5G通信系统学习之PDCCH宏观概述

5G通信系统学习之PDCCH宏观概述

概要

本文是对5G系统的PDCCH宏观理解。之所以从PDCCH开始学习总结，是因为当前所做项目正涉及PDCCH部分，倘若一股脑扎进PDCCH的细化学习，例如CORESET\SS\CCE\AL\REG，很难对PDCCH在5G通信系统中的位置和作用有清晰的认知，故先知全貌，再深入其中。

5G 系统核心流程概览(简化)

当你拿出手机开始玩时，你知道此时有多少互动正在手机与基站之间发生吗？手机开机到玩手机的过程，来看看手机与基站都在‘聊’些什么吧~

1.小区搜索与选择： UE 开机或移动时，搜索并同步到合适的小区（获取 PSS/SSS，MIB）。
2.系统信息获取： UE 读取 SIB1 和其他 SIBs，了解小区配置和接入参数。
3.随机接入： UE 发起与基站的初始连接（Msg1-Msg4），建立上行同步和初始 C-RNTI。
4.RRC 连接建立： UE 与核心网建立信令连接。
5.下行控制信道监测 (核心含 PDCCH 盲解) ： UE 持续 监听配置的 PDCCH 搜索空间，尝试盲解 DCI 格式。
6.数据传输：
下行： 基站根据 DCI 指示的调度信息，在 PDSCH 上发送数据给 UE。UE 根据解出的 DCI 信息去接收、解调和解码对应的 PDSCH。
上行： UE 根据 DCI 指示的调度信息（上行授权），在 PUSCH 上发送数据给基站。
7.测量、切换、连接管理： UE 进行邻区测量，基站根据测量报告决策切换，管理连接状态等。
8.释放： RRC 连接释放，UE 进入空闲态。

上述为5G系统核心流程，UE首先通过同步与系统信息接收获得网络配置参数，完成上下行同步，做好与网络进行通信的前期准备。通过寻呼使网络可以找到UE，并通过随机接入过程使UE和网络侧建立信令连接，进而为后续的数据接收搭建好“桥梁”。

PDCCH 盲解在其中的核心位置与作用

“桥梁”一旦搭起，网络侧就可以进一步对UE的行为进行控制，比如对UE进行功率控制、资源分配等。要实现这些控制，网络和UE之间需要建立一个通道来实现控制信息的传递。而实现控制信息传递的通道就是物理层下行控制信道（PDCCH，Physical Downlink Control Channel）。

所处阶段： 在完成初始接入（RRC 连接建立）之后，整个连接态期间持续进行。

对应流程： 下行控制信息接收流程。

关键输入：
（1）RRC 配置的 CORESET(Control Resource Set)：定义了 PDCCH 候选在时频域的可能位置（PRB 集合、符号数）。
（2）RRC 配置的 Search Space (搜索空间)：定义了 UE 需要监听 PDCCH 候选的具体位置（基于 CORESET）、监听周期、聚合等级、以及可能监控的 DCI 格式。
（3）UE 的 RNTI (Radio Network Temporary Identifier)：这是 UE 的“地址”。用于对 DCI 信息进行加扰（CRC 掩码），UE 在盲解时需要尝试用其可能的 RNTI 去解扰 CRC 以判断 DCI 是否是发给自己的。常见的 RNTI 包括 C-RNTI（动态调度）、SI-RNTI（系统信息）、P-RNTI（寻呼）、RA-RNTI（随机接入响应）等。

盲解过程本质： UE 不知道在当前时刻/频率资源上是否有发给它的 DCI。如果有，需判断使用的是哪个聚合等级，具体在哪个 PDCCH 候选（Candidate）位置，使用的是哪种 DCI 格式（Format 0_0/0_1 用于上行授权，1_0/1_1 用于下行调度等）。

盲解操作： UE 根据配置的 Search Space，对每一个可能的：
（1）聚合等级 (AL)
（2）PDCCH 候选位置 (Candidate index)
（3）DCI 格式 (Format)
（4）可能的 RNTI (主要是 C-RNTI，但也包括其他如 SI-RNTI 等)
进行组合尝试，在指定的时频资源位置（候选）上接收信号，尝试解调该候选上的信号（假设它承载了 PDCCH），尝试用假设的 RNTI 去解扰 CRC。
如果 CRC 校验通过，则认为成功解出一个有效的 DCI，并知道这个 DCI 是发给自己的（由 RNTI 标识），同时知道了使用的 AL、候选位置和 DCI 格式。
如果 CRC 校验失败，则尝试下一个组合（下一个候选位置、下一个 AL、下一个 DCI 格式等）。

输出： 成功解码的 DCI 信息。
DCI 中包含了关键的调度控制信息，例如：
（1）资源分配： 指示 PDSCH（下行数据）或 PUSCH（上行数据）在时频域的具体位置（RB 分配）。
（2）调制编码方案： 指示数据传输使用的调制阶数和编码率。
（3）HARQ 信息： 进程号、新数据指示、冗余版本等。
（4）功率控制命令： 用于上行传输。
（5）其他控制信息： 如 SRS 请求、CSI 请求、CBG 指示等。

总结

从整个系统层面理解 PDCCH 盲解的重要性。

动态调度的基石： 5G NR 的核心优势之一是极致的灵活性和按需调度（eMBB 大带宽利用，URLLC 低时延保障）。PDCCH 承载的 DCI 是实现基站对海量 UE 进行快速、动态资源调度的唯一手段。没有成功的 PDCCH 盲解，UE 就无法知道何时、在哪个资源块上接收下行数据或发送上行数据。

连接态的持续活动： UE 在 RRC_CONNECTED 状态下，绝大部分时间（除了 DRX 休眠期）都需要进行 PDCCH 盲解，以响应基站的调度指令。它是 UE 与网络保持“在线”并进行任何数据交互的前提。

控制面与用户面的桥梁： RRC 信令配置了 PDCCH 盲解的环境（CORESET, Search Space），但实际的调度指令（DCI）是通过 PDCCH 盲解动态获取的。DCI 最终指导了用户面数据（PDSCH/PUSCH）的传输。因此，盲解是连接高层配置（控制面）和底层数据传输（用户面）的核心枢纽。

资源效率与可靠性的平衡： PDCCH 盲解机制（通过配置多个候选、聚合等级）允许网络在控制信道的覆盖（可靠性）和开销（效率）之间进行精细的权衡。更高的聚合等级意味着更强的鲁棒性（对抗信道衰落），但也占用更多的控制资源。盲解允许网络为不同位置/信道条件的 UE 动态选择合适的传输参数。

支持多样化业务： 不同的业务（eMBB, URLLC, mMTC）对时延、可靠性要求不同。通过配置不同的 Search Space（如特定于 UE 的 USS 和公共的 CSS）和 DCI 格式，PDCCH 盲解机制能够高效地传递满足不同 QoS 需求的调度信息。

小结

5G系统篇将重点介绍5G系统架构与RAN1物理层
RAN1物理层近期将重点介绍PDCCH\PDSCH\SSB。