5G移动通信系统的下行控制信道传输分析

2020-10-26赖云瑞

通信电源技术 2020年13期

赖云瑞

（四川大学，四川成都 610000）

0 引言

无线电技术的快速发展，普及了多类智能终端，促进数据业务不断发展。在此发展背景下，可以预测到移动通信业务量在不久的未来将有喷井式增长。4G系统通过应用OFDM、MIMO以及HARQ等技术，提升了各小区的频谱率和区域系统容量，并利用信息技术和波束赋形强化信息的接收的同时，协调处理信息干扰。这些技术在提升业务通信速率、鲁棒性以及灵活性等方面有所使用，在控制信道中的应用较少。控制信道可有效实现对上行和下行的调度，实现功率控制、信息获取等操作。所以，有效控制信息通道是影响传输速度的关键问题之一。

1 传输方法和仿真分析

1.1 选择传输方式

仿真传输的4种机制需要在空频编码和波束赋形的前提下开展。仿真信道通过3GPP 38.901可描述抽头延时线信道模型，其中产生的多径时延为30 ns、300 ns以及1 000 ns，速度为3 km/h[1]。分析最终的仿真成果，空频编码应用于低频聚合等级区间中，性能较其他传输方式有很大优势。因此，高SINR区域的信道估计有着更高的准确度，保障了信道中使用的空频编码在解码时的正交性。低SINR信道的性能并不出色，因此聚合等级需高一点，以便降低误块率，否则信道性能变差时无法确保频编码信道的准确性。在低SINR区对导频开销和信道估计的精度低，因此空频编码在性能方面并不会展示出更强的优势效果。

低聚合级别条件下的公共搜索空间中，SCDD和预编码具有极强的轮换训练性。在消除信道条件后，基站控制终端传输信息。波束成形后，信道传输控制可通过较低的聚合等级完成传输工作。空频编码传输机制在高SINR区域中的使用具有一定的优势。例如，预编码和SCDD轮换训练时，基站的传输机制应遵循透明原则，且与场景相匹配。

1.2 各个聚合等级优选导频密度

各个聚合度承载控制信道如图1所示，分析了REG扎尺度和不同导频密度性能。

通过分析比较两组图片可以得出，如果扎尺度和导频密度的挑选是统一的，那么不能实现各场景中的优选配置。根据具体的仿真结果来看：小聚合度应用小扎实度展现出来的性能最优；小聚合度应用小导频密度展现出来的性能最优；大聚合度应用大扎实度展现出来的性能最优。可见，统一全部终端的参数配置并不能达到最理想的性能效果。

2 各场景应用设计分析

2.1 低/高速移动终端场景

2.1.1 低速移动终端场景实践运用

终端和基站的相互连接可以选择初始波束。终端移动的速度不超过30 km/h，且没有在小区边缘。这种状况时，终端和波束都可以以波束赋形的形式进行应用，以便传输数据。

图1 不同REG扎尺度和不同导频密度的性能对比

控制信息过程中，如果使用的原始比特数值是26、24的CRE长度，那么计算信道控制和时频资源中RE数占据量的计算公式为：

如果终端和基站都应用了波束训练，然后基站采用精准波束，可有效控制传输信道和信道资源的映射方法，即集中式映射。基站控制信息的调度可使控制信息的相关传输工作产生调度增益，且受波束赋形的影响会产生相应的增益效果。

2.1.2 高速移动终端场景

终端和基站连接后，如果终端移动速度大于350 km/h，会因为移动速度过快很难获取信道状态的精准信息，所以应该采用开环的传输机制[2]。在不能准确掌握信道状态信息时，建议采用波束旋转训练的方法，有效实现信道的增益和覆盖。控制信道资源建议采用分布式方法进行资源分配。为增加分集波束增益，需要保证较大程度的聚集。例如，在承载控制信息时，使用4个CCE聚合度。

聚合度中涉及到较大的扎应用，基站在6个连续频域REC中使用的预编码矩阵相同，控制信息的承载可以应用4个CCE。一个CCE包括6个REC，因此即便频率密度不高，也可以得到满足精准度的导频样本。

将控制消息原始比特数假设为40、24的CRE长度，那么每个REC中会存在2个RE，所以nRE_perREG=10。聚合度为1时，RE的可用数、承载比特数以及信道控制码率分别是240、480以及64/480。

2.2 信道增强配置的有效控制

信道增强配置过程如图2所示。识别它的信道环境，包含移动过程的速度和测量出来的多径环境，在基站便可完成具体测量。

图2 控制信道配置过程示意图

分析并识别信道环境，使终端具备探测信号。区域的频域范围是其固定资源，5 ms为一周期，终端依照相应的配置将探测信号发送至指定位置，应用的探测信号序列为ZC[3]。基站接收终端序列后，先过滤掉其余数据，然后转移到时域的过程中借助已知的序列和数据，有效识别信道的多径信息。把控信道资源配置时，要合理挑选聚合度和导频密度。