CN101409607A - 移动通信长期演进系统确认信息传输方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE－TDD系统ACK/NACK传输方法，包括：按照上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级物理资源块的映射关系；UE接收到下行子帧后，在下行子帧对应的超级物理资源块上反馈ACK/NACK。本发明通过对跳频序列的扩展，在多个ACK反馈情况下，保证仅在一个超级跳频序列上传输，保证较低的PAPR。而且，可提高ACK/NACK信令传输的可靠性、降低小区干扰。与上述方法相对应，本发明还提供一种LTE－TDD系统传输ACK/NACK的装置。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信的LTE(Long Time Evolution，长期演进)技术领域，尤其涉及一种LTE-TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统上行ACK(acknowledge，确认信息)/NACK(Non-acknowledge，未确认信息)的传输方法及装置。
背景技术
LTE系统支持两种帧结构。第一类帧结构适用于TDD和FDD(FrequencyDivision Duplex，频分双工)系统，该类帧结构参见图1，该类无线帧帧长为10ms，由20个时隙组成，每个时隙长度为0.5s，如图所示，各时隙标记为0至19。两个连续的时隙定义为一个子帧，子帧i由时隙2i和(2i+1)组成，其中，i＝0，1...9。对于FDD系统，每10ms时间内，由于上下行在频域是分开的，因此上下行都有10个子帧可用。而对于TDD系统，每10ms时间内，上下行共有10个子帧可用，其中除了子帧0和子帧5总是分配给下行传输之外，其余各子帧要么分配给上行要么分配给下行。第二类帧结构仅适用于TDD系统，该类帧结构参见图2，该类无线帧帧长也为10ms，每个帧分裂为2个5ms的半帧，每个半帧由7个业务时隙(标记为0至6)和3个特殊时隙(下行导频、保护间隔和上行导频)组成。每个子帧定义为一个业务时隙。其中，子帧0和下行导频时隙总是用于下行传输，而上行导频和子帧1总是用于上行传输。
为了对错误数据块进行快速的反馈重传，并通过合并数据块充分利用错误数据块携带的信息，LTE系统采用了HARQ(Hybrid Automatic RepeatRequest，混合自动重复请求)技术。上行ACK/NACK信令作为上行控制信令的一部分，传输方式有两种，一种是，当UE(User Equipment，用户设备)有上行业务数据传输时，ACK/NACK信令与业务数据复用传输；另一种是，当UE没有上行业务数据时，ACK/NACK信令在工作带宽的频带两侧预留的频带内传输，并采用跳频方式以提高传输性能。本文针对第二种情况进行讨论。对于第二种ACK/NACK传输方式，LTE系统确定的方案为：1比特的ACK/NACK(对应为单码字情)映射为BPSK(Binary Phase Shift Keying，双相移相键控)符号，2比特的ACK/NACK(对应2个码字)映射为QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控)符号，每个调制符号扩频为CAZAC(恒包络零自相关序列)，采用相干调制的方法传输。对于图1所示的第一类帧结构，每个PRB(Physical resource block，物理资源块)最多可以支持18UE复用；对于图2所示的第二类帧结构，也采用跳频结构每PRB最多支持12UE复用。由于ACK/NACK信令一般仅为1比特或2比特，如果额外增加UE识别信息会大大增加信息冗余度，降低传输效率，因此，在LTE-FDD系统中，已经确定采用隐含指示的方式，建立ACK/NACK信令与对应的下行调度控制信令占用的控制信道序号的映射关系，使得eNB(演进型基站)可以判断ACK对应的UE和数据块。参见图3，为现有LTE-FDD系统基于隐含方式指示ACK信道的方法示意图，其中，通过事先建立ACK/NACK信令信道与对应下行调度控制信令信道的映射关系，使得eNB可以判断出ACK信令对应的UE和数据块。
对于FDD系统，上下行在频率上分开，上下行子帧可以很容易建立一一对应关系，也就是说一个上行子帧的ACK/NACK信令仅对应唯一的下行子帧，对应关系相对简单固定，因此，在LTE系统标准会议中，对于非连续调度业务，确定其ACK反馈方案采用上述介绍的隐含指示方法。然而，对于TDD系统，上下行采用比例可变的非对称结构以支持非对称业务，这种非对称性结构导致上下行不能建立简单的一一对应关系。因此，TDD系统的ACK反馈方法需要重新设计。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输方法及装置，以适应时分双工系统上下行业务不对称的特点。
为此，本发明实施例采用如下技术方案：
一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输方法，包括步骤：按照上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级物理资源块的映射关系；UE接收到下行子帧后，在下行子帧对应的超级物理资源块上反馈ACK/NACK。
其中，各UE通过移位码和ZC序列识别下行子帧。
其中，所述物理资源块是指跳频序列，所述超级物理资源块是指超级跳频序列。
一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输方法，包括步骤：按照上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；网络侧确定某UE下行业务数据被调度后，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的超级物理资源块；UE按照接收到消息，在相应超级物理资源块上反馈ACK/NACK。
其中，网络侧通过在下行控制信令额外附加消息，告知UE反馈ACK/NACK的超级物理资源块。
其中，网络侧通过BCH广播消息，告知UE反馈ACK/NACK的超级物理资源块。
其中，各UE通过移位码和ZC序列识别下行子帧。
其中，所述物理资源块是指跳频序列，所述超级物理资源块是指超级跳频序列。
一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输装置，存在于网络侧，包括：超级资源单元，用于按照LTE-TDD系统上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；映射关系预置单元，用于预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级物理资源块的映射关系。
一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输装置，存在于网络侧，包括：超级资源模块，用于按照LTE-TDD系统上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；资源指定模块，用于指定下行子帧对应的传输ACK/NACK的超级物理资源块；消息模块，在所述监控模块发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK资源指定模块所确定的超级物理资源块的消息。
其中，所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。
对于上述技术方案的技术效果分析如下：
本发明通过对跳频序列的扩展，在多个ACK反馈情况下，保证仅在一个超级跳频序列上传输，保证较低的PAPR(Peak-to-Average power ratio，峰均比)，可适应TDD系统上下行业务不对称的特点没，实现ACK/NACK的有效传输。另外，每个ACK/NACK信令被复用到更多的资源上，频域上双倍展开，相当于增加了扩频因子，能获得更多的扩频增益，提高了ACK/NACK信令传输的可靠性。对于ZC序列，序列长度越长，可以更好地保证相邻小区UE分配不同的ZC序列，降低小区干扰，缓解ZC序列分配的紧张。
附图说明
图1为现有技术第一类帧结构示意图；
图2为现有技术第二类帧结构示意图；
图3为现有技术LTE-FDD系统反馈ACK方案示意图；
图4为ACK/NACK与业务子帧映射示意图之一；
图5为ACK/NACK与业务子帧映射示意图之二；
图6为ACK/NACK与业务子帧映射示意图之三；
图7为现有ACK/NACK物理资源块示意图；
图8为本发明ACK/NACK超级物理资源块示意图；
图9为利用超级跳频序列隐含映射方式传输ACK的流程图；
图10为利用超级跳频序列直接指示方式传输ACK的流程图。
具体实施方式
本发明针对TDD系统特点，提出ACK/NACK反馈方案，尤其是在下行子帧多于上行子帧的情况下，保证ACK/NACK信令的有效传输，保证上行信号具有较低的PAPR。为保证较低的PAPR，此处可以理解为：保证传输ACK/NACK的信道在频域上是连续的，并使用相同的ZC(Zadoff-Chu)序列；或者是具有不同shift的相同ZC序列的叠加，这样做仅线性增加PAPR，仍能保证PAPR在较低的范围内。
如前介绍，对于TDD系统，由于上下行的非对称特性，不能总如FDD系统一样建立一一对应关系。参见图4，在下行子帧少于或等于上行子帧时，可以通过约定方式确定传输ACK/NACK与业务子帧映射关系。参见图5，在下行子帧多于上行子帧时，意味着一个上行时隙需要发送对应多个下行时隙数据块的ACK/NACK信令，最极限的情况是，第一类帧结构上下行比例为1/9，第二类帧结构上下行比例为1/6，意味着每个上行子帧要传送9或6个下行子帧数据块对应的ACK/NACK信令。为了保障上行传输的低PAPR特性(最好满足单载波特性)，多个ACK/NACK信令必须统一安排。实际上，本领域人员可能会想到采用如下方案解决：在UL子帧内设定多个ACK/NACK区域，每个区域对应一个下行子帧，然后采用FDD系统的方法，但是，由于必须按照最大UE数量进行资源配置，这样资源占用比较多，而实际应用中多个UE同时发送ACK/NACK的情况很少，因此，造成很大的资源浪费；此外，当一个UE在多个下行子帧都有数据块传输时，多个ACK/NACK映射到多个区域，会破坏上行的单载波特性，使得PAPR大幅增加。
参见图6，为各种下行子帧多于上行子帧时，ACK/NACK与业务子帧映射关系示意图。其中，对于仅映射一个DL时隙的UL ACK/NACK信令，显然可以直接采用LTE FDD的方法，与控制信道序号建立对应关系。当上行子帧小于下行子帧时，可仅安排一个上行子帧需要传输多个ACK信令，对于上下行比例为3∶4/、2∶5和1∶6的三种情况，某一上行子帧需要发送2、4、6个下行时隙数据块对应的ACK/NACK信令，这三种情况统称为“多ACK/NACK情况”。下面重点对多ACK/NACK情况给出具体解决方案。
在LTE系统中，ACK/NACK信道可通过以下方案实现：
①单独传输的ACK/NACK信令在预留的频带上以跳频的方式发送；
②每个ACK资源块以RPB为单位，即频域上由12个子载波，时域上持续整个子帧；
③采用CDM方式为多UE复用，每个ACK/NACK信令在频域上扩展为长度为12的ZC序列。
再请参见图7，为第一类帧中由一个跳频序列构成一个ACK信道资源的示意图，图中给出了6个跳频序列，例如图中标记为1的跳频序列构成一个ACK/NACK信道资源，共可支持18个ACK/NACK信号复用，为了表述清楚，称为跳频序列1，其他序列依次类推，分别称为跳频序列2、跳频序列3、跳频序列4、跳频序列5和跳频序列6。跳频序列1中，标记为‘1’的符号用于ACK信令传输，带下划线的‘1’符号用于导频传输。其余跳频序列类似。
由此，如果一个上行子帧仅存在一个ACK信道资源，即一个跳频序列，那么，一个UE的ACK/NACK无论怎么分配都具有低PAPR特性，反之，如果存在多个ACK/NACK信道资源，例如某UE的ACK/NACK信道资源共占用2个跳频序列：跳频序列1和跳频序列4，单载波特性就破坏了，PAPR将大幅增加。可见，由于现有一个跳频序列仅能支持18个或12个ACK/NACK信令进行复用，也就是说，当某UE上行子帧个数小于下行子帧个数时，需要反馈多个ACK/NACK，这些ACK/NACK一般需要和别的UE的ACK/NACK复用在一起在跳频序列上传输，很容易出现一个跳频序列难以承载该UE的所有ACK/NACK的情况，此时，仅能在其余跳频序列上承载，如果用于承载该UE ACK/NACK的跳频序列不连续，就不能保证单载波特性。
为此，本发明提供方案的核心在于，针对所有UE，每个UE可以有1个或多个ACK/NACK信令，采用超级跳频进行传输，其中，超级跳频序列是指多个相邻跳频序列的组合，更准确的说，超级跳频的带宽是普通跳频的n(＞＝1)倍，普通跳频的带宽固定为12个子载波。本发明中，各ACK/NACK信令是通过不同ZC序列及不同循环移位码来识别，只要定义不同UE不同ACK/NACK信令与不同ZC序列及循环移位码的对应关系即可。
需要说明的是，本发明仅是以跳频序列进行说明，本发明并不限于此物理资源，对于其余物理资源，本发明同样适用。
当存在m个跳频序列用来反馈ACK/NACK时，m个跳频序列分配保证频域相邻，可将原跳频序列合并为若干个超级跳频，例如，参见图8，当需要两个跳频序列时，可分配{1，2}、{3，4}、{5，6}；当需要3个跳频序列时，可分配为{1，2，3}、{4，5，6}，其他跳频序列可分配给单独传输CQI等其他上行控制信令使用。频域相邻的多个跳频序列组成一个超级跳频序列，如图8所示，原跳频序列1、2组成超级跳频序列1。对于由m个跳频序列构成的超级跳频序列，每个UE的ACK由长度为m×12的ZC序列通过CDM复用进行传输，例如，对于超级跳频序列1，每个UE的ACK由长度为24的ZC序列来复用传输。
对于ACK/NACK具体传输方式，可以采用类似FDD系统的隐含映射方式，也可以采用基于调度机制的直接指示方式。
对于隐含映射方式，概括而言即时网络侧和用户侧预先预定下行子帧与超级跳频对应关系。参见图9，为利用超级跳频序列隐含映射方式传输ACK的流程图，包括：
步骤901：按照上下行子帧的比例，将至少两个跳频序列合并为超级跳频序列；
步骤902：预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级跳频序列的映射关系；
步骤903：UE接收到下行子帧时，解析其中的移位码和ZC序列，从而确定该下行子帧序号；
步骤904：UE根据下行子帧与超级跳频序列的映射关系，在下行子帧对应的超级跳频序列上向eNB反馈ACK/NACK。
一个具体例子为：多ACK/NACK情况下，假设一个UL子帧对应n个DL子帧，则将总移位资源平均分为n组，即以不同的移位码来识别对应的下行子帧，不同UE通过下行子帧中移位码及时域扩频码来获知在哪个超级跳频序列上反馈ACK/NACK。
对于直接指示方式，概括而言是eNB每次下发控制信令时，即时告知UE在哪个超级跳频序列上反馈ACK/NACK。参见图10，为利用超级跳频序列直接指示方式传输ACK的流程图，包括：
步骤1001：按照上下行子帧的比例，将至少两个跳频序列合并为超级跳频序列；
步骤1002：eNB在下行调度信令中，增加特定信息，用以告知UE反馈ACK/NACK的超级跳频序列；
步骤1003：UE按照下行调度信令中特定信息的指示，在相应的超级跳频序列上反馈ACK/NACK。
在步骤1002中，除了在下行调度信令中增加特定信息告知UE反馈ACK/NACK的物理资源外，还可以通过BCH广播的方式告知。
一个具体实例是：将总的ACK/NACK物理资源进行编号，例如，图8中超级跳频序列1共支持36个ACK/NACK，编号为ACK CH1-CH36；在下行义务数据被调度时，在每个DL调度信令中增加特定信息，例如增加6bit(可指示64个位置)，以此指示每个ACK反馈的物理资源位置。UE通过读取下行控制信令，即可获知在什么物理资源上反馈ACK/NACK。
本发明通过对跳频序列的扩展，在多个ACK反馈情况下，保证仅在一个超级跳频序列上传输，任何情况下，都可以满足低PAPR特性。而且，用户容量是一样的。另外，每个ACK/NACK信令被复用到更多的资源上，频域上双倍展开，相当于增加了扩频因子，能获得更多的扩频增益，提高了ACK/NACK信令传输的可靠性。对于ZC序列，序列长度越长，可以更好地保证相邻小区UE分配不同的ZC序列，降低小区干扰，缓解ZC序列分配的紧张。
与上述方法相对应，本发明还提供装置，该装置存在于网络侧设备中，例如存在于eNB中。
与隐含方式对应的装置至少包括超级资源单元和映射关系预置单元，其中，超级资源单元用于按照LTE-TDD系统上下行子帧的比例将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；映射关系预置单元用于预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级物理资源块的映射关系。在UE侧，在接收到特定下行子帧后，即会按照系统预置关系，在下行子帧对应的超级物理资源块上反馈ACK/NACK，这里所述的物理资源块和超级物理资源块包括但不限于跳频序列和超级跳频序列。
与直接指示方式对应的装置至少包括超级资源模块、资源指定模块和消息模块，其中，超级资源模块用于按照LTE-TDD系统上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；资源指定模块，用于指定下行子帧对应的传输ACK/NACK的超级物理资源块；消息模块用于在所述监控模块发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK资源指定模块所确定的超级物理资源块的消息。其中，所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。在UE侧，会按照下行控制信令中的特定消息或者BCH广播消息的指示，在相应的超级物理资源块上反馈ACK/NACK，这里所述的物理资源块和超级物理资源块包括但不限于跳频序列和超级跳频序列。
本发明所提供装置的具体实现细节参见方法实施例，在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1、一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输方法，其特征在于，包括：
按照上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；
预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级物理资源块的映射关系；
UE接收到下行子帧后，在下行子帧对应的超级物理资源块上反馈ACK/NACK。
2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，各UE通过移位码和ZC序列识别下行子帧。
3、根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述物理资源块是指跳频序列，所述超级物理资源块是指超级跳频序列。
4、一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输方法，其特征在于，包括：
按照上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；
网络侧确定某UE下行业务数据被调度后，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的超级物理资源块；
UE按照接收到的消息，在相应超级物理资源块上反馈ACK/NACK。
5、根据权利要求4所述方法，其特征在于，网络侧通过在下行控制信令额外附加消息，告知UE反馈ACK/NACK的超级物理资源块。
6、根据权利要求4所述方法，其特征在于，网络侧通过BCH广播消息，告知UE反馈ACK/NACK的超级物理资源块。
7、根据权利要求4、5或6所述方法，其特征在于，各UE通过移位码和ZC序列识别下行子帧。
8、根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述物理资源块是指跳频序列，所述超级物理资源块是指超级跳频序列。
9、一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输装置，存在于网络侧，其特征在于，包括：
超级资源单元，用于按照LTE-TDD系统上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；
映射关系预置单元，用于预置下行子帧与用于反馈ACK/NACK的超级物理资源块的映射关系。
10、一种LTE-TDD系统ACK/NACK传输装置，存在于网络侧，其特征在于，包括：
超级资源模块，用于按照LTE-TDD系统上下行子帧的比例，将至少两个物理资源块合并为超级物理资源块；
资源指定模块，用于指定下行子帧对应的传输ACK/NACK的超级物理资源块；
消息模块，在所述监控模块发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK资源指定模块所确定的超级物理资源块的消息。
11、根据权利要求10所述调度器，其特征在于，所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。
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