CN101411106A - 无线通信系统中的公共时间频率无线资源 - Google Patents

Abstract

一种无线通信网络(100)，其中，网络实体将一个或多个符号向量指定给网络中的多个通信实体中的每一个，以在也被指定给多个通信实体的公共时间频率无线资源上基本上同时地进行通信。被指定给多个实体的向量可以是公共的、唯一的、或两者都是。

Description

无线通信系统中的公共时间频率无线资源

技术领域

本发明主要涉及无线通信，并且具体地，涉及将公共时间频率无线资源指定到多个无线通信实体的无线通信系统及相应的方法。

背景技术

在无线通信系统中，希望减少与用于语音和数据业务、系统信息、控制等的信令相关联的开销。在传统的GSM和UMTS系统中，载体建立是通过专用信令完成的。载体定义了在呼叫期间与信道相关联的无线参数，例如，时隙、频率、代码等。在语音通信中，将诸如专用信道指定给每个用户。在高速下行分组接入(HSDPA)系统中，通过在共享控制信道上使用专用控制信令来提供传输格式和调制/编码参数(TFRI)，其中共享控制信道也对被指定给用户的代码信道发信号。

在一些仅有数据(DO)的系统中，语音是通过IP来提供的(VOIP)。已知通过使用混合自动重传请求(HARQ)误差校正方案和较小的分组大小来改进这类用于VoIP业务的系统。尽管VoIP用户象数据用户一样具有先进的链路自适应和统计复用的好处，但由于较小的语音分组大小而使得能够被服务的大量增加的用户给系统的控制和反馈机制带来了负担。容易想象，例如在给定帧中，可提供30倍于语音分组的数据分组。典型地是有大约1500字节用于数据而大约40-50字节用于语音。但是，当前的资源分配和信道质量反馈和应答机制并非被设计为处理这样大量的分配。

在802.16e系统中，已知的是使用伸缩(telescoping)控制信道，其扩展到包含如资源分配所需的一样多的指定。但是，这种扩展机制并不解决反馈或是整个下行链路会被控制信息所消耗的事实。

本领域的普通技术人员在仔细考虑下述详细描述和下述附图后，本公开的各个方面、特征和优点将变得更加显而易见。为清楚起见，附图可能被简化了并且不必将其按比例绘制。

附图说明

图1示出了示范性无线通信系统。

图2示出了无线通信实体。

图3示出了过程图。

图4示出了时间频率无线资源。

图5示出了无线通信网络基础结构实体。

具体实施方式

在图1中，示范性无线通信系统包括蜂窝网络，该蜂窝网络包含分布于地理区域中的多个小区服务基站110。小区服务基站(BS)或基站收发器110通常也称为节点B或小区站点(cell site)，其中每个小区站点由被称为扇区的一个或多个小区所组成。基站由控制器120可通信地互连，该控制器120典型地是通过网关耦合到公共交换电话网(PSTN)130和分组数据网(PDN)140。基站还与通常被称为用户设备(用户终端)或无线用户终端的移动终端102进行通信，以执行诸如调度终端来使用可用的无线资源接收或发送数据的功能。如本领域的普通技术人员所知，网络还包括管理功能，该管理功能包含数据路由、准入控制、订户计费、终端鉴权等，这可以由其他网络实体来控制。

示范性蜂窝通信网络包括2.5代3GPP GSM网络、第三代3GPPWCDMA网络、和3GPP2CDMA通信网络、以及其他现有和未来一代的蜂窝通信网络。未来一代的网络包含开发中的通用移动通信系统(UMTS)网络、和演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)网络。网络也可以是实施面向频域的多载波传输技术的类型，例如频分多址接入(OFDM)、DFT-Spread-OFDM、IFDMA等，这些是未来系统所感兴趣的。所谓具有正交频分的基于单载波的方法(SC-FDMA)，尤其是交织频分多址接入(IFDMA)，以及它的频域相关的变形，被称为DFT-Spread-OFDM(DFT-SOFDM)是有吸引力的，因为当使用当前的波形质量度量来评定时，它们可优化性能，其中该当前的波形质量度量包括峰均功率比(PAPR)或是所谓的立方度量(CM)(cubic metric)。

在OFDM网络中，采用了时分复用(TDM)和频分复用(FDM)来将经过信道编码、交织和数据调制的信息映射到OFDM时间/频率符号上。对N个连续的OFDM符号而言，可将OFDM符号组织进多个资源块(resource block)中，该多个资源块由M个连续子载波所组成，其中每个符号还包括保护间隔或循环前缀。OFDM空中接口典型地被设计用来支持具有不同带宽的载波，例如5MHz、10MHz等。在频率维度上的资源块大小和可用资源块的数量通常是基于系统的带宽。

在图2中，示范性无线终端200包括可通信地耦合到诸如RAM、ROM等存储器200的处理器210。无线无线电收发器(wireless radiotransceiver)230经由无线接口与上述网络的基站进行通信。终端还包含用户接口(UI)240，其包含显示器、麦克风和音频输出、以及其他输入和输出。如本领域的普通技术人员一般所知，可将处理器实施为处于存储在存储器中的可执行程序的控制之下的数字控制器和/或数字信号处理器(DSP)。无线用户终端，在WCDMA网络中被称为用户设备(UE)，在此处也被称为可调度的无线通信用户终端或实体，以下将详细描述。还可调度除用户终端以外的无线通信实体。

一般说来，在无线通信网中，位于如图1所示的基站110之中的无线通信网络基础结构调度实体将无线资源分配或指定给可调度的无线通信实体，例如移动终端或固定基站实体。在图1中，一个或多个调度实体将无线资源调度并分配到对应蜂窝区域中的移动终端。在图1中，例如，调度器112与每个基站相关联。在诸如基于OFDM方法、多载波接入或多信道CDMA无线通信协议的多接入方案中，其中该基于OFDM方法、多载波接入或多信道CDMA无线通信协议包括诸如IEEE-802.16e-2005、3GPP2中的多载波HRPD-A、以及3GPP中的UTRA/UTRAN研究项目的长期演进(也称为演进的UTRA/UTRAN(EUTRA/EUTRAN))，可以使用频率选择性(FS)调度器来在时间和频率维度上执行调度。为了通过基站调度器来实现FS调度，在一些实施例中，每个移动终端将每频带信道质量指示符(CQI)提供给调度器。

在OFDM系统中，资源分配是频率和时间分配，其将用于特定用户终端的信息映射到调度器所确定的资源块。该分配取决于诸如由用户终端报告给调度器的频率选择性信道质量指示(CQI)。更一般的分配不会限于符号和子载波连续分配，如以上在资源块的上下文中所描述的那样，而是可以包括与任意的OFDM符号集合在一起的任意子载波集合。可以随不同的资源块(或更一般而言，随符号-子载波分配)而不同的信道编码速率和调制方案也是由调度器所确定的，并且也可取决于报告来的CQI信息。如果资源块被使用，那么不会将在资源块中的每个子载波指定给用户终端。例如，可将资源块中的第Q个子载波指定给用户终端，以改进频率分集。所以，资源指定可以是资源块或是其部分，或者是更一般的分配，该更一般的分配不限于在单个资源块之中，而是允许占用时间-频率中一般的符号-子载波位置的集合。下层控制信令的复用可以是基于时间、频率和/或代码复用。在接下来的内容中，应当理解频率资源指的是对一个或多个发送实体可用，以便传送特定传输的符号-子载波位置的任意集Ω、或是这种位置的分组。

在图3的过程流程图300中，在310，将公共时间频率无线资源Ω指定给多个(至少两个)可调度无线实体，例如用户终端，在该公共时间频率无线资源Ω上，多个用户终端基本上可以同时通信。在一个实施例中，例如，公共时间频率无线资源是上行链路，在其上多个用户终端将反馈信息提供给基站或是其他网络基础结构实体。这类无线资源Ω的另一种使用可包含对其他业务承载无线资源的请求，例如，对响应于用户起始话音而由话音编码器所提供的语音激活开始的指示。在另一实例中，潜在地响应于包括随机接入尝试的上行链路移动站传输，基站可经由公共下行无线资源来发送基站或其他网络识别符。一般由无线通信网络基础结构中的调度器或其他实体来指定公共无线资源。无线资源指定可以是明示的，即，调度器或其他实体发送描述无线资源的明确识别符。替代性地，无线资源也可以是隐含的，诸如通过对接入该无线资源的设备的传输在对多个此类设备的一组传输中所在的排序来识别无线资源。

在一些实施例中，“基本上同时”的动作不需要精确的同时操作。例如，为了以基本上同时的方式被基站接收器观察到，离基站的距离不同的用户终端或移动终端可在少许不同的时间瞬间上发送，如与基站相结合而执行的定时校正(timing correction)或时间推进(time-advance)过程所要求的。在一些应用中，例如在OFDM传输情形中，为了接收机信号处理和以下描述的向量检测处理的目的可以将符号传输看作是以基本同时的方式来接收的，其中在时域OFDM符号的任何循环扩展(例如“循环前缀”或“循环后缀”)的时间范围中按时间校准(time-aligned)来观察该符号传输。

图4示出了时间频率无线资源400。图示的时间频率资源包括时间维度410和频率维度420。将多个用户终端指定给公共时间频率无线资源意味着将相同的时间和频率维度指定给每个用户终端。在图4中，例如，可以将公共时间频率资源402指定给多个用户终端。在一个实施例中，在无线资源的控制信道部分404上，将无线资源指定传输给多个用户终端。但是，注意如分配403所示的，公共时间频率资源也可能是非连续的。最重要的是，如此识别的时间-频率(或符号-子载波)位置的集合Ω可以由用户终端来(根据预定义的规则)进行排序，以形成正交幅度调制(QAM)的符号向量或其他的调制符号。

在图3中，在块320上，将一个或多个符号向量指定给多个无线通信实体中的每一个，例如，指定给多个用户终端，所述多个无线通信实体被指定了公共时间频率无线资源。在一个实施例中，为了在也被指定给多个通信实体的公共时间频率无线资源上基本上同时地进行通信，将一个或多个唯一的符号向量指定给在无线通信网络中的多个通信实体中的每一个。在另一实施例中，为了在公共时间频率无线资源上基本上同时地进行通信，将公共符号向量指定给在无线通信网中的多个通信实体中的每一个。在其他实施例中，将公共和唯一的符号向量指定给已经被指定给公共无线资源的每个实体。

例如，为了在公共时间频率无线资源上提供上行链路反馈信息，可将公共符号向量指定给多个广播接收无线实体。以下讨论其它实例。符号向量可包括任何QAM调制类型、导频或其他符号。在一些应用中，指定给每个用户的符号向量的集合是线性无关的就足够了。替代性地，符号向量可以是基于使指定给每个用户的向量正交化的任何方法。注意，如此指定的向量可包括零向量(null-vector)，例如在QAM调制情形中的全零向量。

尽管可以由其他实体来进行指定，但是通常由无线通信网络基础结构中的调度器或其他实体来指定符号向量。将向量映射到用户终端可以由用户终端在组中的顺序来指示，例如，第一用户终端使用第一向量，等等。替代性地，当用户加入到被指定给公共时间频率无线资源的组中或者被从组中删除时，可以建立映射。

图5示出一般包含可通信地耦合到存储器520和收发器530的无线通信网络基础结构实体500。实体500典型地是基站或节点B和/或无线接入网的调度器的一部分。控制器包括无线资源指定模块512，其将公共时间频率无线资源指定给在无线接入网中通信的多个无线通信用户终端。控制器还包括符号向量指定模块514，其将唯一的符号向量指定给在无线通信网中的多个无线通信用户终端的每一个，其中唯一的符号向量允许多个无线通信用户终端在公共时间频率无线资源上基本上同时地进行通信。

如图3的330中所示，对多个无线通信实体中的每一个进行指定允许多个实体在公共时间频率无线资源上基本上同时地进行通信。在已经将唯一的符号向量指定给实体的情况下，来自实体的通信是可区分的。

在公共无线资源是反馈资源的示范性实施例中，多个用户终端可使用已指定的唯一符号向量来在公共时间频率无线资源上同时通信。在一个实施例中，用户终端使用唯一的符号向量来发送ACK或NACK反馈(或仅是ACK或NACK反馈)。一般说来，反馈可以指示由提供反馈的通信实体所接收到的信息的接收状态。例如，如果用户终端不能对寻址到无线通信实体的分组进行正确解码，那么用户终端可使用唯一的符号向量在公共时间频率无线资源上发送NACK。这在意图由多个用户设备来接收单个下行传输的广播信道或多播信道中尤其有益，并且调度实体希望能意识到任何目的用户设备(intended user device)接收下行传输失败。在此情形中，假如任何用户设备解码下行传输失败，，就将公共符号向量指定给所有的用户设备，以通过公共时间频率资源进行传输。随后基站将公共符号向量作为由每个用户终端相关联的时间频率信道响应的总和所修改的已发送符号向量来检测。在此情形中，非相干检测可以用于诸如提供执行检测任务的手段。在其他实施例中，用户终端使用唯一的符号向量来在公共上行反馈信道上传输信道质量指示符、缓冲占用状态指示符或其他信息。

进一步考虑将公共符号向量分配到多个通信实体中的每一个的实施例。如上所述，为了响应于广播业务上的帧的不正确接收而允许多个用户终端中的任何一个来将诸如否定应答(NACK)发送给基站，从而允许网络来诸如修改辐射功率等级、发送信息或编码速率、或应用于广播到多个用户终端的帧和码字的分层编码结构，可使用公共时间频率无线资源Ω。如果用户终端正确地接收了特定帧，那么其不在公共时间频率无线资源Ω上进行传输。如果用户终端没有正确地接收帧，那么其在公共时间频率无线资源Ω上发送公共QAM符号向量v。

更详细地，考虑在特定帧中，两个用户终端接收了错误的帧，并在公共时间频率无线资源上发送了公共QAM符号向量v。可将在Ω上在基站(BS)接收机处构建的排序的观测值的向量y表示为：

y＝diag(h₁)v+diag(h₂)v+n                    (1.1)

其中diag(h₁)是方阵(阶数等于公共向量v的长度N)，其主对角线由长度为N的复数值信道系数h_1，n的向量所组成，该复数值信道系数h_1，n包含与第一用户终端相关联的频域多径信道向量h₁。n是噪声加干扰的向量。类似地，diag(h₂)是由与第二用户终端相关联的频域多径信道向量h₂所构建。

但是，从等式(1.1)中可以容易地看出

y＝diag(h₁+h₂)v+n                        (1.2)

并且，通过扩展，如果K个用户终端基本上同时发送NACK向量v，那么

$y=\mathrm{diag}\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{h}_k\right)v+n=\mathrm{diag}\left(h_c\right)v+n---\left(1.3\right)$

其中h_c是从活动用户信道的总和所生成的复合信道。

随后，可通过使用诸如标准假设检验(standard hypothesis test)来完成对来自任何用户终端的NACK传输的存在性的检测，其中该标准假设检验被设计为区分观测值diag(h_c)v+n的接收值(假设H₀)或仅是噪声向量n(假设H₁)。这可以通过诸如形成非相干判决统计量(non-coherent decision statistic)λ来实现

$\mathrm{\λ}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|v_k^{*}{y}_k\right|}^2=\left\{\begin{array}{cc}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{|h_k+v_k^{*}{n}_k|}^2& H_0\\ \underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|v_k^{*}{n}_k\right|}^2& H_1\end{array}\right.---\left(1.4\right)$

并且随后如果λ＞T(σ²)，也就是如果判决统计量超过取决于干扰加噪声方差σ²的门限T，那么就选用H₀。通常是将T(σ²)设计为达到错误检测公共向量v的特定概率(“连续假告警率”)或当出现时未能检测到v的特定概率。

同样应当清楚地理解，基于用户集合所发送的(公共地或单独地)可能向量v的集合，更加详细的假设检验可以是基于观测向量y(其进一步可以由多个基站天线的观测值来构建)。

在另一实施例中，将多个符号向量指定给多个通信实体中的至少一个。在此情形中，指定给每个通信实体的符号向量的集合可以是不相交的，或可以是部分重叠或完全重叠的。在本实施例中，指定给一个或多个用户终端的每个符号向量可以用于在公共无线资源上传输不同的信息。例如，一个符号向量可以用于传送NACK信息，而另一个符号向量可以用于传送一些其他信息。根据本实施例，每个用户终端可在公共无线资源上与其他用户终端一起同时地传输不同类型的信息。

尽管已经以建立权益并使普通技术人员能够制作和使用本公开的方式对本公开及其最佳模式进行了描述，但是，应当理解在不偏离本发明的范围和精神的前提下，对此处公开的示范性实施例有很多等效物，并且可以对其作出修改和变化，本发明的范围和精神受限于所附权利要求而不是示范性实施例。

Claims (20)

1.一种在无线通信网络中的无线通信实体中的方法，所述方法包括：

将至少一个符号向量指定给所述无线通信网络中的多个通信实体中的每一个，以在也被指定给所述多个通信实体的公共时间频率无线资源上基本同时地进行通信。

2.如权利要求1所述的方法，在所述公共时间频率无线资源上从被指定给所述公共时间频率无线资源的通信实体接收反馈，所述反馈指示由提供所述反馈的通信实体所接收到的信息的接收状态。

3.如权利要求1所述的方法，在所述公共时间频率无线资源上从被指定给所述公共时间频率无线资源的通信实体接收否定应答。

4.如权利要求1所述的方法，指定所述公共时间频率无线资源包括指定公共反馈信道，在所述公共反馈信道上，所述多个通信实体可基本上同时进行通信。

5.如权利要求1所述的方法，指定至少一个符号向量包括：将唯一的符号向量指定给所述无线通信网络中的所述多个通信实体中的每一个，以在也被指定给所述多个通信实体的公共时间频率无线资源上基本上同时进行通信。

6.如权利要求5所述的方法，在所述公共时间频率无线资源上从被指定给所述公共时间频率无线资源的一个以上的通信实体基本上同时地接收反馈。

7.如权利要求1所述的方法，指定所述至少一个符号向量包括：将公共符号向量指定给所述无线通信网络中的所述多个通信实体中的每一个，以在也被指定给所述多个通信实体的公共时间频率无线资源上基本同时进行通信。

8.如权利要求1所述的方法，将多个符号向量指定给所述多个通信实体中的至少一个，每个被指定的符号向量用于提供来自相对应的通信实体的反馈信息。

9.一种无线通信网络基础结构实体，包括：

控制器，

所述控制器被配置为将公共时间频率无线资源指定给多个无线通信终端，

所述控制器被配置为将符号向量指定给所述无线通信网络中的多个无线通信实体中的每一个，

其中，所述无线通信实体可使用被指定的符号向量在所述公共时间频率无线资源上基本同时进行通信。

10.如权利要求9所述的实体，还包括可通信地耦合到所述控制器的收发器，所述收发器用于将所述时间频率无线资源的指定和向量符号的指定传送给所述多个用户终端。

11.如权利要求10所述的实体，所述收发器用于在所述公共时间频率无线资源上从被指定给所述公共时间频率无线资源的一个以上的通信实体基本上同时接收反馈。

12.如权利要求9所述的实体，所述控制器将多个唯一的符号向量指定给所述多个通信实体中的至少一个，每个被指定的唯一的符号向量用于提供来自相对应的通信实体的唯一的反馈信息。

13.如权利要求9所述的实体，所述控制器被配置为将唯一的符号向量指定给所述无线通信网络中的所述多个无线通信实体中的每一个。

14.如权利要求9所述的实体，所述控制器被配置为将公共的符号向量指定给所述无线通信网络中的所述多个无线通信实体中的每一个。

15.一种在无线通信终端中的方法，所述无线通信终端能够在无线通信网络中进行通信，所述方法包括：

识别对所述无线通信终端做出的公共时间频率无线资源指定；

接收符号向量指定，以在所述时间频率无线资源上进行通信，

所述公共时间频率资源容纳由多个无线通信终端使用被指定给所述多个无线通信终端的符号向量而进行的基本上同时的通信。

16.如权利要求15所述的方法，接收所述符号向量指定包括接收唯一的向量指定。

17.如权利要求15所述的方法，接收所述符号向量指定包括接收被公共地指定给一个以上无线通信终端的向量的指定。

18.如权利要求15所述的方法，

接收所述符号向量指定包括接收NACK指定，

在所述时间频率无线资源上接收分组信息，

如果所述无线通信实体不能对寻址到所述无线通信实体的分组进行正确解码，那么就在所述公共时间频率无线资源上发送NACK。

19.如权利要求15所述的方法，接收符号向量指定包括接收多个符号向量的指定，每个被指定的符号向量与反馈信息相关联。

20.一种能够在无线通信网络中进行通信的无线通信用户终端，所述实体包括：

收发器；

可通信地耦合到所述收发器的控制器，

所述控制器可操作地使得所述收发器在无线资源上发送被指定给所述无线通信用户终端的符号向量，所述无线资源被指定给多个其他无线通信用户终端，所述多个其他无线通信用户终端的每一个被指定至少一个符号向量，

将所述时间频率无线资源指定给多个无线通信用户终端，以基本上同时进行通信。

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