5G通信系统学习之PDCCH-CORESET（1）

5G通信系统学习之PDCCH-CORESET（1）

概要

本文是对5G系统的PDCCH CORESET宏观理解。从CORESET基本概念到多个CORESET设计理念，从宏观系统论入手，更深层次介绍CORESET相关内容

CORESET基本概念

NR中系统带宽较大（FR1最高可达100MHz,FR2最高可达400MHz）,与传统LTE的固定控制区域（占用整个带宽的前1-3符号）不同，CORESET的频域位置和时域长度均可配置，且不强制占用全带宽，从而显著减少资源浪费和UE盲检复杂度。NR将PDCCH在频域上占用的频段和在时域上占用的OFDM符号数等信息封装在CORESET中；

1.CORESET 定义： 控制资源集（Control Resource Set）。是基站预分配的时频资源池，专用于承载PDCCH/DCI（下行控制信息）。

2.CORESET ID：
（1） 在5G NR协议设计中，每个小区最多配置12个CORESET（控制资源集）（索引0~11），由3GPP标准（TS 38.331）规定。
（2）每个ID对应一套独立的时频资源配置参数（频域位置、符号数、映射方式等）.
（3）实际协议设置的12个ID中包含为极端场景预留的CORESET。

3.CORESET 性质：
（1）每个CORESET可以承载多个PDCCH，单个PDCCH只能在一个CORESET内传输。
（2）在一个CORESET内，CCE到REG的映射支持交织和非交织两种方式。
（3）在一个特定的CORESET内，CCE 到REG的映射方式是唯一的，或者是交织映射或者是非交织映射。
（4）UE可以配置多个CORESET，因此可以在不同的CORESET上配置不同的交织方式，在传输效率和可靠性之间取得平衡。
（5）CORESET是预编码的最小单元，每个CORESET绑定独立的DMRS端口组，同一CORESET内所有REG Bundle必须使用相同预编码（即同波束方向）。

多CORESET设计原因

为什么要设置多个CORESET？既然单CORESET能承载多PDCCH，为何还要引入多CORESET增加复杂度？
在5G NR设计中，为不同功能分配独立CORESET是经过深度权衡的关键决策。虽然技术上可将所有功能集成到单一CORESET中，但多CORESET方案在性能、灵活性和可靠性上具有显著优势。配置多个CORESET的核心目的是为了解决复杂场景下的调度矛盾。

（1）资源隔离需求。不同功能对物理资源特性要求完全不同。比如初始接入的CORESET0必须与SSB频域对齐，而URLLC业务需要独占高频段资源避免干扰。就像在电脑硬盘分区，系统盘和游戏盘虽然都是存储，但必须隔离确保性能。
（2）波束管理难题。毫米波场景下，广播信令需全向覆盖，而业务信道要定向传输。TCI状态绑定的物理波束方向不同，导致它们无法共享同一组参考信号。好比手电筒和灯泡虽然都是光源，但无法共用灯罩。
（3）调度冲突风险。动态时隙格式指令（DCI2_0）这类关键信令若和业务PDCCH混用，一旦发生CCE资源争抢，可能导致整个小区失步。这就像急诊通道不能被普通门诊占用。

以下是几大典型场景及其设计逻辑：
🔹 场景1 ：多业务并行——「分车道行驶」；例如：当需多业务并行时，URLLC业务抢占专用快速通道→ 时延<1ms； eMBB业务走大容量车道 → 避免被小包阻塞； mMTC设备在窄带专区活动 → 省电且减少信令冲突。
🔹 场景2 ：多波束协同——「定向广播」；体育场演唱会基站需同时服务：
内场VIP区（波束1）、山顶看台（波束2）、场外黄牛（波束3）三个波束时，每个波束独立配置CORESET，避免信号跨区干扰。
🔹 场景3 ：时延敏感业务——「插队通道」；工业控制场景下机器人同步指令周期为0.5ms，而普通传感器数据周期为10ms，利用多CORESET策略，相当于为机器人开设特定专用（消防）通道，普通数据走人行道。
🔹 场景4 ：控制信道冗余——「双保险机制」；高铁场景（时速350km）下
主CORESET（波束A）用于服务当前小区，辅CORESET（波束B）用于预瞄下一小区，提升切换性能。
🌟其实3GPP讨论时争论过集中式方案，但测试发现：当小区负载>70%时，单CORESET的PDCCH阻塞率高达15%，而多CORESET方案仅2%。这个数据说服了各方接受额外复杂度。Rel-18在探索虚拟CORESET聚合技术，试图在保持多CORESET优势的同时降低调度复杂度

多CORESE分配设计原则

CORESET依据什么来进行分配？
在5G NR中，为不同功能独立分配CORESET是通过多维度的资源（逻辑）隔离与参数定制实现的。其核心原则为：

资源类别	隔离参数	目的
频域资源	不同中心频点/RB范围	避免频率干扰
时域资源	不同符号位置（1/2/3符号）	错峰调度降低冲突
空间资源	独立TCI状态（波束方向）	空间隔离提升SINR
映射规则	交织(interleaved)/非交织(non-interleaved)	匹配业务可靠性需求

多CORESE功能划分

每个CORESET ID都发挥什么作用？
📌 注意：CORESET ID（0~11） 本质是索引标签，协议未强制规定ID与功能的绑定关系。（CORESET 0强制承载SIB1的Type0-PDCCH CSS，其由MIB中的pdcch-ConfigSIB1动态指示；其他 CORESET无特殊功能，由RRC信令配置）。

尽管协议未强制，但设备商/运营商会按场景需求给不同ID赋予逻辑功能，形成事实标准。下表是典型ID功能划分表。（协议规范层面）

CORESET ID	常用功能	典型配置参数	适用场景
0	初始接入（SIB1调度）	固定交织映射，L=6，频域窄带	小区搜索和选择
1	公共搜索空间（CSS）	中带宽（20-50RB），2~3符号	系统消息、寻呼
2	用户专属空间（USS）	宽带宽（100RB+），1~2符号	eMBB业务调度
3	URLLC专属通道	高频段，1符号，非交织映射	工业控制、自动驾驶
4~11	冗余备份/特殊业务	按需定制	高铁覆盖、多波束切换

以下是完整CORESET的独立分配策略及部署实例：

CORESET ID	核心功能	资源配置	隔离机制	适用场景
0	初始接入	中心频点/24-96RB/1-3符号	固定位置+交织映射	小区搜索
1	宏TRP主调度	全带宽/2-3符号/TCI宽波束	频域独占+交织映射	宏站覆盖区域
2	宏TRP辅调度	与CORESET1频分复用/独立TCI	频域互斥(FDM)	多TRP协作(频分)
3	微TRP调度(毫米波波束A)	定向高频/窄带/TCI状态A	空间隔离(SDM)	体育馆波束A
4	微TRP调度(毫米波波束B)	同频段不同方向/TCI状态B	空间隔离(SDM)	体育馆波束B
5	超可靠URLLC	低频段/非交织/AL=8固定预留	专用RB+抢占优先级	工厂机械控制
6	低时延URLLC	高频段/1符号/非交织	时域优先(符号0)	自动驾驶指令
7	eMBB大带宽业务	全带宽/3符号/交织映射	动态共享资源池	4K视频流
8	专用BWP1控制	BWP1子带/绑定BWP-ID=1	BWP域隔离	低频大带宽用户
9	专用BWP2控制	BWP2子带/绑定BWP-ID=2	BWP域隔离	高频低时延用户
10	动态时隙格式(SFI)	中心24RB/Type3 CSS	DCI Format 2_0专用	TDD符号动态调整
11	抢占指示(PI)	边缘频段/DCI Format 2_3	边缘频带抗干扰	URLLC资源抢占信令

🧩以下为12个CORESET在实际网络中的分配示例，覆盖公共控制、用户业务及高级特性。（现网部署实践层面）

CORESET ID	应用场景	配置特点	实例说明
0	初始接入（SIB1调度）	公共搜索空间（CSS），频域24/48/96 RB，时域1~3符号，由MIB直接配置	UE开机后通过SSB找到CORESET0，盲检Type0-PDCCH获取SIB1位置（如offset=0/2/4 RB对齐SSB）
1~2	多TRP协作（CoMP）	分属不同TRP，独立TCI状态（波束方向），频域不重叠	TRP1用CORESET1（AL=TRP2用CORESET2（AL=1高效），提升边缘用户吞吐量
3~5	毫米波多波束管理	每个波束独立CORESET，绑定不同TCI状态	波束A（30°）→ CORESET3，波束B（60°）→ CORESET4，支持UE移动中的波束切换
6~7	业务分层（eMBB+URLLC）	eMBB：宽频CORESET（低AL）；URLLC：专用窄带CORESET（高AL）	工厂场景：CORESET6调度视频流（AL=1），CORESET7调度机械控制指令（AL=8）
8~9	专用BWP控制	绑定特定BWP，频域范围=BWP子集	BWP1（低频大带宽）→ CORESET8；BWP2（高频低时延）→ CORESET9
10~11	动态时隙格式指示	配置Type3 CSS，监控DCI Format 2_0	基站通过CORESET10发送时隙格式指令，协调TDD上下行符号分配

总结

💎 12个CORESET设计思想
（1）资源效率：通过12个CORESET池化控制信道资源，支持多用户（单CORESET承载多PDCCH）、多业务（eMBB/URLLC/mMTC）、多拓扑（多TRP/多波束）的灵活调度。
（2）复杂度天花板：严格匹配UE硬件极限（36搜索空间/44候选），避免终端功耗激增。
（3）场景全覆盖：从初始接入（0）到专用业务（1~11），12个索引恰好满足极端部署需求（如6波束+3业务+2TRP+1动态信令）。

这一设计体现了5G NR核心思想：在极致灵活性与可实现性之间取得最优平衡。实际网络中，运营商通常配置3~5个CORESET（如0+2专用+1 URLLC），剩余索引保留给未来扩展（如AI调度或6G兼容）。

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。