СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
METHOD OF TRANSMITTING CONTROL SIGNALS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к беспроводной связи и, в частности к способу передачи управляющих сигналов в системе беспроводной связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для максимально эффективного использования ограниченного радиочастотного ресурса в широкополосной системе беспроводной связи были предложены различные способы более эффективной передачи данных во временной, пространственной и частотной областях.
Ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) использует множество ортогональных поднесущих. Далее, OFDM использует ортогональность между обратным быстрым преобразованием Фурье (IFFT) и быстрым преобразованием Фурье (FFT). Передатчик передает данные, выполняя IFFT. Приемник восстанавливает первоначальные данные, применяя FFT к принятому сигналу. Передатчик использует IFFT для объединения множества поднесущих, а приемник использует FFT для разделения множества поднесущих. Применение OFDM позволяет уменьшить сложность приемника в среде широкополосного канала с частотно-избирательным затуханием, и эффективность использования спектра может быть увеличена выполнением избирательного планирования в частотной области, используя канальные характеристики, которые отличаются у разных поднесущих. Множественный доступ с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA) представляет собой схему доступа, основанную на OFDM. Применение OFDMA позволяет увеличить эффективность использования радиочастотного ресурса путем выделения различных поднесущих для различных пользователей.
Для достижения максимальной эффективности в пространственной области в системе, основанной на OFDM/OFDMA, применяется технология нескольких антенн, хорошо подходящая для высокоскоростной передачи мультимедийных данных благодаря формированию нескольких временно-частотных областей в пространственной области. В системе, основанной на OFDM/OFDMA, также применяются схема канального кодирования для эффективного использования ресурсов во временной области, схема планирования, использующая избирательную характеристику каналов совокупности пользователей, схема гибридного запроса на автоматическое повторение (HARQ), хорошо подходящая для пакетной передачи данных, и т.д.
Для реализации различных способов передачи и приема с целью достижения высокой скорости пакетной передачи, существенным и необходимым фактором является передача управляющих сигналов во временной, пространственной и частотной областях. Канал для передачи управляющих сигналов называется каналом управления. В восходящем канале могут передаваться различные управляющие сигналы, такие как сигнал квитирования (ACK)/отрицательного квитирования (NACK) в ответ на передачу данных по нисходящему каналу, индикатор качества канала (CQI), указывающий качество нисходящего канала, индекс матрицы предварительного кодирования (PMI), индикатор ранга (RI) и т.д.
3
Вообще говоря, канал управления использует меньше временных/частотных ресурсов, чем канал передачи данных. Чтобы увеличить спектральную эффективность системы и коэффициент усиления при многопользовательском разнесенном приеме, следует применять обратную связь с информацией о состоянии радиочастотного канала. Поэтому обратная связь для больших объемов данных требует разработки эффективного канала управления. Кроме того, канал управления должен быть разработан так, чтобы иметь хороший показатель отношения пиковой и средней мощностей (PAPR) на кубический метр (м), с тем чтобы уменьшить потребление энергии в пользовательском оборудовании.
3
Имеется потребность в структуре канала управления, способной поддерживать хороший показатель PAPR/м и в то же время увеличивающей пропускную способность.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
В настоящем изобретении предлагается способ одновременной передачи различных управляющих сигналов путем использования выделенных частотно-временных ресурсов.
В настоящем изобретении также предлагается способ передачи множества управляющих сигналов по некоторому каналу управления.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
Одним аспектом изобретения является способ передачи управляющих сигналов в системе беспроводной связи, который содержит этап мультиплексирования первого управляющего сигнала со вторым управляющим сигналом во временном интервале, содержащем некоторое множество символов с ортогональным частотным мультиплексированием (OFDM) во временной области, где данное множество OFDM-символов разделено на множество OFDM-символов данных и множество OFDM-символов опорного сигнала (RS), причем множество OFDM-символов данных используется для передачи первого управляющего сигнала, а множество RS-OFDM-символов используется для передачи опорного сигнала (RS), где первый управляющий сигнал отображается на упомянутое множество OFDM-символов данных после того как первый управляющий сигнал расширяется базовой последовательностью в частотной области, RS-сигнал отображается на упомянутое множество RS-OFDM-символов, и второй управляющий сигнал отображается на по меньшей мере один из множества RS-OFDM-символов, и этап передачи первого управляющего сигнала и второго управляющего сигнала в упомянутом временном интервале.
Подкадр может содержать два временных интервала, и каждый из двух временных интервалов подкадра может использовать различные поднесущие.
Первый управляющий сигнал может быть индикатором качества канала (CQI), указывающим состояние нисходящего канала, а второй управляющий сигнал может быть сигналом квитирования (ACK)/отрицательного квитирования (NACK) для гибридного запроса на автоматическое повторение (HARQ).
Временной интервал может содержать пять OFDM-символов данных и два FDM-символа RS, причем два OFDM-символа RS не являются смежными. Второй управляющий сигнал может быть отображен на последний OFDM-символ RS во временном интервале.
Первый управляющий сигнал может использовать квадратурную фазовую модуляцию (QPSK), а второй управляющий сигнал может использовать QPSK или двоичную фазовую модуляцию (BPSK).
Другим объектом изобретения является способ передачи управляющих сигналов в системе беспроводной связи, который содержит этап передачи первого управляющего сигнала и второго управляющего сигнала в восходящем канале управления, используя для передачи восходящего канала управления некоторый временной интервал, содержащий некоторое множество OFDM-символов, где второй управляющий сигнал мультиплексирован с сигналом RS, использующимся для первого управляющего сигнала, первый управляющий сигнал и RS передаются в разных OFDM-символах в восходящем канале управления, и второй управляющий сигнал передается с RS в одном из OFDM-символов, использованных для RS, и где первый управляющий сигнал использует модуляцию QPSK, а второй управляющий сигнал использует модуляцию QPSK или BPSK.
Еще одним объектом изобретения является способ передачи управляющих сигналов в системе беспроводной связи, который содержит этап конфигурирования восходящего канала управления, передающего первый управляющий сигнал и второй управляющий сигнал, где первый управляющий сигнал и RS передаются в разных OFDM-символах в восходящем канале управления, а второй управляющий сигнал мультиплексирован с RS, и этап передачи первого управляющего сигнала и второго управляющего сигнала по восходящему каналу управления.
ДОСТИГАЕМЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
3
Пропускная способность восходящего канала управления может быть увеличена при сохранении показателя отношения пиковой и средней мощностей (PAPR) на кубический метр (м).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает систему беспроводной связи.
Фиг.2 представляет блок-схему, изображающую передатчик в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
Фиг.3 показывает пример структуры кадра в радиочастотном канале.
Фиг.4 показывает пример подкадра.
Фиг.5 показывает структуру канала индикатора качества канала (CQI).
Фиг.6 показывает структуру канала управления в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
Фиг.7 показывает структуру канала управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
Фиг.8 показывает структуру канала управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
Фиг.9 показывает структуру канала управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
Фиг.10 показывает пример передачи управляющего сигнала при выделении нескольких блоков ресурсов.
Фиг.11 показывает другой пример передачи управляющего сигнала при выделении нескольких блоков ресурсов.
Фиг.12 показывает пример передачи управляющего сигнала при выделении нескольких блоков ресурсов.
Фиг.13 представляет блок-схему способа формирования зарезервированного сигнала, отображенного на зарезервированную поднесущую.
Фиг.14 показывает пример передачи управляющего сигнала с использованием длинного кода расширения.
Фиг.15 показывает структуру канала ACK/NACK.
РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 показана система беспроводной связи. Система беспроводной связи может широко использоваться для предоставления разнообразных услуг связи, таких как голосовая связь, пакетная передача данных и т.д.
Как показано на Фиг.1, беспроводная система связи содержит по меньшей мере одно пользовательское устройство (UE) 10 и базовую станцию (BS) 20. UE 10 может быть стационарным или мобильным, и может также называться другими терминами, такими как мобильная станция (MS), пользовательский терминал (UT), абонентская станция (SS), беспроводное устройство и т.д. Базовая станция (BS) 20 является, вообще говоря, стационарным устройством для связи с UE 10, и может также называться другими терминами, такими как B-узел, базовая система приемопередачи (BTS), точка доступа и т.д. Данная базовая станция 20 покрывает одну соту или несколько сот сети.
Ниже под нисходящей линией связи будет пониматься линия связи от базовой станции 20 к пользовательскому устройству 10, а под восходящей линией связи - линия связи от пользовательского устройства (UE) 10 к базовой станции (BS) 20. В нисходящей линии передатчик может быть составной частью BS 20, а приемник - составной частью UE 10. В восходящей линии передатчик может быть составной частью UE 10, а приемник - составной частью BS 20.
Фиг.2 представляет блок-схему, изображающую передатчик в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.
3
Как показано на Фиг.2, передатчик 100 содержит процессор 110 передачи (Tx), блок 120 дискретного преобразования Фурье (DFT), выполняющий DFT, и блок 130 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), выполняющий IFFT. DFT-блок 120 применяет DFT к данным, обработанным процессором передачи 110, и выдает символ в частотной области. Данные, подаваемые на вход DFT-блока 120, могут быть управляющим сигналом и/или данными пользователя. IFFT-устройство 130 применяет IFFT к полученному символу в частотной области и выдает Tx-сигнал. Tx-сигнал является сигналом во временной области и передается с помощью передающей антенны 190. Символ во временной области, выдаваемый IFFT-блоком 130, будет называться OFDM-символом (символом с ортогональным частотным разделением). Поскольку преобразование IFFT выполняется после расширения спектра преобразованием DFT, символ во временной области, выдаваемый IFFT-блоком 130, называется также SC-FDMA-символом (символом на одной несущей при множественном доступе с частотным разделением). По схеме SC-FDMA расширение спектра выполняется применением DFT перед обработкой IFFT-блоком 130; эта схема имеет лучший, чем у OFDM, показатель отношения пиковой и средней мощности (PAPR) на кубический метр (м).
Фиг.3 показывает пример структуры кадра в радиочастотном канале.
Как показано на Фиг.3, кадр в радиочастотном канале содержит 10 подкадров. Один подкадр может содержать два временных интервала. Один временной интервал может содержать некоторую совокупность OFDM-символов во временной области и по меньшей мере одну поднесущую в частотной области. Временной интервал является единицей выделения радио-ресурса во временной области. Например, один временной интервал может содержать 7 или 6 OFDM-символов. Основной единицей выделения радио-ресурса является блок ресурсов, задаваемый некоторым временным интервалом во временной области и некоторой совокупностью поднесущих в частотной области. В дальнейшем тексте предполагается, что один блок ресурсов соответствует одному временному интервалу и 12 поднесущим.
Структура радиочастотного кадра показана только для примера, и не накладывает ограничений на количество подкадров в радиочастотном кадре, количество временных интервалов в одном подкадре или количество OFDM-символов в одном временном интервале.
Фиг.4 показывает пример подкадра. Подкадр может быть подкадром в восходящем канале, использующем SC-FDMA. Интервал времени, необходимый для передачи одного подкадра, называется интервалом времени передачи (TTI).
Как показано на Фиг.4, подкадр в восходящем канале может быть разделен на две области, а именно область управления и область данных. Поскольку область управления и область данных используют различные полосы частот, этим достигается частотное мультиплексирование (FDM).
Область управления используется для передачи только управляющего сигнала и приписана каналу управления. Область данных используется для передачи данных и приписана каналу данных. В канале управления передается управляющий сигнал. В канале данных передаются данные пользователя и/или управляющий сигнал. Управляющий сигнал и сигнал данных могут быть сконфигурированы в одном подкадре. Однако, чтобы выполнялось условие одной несущей, одно пользовательское устройство (UE) в одном подкадре не может передавать одновременно и по каналу управления, и по каналу данных. Канал управления может называться физическим восходящим каналом управления (PUCCH). Канал данных может называться физическим восходящим совместным каналом (PUSCH). Примеры канала управления включают сигнал квитирования (ACK)/отрицательного квитирования (NACK) для гибридного запроса на автоматическое повторение (HARQ), индикатор качества канала (CQI), указывающий качество нисходящего канала, индекс матрицы предварительного кодирования (PMI), указывающий матрицу предварительного кодирования в кодовом словаре, индикатор ранга (RI), указывающий количество независимых каналов множественных входов/множественных выходов (MIMO), запрос планирования (SR) для выполнения запроса на выделение радиочастотного ресурса в восходящем канале и т.д.
Управляющий сигнал передается в области управления. Пользовательские данные и управляющий сигнал могут передаваться совместно в области данных. Это означает, что когда пользовательское устройство (UE) передает только управляющий сигнал, для передачи управляющего сигнала может использоваться область управления. Кроме того, когда UE передает и данные, и управляющий сигнал, для передачи данных и управляющего сигнала может использоваться область данных. В исключительных случаях, даже когда передается только управляющий сигнал, этот управляющий сигнал может иметь большой объем информации или не быть пригодным для передачи в области управления. В таких случаях радиочастотный ресурс может быть выделен под область данных для передачи управляющего сигнала.
В области управления каналы управления, соответствующие различным пользовательским устройствам (UE), могут использовать различные частоты (или поднесущие) или различные коды. Для идентификации каждого канала управления может быть использовано как частотное мультиплексирование (FDM), так и кодовое мультиплексирование (CDM).
В каждом из двух временных интервалов, содержащихся в одном подкадре, может использоваться псевдослучайная перестройка рабочей частоты (frequency hopping). А именно, одному из двух временных интервалов, содержащихся в одном подкадре, сопоставляется одна сторона некоторой частотной полосы, а другому временному интервалу сопоставляется другая сторона этой частотной полосы. Увеличение частотного разноса может быть достигнуто путем передачи каждого канала управления через временные интервалы, использующие различные поднесущие.
В нижеследующем изложении для ясности будет считаться, что один временной интервал состоит из 7 OFDM-символов, так что один подкадр, содержащий два временных интервала, содержит в сумме 14 OFDM-символов. Число OFDM-символов в одном подкадре и число OFDM-символов в одном временном интервале указаны только в качестве примера, не ограничивающего технический объем настоящего изобретения.
Фиг.5 показывает структуру канала индикатора качества канала (CQI). CQI-канал используется для передачи CQI.
Как показано на Фиг.5, один временной интервал содержит 7 OFDM-символов. Два из этих 7 OFDM-символов используются для опорного сигнала (RS), а остальные 5 OFDM-символа используются для CQI. OFDM-символ, используемый для CQI, называется «OFDM-символом данных». OFDM-символ, используемый для RS, называется «OFDM-символом опорного сигнала». Расположение и количество OFDM-символов опорного сигнала может меняться в зависимости от канала управления. Изменения в расположении и количестве OFDM-символов опорного сигнала может влиять на расположение и количество OFDM-символов данных.
При передаче управляющего сигнала в CQI-канале используется спектральное расширение в частотной области, чтобы увеличить количество мультиплексируемых пользовательских устройств (UE) или количество каналов управления. Для спектрального расширения CQI используется код расширения в частотной области. В качестве кода расширения в частотной области используется последовательность Задофф-Чу (Zadoff-Chu, ZC), представляющая собой пример нуль-автокоррелирующей последовательности с постоянной амплитудой (CAZAC). Если CQI-каналу присвоен один блок ресурсов, используется CAZAC-последовательность длины 12.
ZC-последовательность c(k) длины N может быть получена как показано ниже:
[Мат. формула 1]
где 0≤k≤N-1, а M - индекс корня, являющийся натуральным числом, равным или меньшим N, причем N и M - взаимно простые числа. Это означает, что при заданном N число индексов корня равно числу имеющихся ZC-последовательностей. Различные пользовательские устройства (UE) могут быть идентифицированы при помощи ZC-последовательностей с различными значениями циклического сдвига. Число возможных циклических сдвигов может быть различным, в зависимости от разброса задержек в канале.
3
Если CQI-канал использует один блок ресурсов, включающий 12 поднесущих, и если ZC-последовательность допускает 6 циклических сдвигов, то можно идентифицировать 6 пользовательских устройств. Если CQI отображается квадратурной фазовой модуляцией (QPSK) на каждый OFDM-символ, то в каждом временном интервале можно передать CQI, кодированный 10 битами. Это означает, что в каждом подкадре можно передать максимум 10-битный CQI. Например, для передачи 50-битного CQI требуется 5 подкадров. Если используется два или более блоков ресурсов, ZC-последовательность удлиняется, благодаря чему можно получить дополнительное увеличение разноса. При этом, однако, не изменяется число поддерживаемых пользовательских устройств и пропускная способность. Поэтому имеется необходимость в таком способе одновременной передачи различных управляющих сигналов путем разделения выделенных частотных ресурсов, при котором увеличивается пропускная способность при сохранении характеристики PAPR/м.
3
Для передачи различных управляющих сигналов в восходящем направлении можно эффективно использовать радиоресурсы в пространственной области, в дополнение к временной и частотной областям. Примеры различных управляющих сигналов для передачи включают не только управляющий сигнал большой длины (как, например, CQI), но также и другие управляющие сигналы относительно небольшой длины (например, ACK/NACK, SR, PMI, RI и т.д.) Управляющие сигналы могут передаваться с помощью выделения независимых каналов. Однако из-за свойства кода расширения может оказаться затруднительным поддерживать уровень PAPR/м при одновременной передаче нескольких контрольных сигналов. В частности, поскольку управляющий сигнал, относящийся к MIMO, взаимосвязан с CQI, этот управляющий сигнал предпочтительным образом может передаваться в CQI-канале. Управляющий сигнал из 1 или 2 бит (например, ACK/NACK или SR) может быть отображен на канал управления большой пропускной способности для увеличения эффективности использования спектра.
<Структура мультиплексированного канала управления>
Теперь будет описан способ мультиплексирования управляющих сигналов малой длины (например, ACK/NACK, SR и т.д.) в канале управления (например, в CQI-канале) для передачи управляющего сигнала большой длины. Управляющим сигналом малой длины считается управляющий сигнал с длиной, меньшей, чем у управляющего сигнала большой длины. Например, управляющим сигналом малой длины может быть управляющий сигнал, имеющий малое количество бит. В настоящем изобретении, однако, длина управляющего сигнала не ограничивается каким-либо конкретным значением.
3
3
Требуемая пропускная способность может быть различной в зависимости от типа и назначения управляющего сигнала в восходящем направлении. Например, для увеличения частотного и многопользовательского разноса с помощью селективного частотного планирования требуется обратная связь с информацией об узкополосных каналах. Поэтому, когда в широкополосной системе передается CQI, за единицу времени (например, за 1 TTI) передается информация длиной от нескольких бит до десятков бит. Напротив, при передаче сигнала ACK/NACK, SR, PMI относящегося к MIMO, RI и т.д., то передается, когда это необходимо, информация длиной от 1 или 2 бит до нескольких бит. Для управляющего сигнала малой длины поддерживаемая производительность пользовательского устройства может быть больше, чем интервал передачи символа длиной в единицу времени. Кроме того, когда различные управляющие сигналы передаются по нескольким каналам управления, показатель PAPR/м может ухудшиться из-за свойства кода спектрального расширения, поддерживающего прекрасный показатель PAPR/м внутри одного канала.
Фиг.6 показывает структуру канала управления в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения. В этой структуре управляющий сигнал малой длины мультиплексируется и передается по CQI-каналу, который может рассматриваться как управляющий канал большой пропускной способности.
Как показано на Фиг.6, CQI-канал использует код спектрального расширения, основанный на ZC-последовательности в частотной области. Пользовательские устройства (UE) мультиплексируются с использованием максимум 6 ортогональных кодов путем выполнения циклического сдвига. Соответственно, для передачи CQI может использоваться 5 OFDM-символов в каждом временном интервале.
CQI-канал использует два RS (опорных сигнала) для обнаружения когерентности. Управляющие сигналы малой длины отображаются на два OFDM-символа RS, то есть сигналы RS мультиплексируются с управляющими сигналами малой длины. Используя два OFDM-символа RS, можно получить максимум 12 ортогональных кодов. Это означает, что можно получить максимум 12 двумерных ортогональных кодов с помощью некоторого ортогонального кода расширения (например, кода Уэлша-Адамара (W-H)) во временной области и 6 ZC-последовательностей, получаемых 6 циклическими сдвигами в частотной области.
Выбирая различный код для каждого временного интервала, можно передавать несколько бит за единицу передачи. Кроме того, можно увеличить разнос с помощью псевдослучайной перестройки рабочей частоты (frequency hopping), выбирая один и тот же код в каждом временном интервале. Например, если требуется передать 1-битный сигнал ACK/NACK или 1-битный SR, то ортогональный код (1,1) или (1,-1) может быть передан выбором бита 0 (например, ACK) или бита 1 (например, NACK), или передан по RS выбором сигнала ACK (например, (1,-1)) или сигнала NACK (например, (-1,-1)). Далее, если надо передать 2-битный ACK/NACK-сигнал, то (1,1), (1,-1), (-1,-1) и (-1,1) могут быть использованы для, соответственно, (NACK, NACK) или прерывистой передачи (DTX), (ACK, ACK), (ACK, NACK) и (NACK, ACK).
Как показано на схеме, код расширения может обрабатываться на предыдущем этапе обработки ZC-последовательности. Однако, поскольку характеристика ZC-последовательности сохраняется даже после применения преобразования IFFT, передача может выполняться умножением кода расширения после применения IFFT.
Мультиплексирование управляющего сигнала малой длины не влияет на пропускную способность CQI-канала и на производительность UE. Управляющий сигнал малой длины может использовать код расширения для мультиплексирования с сигналом RS CQI-канала (ниже кратко обозначаемым «CQI-RS»). Кроме того, управляющий сигнал малой длины может мультиплексироваться с RS в соответствии со схемой модуляции, использующей символы этого управляющего сигнала малой длины. Например, RS может мультиплексироваться с ACK/NACK-сигналом, модулированным по схеме двоичной (BPSK) или квадратурной (QPSK) фазовой манипуляции.
В каждом временном интервале может использоваться другой код расширения. Альтернативно, два временных интервала могут использовать один и тот же код расширения. Длинный код расширения может быть применен к нескольким временным интервалам. Например, код расширения длиной 4 может использоваться для 4 сигналов RS в двух временных интервалах.
Если управляющий сигнал малой длины передается совместно с CQI-RS, то для CQI применяется когерентное обнаружение, а для других мультиплексированных управляющих сигналов - некогерентное обнаружение. Это делается потому, что управляющий сигнал малой длины отображается на некоторый OFDM-символ сигнала RS. Приемник может сначала воспроизвести мультиплексированный управляющий сигнал, отображенный на OFDM-символ сигнала RS, с помощью некогерентного обнаружения, а затем воспроизвести CQI с помощью когерентного обнаружения. Если используется двумерный ортогональный код, то приемник может воспроизвести мультиплексированный управляющий сигнал путем выполнения процесса, обратного расширению спектра (de-spreading). Если управляющий сигнал мультиплексирован с RS, то производительность когерентного обнаружения CQI может снизиться. Эти потери могут, однако, быть уменьшены, если мультиплексированный управляющий сигнал является управляющим сигналом малой длины. Например, если мультиплексированный управляющий сигнал имеет длину 1 бит, и если выбором бита 0 или бита 1 передается ортогональный код (1,1) или (1,-1), то те же данные, например, 1, передаются в качестве первого OFDM-символа сигнала RS. Таким образом, производительность когерентного обнаружения может быть сохранена по меньшей мере применительно к одному RS. Ухудшение производительности когерентного обнаружения может быть сведено к минимуму путем определения в совокупности RS некоторых из них как «выделенных RS», а остальных - как «относительных RS».
Хотя для мультиплексирования управляющего сигнала использованы двумерные ортогональные коды во временной области и в частотной области, можно также использовать одномерные коды, такие как ортогональные коды во временной области и ортогональные коды в частотной области.
Фиг.7 показывает структуру канала управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. В этой структуре управляющий сигнал малой длины мультиплексируется и передается по CQI-каналу, который может рассматриваться как управляющий канал высокой пропускной способности.
Как показано на Фиг.7, CQI и RS используют различные OFDM-символы. Управляющий сигнал малой длины мультиплексируется с одним из совокупности OFDM-символов, которые должны соответствовать сигналу RS. Два OFDM-символа RS присвоены CQI-каналу. Из этих двух OFDM-символов RS первый OFDM-символ RS присваивается CQI-RS, а на второй OFDM-символ RS отображается некоторый управляющий сигнал малой длины (например, сигнал ACK/NACK) совместно с CQI-RS. Иначе говоря, данный управляющий сигнал малой длины мультиплексируется с RS во втором OFDM-символе RS. Например, CQI-RS может модулироваться и мультиплексироваться, используя символ BPSK (т.е. 1-битный ACK/NACK) или символ QPSK (т.е. 2-битный ACK/NACK), отображенный на сигнал ACK/NACK. Конкретно, для случая CQI-канала, передающего 10-битную информацию с помощью кодирования канала на половинной кодовой скорости, 10 сигналов QPSK-модуляции CQI d(0), … d(9) отображаются на 5 OFDM-символов и передаются в каждом временном интервале. В этом случае, если сигнал ACK/NACK из одного или двух бит модулируется по схеме BPSK или QPSK, то один символ модуляции (например, d(10)) может быть мультиплексирован с RS, и таким образом в одном подкадре (т.е. в двух последовательных временных интервалах с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты) может быть передано максимум 21 или 22 бит. Например, сигнал ACK/NACK может быть мультиплексирован с RS таким образом, что один модулированный сигнал будет мультиплексирован с последовательностью RS.
В каждом временном интервале может использоваться другой символ модуляции. В двух временных интервалах может использоваться один и тот же символ модуляции. Модуляция RS, выполняемая на предыдущем этапе выполнения IFFT, может также выполняться и на следующем этапе выполнения IFFT.
Расположение OFDM-символа RS, с которым мультиплексируется управляющий сигнал малой длины, показано только для иллюстрации, и не ограничивает настоящего изобретения. Не только второй OFDM-символ RS, но также и первый OFDM-символ RS может быть мультиплексирован, причем расположение мультиплексированного OFDM-символа в каждом временном интервале может быть другим.
Фиг.8 показывает структуру канала управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. При этой структуре управляющий сигнал малой длины мультиплексируется и передается в CQI-канале, который может рассматриваться как канал управления большой пропускной способности.
Как показано на Фиг.8, управляющий сигнал малой длины мультиплексируется с помощью фазовой модуляции соответственно схеме модуляции для CQI, являющегося управляющим сигналом большой длины. В этом случае не нужно резервировать дополнительной мощности и не происходит потери пропускной способности. Например, если нет фазового сдвига, то может передаваться только CQI, в то время как при фазовом сдвиге в π/4 может быть передан SR мультиплексированием с CQI.
Фазовый сдвиг может быть установлен по-разному в каждом временном интервале, благодаря чему увеличивается пропускная способность. Один и тот же фазовый сдвиг может быть выполнен для одного или нескольких TTI, чтобы таким образом увеличить частотный разнос с помощью псевдослучайной перестройки рабочей частоты и временной разнос с помощью повторений.
Фиг.9 показывает структуру канала управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. При этой структуре управляющий сигнал малой длины мультиплексируется и передается в CQI-канале, который может рассматриваться как канал управления большой пропускной способности.
Как показано на Фиг.9, в соответствии с управляющим сигналом малой длины выбирается специфическая последовательность, которая используется как код маски. В качестве примера предполагается, что ZC-последовательность имеет длину 12, соответствующую длине одного блока ресурсов. Дополнительно для 2-битового управляющего сигнала малой длины используется W-H-код длиной 4. Один из четырех W-H-кодов выбирается в качестве кода маски для управляющего сигнала малой длины. ZC-последовательность длиной 12 делится на 3 сегмента, и каждый сегмент маскируется при помощи кода маски. Маскированная последовательность используется как код спектрального расширения в частотной области, и таким образом передается путем расширения CQI. Управляющий сигнал малой длины модулируется при помощи модуляции последовательности, сохраняя при этом обычную характеристику ZC-последовательности. Приемник воспроизводит мультиплексированный управляющий сигнал, применяя процесс, обратный расширению спектра (de-spreading) к коду, модулированному последовательностью, и затем генерирует CQI.
При передаче одного и того же управляющего сигнала на протяжении одного временного интервала может быть увеличен разнос. Альтернативно, для разных OFDM-символов могут использоваться разные управляющие сигналы малой длины.
Когда код маски накладывается на ZC-последовательность, циклический сдвиг ZC-последовательности может повлиять на ортогональность. В результате величина циклического сдвига может быть ограничена. Имеется возможность, однако, управлять поддерживаемыми возможностями пользовательского устройства и пропускной способностью для некоторого единичного интервала времени. Например, если с помощью W-H-кода длиной 4 на все OFDM-символы отображаются различные управляющие сигналы, то в одном временном интервале можно передать максимум 20 бит. Это означает, что пропускная способность примерно удваивается.
Применение W-H-кода и ZC-последовательности для модуляции последовательности описано здесь в качестве примера; могут использоваться и другие ортогональные коды.
<Передача управляющего сигнала с использованием нескольких блоков ресурсов>
3
Если для передачи управляющего сигнала в восходящем направлении выделяется несколько блоков ресурсов, то код спектрального расширения в частотной области корректируется в соответствии с длиной выделенных блоков ресурсов с целью сохранения свойства использования одной несущей. В структуре канала управления, показанной на Фиг.5, число поддерживаемых пользовательских устройств (UE) и пропускная способность за единицу времени ограничены, вне зависимости от числа выделенных блоков ресурсов. Например, канал управления, составленный из двух блоков ресурсов, поддерживает количество UE, равное 6, и пропускную способность, равную 5 OFDM-символов за временной интервал, то есть те же значения, что и для канала управления в один временной интервал. Таким образом, при использовании обычной структуры канала управления пропускную способность нельзя увеличить, даже выделив дополнительные частотные ресурсы. В результате уменьшается эффективность использования спектра. Поэтому при выделении нескольких блоков ресурсов имеется необходимость в структуре канала управления, способной увеличивать пропускную способность путем выделения дополнительных частотных ресурсов при сохранении высокого показателя PAPR/м.
Фиг.10 показывает пример передачи управляющего сигнала при выделении нескольких блоков ресурсов.
Как показано на Фиг.10, при выделении k блоков ресурсов выделяется k кодов спектрального расширения. Управляющий сигнал отображается для каждого кода спектрального расширения на предшествующем этапе выполнения DFT. DFT-расширенный код отображается на поднесущую. К результирующему коду затем применяется IFFT, после чего выполняется его передача. Соответственно, при выделении k блоков ресурсов можно передать k управляющих сигналов. Код спектрального расширения может быть использован для идентификации пользовательского устройства внутри соты и/или для идентификации соты. Может использоваться один и тот же код спектрального расширения. Альтернативно, различные коды могут использоваться для отображения на них различных управляющих сигналов.
Хотя в приведенном описании один код спектрального расширения присваивается одному блоку ресурсов, один код спектрального расширения может также быть присвоен некоторой совокупности блоков ресурсов. Например, один код спектрального расширения может быть присвоен двум блокам ресурсов.
Пропускная способность увеличивается в k раз по сравнению с обычным каналом. В зависимости от требуемой пропускной способности эффективность использования спектра может быть максимизирована с помощью гибкого выделения частот.
Фиг.11 показывает другой пример передачи управляющего сигнала при выделении нескольких блоков ресурсов.
Как показано на Фиг.11, в отличие от варианта реализации, показанного на Фиг.10, управляющие сигналы расширяются применением кода спектрального расширения на предшествующем этапе выполнения DFT, а затем перемежаются при помощи перемежителя. После перемежения сигнал подвергается спектральному расширению применением DFT, а затем отображается на поднесущую. К результирующему сигналу затем применяется IFFT, после чего выполняется его передача.
Фиг.12 показывает пример передачи управляющего сигнала при выделении нескольких блоков ресурсов.
3
3
Как показано на Фиг.12, если один блок ресурсов содержит 12 поднесущих, каждый блок ресурсов из некоторой совокупности блоков ресурсов использует ZC-последовательность, имеющую код спектрального расширения длиной 11. Остающейся одной зарезервированной поднесущей присваивается случайный код, с целью улучшения показателя PAPR/м. Для K блоков ресурсов по одной поднесущей резервируется для каждого блока ресурсов. Таким образом, для улучшения показателя PAPR/м случайные коды присваиваются K зарезервированным поднесущим.
ZC-последовательность длины 11 может использоваться непосредственно, без изменений. ZC-последовательность длины 12 может быть укорочена с целью ее использования как ZC-последовательности длины 11. ZC-последовательность длины меньше 11 может быть расширена с целью ее использования как ZC-последовательности длины 11.
Хотя в качестве зарезервированной поднесущей здесь использована первая из 12 поднесущих, составляющих один блок ресурсов, на расположение зарезервированной поднесущей не накладывается никаких ограничений. Таким образом, зарезервированная поднесущая может быть последней поднесущей или занимать какую-нибудь из средних позиций в каждом блоке ресурсов. Далее, в каждом блоке ресурсов могут быть зарезервированы одна или несколько поднесущих. Число зарезервированных поднесущих, присвоенных блокам ресурсов, может быть разным в разных блоках ресурсов.
3
3
Если каналу управления обычной структуры присвоен один блок ресурсов (т.е. 12 поднесущих), в качестве кода спектрального расширения используется ZC-последовательность длиной 12. Если присвоено два блока ресурсов, в качестве кода спектрального расширения используется ZC-последовательность длиной 24. Если ZC-последовательность, соответствующая одному блоку ресурсов, используется для двух блоков ресурсов, то показатель PAPR/м этой ZC-последовательности может ухудшиться. Соответственно, некоторые из присвоенных поднесущих используются для улучшения показателя PAPR/м.
3
Если случайные коды вычисляются для каждой единицы передачи, объем вычислений может быть слишком большим. В этом случае применяется поиск по таблице. В общем случае управляющий сигнал использует заданную схему модуляции (например, QPSK), и ZC-последовательность имеет заданную длину. Таким образом, случайный сигнал, отображаемый на зарезервированную поднесущую, заранее запоминается в поисковой таблице, таким образом, что в зависимости от передаваемых данных (например, управляющего сигнала) может быть достигнут высокий показатель PAPR/м.
Фиг.13 представляет блок-схему способа формирования зарезервированного сигнала, отображенного на зарезервированную поднесущую.
3
3
3
3
Как показано на Фиг.13, на этапе S310 в присвоенных блоках ресурсов выбираются зарезервированные поднесущие. На этапе S320 по заданной схеме модуляции генерируются данные. На этапе S330 выбирается последовательность. Например, если блок ресурсов содержит 12 поднесущих и использует одну из них как зарезервированную поднесущую, то выбирается ZC-последовательность длиной 11. На этапе S340 по данным или выбранной последовательности генерируется сигнал Tx. На этапе S350 сгенерированный сигнал Tx проверяется на соответствие требованиям по PAPR/м. Если требования по PAPR/м не удовлетворяются, то на этапе S360 генерируется случайный сигнал для зарезервированных поднесущих, и генерируется новый сигнал Tx путем отображения этого случайного сигнала на зарезервированную поднесущую. Проверяется, соответствует ли новый сигнал Tx требованиям по PAPR/м. Если требования по PAPR/м удовлетворяются, то на этапе S370 создается новый вход в поисковой таблице. Поисковая таблица содержит информацию, касающуюся схемы модуляции, последовательности, зарезервированной поднесущей и случайного сигнала.
Фиг.14 показывает пример передачи управляющего сигнала с использованием длинного кода расширения.
3
3
Как показано на Фиг.14, по коду расширения во временной или частотной области выполняется идентификация пользовательского устройства (UE) и/или соты, в соответствии с длиной или характеристикой используемого кода расширения. Относительно короткий код расширения неэффективен для устранения помех между сотами, так как его кодовый набор, вообще говоря, имеет небольшое число элементов. Поэтому в сети из нескольких сот для более эффективной межсотовой идентификации требуется длинный код расширения. Показатель PAPR/м поддерживается в последовательности (например, в ZC-последовательности), если все коды используются в пределах ограниченного частотного ресурса. Затруднительно, однако, делить последовательность во временной области и отображать ее в частотной области. Поэтому длинный код расширения сегментируется, и к каждому сегменту применяется DFT, отображение на поднесущую, и затем IFFT. Это позволяет поддерживать очень высокий показатель PAPR/м. Кроме того, при помощи длинного кода расширения можно легко выполнять межсотовую идентификацию.
Оценка канала может быть более надежной, когда опорный сигнал устойчив к межсотовым помехам в присвоенном CQI-канале с двумя OFDM-символами RS. В обычной структуре CQI-канала обслуживается только 6 пользовательских устройств (UE). Для достижения более эффективной, чем при обычном способе, внутрисотовой идентификации UE или межсотовой идентификации, ZC-последовательность двойной длины может быть сегментирована на протяжении двух OFDM-символов.
Хотя приведенное выше описание относится к CQI-каналу, технические возможности настоящего изобретения могут быть также применены к различным типам каналов управления. Например, специалисты в данной области без труда смогут применить настоящее изобретение к каналу ACK/NACK, как описано ниже.
Фиг.15 показывает структуру канала ACK/NACK. Канал ACK/NACK является каналом управления, по которому передается сигнал ACK/NACK для HARQ. Сигнал ACK/NACK является сигналом подтверждения передачи и/или приема для данных в нисходящем направлении.
Как показано на Фиг.15, из 7 OFDM-символов, содержащихся в одном временном интервале, RS передается 3 смежными OFDM-символами в средней части временных интервала, а ACK/NACK - остальными 4 OFDM-символами. RS передается 3 смежными OFDM-символами, расположенными в средней части временного интервала. Расположение и количество символов, используемых для RS, может меняться в зависимости от канала управления. Изменения в расположении и количестве этих символов могут вызвать изменения в символах, используемых для сигнала ACK/NACK.
Если управляющий сигнал передается в пределах заранее отведенной полосы, то для увеличения числа мультиплексируемых UE и числа каналов управления используется одновременно расширение в частотной области и расширение во временной области. Код расширения в частотной области используется для расширения сигнала ACK/NACK в частотной области. В качестве кода расширения в частотной области может использоваться ZC-последовательность. К сигналу ACK/NACK, расширенному в частотной области, применяется IFFT, после чего он снова расширяется во временной области при помощи кода расширения во временной области. Сигнал ACK/NACK расширяется при помощи 4 кодов w0, w1, w2 и w3 расширения во временной области для 4 OFDM-символов. RS также расширяется, при помощи кода расширения длиной 3.
Настоящее изобретение может быть реализовано аппаратно, программно или в комбинации того и другого. При аппаратной реализации настоящее изобретение может быть реализовано с помощью одной или нескольких заказных микросхем (ASIC), цифрового процессора сигналов (DSP), программируемого логического устройства (PLD), программируемой вентильной матрицы (FPGA), процессора, контроллера, микропроцессора, других электронных компонентов или комбинации вышеперечисленных компонентов, разработанных для выполнения указанных выше функций. При программной реализации настоящее изобретение может быть реализовано модулем, выполняющим указанные выше функции. Программа хранится в запоминающем устройстве и выполняется процессором. В качестве запоминающего устройства или процессора могут использоваться различные средства, широко известные специалистам в данной области.
Хотя настоящее изобретение описано и проиллюстрировано при помощи примеров его реализации, специалистам в данной области будет понятно, что в нем могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях, не отходя от его смысла и оставаясь в его границах, как они определены прилагаемой формулой изобретения. Примеры реализации должны рассматриваться только в описательном, и не в ограничительном смысле. Таким образом, объем настоящего изобретения определен не подробным описанием изобретения, но прилагаемой формулой, и все различия в пределах этого объема считаются включенными в настоящее изобретение.