包含9个RE（见图1），所有编号为n的RE共同组成了EREG #n。该设计方式使得ECCE在尺寸上与CCE相近。3GPP规定，不考虑DM-RS（Demodulation Reference Signal，解调参考信号），EREG应该遵循频域优先于时域的顺序映射到RE上。其利用交织技术，使得在资源块上所有RE能够均匀分布在时域和频域上，这有利于系统获得分集增益，提高控制信道的时间选择性和频率选择性，并能有效削弱控制信道受到深衰落的影响。

无论是集中式还是分布式ePDCCH，在R11标准中，均将EREG按照编号分为4组：

（1）EREG#{0,4,8,12}构成EREG组#0；

（2）EREG#{1,5,9,13}构成EREG组#1；

（3）EREG#{2,6,10,14}构成EREG组#2；

（4）EREG#{3,7,11,15}构成EREG组#3。

当ECCE包含4个EREG时，由一个EREG组构成；若包含8个EREG，则由EREG组#(0+2)或组#(1+3)构成。

3 ePDCCH的传输类型

ePDCCH可以在两种不同的传输方式下工作，分别是集中式和分布式传输。无论哪种方式，都有各自的优缺点。LTE-Advanced系统中，传输方式的差异主要体现在EREG到ECCE的不同映射方式，这也给系统性能带来了不同影响。ePDCCH集中式传输和分布式传输在资源映射的差异，如图2所示：

endprint

图2每个ePDCCH配置有2个PRB pair的集中式和分布式ePDCCH传输

当信道为可用状态，每个ePDCCH的频谱效率可通过频率选择性调度、波束赋形以及MIMO技术来得以提高，而集中式传输方式的设计使得这些技术得以实现。由于ePDCCH资源集中占用PDSCH的一个子集，通信网络在调度ePDCCH时，可采用较好的频带与预编码来实现频率选择性和波束赋形增益。如图2左侧所示，集中式传输方式中，构成ECCE的所有EREGs位于同一PRB pair内。然而在信道条件不好时，集中式传输可能会受到深衰落的严重影响。因此，R11中设计了分布式传输方式来解决这一问题。分布式传输利用频率分集技术，将DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）分布在整个系统带宽内的多个PRB pair里，构成ECCE的EREGs分布在不同PRB pair内。如图2右侧所示，由位于2个不同PRB pair内的EREGs构成ECCE。

将两者进行比较，集中式传输能把若干连续子载波分配给一个用户，该方式下系统可通过频域调度技术，选择较优的子载波组来进行传输，从而获得频域上的调度增益和时域上的多用户分集增益，但这种方式获得的频率分集增益较小，用户的平均性能略差；而分布式传输将分配给用户的子载波分散到整个系统带宽内，以获得较大的频率分集增益，避免在频域上受到深衰落的影响，但其结构更为复杂。下面将研究ePDCCH分别在集中式和分布式两种传输类型下的资源映射方式。

4 EREG到ECCE映射方式的设计

3GPP定义EREG，主要为支持PCFICH、PHICH等数据量很小的控制信道的资源分配；而定义相对较大的ECCE，则是为用于数据量相对较大的ePDCCH的资源分配。由此可知，EREG到ECCE的资源映射方式会直接影响ePDCCH在时频结构上的资源分配，从而决定控制信道对系统性能的影响。而ePDCCH对ECCE更高等级的聚合，能支持MU-MIMO技术，避免天线端口间的阻塞限制。本文对集中式和分布式这两种传输分别提出了EREG到ECCE的映射方案，以解决控制信道中资源分配问题。

4.1资源映射评价标准

设计EREG到ECCE的映射方式时，应当基于映射的基本目标：对于分布式ePDCCH，构成每个ECCE的EREG应尽可能多地分布在不同的PRB pair上，以收获尽量多的频率分集。若集中式ePDCCH和分布式ePDCCH集合分配到有重叠的PRB pair上时，应最小化由这两集合传输的DCI所引起的阻塞等。本文总结映射的评判标准如下：

（1）集中式ePDCCH中，ECCE应优先聚合同一PRB pair内的EREGs，以支持频域调度选择性传输。

（2）分布式ePDCCH中，ECCE包含的EREGs应尽可能多地位于不同PRB pairs，以通过最大化频率分集，提高获得的增益。

（3）分布式ePDCCH应优先聚合位于一个EREG组内的ECCEs，以避免由于单个Distributed DCI信息引起的阻塞。

（4）集中式和分布式的ECCE，应使得在同一EREG组内的ECCE的索引号相同，以最小化PUCCH上ACK/NACK资源分配引起的阻塞。

设用于ePDCCH传输的PRB pair个数为N，取值为N={2,4,8}；而构成每个ECCE的EREG数量设为M，取值为M={4,8}。归纳并整理多个提案总结的映射方案，对其作进一步地改进，本文提出了ECCE到EREG的映射公式。在PRB pair的数量N和EREG数量M的不同取值组合下，分类讨论并评估不同的映射方案，以验证其是否能满足以上映射评判标准。

4.2集中式ECCE的映射方案

在集中式ePDCCH传输的情况下，每个PRB pair上的集中式ECCE的数量为D=16/M。将不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，则位于第对PRB pair上、编号为k的ECCE，由如下的EREG资源聚合而成：

（1）

其中，M表示ECCE中EREG的数量。由式（1）可以得出，所有组成编号为ECCE #k的EREG都位于PRB pair 上，且这些EREG的编号为。

4.3分布式ECCE的映射方案

在分布式ePDCCH传输的情况下，在一个PRB pair上，分布式ECCE数量最多为D=16/M。将不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，则位于第对PRB pair上、编号为k的ECCE，由如下的EREG资源聚合而成：

（2）

同理可分析得出，在提出的分布式的映射方案中，组成编号为ECCE #k的EREG，分布在编号为的PRB pair上，且这些EREG的编号为。

5 映射方案的验证与分析

为了验证上文针对集中式和分布式传输分别提出的从ECCE到EREG的映射方案是否可行，下面将分别针对两种设计方案进行验证与分析。

按照式（1）设计的映射方式，对PRB pair数量N和构成ECCE的EREG数量M的不同取值分别作讨论，得到如图3所示的集中式映射关系图。

从图3的a、b、c图可知，当ECCE的聚合度为4时，每个ECCE由一个EREG组构成；当ECCE的聚合度大于4时，每个ECCE会由多个EREG组构成，并确保构成每个ECCE的EREG资源都位于同一PRB pair上，从而有效地获得频域调度选择性。系统可以根据信道实时情况，选择信道条件优良、不堵塞的频段集中进行通信数据的传输，保证良好的通信质量。

同理，按照式（2）对分布式ECCE的映射设计，对PRB pair数量N和构成ECCE的EREG数量M的不同取值分别作讨论，得到如图4所示的分布式映射关系图。

由图4可知，式（2）映射方式保证了构成每个ECCE的所有EREG都尽可能多地分布在不同的PRB pair上，其降低了传输信号集中遇到深衰落的概率，是获得频率分集增益的重要保障。

该映射方式能提高频谱利用率。无论是集中式还是分布式ECCE的资源映射，均满足构成ECCE的EREG尽量位于编号相同的EREG组内这一标准。其不仅优化了映射复杂度，而且当集中式和分布式ECCE占用资源重合时，避免了由于分布式DCI位置过度分散，导致频率资源碎片化，从而造成占用相对连续频率资源的集中式ECCE，因资源不充足产生阻塞。

上行的PUCCH中承载的ACK/NACK所占用的资源，其索引与下行所分配的第一个控制信道ECCE索引相对应。若下行集中式和分布式的控制ECCE编号互不相同，会使得上行的ACK/NACK资源分配受到限制。ePDCCH对ECCE和EREG资源的有效分配能避免天线端口间的阻塞限制，从而提升MU-MIMO的调度选择能力。

通过以上性能评估，验证了本文提出的映射方式均满足EREG到ECCE映射的原则，可以提升增强型控制信道技术的资源分配效率，并使得LTE-Advanced通信系统的性能得到大幅提升。

6 结束语

综上所述，随着无线通信技术的发展，LTE- Advanced标准及其相关技术越来越受到研究者的关注。R11标准中提出的ePDCCH技术，复用方式、传输类型等技术已经成型。而笔者提出的ECCE到EREG的映射方式能够解决控制信道资源分配的问题，并可有效地提高频谱利用率。由于标准化时间的限制，在最新的R12标准中，3GPP会继续对ePDCCH的天线资源映射和搜索空间等不完善技术做进一步的研究。

参考文献：

[1] 沈嘉,索士强,全海洋,等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.

[2] 李欣,陈鹏. LTE-A中ePDCCH技术标准研究进展[A]. 2012全国无线及移动通信学术大会论文集（上）[C]. 2012: 21-24.

[3] 3GPP TR 36.211 V11.2.0. Physical Channels and Modulation(Release 11)[S]. 2013.

[4] 3GPP TR 36.213 V11.2.0. Physical Layer Procedures(Release 11)[S]. 2013.

[5] Ye S, Wong S H, Worrall C. Enhanced Physical Downlink Control Channel in LTE Advanced Release 11[J]. Communications Magazine, 2013(2): 82-89.

[6] Yi W, Hua Z, Jianming W. The Search Space Design for Enhanced Downlink Control Channel in LTE-Advanced System[A]. Wireless Communications and Mobile Computing Conference(IWCMC), 2012 8th International[C]. 2012: 322-326.

[7] Hosein P. Resource Allocation for the LTE Physical Downlink Control Channel[A]. GLOBECOM Workshops[C]. 2009: 1-5.

[8] 3GPP R1-124920. EREG Mapping[S]. 2012.

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

作者简介杨舵：现就读于北京邮电大学信息与通信工程学院，目前主要研究方向：4G移动通信理论、LTE控制信道技术以及系统级仿真。张萌：现就读于北京邮电大学信息与通信工程学院，目前主要研究方向：干扰共存、LTE相关的信令优化、LTE控制信道技术以及异构网络中的资源管理。张欣：博士毕业于北京邮电大学通信与信息系统专业，现任北京邮电大学副教授，目前主要研究方向：移动通信系统的理论和技术、空中接口性能和仿真方法等。endprint

图2每个ePDCCH配置有2个PRB pair的集中式和分布式ePDCCH传输

当信道为可用状态，每个ePDCCH的频谱效率可通过频率选择性调度、波束赋形以及MIMO技术来得以提高，而集中式传输方式的设计使得这些技术得以实现。由于ePDCCH资源集中占用PDSCH的一个子集，通信网络在调度ePDCCH时，可采用较好的频带与预编码来实现频率选择性和波束赋形增益。如图2左侧所示，集中式传输方式中，构成ECCE的所有EREGs位于同一PRB pair内。然而在信道条件不好时，集中式传输可能会受到深衰落的严重影响。因此，R11中设计了分布式传输方式来解决这一问题。分布式传输利用频率分集技术，将DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）分布在整个系统带宽内的多个PRB pair里，构成ECCE的EREGs分布在不同PRB pair内。如图2右侧所示，由位于2个不同PRB pair内的EREGs构成ECCE。

将两者进行比较，集中式传输能把若干连续子载波分配给一个用户，该方式下系统可通过频域调度技术，选择较优的子载波组来进行传输，从而获得频域上的调度增益和时域上的多用户分集增益，但这种方式获得的频率分集增益较小，用户的平均性能略差；而分布式传输将分配给用户的子载波分散到整个系统带宽内，以获得较大的频率分集增益，避免在频域上受到深衰落的影响，但其结构更为复杂。下面将研究ePDCCH分别在集中式和分布式两种传输类型下的资源映射方式。

4 EREG到ECCE映射方式的设计

3GPP定义EREG，主要为支持PCFICH、PHICH等数据量很小的控制信道的资源分配；而定义相对较大的ECCE，则是为用于数据量相对较大的ePDCCH的资源分配。由此可知，EREG到ECCE的资源映射方式会直接影响ePDCCH在时频结构上的资源分配，从而决定控制信道对系统性能的影响。而ePDCCH对ECCE更高等级的聚合，能支持MU-MIMO技术，避免天线端口间的阻塞限制。本文对集中式和分布式这两种传输分别提出了EREG到ECCE的映射方案，以解决控制信道中资源分配问题。

4.1资源映射评价标准

设计EREG到ECCE的映射方式时，应当基于映射的基本目标：对于分布式ePDCCH，构成每个ECCE的EREG应尽可能多地分布在不同的PRB pair上，以收获尽量多的频率分集。若集中式ePDCCH和分布式ePDCCH集合分配到有重叠的PRB pair上时，应最小化由这两集合传输的DCI所引起的阻塞等。本文总结映射的评判标准如下：

（1）集中式ePDCCH中，ECCE应优先聚合同一PRB pair内的EREGs，以支持频域调度选择性传输。

（2）分布式ePDCCH中，ECCE包含的EREGs应尽可能多地位于不同PRB pairs，以通过最大化频率分集，提高获得的增益。

（3）分布式ePDCCH应优先聚合位于一个EREG组内的ECCEs，以避免由于单个Distributed DCI信息引起的阻塞。

（4）集中式和分布式的ECCE，应使得在同一EREG组内的ECCE的索引号相同，以最小化PUCCH上ACK/NACK资源分配引起的阻塞。

设用于ePDCCH传输的PRB pair个数为N，取值为N={2,4,8}；而构成每个ECCE的EREG数量设为M，取值为M={4,8}。归纳并整理多个提案总结的映射方案，对其作进一步地改进，本文提出了ECCE到EREG的映射公式。在PRB pair的数量N和EREG数量M的不同取值组合下，分类讨论并评估不同的映射方案，以验证其是否能满足以上映射评判标准。

4.2集中式ECCE的映射方案

在集中式ePDCCH传输的情况下，每个PRB pair上的集中式ECCE的数量为D=16/M。将不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，则位于第对PRB pair上、编号为k的ECCE，由如下的EREG资源聚合而成：

（1）

其中，M表示ECCE中EREG的数量。由式（1）可以得出，所有组成编号为ECCE #k的EREG都位于PRB pair 上，且这些EREG的编号为。

4.3分布式ECCE的映射方案

在分布式ePDCCH传输的情况下，在一个PRB pair上，分布式ECCE数量最多为D=16/M。将不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，则位于第对PRB pair上、编号为k的ECCE，由如下的EREG资源聚合而成：

（2）

同理可分析得出，在提出的分布式的映射方案中，组成编号为ECCE #k的EREG，分布在编号为的PRB pair上，且这些EREG的编号为。

5 映射方案的验证与分析

为了验证上文针对集中式和分布式传输分别提出的从ECCE到EREG的映射方案是否可行，下面将分别针对两种设计方案进行验证与分析。

按照式（1）设计的映射方式，对PRB pair数量N和构成ECCE的EREG数量M的不同取值分别作讨论，得到如图3所示的集中式映射关系图。

从图3的a、b、c图可知，当ECCE的聚合度为4时，每个ECCE由一个EREG组构成；当ECCE的聚合度大于4时，每个ECCE会由多个EREG组构成，并确保构成每个ECCE的EREG资源都位于同一PRB pair上，从而有效地获得频域调度选择性。系统可以根据信道实时情况，选择信道条件优良、不堵塞的频段集中进行通信数据的传输，保证良好的通信质量。

同理，按照式（2）对分布式ECCE的映射设计，对PRB pair数量N和构成ECCE的EREG数量M的不同取值分别作讨论，得到如图4所示的分布式映射关系图。

由图4可知，式（2）映射方式保证了构成每个ECCE的所有EREG都尽可能多地分布在不同的PRB pair上，其降低了传输信号集中遇到深衰落的概率，是获得频率分集增益的重要保障。

该映射方式能提高频谱利用率。无论是集中式还是分布式ECCE的资源映射，均满足构成ECCE的EREG尽量位于编号相同的EREG组内这一标准。其不仅优化了映射复杂度，而且当集中式和分布式ECCE占用资源重合时，避免了由于分布式DCI位置过度分散，导致频率资源碎片化，从而造成占用相对连续频率资源的集中式ECCE，因资源不充足产生阻塞。

上行的PUCCH中承载的ACK/NACK所占用的资源，其索引与下行所分配的第一个控制信道ECCE索引相对应。若下行集中式和分布式的控制ECCE编号互不相同，会使得上行的ACK/NACK资源分配受到限制。ePDCCH对ECCE和EREG资源的有效分配能避免天线端口间的阻塞限制，从而提升MU-MIMO的调度选择能力。

通过以上性能评估，验证了本文提出的映射方式均满足EREG到ECCE映射的原则，可以提升增强型控制信道技术的资源分配效率，并使得LTE-Advanced通信系统的性能得到大幅提升。

6 结束语

综上所述，随着无线通信技术的发展，LTE- Advanced标准及其相关技术越来越受到研究者的关注。R11标准中提出的ePDCCH技术，复用方式、传输类型等技术已经成型。而笔者提出的ECCE到EREG的映射方式能够解决控制信道资源分配的问题，并可有效地提高频谱利用率。由于标准化时间的限制，在最新的R12标准中，3GPP会继续对ePDCCH的天线资源映射和搜索空间等不完善技术做进一步的研究。

参考文献：

[1] 沈嘉,索士强,全海洋,等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.

[2] 李欣,陈鹏. LTE-A中ePDCCH技术标准研究进展[A]. 2012全国无线及移动通信学术大会论文集（上）[C]. 2012: 21-24.

[3] 3GPP TR 36.211 V11.2.0. Physical Channels and Modulation(Release 11)[S]. 2013.

[4] 3GPP TR 36.213 V11.2.0. Physical Layer Procedures(Release 11)[S]. 2013.

[5] Ye S, Wong S H, Worrall C. Enhanced Physical Downlink Control Channel in LTE Advanced Release 11[J]. Communications Magazine, 2013(2): 82-89.

[6] Yi W, Hua Z, Jianming W. The Search Space Design for Enhanced Downlink Control Channel in LTE-Advanced System[A]. Wireless Communications and Mobile Computing Conference(IWCMC), 2012 8th International[C]. 2012: 322-326.

[7] Hosein P. Resource Allocation for the LTE Physical Downlink Control Channel[A]. GLOBECOM Workshops[C]. 2009: 1-5.

[8] 3GPP R1-124920. EREG Mapping[S]. 2012.

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

作者简介杨舵：现就读于北京邮电大学信息与通信工程学院，目前主要研究方向：4G移动通信理论、LTE控制信道技术以及系统级仿真。张萌：现就读于北京邮电大学信息与通信工程学院，目前主要研究方向：干扰共存、LTE相关的信令优化、LTE控制信道技术以及异构网络中的资源管理。张欣：博士毕业于北京邮电大学通信与信息系统专业，现任北京邮电大学副教授，目前主要研究方向：移动通信系统的理论和技术、空中接口性能和仿真方法等。endprint

图2每个ePDCCH配置有2个PRB pair的集中式和分布式ePDCCH传输

当信道为可用状态，每个ePDCCH的频谱效率可通过频率选择性调度、波束赋形以及MIMO技术来得以提高，而集中式传输方式的设计使得这些技术得以实现。由于ePDCCH资源集中占用PDSCH的一个子集，通信网络在调度ePDCCH时，可采用较好的频带与预编码来实现频率选择性和波束赋形增益。如图2左侧所示，集中式传输方式中，构成ECCE的所有EREGs位于同一PRB pair内。然而在信道条件不好时，集中式传输可能会受到深衰落的严重影响。因此，R11中设计了分布式传输方式来解决这一问题。分布式传输利用频率分集技术，将DCI（Downlink Control Information，下行控制信息）分布在整个系统带宽内的多个PRB pair里，构成ECCE的EREGs分布在不同PRB pair内。如图2右侧所示，由位于2个不同PRB pair内的EREGs构成ECCE。

将两者进行比较，集中式传输能把若干连续子载波分配给一个用户，该方式下系统可通过频域调度技术，选择较优的子载波组来进行传输，从而获得频域上的调度增益和时域上的多用户分集增益，但这种方式获得的频率分集增益较小，用户的平均性能略差；而分布式传输将分配给用户的子载波分散到整个系统带宽内，以获得较大的频率分集增益，避免在频域上受到深衰落的影响，但其结构更为复杂。下面将研究ePDCCH分别在集中式和分布式两种传输类型下的资源映射方式。

4 EREG到ECCE映射方式的设计

3GPP定义EREG，主要为支持PCFICH、PHICH等数据量很小的控制信道的资源分配；而定义相对较大的ECCE，则是为用于数据量相对较大的ePDCCH的资源分配。由此可知，EREG到ECCE的资源映射方式会直接影响ePDCCH在时频结构上的资源分配，从而决定控制信道对系统性能的影响。而ePDCCH对ECCE更高等级的聚合，能支持MU-MIMO技术，避免天线端口间的阻塞限制。本文对集中式和分布式这两种传输分别提出了EREG到ECCE的映射方案，以解决控制信道中资源分配问题。

4.1资源映射评价标准

设计EREG到ECCE的映射方式时，应当基于映射的基本目标：对于分布式ePDCCH，构成每个ECCE的EREG应尽可能多地分布在不同的PRB pair上，以收获尽量多的频率分集。若集中式ePDCCH和分布式ePDCCH集合分配到有重叠的PRB pair上时，应最小化由这两集合传输的DCI所引起的阻塞等。本文总结映射的评判标准如下：

（1）集中式ePDCCH中，ECCE应优先聚合同一PRB pair内的EREGs，以支持频域调度选择性传输。

（2）分布式ePDCCH中，ECCE包含的EREGs应尽可能多地位于不同PRB pairs，以通过最大化频率分集，提高获得的增益。

（3）分布式ePDCCH应优先聚合位于一个EREG组内的ECCEs，以避免由于单个Distributed DCI信息引起的阻塞。

（4）集中式和分布式的ECCE，应使得在同一EREG组内的ECCE的索引号相同，以最小化PUCCH上ACK/NACK资源分配引起的阻塞。

设用于ePDCCH传输的PRB pair个数为N，取值为N={2,4,8}；而构成每个ECCE的EREG数量设为M，取值为M={4,8}。归纳并整理多个提案总结的映射方案，对其作进一步地改进，本文提出了ECCE到EREG的映射公式。在PRB pair的数量N和EREG数量M的不同取值组合下，分类讨论并评估不同的映射方案，以验证其是否能满足以上映射评判标准。

4.2集中式ECCE的映射方案

在集中式ePDCCH传输的情况下，每个PRB pair上的集中式ECCE的数量为D=16/M。将不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，则位于第对PRB pair上、编号为k的ECCE，由如下的EREG资源聚合而成：

（1）

其中，M表示ECCE中EREG的数量。由式（1）可以得出，所有组成编号为ECCE #k的EREG都位于PRB pair 上，且这些EREG的编号为。

4.3分布式ECCE的映射方案

在分布式ePDCCH传输的情况下，在一个PRB pair上，分布式ECCE数量最多为D=16/M。将不同PRB pair上的EREG映射到ECCE上，则位于第对PRB pair上、编号为k的ECCE，由如下的EREG资源聚合而成：

（2）

同理可分析得出，在提出的分布式的映射方案中，组成编号为ECCE #k的EREG，分布在编号为的PRB pair上，且这些EREG的编号为。

5 映射方案的验证与分析

为了验证上文针对集中式和分布式传输分别提出的从ECCE到EREG的映射方案是否可行，下面将分别针对两种设计方案进行验证与分析。

按照式（1）设计的映射方式，对PRB pair数量N和构成ECCE的EREG数量M的不同取值分别作讨论，得到如图3所示的集中式映射关系图。

从图3的a、b、c图可知，当ECCE的聚合度为4时，每个ECCE由一个EREG组构成；当ECCE的聚合度大于4时，每个ECCE会由多个EREG组构成，并确保构成每个ECCE的EREG资源都位于同一PRB pair上，从而有效地获得频域调度选择性。系统可以根据信道实时情况，选择信道条件优良、不堵塞的频段集中进行通信数据的传输，保证良好的通信质量。

同理，按照式（2）对分布式ECCE的映射设计，对PRB pair数量N和构成ECCE的EREG数量M的不同取值分别作讨论，得到如图4所示的分布式映射关系图。

由图4可知，式（2）映射方式保证了构成每个ECCE的所有EREG都尽可能多地分布在不同的PRB pair上，其降低了传输信号集中遇到深衰落的概率，是获得频率分集增益的重要保障。

该映射方式能提高频谱利用率。无论是集中式还是分布式ECCE的资源映射，均满足构成ECCE的EREG尽量位于编号相同的EREG组内这一标准。其不仅优化了映射复杂度，而且当集中式和分布式ECCE占用资源重合时，避免了由于分布式DCI位置过度分散，导致频率资源碎片化，从而造成占用相对连续频率资源的集中式ECCE，因资源不充足产生阻塞。

上行的PUCCH中承载的ACK/NACK所占用的资源，其索引与下行所分配的第一个控制信道ECCE索引相对应。若下行集中式和分布式的控制ECCE编号互不相同，会使得上行的ACK/NACK资源分配受到限制。ePDCCH对ECCE和EREG资源的有效分配能避免天线端口间的阻塞限制，从而提升MU-MIMO的调度选择能力。

通过以上性能评估，验证了本文提出的映射方式均满足EREG到ECCE映射的原则，可以提升增强型控制信道技术的资源分配效率，并使得LTE-Advanced通信系统的性能得到大幅提升。

6 结束语

综上所述，随着无线通信技术的发展，LTE- Advanced标准及其相关技术越来越受到研究者的关注。R11标准中提出的ePDCCH技术，复用方式、传输类型等技术已经成型。而笔者提出的ECCE到EREG的映射方式能够解决控制信道资源分配的问题，并可有效地提高频谱利用率。由于标准化时间的限制，在最新的R12标准中，3GPP会继续对ePDCCH的天线资源映射和搜索空间等不完善技术做进一步的研究。

参考文献：

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作者简介杨舵：现就读于北京邮电大学信息与通信工程学院，目前主要研究方向：4G移动通信理论、LTE控制信道技术以及系统级仿真。张萌：现就读于北京邮电大学信息与通信工程学院，目前主要研究方向：干扰共存、LTE相关的信令优化、LTE控制信道技术以及异构网络中的资源管理。张欣：博士毕业于北京邮电大学通信与信息系统专业，现任北京邮电大学副教授，目前主要研究方向：移动通信系统的理论和技术、空中接口性能和仿真方法等。endprint