CN101534548B - 通信系统中自主用户设备的发送功率控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于在用户设备处调整基于资源单元(RE)集合发送的第一信号类型的功率电平的装置和方法，包括：基于第一RE集合以第一功率电平来发送所述第一信号类型；以及基于第二RE集合以第二功率电平来发送所述第一信号类型，其中，所述第二功率电平高于所述第一功率电平，所述第二RE集合是所述第一RE集合的子集。

Description

通信系统中自主用户设备的发送功率控制
技术领域
本发明总体涉及无线通信系统，更具体地，涉及单载波频分复用多址接入(SC-FDMA)通信系统中发送功率调整的适配。
背景技术
本发明考虑SC-FDMA通信系统中的发送功率调整，并在第三代伙伴计划(3GPP)演进通用地面无线接入(E-UTRA)长期演进(LTE)的发展中得到了考虑。本发明假定与从移动用户设备(UE)到服务基站(节点B)的信号传输相对应的上行链路(UL)通信。UE通常又被称为终端或移动台，可以是固定或移动的，并且可以是无线设备、蜂窝电话、个人计算机设备、无线调制解调卡等等。节点B通常是固定站点，并且还可以被称为基站收发机系统(BTS)、接入点或其他术语。
承载来自UE的数据信息信号的传输的UL物理信道被称为物理上行共享信道(PUSCH)。除了数据信息信号之外，PUSCH还承载参考信号(RS)的传输，参考信号(RS)又被称为导频信号。PUSCH还可以承载上行控制信息(UCI)信号的传输。UCI信号可以包括：肯定应答信号或否定应答信号(分别为ACK或NAK)、预编码矩阵指示符(PMI)信号以及秩指示符(RI)信号的任意组合。如果没有数据信息信号，则通过物理上行控制信道(PUCCH)来传输UCI信号。
ACK或NAK信号与混合自动重传请求(HARQ)的使用有关，并响应于与从服务节点B到UE的信号传输相对应的通信系统下行链路(DL)中的相应的正确或错误的数据分组接收。来自UE的CQI信号用于将UE在DL信号接收中所经历的信道状况通知给服务节点B，使节点B能够执行DL数据分组的依赖于信道的调度。来自UE的PMI/RI信号用于通知服务节点B如何根据多输入多输出(MIMO)原理来组合从多根节点B天线到UE的信号传输。ACK/NAK、CQI、PMI和RI信号的任意一种可能组合可以由UE在与数据信号传输相同的传输时间间隔(TTI)中传输，或在不进行数据传输的单独的TTI中传输。
假设UE在与子帧相对应的TTI中在PUSCH中发送UCI和/或数据信号。
图1示出了在本发明示例实施例中所假定的子帧结构。举例而言，子帧110包括两个时隙，每个时隙120还包括 N symb UL = 7 个传输符号，并且每个传输符号130还包括循环前缀(CP)，用于减轻由于信道传播效应导致的干扰。两个时隙中的PUSCH传输可以位于操作带宽(BW)的相同部分，也可以位于工作带宽的两个不同部分。RS在每个时隙的中间传输符号140中传输，并在与数据信号相同的BW中传输。RS主要用于提供信道估计，以实现UCI或数据信号的相干解调(DM RS)。PUSCH传输BW包括可称为资源块(RB)的频率资源单位。在示例实施例中，每个RB包括 N sc RB = 12 个资源单元(RE)或子载波，并且为UE分配MPUSCH个连续RB 150用于其PUSCH传输。
为了使节点B能够确定要将PUSCH传输调度至的RB以及相关的调制编码方案(MCS)，需要在UL调度BW上进行CQI估计，如信号对干扰噪声比(SINR)估计。典型地，该UL CQI估计是通过单独传输探测UL调度BW的RS(探测RS，或SRS)来获得的。SRS是在一些UL子帧的传输符号160中，在MSRS个连续RB 170上，替代来自相同或不同UE的数据或控制信息传输从UE发送的。SRS可以是从没有PUSCH传输的UE在参考子帧中发送的，其发送功率独立于PUSCH发送功率。
图2示出了用于SC-FDMA信号传输的发射机功能的示例方框图。通过速率匹配对编码的CQI比特和/或PMI比特205和编码的数据比特210进行复用220。如果还需要复用ACK/NAK比特，则对数据比特进行打孔，以容纳ACK/NAK比特230。然后，获取240组合的数据比特和UCI比特的离散傅里叶变换(DFT)，选择255与所分配的传输BW相对应的子载波250，执行逆快速传里叶变换(IFFT)260，插入CP 270，并对发送信号290应用对功率放大电平285的选择280。为简单起见，未示出诸如数模转换器、模拟滤波器和发射机天线等附加发射机电路。此外，为简单起见，省略了数据比特以及CQI和/或PMI比特的编码过程和调制过程。
在接收机处，执行反(互补)的发射机操作。图3概念性地示出了该操作，其中执行图2所示操作的逆操作。当天线接收到射频(RF)信号后，并在经过为简单起见而未示出的其他处理单元(如滤波器、放大器、频率下转换器和模数转换器)的处理后，数字接收信号310去除其CP 320。随后，接收机单元应用FFT 330，选择345发射机所使用的子载波340，应用逆DFT(IDFT)350，提取ACK/NAK比特，放置针对数据比特的相应疑符(erasure)360，并对数据比特380和CQI/PMI比特390进行解复用370。对于发射机，为了简单起见，未示出诸如信道估计、解调、解码等众所周知的接收机功能，这些功能不是本发明的实质内容。
从UE发送的传输块(TB)的初始传输可由节点B通过调度分配(SA)的传输或通过对参考UE的较高层信令来进行配置。在前一种情况下，可以通过SA来适配包括发送功率以及调制和编码方案(MCS)在内的PUSCH传输参数，且相应的PUSCH传输被称为是自适应的。
假设TB的PUSCH HARQ重传是同步的。如果初始传输发生在UL子帧n中，则重传将发生在UL子帧n+M中，其中M是例如M＝8的已知整数。假设节点B在位于所述n+M UL子帧之前的DL子帧n+L中向参考UE发送NAK信号，其中L是已知整数，且L＜M(例如L＝4)。
PUSCH HARQ重传可以是自适应(由SA配置)或非自适应的(在无SA的情况下进行)。非自适应HARQ重传使用与相同TB的初始传输相同的参数。具体而言，发送功率调整和PUSCH RB与相同TB的初始传输所使用的相同。
当UCI或SRS被复用在PUSCH中时，有可能初始传输包括UCI或SRS而HARQ重传不包括UCI或SRS，也有可能出现相反的情况。在任一情况下，由于RB数目保持相同，因此对于非自适应HARQ重传，在相同TB的初始传输和HARQ重传之间，可用于数据信息的RE量有所不同。UE自主执行速率匹配或对编码的数据符号进行打孔，以容纳UCI或SRS传输。然而，PUSCH发送功率保持不变。这导致由于有效数据编码率不同，在相同TB的初始传输和HARQ重传之间，数据的误块率(BLER)不同。对于由较高层信令配置的PUSCH传输(非自适应)，同样可能出现上述情况。
举例而言，子帧i中的发送功率调整ΔTF可以按 Δ TF ( i ) = 10 log 10 ( 2 K ( TBS / N RE ) - 1 ) 进行计算，其中K是常数，TBS是TB大小， N RE = 2 · M PUSCH · N sc RB · ( N symb UL - 1 ) 是除了用于DM RS传输的RE(在图1的示例结构中，每时隙一个传输符号用于DM RS传输)之外每子帧的RE数目。因此，无论存在或不存在UCI或SRS，在非自适应HARQ重传中PUSCH发送功率保持不变。
相同TB的初始传输和非自适应HARQ重传之间的数据BLER之差不是确定的，而是取决于可用于数据信息的RE之差(数据编码率的差)。如果为初始传输(例如不存在UCI或SRS传输)中的数据信息分配的RE多于为HARQ重传(例如存在UCI或SRS传输)中的数据信息分配的RE，则HARQ重传所需的数据信息的打孔或速率匹配将导致数据BLER的增大。如果为初始传输中的数据信息分配了较少的RE，则适用相反的结论，并且非自适应HARQ重传中的数据BLER可能小于实现期望的系统吞吐量所需的数据BLER。
当可用于相同TB的初始传输和非自适应HARQ重传中的数据信息或可用于由较高层信令所配置的传输的RE数目存在上述可变性时，传统方法认为，HARQ重传中的PUSCH功率调整与初始传输中保持相同。举例而言，如前所述，ΔTF(i)不考虑UCI或SRS传输。此时，存在两个不同的情况：
(A)初始HARQ传输不包括UCI或SRS，而HARQ重传包括UCI和SRS。此时，为了对数据进行解码，节点B接收机可以在UCI或SRS替换了数据的RE中插入疑符，或考虑在UE处执行的不同的速率匹配。由于相应的发送功率的增大未补偿有效编码率的增大，因而数据BLER增大，系统吞吐量下降。
(B)初始HARQ传输包括UCI或SRS，而HARQ重传不包括UCI和SRS。此时，在HARQ重传期间，UE可以在初始传输中UCI或SRS所在的RE中发送附加比特，从而使用速率匹配来降低有效码率。由于相应的发送功率的降低未补偿有效码率的下降，因此数据BLER不必要地下降，并且由于不必要的高发送功率，该干扰管理是次优的。
因此，需要根据PUSCH传输中的控制信号或参考信号的量来调整发送功率。
还需要根据PUSCH传输中的控制信号或参考信号的量来确定发送功率调整的合适适配。
发明内容
相应地，本发明被设计为解决出现在现有技术中的上述问题，并且本发明的实施例提供了使用户设备能够响应于相同传输时间间隔中控制信号传输或参考信号传输是否存在的变化来自主适配非自适应信号发送功率的装置和方法。
在本发明的一方面，一种用于在用户设备处调整基于资源单元(RE)集合发送的第一信号类型的功率电平的方法，所述方法包括：基于第一RE集合以第一功率电平来发送所述第一信号类型；以及基于第二RE集合以第二功率电平来发送所述第一信号类型，其中，所述第二功率电平高于所述第一功率电平，所述第二RE集合是所述第一RE集合的子集。
在本发明的另一方面，一种用于在用户设备处调整基于资源单元(RE)集合发送的第一信号类型的功率电平的装置，所述装置包括：放大单元，用于提供发送所述第一信号类型的功率；以及功率控制单元，用于对所述放大单元应用第一功率电平，以基于第一RE集合发送所述第一信号类型，并对所述放大单元应用第二功率电平，以基于第二RE集合发送所述第一信号类型，其中，所述第二功率电平高于所述第一功率电平，所述第二RE集合是所述第一RE集合的子集。
附图说明
根据以下结合附图的详细说明，本发明的上述和其他方面、特征和优点将变得更加显而易见，其中：
图1是示出了SC-FDMA通信系统的示例子帧结构的方框图；
图2是示出了用于对传输子帧中的数据比特、CQI比特和ACK/NAK比特进行复用的示例SC-FDMA发射机的方框图；
图3是示出了用于对接收子帧中的数据比特、CQI比特和ACK/NAK比特进行解复用的示例SC-FDMA接收机的方框图；
图4是示出了根据本发明示例实施例的发送功率的增大的方框图；
图5是示出了根据本发明示例实施例的发送功率的减小的方框图；
图6是示出了根据本发明另一示例实施例的发送功率的增大的方框图；
图7是示出了根据本发明另一示例实施例的发送功率的减小的方框图；以及
图8是示出了本发明的示例实施例的示例SC-FDMA发射机的方框图。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明进行更加全面的描述。然而，本发明可以多种不同形式来实现，本发明不应被解释为局限于此处所记载的实施例。
此外，虽然本发明假定了SC-FDMA通信系统，但本发明还一般性地适用于其他通信系统，如一般性地所有的FDM系统，并且特别适用于OFDMA、OFDM、FDMA、DFT扩频OFDM、DFT扩频OFDMA、单载波OFDMA(SC-OFDMA)和单载波OFDM。
根据本发明示例实施例的方法和装置解决与以下需求有关的问题：适配PUSCH传输中的数据发送功率调整，以在由于存在控制信号或参考信号而导致用于数据传输的资源不同的情况下维持期望的数据接收可靠性。
本发明的示例实施例考虑UE在非自适应HARQ重传中自主适配PUSCH发送功率调整ΔTF，以应对数据信息MCS相对于相同TB的初始传输所使用的数据信息MCS的变化。该MCS的变化是由初始传输或HARQ重传中包括的UCI或SRS的量的变化所导致的。此时，适用以下内容：
(A)初始传输中不包括UCI或SRS，而HARQ重传中包括UCI或SRS。UE自主增大发送功率调整ΔTF，以补偿由与UCI或SRS的引入相关的编码增益的减小而导致的数据MCS的增大(除非UE是功率受限的UE)。新的、更高的数据MCS由所插入的UCI或SRS的量来确定。
(i)为了应对来自UE的可能的功率限制，服务节点B可以配置UE是否在HARQ重传期间增大功率。此外，还可以配置功率增大的最大电平。举例而言，该最大电平可以与可能应用于任何PUSCH传输的发送功率控制机制所采用的相同。
(B)初始PUSCH HARQ传输包括UCI或SRS，但PUSCH HARQ重传不包括UCI或SRS。UE自主减小发送功率调整ΔTF，以补偿由与UCI或SRS的去除相关的编码增益的增大而导致的数据MCS的减小。新的MCS由所去除的UCI或SRS RE的量来确定。
(i)功率减小的最大电平可以与可以适用于任何PUSCH传输的发送功率控制机制所采用的相同。
图4示出了本发明的适配发送功率调整的示例实施例，以在HARQ重传中包括UCI时补偿MCS的增大。为简单起见，只示出了UCI。然而，但相同的概念也适用于SRS。在不包括UCI或SRS传输的初始传输410中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“发送(Tx)功率1”412，并使用数据MCS1414。在包括UCI或SRS传输的相同TB的HARQ重传420中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“Tx功率2”422，并使用数据MCS2424，其中“Tx功率2”高于“Tx功率1”，并且MCS2(在频谱效率上)高于MCS1。
图5示出了本发明的适配发送功率调整的示例实施例，以在HARQ重传中去除了UCI时补偿MCS的减小。为简单起见，只示出了UCI。然而，但相同的概念也适用于SRS。在包括UCI或SRS传输的初始PUSCH传输510中，UE使用“Tx功率1”512和数据MCS1514。在不包括UCI或SRS传输的相同TB的HARQ重传520中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“Tx功率2”522，并使用数据MCS2524，其中“Tx功率2”低于“Tx功率1”，并且MCS2(在频谱效率上)低于MCS1。
以下是用于图4中的设置的发送功率调整的适配。对于没有任何UCI或SRS传输的X个编码比特的数据有效载荷，使用全部子帧RE(除了用于DM RS传输的RE之外)来发送数据信息，其中发送功率调整采用MCS1和“Tx功率1”。当由于包括UCI或SRS传输导致等效于Y个编码的数据比特(Y＜X)的RE不可用于数据传输时，数据传输的频谱效率提高，发送功率调整需要增大。因此，当PUSCH中包括UCI或SRS时，数据MCS2高于数据MCS1，“Tx功率2”高于“Tx功率1”。
在HARQ重传不包括UCI的情况下，假设Y个编码比特的数目是固定的且等于使用SRS传输所需的数目(与图1中子帧的一个传输符号中的RE相对应)。此时，MCS2被确定为具有频谱效率SE2＝X/(X-Y)SE1，其中SE1是MCS1的频谱效率，NRE＝X对应初始传输，NRE＝X-Y对应HARQ重传。
图6和图7分别示出了初始传输和HARQ重传中均包括UCI或SRS时与图4和图5的扩展相对应的示例实施例。在图6中，初始传输610中UCI和SRS所需的RE少于用于相同TB的HARQ重传620中需要的RE。在初始传输中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“Tx功率1”612并使用数据MCS1614；在HARQ重传中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“Tx功率2”622并使用数据MCS2624，其中，“Tx功率1”高于“Tx功率2”，并且MCS2高于数据MCS1。
在图7中，初始传输710中UCI和SRS所需的RE多于用于相同TB的HARQ重传720所需的RE。在初始传输中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“Tx功率1”712并使用数据MCS1714；在HARQ重传中，针对PUSCH发送功率调整，UE使用“Tx功率2”722并使用数据MCS2724，其中“Tx功率2”低于“Tx功率1”，MCS2低于数据MCS1。
如果容纳UCI需要执行过度的数据打孔，则可能完全推迟数据传输。当PUSCH传输并不是自适应地进行调度并且需要包括UCI或SRS时，具有最低MCS之一的功率受限UE可能发生上述情况。在这种情况下，PUCCH可以用于UCI传输，节点B调度器可以通过将PUSCH资源分配给其他UE来更好地利用PUSCH资源。
图8示出了本发明的示例实施例。编码的CQI比特和/或PMI比特805和编码的数据比特在编码/调制单元820中通过速率匹配进行复用。如果还复用ACK/NAK，则在打孔单元830中对编码的数据比特进行打孔，以容纳ACK/NAK比特。然后，在DFT单元840中获取组合的数据比特和UCI比特的DFT，由控制单元855选择用于所分配的传输BW的子载波850，在IFFT单元860中执行IFFT，并由CP单元870插入CP。一旦准备好发送信号，功率控制单元880就按上述方式选择功率放大电平，并控制功率放大器885对发送信号890应用所选择的功率电平。为简单起见，未示出诸如数模转换器、模拟滤波器和发射机天线等其他发射机电路。此外，为简单起见，省略了数据比特以及CQI和/或PMI比特的编码过程和调制过程。
虽然已参考本发明的特定示例实施例对本发明进行了说明和描述，但本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种形式和细节方面的改变。

Claims (12)

1.一种用于在用户设备处调整基于资源单元RE集合发送的第一信号类型的功率电平的方法，所述方法包括：
当基于第一RE集合来发送所述第一信号类型时，以第一功率电平来发送所述第一信号类型；以及
当基于第二RE集合来发送所述第一信号类型时，以第二功率电平来发送所述第一信号类型，其中，所述第二功率电平高于所述第一功率电平，所述第二RE集合是所述第一RE集合的子集，
所述方法还包括：在属于所述第一RE集合而不属于所述第二RE集合的RE中发送第二信号类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号类型是数据信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二信号类型是控制信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述控制信号包括肯定应答信号、信道质量指示符信号、预编码矩阵指示符信号和秩指示符信号中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二信号类型是探测参考信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一功率电平基于所述第一RE集合的大小，所述第二功率电平基于所述第二RE集合的大小。
7.一种用于在用户设备处调整基于资源单元RE集合发送的第一信号类型的功率电平的装置，所述装置包括：
放大单元，用于提供发送所述第一信号类型的功率；以及
功率控制单元，基于用于发送所述第一信号类型的RE集合的大小来调整所述第一信号类型的功率电平，当基于第一RE集合发送所述第一信号类型时，对所述放大单元应用第一功率电平，当基于第二RE集合发送所述第一信号类型时，对所述放大单元应用第二功率电平，
其中，所述第二功率电平高于所述第一功率电平，所述第二RE集合是所述第一RE集合的子集，以及
其中，在属于所述第一RE集合而不属于所述第二RE集合的RE中发送第二信号类型。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一信号类型是数据信号。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第二信号类型是控制信号。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述控制信号包括肯定应答信号、信道质量指示符信号、预编码矩阵指示符信号和秩指示符信号中的至少一种。
11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第二信号类型是探测参考信号。
12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一功率电平基于所述第一RE集合的大小，所述第二功率电平基于所述第二RE集合的大小。
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