CN101527929B - 控制信道设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制信道设计方法，包括：根据基站的调度在帧的子帧中设置基于调度的控制头，其中，一个基于调度的控制头控制基站本次调度的一个子帧或由多个子帧组成的子帧区域，并且基于调度的控制头中携带有控制信息；根据基于调度的控制头中的控制信息，在基于调度的控制头控制的子帧或子帧区域中设置映射符号，映射符号用于指示一个或多个子帧的资源分配情况。

Description

控制信道设计方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体地，涉及采用基站实现无线资源调度的无线通信系统中的控制信道设计方法。

背景技术

在无线通信系统中，基站是指为终端提供服务的设备，基站通过上、下行链路与终端进行通信，其中，下行是指基站到终端的方向，上行是指终端到基站的方向。多个终端可以同时通过上行链路向基站发送数据，也可以同时通过下行链路从基站接收数据。

在采用基站实现无线资源调度控制的无线通信系统中，系统无线资源的调度分配由基站完成。例如，由基站给出基站进行传输时的资源分配信息以及终端进行上行传输时所能够使用的资源分配信息等。

在传统的无线通信系统中，基站在调度空口的无线资源时一般以一个无线帧为一个调度周期，在调度周期内，基站能够调度无线帧内的所有资源，基站通过调度无线帧内的资源为基站覆盖的所有终端提供服务。但是，在新一代的无线通信系统中，如在以LTE(LongTerm Evolution，长期演进)、UMB(Ultra Mobile Broadband，超移动宽带)和IEEE 802.16m等为代表的移动通信系统中，为了降低系统的数据传输时延，提高系统的传输效率，通常将一个无线帧再细分为多个子帧或子帧区域，从而增加了在一个无线帧内的基站能够调度的次数，即，在一个无线帧对应多个调度周期。因此，传统无线通信系统中的控制信道设计已经无法满足新一代无线通信系统中的调度需求和性能要求，例如，对数据传输时延的需求。因此，为了满足新一代无线通信系统的需求，充分体现新一代无线通信系统的技术优势，需要提出一种新的控制信道设计。

发明内容

考虑到相关技术中存在的目前的控制信道设计在实现无线资源调度控制、保障QoS，尤其是在传输时延等方面不能满足新一代无线通信系统的需要的问题而提出本发明，为此，本发明旨在提供一种控制信道设计方法，用以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种控制信道设计方法。

根据本发明实施例的控制信道设计方法包括：根据基站的调度在子帧中设置基于调度的控制头(Scheduling-based Control Header，SCH)，其中，一个SCH控制基站本次调度的一个子帧或由多个子帧组成的子帧区域，并且SCH中携带有控制信息，用于控制和指示映射；根据SCH中的控制信息，在SCH控制的子帧或子帧区域中设置一个或多个映射符号(MAP)，每个映射符号用于指示一个或多个子帧的资源分配情况。

其中，基站的每次调度均对应一个SCH；或者，基站的多次调度对应一个SCH。

其中，根据基站的调度在帧的子帧中设置SCH的操作具体为：当基站的本次调度能够调度的区域仅为一个子帧时，在该子帧中设置SCH，SCH控制子帧的映射符号；当基站的本次调度能够调度的区域为子帧区域时，在子帧区域中的第一个子帧中设置SCH，；其中，SCH位于子帧的开始位置。

其中，控制信息用于指示映射符号的以下信息至少之一：是否存在映射符号、映射符号的位置信息、映射符号的长度信息、映射符号的调制与编码模式信息、映射符号的传输模式信息。

其中，在映射符号用于指示多个子帧的资源分配情况时，映射符号设置于多个子帧中的第一个子帧。

其中，映射符号占用子帧的开始若干个符号，在子帧为帧的第一个子帧的情况下，如果帧开始的符号被系统广播信息占用，那么映射符号占用系统广播信息占用符号后面的若干个符号。

其中，SCH在帧中的位置固定，位置由帧头或公共广播消息指示。终端根据固定位置的SCH中的控制信息判断映射符号所在的子帧位置。或者，SCH在帧中的位置不固定，根据基站的调度需求设置SCH的位置。或者，SCH在帧中的位置不固定，根据基站的调度需求设置SCH的位置，并且SCH中携带有下一SCH的指示信息，指示信息至少包括下一SCH的位置信息。

通过本发明提供的上述技术方案，通过在帧中设置SCH，并根据SCH中的控制信息设置映射符号，可以实现一种新的基于子帧的控制信道设计，满足新一代无线通信系统的调度要求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据相关技术的通用帧结构的示意图；

图2是根据本发明实施例的控制信道设计的示意图；

图3是根据本发明第一实施例的控制信道设计的示意图；

图4是根据本发明第二实施例的控制信道设计的示意图；

图5是根据本发明第三实施例的控制信道设计的示意图。

具体实施方式

在新一代的无线通信系统中，例如，以OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)和OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Address，正交频分复用多址)技术为基础的无线通信系统中，一般将无线资源划分为不同等级的资源区域进行调度，例如，将无线资源划分成帧、子帧和符号的三级结构进行调度。

具体地，可以首先将无线资源划分为时间连续的帧，每个帧由若干个子帧组成，连续的多个子帧或不连续的多个子帧可以组成一个子帧区域，子帧由最基本的OFDM符号组成。一个帧中包含的子帧和OFDM符号的数目由OFDM系统的基本参数决定，而存在多少个子帧区域则由基站的调度需要、业务特性以及信道条件等因素决定。如图1所示：系统总的无线资源被划分为持续时间相同的帧，每个帧由N个子帧组成，每个子帧则由S个基本的OFDM符号组成。此外，为了提高调度的效率，还可以将若干个帧级连在一起进行统一的调度，如图1所示，将F个帧级连在一起。当然，也可以将无线资源划分为类似的帧、帧、子帧和OFDM符号的四级结构进行调度。可以看出，无论是哪种划分方式，都是将无线资源划分为若干个相对较小的区域(如子帧)进行调度，这类划分的本质在于增加调度机会，以满足新一代无线通信系统的服务质量(Quality ofService，简称为QoS)，尤其是满足系统传输时延的要求。

显然，与传统无线通信系统的帧结构相比，新一代无线通信系统的帧结构发生了重大的变化，而帧结构对通信系统的QoS，尤其是信令与数据的传输时延有着重要影响，帧结构影响QoS的根本原因在于，帧结构必将影响通信系统的调度方法和调度效率，原有的通信系统中的控制信道设计和相应的无线资源调度方法无法满足新一代通信系统的需要。

因此，基于新一代无线通信系统的帧结构，本发明实施例提供了一种基于子帧的控制信道设计方法，以满足新一代通信系统的调度要求，例如时延的要求。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

首先，如图2所示，无线资源被划分成帧，而帧则由N个子帧(或子帧区域，子帧区域包括连续的多个子帧)组成，N由OFDM的系统参数决定，子帧(或子帧区域)是基本的调度区域。将每F个帧进行级连，并在第一个帧的开始的若干个符号上设置系统信息广播信道广播系统信息，即，F个帧中的第一个子帧开始处的若干个符号，系统信息包含系统的控制信息，尤其是与终端的初始化和接入相关的必要信息，同时，也可以包含其它的系统公共广播信息。

基于上述内容，在根据本发明实施例的控制信道设计方法中，根据基站的调度在帧的子帧中(在子帧的开始位置)设置基于调度的控制头(Scheduling-based Control Header，简称为SCH)，其中，一个SCH控制基站本次调度的一个子帧或由多个子帧组成的子帧区域。其中，在一个帧中，由于在调度时的业务特性的不同、信道条件的变化、帧或子帧中无线资源的特性或描述模式的变化以及基站为了满足如干扰抑制、节能、HARQ、中继(Relay)和多播广播服务(Multicast Broadcast Service，MBS)等某些特殊功能的调度需要，基站可以决定存在一个或多个SCH。

也就是说，在子帧的开始，可能会存在基于调度的控制头SCH，而当前子帧是否存在SCH，是由基站在当前子帧是否需要进行调度决定的，即，基站进行一次调度过程必然对应一个SCH，并且只能对应一个SCH，因为这次调度的符号映射必须由一个SCH来控制，但是多次调度可以对应同一个SCH，即，基站调度与SCH之间是多对一的关系。另一方面，如果此时基站不需要调度时，则不需要存在SCH，从而降低基站的调度开销。

具体地，当基站的本次调度能够调度的区域仅为一个子帧时，SCH位于该子帧的开始位置，该SCH控制该子帧的映射符号，当基站的本次调度能够调度的区域为多个子帧或者子帧区域时，在子帧区域中的第一个子帧中设置SCH，由于是多个子帧，所以可能存在多个映射符号，但所有映射符号均由SCH控制；其中，SCH位于子帧的开始位置。

在本发明中，还可以在子帧中设置映射符号(MAP，以下称为子帧MAP或MAP)，MAP用于指示一个或多个子帧的资源分配情况。而SCH的基本功能便是控制和指示映射符号。

具体地，SCH中存在控制消息，该控制信息指示子帧MAP的相关参数信息，基于此，在本发明中，根据SCH中的控制信息在SCH控制的子帧或子帧区域中设置MAP。基站在一个调度间隔内可能调度多个子帧，但并不是每一个子帧都存在MAP，如上所述，这些MAP的参数信息由这个调度对应的SCH内的控制信息指示，即，一个SCH控制着一个调度间隔或区域内的所有子帧MAPs的参数信息，该参数信息主要由业务状况、MIMO(Mutiple Input MutipleOutput，多输入多输出)模式以及其它信道条件等因素决定。

如果一个SCH控制着多个子帧，则SCH内应该包括各个子帧是否包含子帧MAP的指示信息(可以通过Bitmap、Tree或者二者混合模式等方法指示)，以及子帧MAP的调制模式、长度和位置信息等控制信息，如果上述信息在一定周期内并不发生变化，则SCH中可以不包含这些信息，从而提高系统的资源利用效率。

从上面的描述可以看出，子帧MAP的存在与否、位置、长度、调制与编码模式和传输模式均由SCH指示，例如，子帧MAP的长度不是固定的，而依赖于它所调度的用户的业务需求决定。

例如，在图2中，子帧1和子帧2的MAP的位置、长度和调制编码方式都由子帧1的SCH指示，类似地，子帧3和子帧4构成的子帧区域内的资源统一由子帧3的MAP调度，而子帧5由子帧5的MAP调度。

如上所述，并不是每个子帧都必须有MAP，例如，当MAP用于指示多个子帧的资源分配情况时，只需在第一个子帧放置子帧MAP，后面的子帧并不需要放置子帧MAP；当子帧的资源分配采用永久分配或组分配进行调度时，可以不放置子帧MAP；当该子帧内没有任何调度发生时，也不需要子帧MAP；如果子帧中包含子帧MAP，则子帧MAP位于开始处的若干个符号，如果该子帧是第一个子帧，则子帧MAP位于系统广播信息占用符号后面的符号。

另外需要说明的是，在新一代的无线通信系统中，HARQ是一种为了提高系统的资源利用效率而采用的技术，但基站在处理HARQ的应答时会产生不可避免的时延，使得基站在某些调度时刻并不知道是否真的需要进行HARQ重传。因此，为了可能存在的HARQ重传以及重新分配重传需要的无线资源，基站必须尽可能地使每个子帧具备调度机会并为重传分配资源，但这必然增加终端的功耗，因为终端必须对每个子帧进行监听，检查是否有自己的数据需要接收。可见调度的灵活性与终端的功耗是相互制约的。但是，在本发明中，SCH的提出能够在调度的灵活性与终端的功耗间进行很好的平衡。一方面，由于SCH的存在是基于基站的是否有调度需求，所以可以满足HARQ的重传需求；另一方面，终端可以得知哪些子帧需要监听，并不需要监听所有的子帧，因而，在满足HARQ功能需要的同时可以降低功耗。

此外，根据本发明实施例的控制信道设计采用了SCH和子帧MAP相结合的模式，使得系统中的一些控制信息(如终端接入和初始化的相关信息)与终端的MAP是分开的，因而，终端并不需要去解调MAP而能够快速地接入系统，降低终端的接入时延，满足新一代无线通信系统的性能要求。

在根据本发明实施例的控制信道设计方法中，SCH的位置可以固定，也可以不固定，针对SCH的位置，本发明给出了以下的实施例。

第一实施例：SCH位置固定的控制信道设计

在根据本发明的第一实施例中，SCH的位置固定，该模式的控制信道除了具有以上参照图2描述的基于子帧的控制信道的特点外，还具有如下特点：

在帧包含的无线资源中，SCH所处的位置是固定的，且由帧头或者其它公共广播消息指示。SCH控制的调度区域内的子帧MAP的位置是动态的，MAP的位置、长度、调制与编码模式和传输模式由SCH指示。

SCH位置固定时，终端根据固定位置的SCH包含的指示信息判断需要在哪些子帧上接收子帧MAP，并不需要监听所有的子帧，从而降低终端的功耗。

具体地，图3示出了该实施例中SCH位置固定的控制信道设计。如图3所示，帧1、帧2、和帧3中的SCH的位置都是在子帧1和子帧3中的固定位置。

同时，SCH控制的调度区域内的子帧MAP的位置是动态的。如图3所示，在帧1中，子帧1中的SCH控制着子帧1的子帧MAP和子帧2的子帧MAP，它们的位置、长度和调制与编码模式由该SCH指示；帧1中，子帧3中的SCH控制着子帧3的子帧MAP和子帧5的子帧MAP，而子帧4并没有子帧MAP，子帧4与子帧3构成一个子帧区域，子帧4的无线资源分配通过子帧3的MAP描述。

由于子帧MAP是动态的，所以帧2与帧3中的子帧MAP的位置与子帧1都不同。

由于SCH位置固定，终端可以根据SCH包含的指示信息去判断需要在哪些子帧上接收子帧MAP，并不需要监听所有的子帧，从而降低终端的功耗。如图3所示，在帧2中，终端根据子帧1中的SCH可以知道仅在子帧1中存在子帧MAP，而该SCH控制的子帧2并不存在子帧MAP，所以终端仅需根据子帧1的MAP就能确定子帧2的调度情况，从而最大程度地降低功耗。

第二实施例：SCH位置动态的控制信道设计

在根据本发明的第二实施例中，SCH的位置不固定，该模式的控制信道除了需要具有以上参照图2描述的基于子帧的控制信道的特点外，还具有如下特点：

在帧包含的无线资源中，SCH所处的位置不是固定的，而是动态的，即，按照基站的调度需要确定其位置。同第一实施例相比，SCH控制的调度区域内的子帧MAP的位置仍然是动态的，MAP的位置、长度和调制与编码模式仍然由SCH指示。

SCH位置动态时，终端需要监听每个可能出现SCH的位置，进而判断是否存在SCH，并根据SCH确定子帧MAP。

SCH位置动态时，由于其控制的子帧MAP也是动态的，基站可以在任何子帧响应调度需求，从而降低系统的数据传输时延。例如，当基站解析出HARQ的反馈为NACK时，基站可以立即在下一子帧放置SCH和相应的子帧MAP进行一次调度，从而实现快速的HARQ重传。否则，HARQ的反馈为ACK时，就不需要对HARQ重传进行调度。

具体地，图4示出了该实施例中SCH位置不固定的控制信道设计。如图4所示，帧1中的SCH位于子帧1和子帧3中，而帧2中的SCH位于子帧1和子帧4中，帧3中的每个子帧都存在SCH。

SCH控制的调度区域内的子帧MAP的位置仍然是动态的。如图4所示，在帧1中，子帧1中的SCH控制的两个子帧(子帧1和子帧2)都有各自的子帧MAP，而帧2中，子帧1中的SCH控制的两个子帧中，只有子帧1有MAP，而子帧2没有子帧MAP。但是，子帧MAP的位置、长度和调制与编码模式都是由相应的SCH指示。

SCH位置动态时，终端需要监听每个可能出现SCH的位置，进而判断是否存在SCH，并根据SCH确定子帧MAP。如图4所示，在帧1中，终端根据子帧1中的SCH可以知道在子帧2内不可能存在另一个SCH，所以终端会在第3个子帧开始搜索新的SCH，进而判断SCH控制区域以外的资源分配情况。

SCH位置动态时，由于其控制的子帧MAP也是动态的，基站可以在任何子帧响应调度需求，从而降低系统的数据传输时延。如图4所示，在帧1中，如果基站在子帧1调度之后，子帧3的调度之前解析出HARQ的反馈为NACK时，基站可以立即在子帧3放置SCH和相应的子帧MAP进行一次调度，从而实现快速的HARQ重传。

第三实施例

在根据本发明的第三实施例中，SCH的位置不固定，该模式的控制信道除了需要具有以上参照图2描述的基于子帧的控制信道的特点外，还具有如下特点：

在帧包含的无线资源中，SCH所处的位置不是固定的，而是动态的，即，按照基站的调度需要确定其位置，而且SCH中携带有下一SCH的信息，包括是否存在，位置信息等，即，下一个SCH的存在与否以及其位置由上一个SCH指定，最终形成一个链式的SCH结构。SCH控制的调度区域内的子帧MAP的位置仍然是动态的，MAP的位置、长度和调制与编码模式仍然由SCH指示。

基站在进行当前调度时，如果判断在后续的某个子帧内可能存在调度需要，则可以通过当前的SCH(例如，当前SCH中设置指示信息)来指定下一个SCH出现的子帧位置，形成链式SCH，增加调度的机会。

链式SCH的控制信道设计中，基站可以根据当前信息预测在未来子帧可能存在调度。例如，在支持HARQ的无线通信系统中，由于存在解码时延，在当前的调度时刻基站并未接收到HARQ的反馈，但是可以肯定在某个子帧之后能收到HARQ的反馈时，基站可以通过这种链式SCH来确定下一次调度的位置。

例如，如图5所示，帧1中的SCH位于子帧1和子帧3中，而帧2中的SCH位于子帧1和子帧4中，帧3中的每个子帧都存在SCH，三个帧中的SCH的位置是不同的。以帧1为例，子帧3的SCH是否出现以及在哪个子帧出现是由前面的SCH(即子帧1中的SCH)指定的；帧2中的子帧4的SCH是由帧2中的子帧1的SCH指定的；类似地，在帧3中，子帧2的SCH是子帧1指定的，依次类推。

SCH控制的调度区域内的子帧MAP的位置仍然是动态的。如图5所示，在帧1中，子帧1中的SCH控制的两个子帧(子帧1和子帧2)都有各自的子帧MAP；子帧3中的SCH控制的三个子帧(子帧3，4和5)中，子帧3和子帧4的资源分配均由子帧3的MAP描述，子帧5有自己的MAP。在帧2中，子帧1中的SCH控制的三个子帧(子帧1，2和3)，子帧1和2的资源分配均由子帧1的MAP描述，子帧3有自己的MAP；子帧4中的SCH控制的两个子帧(子帧4和5)中，子帧4和5的资源分配均由子帧3的MAP描述。在帧3中，每个子帧都有自己的SCH和相应的子帧MAP。所有SCH控制的子帧或子帧区域内的子帧MAP的位置、长度和调制与编码模式仍然由其对应的SCH指示。

该实施例提供的控制信道设计可以称为链式SCH的控制信道设计。如图5所示，在帧1中，基站在子帧1之前收到了HARQ的反馈，但由于存在解码时延，在当前的调度时刻基站并不知道HARQ是否需要重传，但是可以肯定，在子帧3可以译码出HARQ的反馈信息。此时，基站可以通过这种链式SCH由子帧1中的SCH指示在子帧3会进行一次调度，以便为可能的HARQ重传分配无线资源。

在上述实施例给出的控制信道设计中，SCH的长度有两种可能：一是固定长度的SCH，另一种是变长的SCH。固定长度的SCH适合于子帧内的终端采用动态调度的场景，因为在动态调度的子帧内部始终存在MAP；而变长的SCH则适用于子帧内的终端采用永久调度或基于组调度的场景，在这样的子帧内，MAP有时候是不存在的，长度是变化的，所以SCH的信息也会变化，变长的SCH有利于提高系统无线资源的利用效率。

对于SCH的调制编码方式，可以采用QPSK调制，1/2编码速率并进行6次重复，从而保证SCH的稳健性。此外，为了提高SCH的传输效率，可以按照某种规则在确定的几种调制编码模式中变化，例如在QPSK调制，1/2编码速率并进行6次重复、QPSK调制，1/2编码速率并进行2次重复、QPSK调制，1/2编码速率不带重复以及QPSK调制，3/4编码速率等模式中选择。

如上所述，借助于本发明的上述至少一个技术方案，通过提供一种控制信道设计方法，不仅能够适应新一代无线通信系统的调度要求，还能充分发挥出子帧的技术优势，降低数据的传输时延，提高系统的传输效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种控制信道设计方法，其特征在于，所述方法包括：

根据基站的调度在子帧中设置基于调度的控制头，其中，一个基于调度的控制头控制基站本次调度的一个子帧或由多个连续子帧组成的子帧区域，并且所述基于调度的控制头中携带有控制信息，所述控制信息用于控制和指示映射符号；

根据所述基于调度的控制头中的所述控制信息，在所述基于调度的控制头控制的所述子帧或所述子帧区域中设置一个或多个映射符号，所述映射符号用于指示一个或多个子帧的资源分配情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站的每次调度均对应一个基于调度的控制头；或者，所述基站的多次调度对应一个基于调度的控制头。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据基站的调度在帧的子帧中设置基于调度的控制头的操作具体为：

当所述基站的本次调度能够调度的区域仅为一个子帧时，在所述子帧中设置所述基于调度的控制头，所述基于调度的控制头控制所述子帧的映射符号，

当所述基站的本次调度能够调度的区域为子帧区域时，在所述子帧区域中的第一个子帧中设置所述基于调度的控制头，所述基于调度的控制头控制所述子帧区域；

其中，所述基于调度的控制头位于子帧的开始位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息用于指示所述映射符号的以下信息至少之一：是否存在所述映射符号、所述映射符号的位置信息、所述映射符号的长度信息、所述映射符号的调制与编码模式信息、所述映射符号的传输模式信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述映射符号用于指示多个子帧的资源分配情况时，所述映射符号设置于所述多个子帧中的第一个子帧。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射符号占用所述子帧的开始若干个符号，在所述子帧为所述帧的第一个子帧的情况下，如果所述帧开始的符号被系统广播信息占用，则所述映射符号占用系统广播信息占用符号后面的若干个符号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于调度的控制头在所述帧中的位置固定，所述位置由帧头或公共广播消息指示。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于调度的控制头在所述帧中的位置不固定，根据所述基站的调度需求设置所述基于调度的控制头的位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于调度的控制头中携带有下一基于调度的控制头的指示信息，所述指示信息至少包括所述下一基于调度的控制头的位置信息。

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