PDCCH là gì? REG, CCE, aggregation và blind decoding

CÂU HỎI MỞ ĐẦU

UE biết một vùng CORESET dài 24 RB và 3 symbols. Nhưng PDCCH thật sự nằm ở những RE nào?

Ở một monitoring occasion, CORESET là vùng time-frequency cho phép truyền PDCCH. Nó không có nghĩa mọi resource element trong vùng này đều đang mang một DCI. gNB có thể cấp một hay nhiều PDCCH với các mức aggregation khác nhau, hoặc không phát candidate nào liên quan đến UE ở lần giám sát đó.

UE cũng không nhận được một message báo trước chính xác candidate index hoặc CCE start của DCI. Thay vào đó, receiver tạo ra một danh sách giả thiết đã được giới hạn bởi SearchSpace, thử decode và dùng CRC masked theo RNTI để kiểm tra.

INPUT / OUTPUT Ở RECEIVER

Từ resource region sang decoded DCI, nhưng chưa đến payload SIB1.

DOWNLINK CONTROL DISCOVERY

CORESET#0 + SearchSpace#0→REG / CCE candidates→PDCCH DM-RS / equalization→QPSK soft bits / Polar decoder→CRC + SI-RNTI→DCI format 1_0

Trong initial SIB1 acquisition, UE tìm DCI format 1_0 trong Type0-PDCCH common search space với CRC scrambled bằng SI-RNTI. DCI chỉ cho biết cách lấy PDSCH transport block chứa SIB1; nội dung DCI cụ thể được phân tích ở Bài 31.

01 · ĐỪNG TRỘN CORESET, SEARCH SPACE VÀ PDCCH

Cả ba đều liên quan control, nhưng là ba layer hoàn toàn khác nhau.

RESOURCE CONTAINERCORESETRBs và OFDM symbols có thể dùng cho control-channel transmission.

MONITORING RULESearch SpaceGiám sát khi nào, aggregation levels và bao nhiêu candidates thuộc phạm vi cần thử.

ON-AIR CHANNELPDCCHCoded, scrambled, QPSK-modulated DCI được map vào các CCE của candidate.

Với CORESET#0 trong bài trước, UE đã biết kích thước vùng và các monitoring occasions của SearchSpace#0. Bây giờ receiver còn cần chia CORESET thành những logical units có thể phân bổ cho một PDCCH.

02 · REG LÀ ĐƠN VỊ NHỎ NHẤT TRONG CCE-TO-REG MAPPING

Một REG là một resource block trong đúng một OFDM symbol.

1\ \mathrm{REG}=1\ \mathrm{RB}\times1\ \mathrm{OFDM\ symbol}

Vì một NR resource block có 12 subcarriers, mỗi REG chứa 12 RE. Trong CORESET, REGs được đánh số time-first: frequency RB index tăng trước khi chuyển sang OFDM symbol tiếp theo.

Trong PDCCH, DM-RS dùng ba RE ở mỗi REG. Chín RE còn lại dùng cho coded QPSK symbols của PDCCH (nếu REG thuộc actual PDCCH resource). Pattern DM-RS của PDCCH khác với PBCH DM-RS đã học ở Bài 25.

0QPSK

1RS

2QPSK

3QPSK

4QPSK

5RS

6QPSK

7QPSK

8QPSK

9RS

10QPSK

11QPSK

3 DM-RS RE ở vị trí tương đối 1, 5, 9 của mỗi RB.

9 data RE mang 9 QPSK symbols, tương ứng 18 coded bits cho một REG thuộc PDCCH.

03 · CCE GOM SÁU REG

CCE là logical allocation unit để xây một PDCCH candidate.

1\ \mathrm{CCE}=6\ \mathrm{REG}

6\times9=54\ \mathrm{QPSK\ data\ RE/CCE}

54\times2=108\ \mathrm{coded\ bits/CCE}

Một điểm quan trọng: physical REGs của một CCE không bắt buộc nằm liền nhau trên frequency grid. CCE-to-REG mapping có thể non-interleaved hoặc interleaved, thông qua REG bundles, theo cấu hình CORESET. Vì vậy không được đoán physical RE mask chỉ bằng cách lấy sáu RB liên tiếp.

Với ví dụ CORESET#0 index 3 từ Bài 29, 24 RB và 3 OFDM symbols cho:

N_{\mathrm{REG}}^{\mathrm{CORESET}}=24\times3=72

N_{\mathrm{CCE}}^{\mathrm{CORESET}}=\frac{72}{6}=12

04 · AGGREGATION LEVEL LÀ SỐ CCE TRÊN MỘT PDCCH

Aggregation lớn làm PDCCH dùng nhiều resource hơn để mang thông tin điều khiển đáng tin cậy hơn.

3GPP hỗ trợ các aggregation levels 1, 2, 4, 8 và 16. Một candidate có aggregation level $L$ sử dụng đúng $L$ CCE.

E_{\mathrm{PDCCH}}=108L\ \mathrm{coded\ bits}

AL	CCE	REG	QPSK symbols	Coded bits
1	1	6	54	108
2	2	12	108	216
4	4	24	216	432
8	8	48	432	864
16	16	96	864	1728

Đây là coded-bit capacity theo fixed resource mapping và QPSK. DCI payload size không tăng tuyến tính theo AL. Khi có nhiều coded bits để bảo vệ một message tương tự, Polar coding/rate matching có thêm redundancy và receiver có thể hoạt động tốt hơn ở điều kiện radio khó.

Riêng luồng Type0 common search space dùng tìm SIB1, Table 10.1-1 của TS 38.213 giới hạn AL cần giám sát về 4, 8 và 16 cùng maximum candidate counts tương ứng. UE-specific search spaces về sau có thể sử dụng AL 1 và 2. Không nên lấy một bảng candidates chung cho mọi search-space type.

05 · PHYSICAL REG BUNDLE MAPPING CÓ THỂ INTERLEAVED

Đây là lý do logical CCE numbering không giống một hình chữ nhật liên tục trên frequency grid.

CORESET biết số REGs và số symbols. CCE numbering xuất phát từ tổng REG count. Sau đó CCE-to-REG mapper dùng REG bundle size và interleaving rule để đặt từng logical CCE lên REG positions thật.

LOGICAL SPACECCE 0, 1, 2, 3, ...Search-space formula chọn logical CCE start/index.

→

MAPPINGREG bundles / interleaverBiến mỗi CCE thành sáu REG cụ thể trong CORESET.

→

PHYSICAL GRIDREs trên frequency và timeUE extract PDCCH DM-RS và QPSK symbols.

Lab bên dưới vẽ physical footprint của CORESET và logical CCE candidate riêng thành hai lớp. Đó là một chủ ý sư phạm: nếu tô bừa sáu REG liền nhau cho mọi CCE sẽ tạo ấn tượng sai về interleaved mapping.

06 · SEARCH SPACE SINH RA CÁC CCE CANDIDATES NHƯ THẾ NÀO?

UE không thử ngẫu nhiên. Candidate positions đến từ công thức search-space của TS 38.213.

Với một mức aggregation và số candidates cần giám sát, một dạng biểu thức cho CCE start index là:

c_m=L\left(\left[ Y+\left\lfloor\frac{mN_{\mathrm{CCE}}}{LM}\right\rfloor+n_{\mathrm{CI}} \right]\bmod\left\lfloor\frac{N_{\mathrm{CCE}}}{L}\right\rfloor\right)

Ở đây $m$ là candidate index, $M$ là số candidates tại aggregation level đó, $N_{\mathrm{CCE}}$ là số CCE của CORESET, còn $Y$ và $n_{\mathrm{CI}}$ tùy search-space/cross-carrier context.

Với initial Type0 common search space đang dùng cho SIB1, xét trường hợp $Y=0$ và $n_{\mathrm{CI}}=0$ . UE có thể tính các logical start positions trực tiếp từ CORESET capacity và các aggregation-level budgets. Những candidate indices khác nhau có thể dẫn tới cùng start CCE trong một số cấu hình; receiver implementation có thể tránh những phép thử trùng lặp nếu việc đó hợp lệ.

07 · VÍ DỤ SỐ: CORESET#0 TỪ BÀI 29

CORESET 24 RB × 3 symbols có 12 CCE. Ở AL 4, mỗi trial candidate chiếm bốn CCE.

Giữ ví dụ FR1 15/15, Type0 CSS của Bài 29:

N_{\mathrm{CCE}}=12,\qquad L=4,\qquad M=4

Với $Y=0$ , $n_{\mathrm{CI}}=0$ :

c_m=4\left\lfloor\frac{12m}{16}\right\rfloor,\qquad m=0,1,2,3

Candidate	Start CCE	Logical CCEs
0	0	0–3
1	0	0–3 (trùng candidate 0)
2	4	4–7
3	8	8–11

Với AL 4, một candidate chiếm 24 REG, 216 QPSK data symbols và 432 coded bits. Nếu chọn AL 8, CORESET 12 CCE chỉ chứa được một nhóm tám CCE không chồng lấn trong phép thử minh họa. Nếu chọn AL 16 thì 12 CCE không thể chứa candidate tương ứng.

08 · INTERACTIVE LAB

Thay CORESET capacity, aggregation level và candidate index để quan sát những RE và coded bits thực sự cần cho PDCCH.

Lab mặc định dùng CORESET index 3 của Table 13-1: 24 RB, 3 symbols. Bạn có thể chuyển aggregation level từ 4 sang 8 hoặc 16, chọn logical CCE candidate và nhìn một REG thật gồm 3 PDCCH DM-RS RE + 9 data RE. Hãy thử sai RNTI hoặc chọn monitoring occasion không có DCI để thấy vì sao biết đúng vị trí vẫn chưa đủ.

CORESET#0 configurationCác cấu hình chọn từ Table 13-1 của bài trước.Aggregation level 4 CCEChỉ ba mức AL của Type0-PDCCH CSS trong ví dụ SIB1.Candidate indexCó thể có candidates trùng CCE start khi số CCE không chia đều.RNTI hypothesis dùng để kiểm CRCĐây là ví dụ tìm DCI cho SIB1, không phải paging/RACH.Giả lập có DCI trong occasionChỉ minh họa trạng thái, không chạy Polar decoder.

CORESET72 REG24 RB × 3 symbols

LOGICAL CAPACITY12 CCE6 REG / CCE

CODED BITS / CANDIDATE432216 QPSK symbols

TYPE0 CANDIDATES4theo mức AL đang chọn

PHYSICAL CORESET REGIONMỗi ô tương đương 1 REG = 1 RB trong 1 OFDM symbol

REG thuộc CORESETCCE được candidate sử dụng (bên dưới)

REG numbering là time-first: RB indices tăng trong một OFDM symbol rồi chuyển sang symbol tiếp theo. Grid này chỉ vẽ footprint; selected CCE được thể hiện riêng để không ngụ ý một CCE luôn nằm trong các RB kề nhau.

LOGICAL CCE SPACECandidate 0: CCE 0–3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Formula minh họa candidates theo TS 38.213 clause 10.1 cho Type0 common search space, $Y=0$ và $n_{\mathrm{CI}}=0$ . Các ô đánh số CCE là logical CCE indices. Physical REG locations còn phụ thuộc CCE-to-REG mapping / interleaving của CORESET; không được hiểu những ô tô đậm là các REG nằm liên tiếp trên tần số.

ZOOM VÀO MỘT REG12 RE = 3 PDCCH DM-RS + 9 QPSK data

0data

1RS

2data

3data

4data

5RS

6data

7data

8data

9RS

10data

11data

PDCCH DM-RS (RE 1, 5, 9)Coded QPSK symbols

Với $L=4$ CCE, một candidate chiếm $6\times4=24$ REG, trong đó có $9\times6\times4=216$ data RE và $2\times216=432$ coded bits. Đây là số coded bits sau rate matching, không phải độ dài DCI payload.

CRC + RNTI HYPOTHESISTại sao có thể tìm đúng vị trí nhưng vẫn không tìm được DCI?

MONITORED RNTISI-RNTI

DCI TRONG VÍ DỤDCI 1_0 / SI-RNTI

ĐIỀU KIỆN CẦNRNTI phù hợp

Điều kiện RNTI đã khớp với DCI giả định. Receiver thực tế vẫn phải giải điều chế, Polar decode và kiểm CRC thật; lab không tuyên bố đã decode thành công.

Lab hiển thị một mô hình educational Type0-PDCCH common search space. Candidate start indices dựa trên công thức TS 38.213 clause 10.1 với $Y=0$ , $n_{\mathrm{CI}}=0$ và maximum candidate counts theo Table 10.1-1. Nó không mô phỏng interleaver, channel estimate, Polar decoder, CRC calculation hay scheduling traffic. Trong những monitoring occasions / CORESET configurations khác, UE có thể được cấu hình USS với AL 1/2 và candidate budgets khác.

Lab không chạy Polar decoder hay CRC toán học. Nó dùng candidate-index formula của standard để giải thích phạm vi tìm kiếm và RNTI hypothesis, đồng thời ghi rõ giới hạn của mô phỏng. Đây là bước chuẩn bị để hiểu Bài 31 mà không trộn lẫn DCI payload với resource mapping.

09 · MỘT DCI ĐƯỢC BIẾN THÀNH PDCCH NHƯ THẾ NÀO?

PDCCH là physical channel có cả channel coding, scrambling, QPSK và DM-RS, không chỉ là một danh sách CCE.

CONTROL MESSAGEDCI bitsFormat/fields theo chức năng scheduling

→

ERROR PROTECTIONCRC + PolarCRC được mask một phần bởi RNTI phù hợp

→

RATE MATCHING $E=108L$ output coded bits phụ thuộc aggregation level

→

ON-AIRScrambling + QPSKMap vào CCE/REG, kèm PDCCH DM-RS

CRC của DCI dùng 24 check bits theo TS 38.212, và một phần CRC được scrambled bằng RNTI. Mục đích là để UE vừa kiểm tra candidate decode vừa kiểm tra message có đúng ngữ cảnh đích/công dụng đang giám sát hay không. RNTI ở CRC stage không được nhầm với ID dùng để tạo QPSK scrambling sequence của PDCCH physical channel.

10 · PDCCH DM-RS LÀM GÌ?

Receiver cần estimate channel để tạo soft bits, tương tự PBCH nhưng resource mapping và sequence khác.

PDCCH DM-RS được chuẩn hóa trong TS 38.211 clause 7.4.1.3. Trong mỗi REG thuộc PDCCH, pilot nằm ở relative subcarriers 1, 5 và 9. UE tái tạo reference từ sequence initialization phù hợp với timing/cell configuration, ước lượng channel rồi equalize PDCCH QPSK data RE.

Kết quả là soft coded bits để đưa vào DCI Polar decoder. Pilot không mang scheduling fields; nó giúp receiver đọc được scheduling message qua channel. Đây là một điểm tương đồng với PBCH DM-RS, nhưng không được dùng chung sequence/mapping với PBCH DM-RS.

11 · BLIND DECODING: VÌ SAO UE CẦN THỬ NHIỀU CANDIDATES?

UE biết search rules nhưng chưa biết aggregation level, candidate position hoặc có DCI hay không ở lần giám sát này.

Mỗi candidate hợp lệ tạo một giả thiết về logical CCEs, mapped REGs, QPSK observations và số coded bits. Receiver có thể thử demapping/descrambling, rate recovery, Polar decoding và CRC check theo RNTI/DCI format cần monitor.

Không phải “blind” theo nghĩa receiver không có bất cứ thông tin nào. Search spaces, RNTIs cần giám sát, aggregation constraints và configured DCI formats làm cho số hypotheses hữu hạn. 3GPP còn quy định UE monitoring limits; một receiver thật phải tuân theo limits đó.

12 · RNTI GIÚP UE NHẬN ĐÚNG LOẠI DCI

Với SIB1, UE dùng SI-RNTI; những thủ tục khác dùng RNTIs khác.

Ngữ cảnh	RNTI thường dùng để kiểm DCI	Ý nghĩa
SIB1 / system information	SI-RNTI	DCI format 1_0 trong Type0 common search space
Paging	P-RNTI	Control liên quan paging / short messages
Random Access	RA-RNTI	Scheduling liên quan random access response
UE-specific traffic	C-RNTI	UE-specific DCI sau khi được cấp identity thích hợp

SI-RNTI có fixed value $\mathrm{0xFFFF}$ . Ở initial SIB1 acquisition, receiver không cần một C-RNTI đã được cấp để tìm DCI 1_0. Vì vậy không nên áp dụng nguyên pipeline UE-specific DCI search cho bước tìm SIB1.

13 · NẾU NHÌN TỪ CODE RECEIVER

Hãy tách PDCCH reception thành nhiều stages có output và lỗi riêng.

01

MONITORING STATE

Kiểm đúng slot/symbol SearchSpace#0

Dựa vào MIB, SSB index, SFN parity và TS 38.213 để biết lúc nào cần extract CORESET.

OUTPUT · CORESET resource context

↓

02

CANDIDATE GENERATION

Enumerate aggregation và logical CCE candidates

Đảm bảo đúng Type0 CSS AL budgets, không vượt CORESET capacity.

OUTPUT · candidate list

↓

03

RESOURCE MAPPING

Map CCE tới REG rồi extract PDCCH REs

Áp đúng bundle/interleaving, PDCCH DM-RS positions và QPSK data positions.

OUTPUT · pilot/data buffers

↓

04

SOFT RECEIVE CHAIN

Channel estimation → QPSK LLR → Polar decoding

Áp đúng physical scrambling/decoding, code-bit length, rate recovery và candidate-specific context.

OUTPUT · decoded DCI + CRC candidate

↓

05

VALIDATION

CRC với SI-RNTI và parse DCI 1_0

Nếu hợp lệ, chuyển scheduling information sang PDSCH receiver để tìm SIB1.

NEXT · Bài 31

Khi không tìm thấy DCI, cần phân biệt lỗi monitoring occasion, sai CCE-to-REG mapping, sai DM-RS estimate, sai RNTI/format hypothesis và genuine no-transmission. Một CRC failure đứng riêng không xác định được root cause.

14 · NHỮNG ĐIỂM DỄ HIỂU NHẦM

CORESET ≠ PDCCH MESSAGE

CORESET là container; PDCCH là physical coded transmission.

REG ≠ CCE

Một REG là 1 RB × 1 symbol; một CCE là 6 REG logical.

CCE INDEX ≠ PHYSICAL RB

Interleaved mapping có thể phân tán REG bundles theo time-frequency resources.

AL ≠ DCI BIT LENGTH

AL quyết định resources/redundancy; DCI format và các field rules quyết định information payload.

SEARCH SPACE ≠ DCI GUARANTEE

Monitoring occasion cho phép thử; gNB không buộc phải phát DCI cho UE ở mọi occasion.

PDCCH DM-RS ≠ PBCH DM-RS

Cùng vai trò reference, nhưng khác sequence, time-frequency mapping và transmission context.

SI-RNTI ≠ C-RNTI

SIB1 được tìm bằng SI-RNTI trong Type0 CSS; chưa cần identity của connected UE.

DCI ≠ SIB1 PAYLOAD

DCI scheduling PDSCH; actual SIB1 transport block nằm trên PDSCH.

15 · SPECIFICATION LAYER

3GPP định nghĩa resources, coding và search-space formula; cách receiver triển khai decoder pipeline vẫn do thiết kế lựa chọn.

3GPP QUY ĐỊNH

TS 38.211: REG, CCE, aggregation, CCE-to-REG mapping, PDCCH modulation và PDCCH DM-RS. TS 38.212: DCI CRC/Polar/rate matching. TS 38.213: SearchSpace candidates và RNTI/DCI monitoring rules.

VIETWIRELESS DIỄN GIẢI

Ví dụ 24 RB × 3 symbols → 12 CCE, mảng logical candidates, một REG có 3 RS/9 data RE và bảng coded-bit capacity.

IMPLEMENTATION-DEPENDENT

Candidate processing order, early-rejection metrics, memory layout, multi-antenna combining, LLR scaling, Polar decoder architecture và debug instrumentation.

3GPP TS 38.211 Release 18, ETSI TS 138 211 V18.8.0, clauses 7.3.2.1–7.3.2.5 và 7.4.1.3: PDCCH aggregation, CORESET, REG/CCE mapping, QPSK và PDCCH DM-RS ·mở specification ↗

3GPP TS 38.212 Release 18, ETSI TS 138 212 V18.8.0, clause 7.3: DCI CRC attachment, channel coding và rate matching ·mở specification ↗

3GPP TS 38.213 Release 18, ETSI TS 138 213 V18.8.0, clause 10.1 và Table 10.1-1: UE PDCCH candidate monitoring, Type0 common search space, DCI format 1_0 với SI-RNTI ·mở specification ↗

16 · NỐI LẠI TOÀN BỘ FLOW

CORESET: giới hạn resources có thể mang PDCCH ở monitoring occasion.
REG: 1 RB × 1 OFDM symbol, chứa 3 PDCCH DM-RS RE và 9 data RE.
CCE: 6 REG, tương ứng 108 coded bits cho PDCCH QPSK data.
AL: số CCE cấp cho một PDCCH; ảnh hưởng coded-bit capacity và coverage.
Logical mapping: CCE indices được SearchSpace formula sinh ra, sau đó mapper chuyển thành physical REG positions.
Type0 CSS: trong bài toán SIB1, receiver tập trung DCI format 1_0 với SI-RNTI.
Blind decoding: thử các candidates theo cấu hình, estimate channel, decode và check CRC.
DCI: khi có candidate hợp lệ, UE có scheduling instructions cho PDSCH nhưng chưa có actual SIB1 payload.
Bài tiếp: giải nghĩa DCI fields cơ bản và nối scheduling tới PDSCH.