CN101536367A - 无线通信系统中通过上行链路发送/接收数据和控制信息的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在无线通信系统中多路复用及发送数据和上行链路控制信息、以及接收所述数据和控制信息的方法和设备。在该系统中，多路复用上行链路分组数据信道和控制信道。用于所述控制信息的传输的控制信道的传输格式根据所述数据信道的传输格式可变。所公开的方法和装置能够在发送高速数据的情况中控制所述控制信道的资源数量，以及因此能够有效利用所述数据信道资源。

Description

无线通信系统中通过上行链路发送/接收数据和控制信息的方法及设备
技术领域
本发明涉及无线通信系统，以及更具体地，涉及在相同的传输时间间隔中发送数据信道和控制信道的方法和设备。
背景技术
一般地，在单载波频分多址(SC-FDMA)系统(其为无线通信系统的示例)中所采用的传输方案包括分布式FDMA(Distributed FDMA DFDMA)方案和局部式FDMA(Localized FDMA LFDMA)。
图1是用于说明典型LFDMA系统中的发送器的结构框图。可以使用另外类型的发送器，也可以使用图1所示的发送器。图1所示的发送器包括离散傅立叶变换(DFT)预编码器101以及逆快速傅立叶变换(IFFT)单元102。实施图1所示的DFT预编码器101和IFFT单元102使得容易进行LFDMA系统参数的改变而没有高的硬件复杂度。
在发送器的结构图中讨论OFDM和SC-FDMA之间的不同。进一步地，IFFT单元102在典型OFDM发送器中用于多载波传输，LFDMA发送器另外地包括连接到IFFT单元102输入侧的DFT预编码器101。输出自预编码器101的M个副载波被映射到IFFT单元102的输入点N-M到N-1，以使得它们占据(occupy)由相邻的副载波所配置的波带并由该波带来发送。一般地，IFFT单元102的输入/输出大小N的值大于DFT预编码器101的输入/输出大小M的值。IFFT单元102的输出信号在经过并-串(P/A)转换器104和循环前缀(CP)添加器106之后被发送。
在上行链路传输中，应当由用户设备(UE)通过控制信道发送的控制信息包括确认/否认(ACK/NACK)或主要是传输下行链路分组数据所必需的信道质量指示符(CQI)。
图2说明典型SC-FDMA系统中控制信息的传输。
参照图2(a)，不同数据信道的资源的分离的频率资源201被分配到控制信道中，以便在SC-FDMA系统中发送控制信息。在通过所分配的频率资源201来发送控制信息的情况中，UE不能发送分组数据。这是因为在相同的传输间隔中同时发送分组数据和控制信息不能满足单载波的特性，其导致峰值-平均值比(PAPR)的增加。
因此，当需要UE在用于分组数据传输的传输间隔中发送控制信息时，通过图2(b)中所示的数据信道的频率资源203来与数据一起发送控制信息。换句话说，分组数据、控制信息和基准信号是时间多路复用的并在相同的频率资源203中发送。
图3是说明典型SC-FDMA系统中用于在将分组数据和控制信息输入到DFT预编码器之前多路复用及发送它们的发送器的结构框图。如所示，包括p个码元数的数据301和包括S个码元的控制信息302由多路复用器303多路复用成M个码元，其接着被输入到具有大小为M的DFT预编码器304。如上所述，DFT预编码器304的输出被映射为具有大小为N的IFFT 305的输入。
如图3中所示，当在DFT预编码器之前多路复用分组数据和控制信息时，需要根据数据信道和控制信道的每一个的信息数量来分配调度的M个输入码元。根据一个典型方案，诸如宽带码分多址(WCDMA)方案，输入码元是根据控制信道和数据信道的每一个的已设置的传输格式来分配的。换句话说，当根据控制信道的固定的传输格式来设置码元数目时，除控制信道的码元外的其他输入码元被用于数据传输。这是因为通常而言，数据信道的数据速率可根据调度来改变，而控制信道的传输格式是由较高层的信令固定地设置的。
然而，当控制信道的传输格式如上所述为固定时，从通过分组数据信道可传输的码元中减少了与控制信道所占用的码元一样多的码元，以便降低数据速率。这时，数据速率被降低与[控制信道所使用的码元数×调制和编码方案(MCS)等级]相对应的量。因此，当UE已经获得针对高速数据传输所调度的高MCS等级时，由于控制信息的传输，可能增加未被发送的数据比特数。
发明内容
技术问题
因此，做出本发明以解决发生在现有技术中的上述问题，以及本发明提供一种在无线通信系统中根据UE的数据速率来控制在控制信道中所使用的资源数量的方法和设备。
另外，本发明提供一种根据基于调度的数据速率或UE要使用的数据速率所要使用的传输格式来控制控制信道的资源数量的方法和设备。
另外，本发明提供一种通过使用与UE所使用的用于数据传输的调制方案相同的调制方案来发送控制信息的方法和设备。
另外，本发明提供一种根据数据信道的传输格式来计算用于控制信息传输所必需的调制码元数的方法和设备。
另外，本发明提供一种在SC-FDMA系统中用于多路复用和发送数据信道和控制信道的UE的方法和设备。
另外，本发明提供一种在SC-FDMA系统中用于接收经多路复用的数据信道和控制信道的节点B的方法和设备。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种在无线通信系统中发送数据和控制信息的方法，该方法包括：确定由用于数据信道的传输格式所给定的控制信道格式；根据数据信道的传输格式来产生数据；根据所确定的控制信道格式来产生控制信息；多路复用数据和控制信息，并通过被分配用于数据信道的副载波资源来发送经多路复用的数据和控制信息。
根据本发明的另一方面，提供一种在无线通信系统中发送数据和控制信息的用户设备(UE)设备，该UE设备包括：控制器，用于确定由数据信道使用的传输格式所给定的控制信道格式；数据产生器，用于根据数据信道的传输格式来产生数据；控制信息产生器，用于根据所确定的控制信道格式来产生控制信息；以及传输单元，用于多路复用数据和控制信息，并通过被分配用于数据信道的副载波资源来发送经多路复用的数据和控制信息。
根据本发明的又一方面，提供一种在无线通信系统中接收数据和控制信息的方法，该方法包括：通过被分配用于数据信道的副载波资源来接收包括数据和控制信息的上行链路信号；确定由数据信道使用的传输格式所给定的控制信道格式；以及根据控制信道格式和数据信道的传输格式来解多路复用上行链路信号，以获取数据和控制信息。
根据本发明的再一方面，提供一种在无线通信系统中接收数据和控制信息的节点B设备，该节点B设备包括：接收单元，用于通过被分配用于数据信道的副载波资源来接收包括数据和控制信息的上行链路信号；控制器，用于确定由数据信道使用的传输格式所给定的控制信道格式；以及解多路复用器，用于根据控制信道格式和数据信道的传输格式来解多路复用上行链路信号，以获取数据和控制信息。
有益效果
本发明具有以下效果。
在使用根据本发明的单载波频分多址方案的无线通信系统中，多路复用用于上行链路传输的控制信息和数据以满足单载波的特性，从而降低PAPR。
附图说明
从下面结合附图的具体描述中，本发明的上述和其他的方面、特征及优势将更明显，其中：
图1是说明典型LFDMA系统中的发送器的结构的框图；
图2说明典型SC-FDMA系统中控制信息的传输；
图3是说明在典型SC-FDMA系统中在将分组数据和控制信息输入到DFT预编码器之前多路复用它们的发送器的结构的框图；
图4是说明根据本发明第一示范性实施例的由UE发送数据和控制信息的过程的流程图；
图5是说明根据本发明第一示范性实施例的由节点B同时接收数据和控制信息的过程的流程图；
图6是说明根据本发明第一示范性实施例的UE的发送设备的框图；
图7是说明根据本发明第一示范性实施例的节点B的接收设备的框图；
图8是说明根据本发明第二示范性实施例的由UE发送数据和控制信息的过程的流程图；
图9是说明根据本发明第二示范性实施例的由节点B同时接收数据和控制信息的过程的流程图；
图10是说明根据本发明第三示范性实施例的UE的发送设备的框图；
图11是说明根据本发明第三示范性实施例的节点B的接收设备的框图；
图12是说明根据本发明第四示范性实施例的由UE发送数据和控制信息的过程的流程图；
图13是说明根据本发明第四示范性实施例的由节点B同时接收数据和控制信息的过程的流程图；
图14是说明根据本发明第四示范性实施例的UE的发送设备的框图；以及
图15是说明根据本发明第四示范性实施例的节点B的接收设备的框图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的示范性实施例。在下面的描述中，将省略合并于此的公知功能和配置的详细描述，因为其使得本发明的实质内容不清楚。
当在无线通信系统中在一个时间间隔期间同时发送数据和控制信息时，本发明根据数据速率来改变由控制信道所使用的资源数量，以便获得传输资源的有效使用。如这里所使用的，一个时间间隔被称作为传输时间间隔(TTI)。
数据速率通常指代在单位时间间隔期间所发送的信息数据的数量。然而，作为本发明构思的扩展，数据速率可以指代UE发送信息数据所需要的无线资源数量的大小。换句话说，本发明中的数据速率应当被理解为指代在单位时间间隔期间(即，在传输时间单元期间)由UE所发送的发送功率等级或传输比特的大小。传输比特的大小是指由传输格式所指示的传送块的大小或在物理层中的调制码元的数目或物理层比特的数目。发送功率等级是指由UE发送的功率，其可以表示绝对的发送功率，或者发送对应数据数量所必需的、相对于基准功率等级的附加发送功率等级(即，功率偏移)，基准功率等级是在补偿UE之间的信道差异或路径损失差之后实际的数据传输所必需的功率等级。附加功率等级具有等同于节点B正常接收对应数据数量所必需的信噪比(SNR)的意义。
为此，本发明基本上提供一种根据数据速率来选择控制信道的传输格式(TF)(下面，也称为控制信道格式)的方法以及在相同的时间间隔期间发送/接收数据和具有可变TF的控制信息的设备。另外，本发明提供一种用于基于数据速率来定义另一控制信道格式的方法、其中的计算方法以及通过使用除了所选控制信道资源外的其余资源来发送数据的方法。
本发明的一个重要的特性在于确定控制信道格式，诸如发送控制信息所必需的控制信道的码元数目、比特数目或调制方案，其中，当单独发送控制信道时，使用预设格式或由较高层信令设置的格式，而当与数据一起发送控制信道时，基于在每个TTI中的数据信道的传输格式或数据速率来确定控制信道格式。如这里所使用的，每个码元指代经调制的复码元，其被映射到一个传输单元，诸如一个副载波或子带。
下面所描述的本发明的实施例对应于使用数据信道所必需的功率等级、使用指示可传输的数据数量的传输格式索引、以及使用指示数据信道的调制方案和编码速率作为数据信道的传输格式和数据速率的MSC等级的情况。然而，即使在本说明书中没有在其中特别地提到，但对于本领域中的一个技术人员而言明了的是，通过其能够识别数据信道的传输格式或数据速率的任何类型的信息能够用于确定控制信道的传输格式。此外，尽管本发明的下面的描述是基于使用SC-FDMA方案的无线通信系统的上行链路的，但不言而喻的是，这样的特定系统配置不限制本发明的范围。
第一实施例
UE最初根据指示数据的编码速率和调制方案的MCS等级来设置多个控制信道的格式，并接着通过基于在每个TTI中发送的数据信道的MCS等级而选择的控制信道格式来设置控制信道。如这里所使用的，MCS等级指代用于数据传输的编码速率和调制方案(例如，正交相移键控(QPSK)方案、16-路正交幅度调制(16QAM)方案)的组合。MCS等级越高，数据速率越高。即，当使用数据传输多路复用控制信息时，由用于上行链路数据信道传输的调制方案和编码速率给出控制信息的编码。
根据本发明的第一实施例，为了便于描述，由在调制之后获得的控制信道的码元数来定义控制信道的格式。根据本发明的另一实施例，可以用诸如MCS等级、物理层比特数目和编码速率的参数当中的至少一个来定义控制信道的传输格式。
当用低的MCS等级发送数据时，用于每一个调制码元的可允许功率等级也低。因此，大量的调制码元用于控制信息的传输，以便获得满足接收质量的能量等级。当用高的MCS等级发送数据时，UE具有良好的信道条件并可以为每一个调制码元分配高的功率等级。因此，即使用少量的调制码元来发送控制信息，也可以获得满足需要的接收质量的能量等级。
下表1示出控制信道格式设置的多个示例，其中，S_ori表示当只发送控制信息而不发送数据时，用于控制信息的码元数(原始码元数)，而S表示当与数据一起发送控制信息时，用于控制信息的码元数。根据另一实施例，S_ori可以具有可用信号通知的值或由设计者预先确定的值。
表1
 
数据信道的MCS等级          控制信道的码元数(S)(示例1)          控制信道的码元数(S)(示例2)          控制信道的码元数(S)(示例3)            
QPSK，1/3 10 S_ori S_ori*PSD_control/PSD_1
QPSK，1/2 10 S_ori S_ori*PSD_control/PSD_2
QPSK，2/3 10 S_ori S_ori*PSD_control/PSD_3
QPSK，3/4 10 S_ori S_ori*PSD_control/PSD_4
QPSK，4/5 10 S_ori S_ori*PSD_control/PSD_5
16QAM，1/3 6 S_add S_ori*PSD_control/PSD_6
16QAM，1/2 6 S_add S_ori*PSD_control/PSD_7
16QAM，2/3 6 S_add S_ori*PSD_control/PSD_8
16QAM，3/4 6 S_add S_ori*PSD_control/PSD_9
16QAM，4/5 6 S_add S_ori*PSD_control/PSD_10
在用于控制信道的码元数的示例2中，在只发送控制信息(不发送数据)的情况下，当使用低的MCS等级发送数据时，数据和控制信息使用相同的格式，而当使用高的MCS等级发送数据时，使用另外设置的用于控制信息的格式(S_add)。如这里所使用的，S_add的值小于S_ori的值。
在用于控制信道的码元数的示例3中，当使用数据传输功率时，需要与能够满足全部能量的码元数一样多的码元，以便同时发送控制信道和数据信道。因此，通过根据功率比率来缩放控制信道码元的原始数目S_ori来确定控制信道码元的数目S，以这样的方式，当数据传输功率被设置为大于仅发送控制信道的情况中的功率时，使用小于控制信道码元的原始数目S_ori的码元数S，而当数据传输功率被设置为小于仅发送控制信道的情况中的功率时，使用大于控制信道码元的原始数目S_ori的码元数S。这里，功率频谱密度控制(PSD_control)指代仅传输控制信道所必需的功率等级，而PSD_n指代用于根据第n数据信道传输格式的传输所必需的功率等级。指示控制信道码元数的格式信息可以或者在标准中预先定义或者由较高层信令设置。
图4是说明根据本发明的第一示范性实施例的由UE发送数据和控制信息的过程的流程图。
参照图4，在步骤401中，当在相同的TTI中已经出现了要被发送的控制信息和数据时，在步骤402中，UE识别用于数据信道的MCS等级并选择由MCS等级所给出的控制信道格式。接着，在步骤403中，UE通过根据控制信道格式的码元数S来控制控制信息的接收时间或编码速率，从而产生包含S个码元的控制信息。当编码速率固定时，UE以与数据的方式相似的方式执行针对输入的控制信息的速率匹配，从而产生与要实际发送的码元数S相对应的包含S个控制码元的控制信息。
接着，在步骤404，UE计算数据信道的码元数P。这里，通过从根据调度的资源的全部码元数M中减去控制信道码元数获得用于数据信道的码元数P(P＝M-S)。下面，在步骤405中，产生包含有P个码元的数据。具体地，UE通过根据与可传输物理层的数量相对应的数据信道的码元数P来执行速率匹配和调制，产生包含有P个码元的数据。在步骤406中，多路复用并发送产生的数据和控制信息。
用于产生数据的步骤404和405以及用于产生控制信息的步骤403可以不仅以说明的顺序来执行，而也可以以相反的顺序或同时被执行。
图5是说明根据本发明的第一示范性实施例的由节点B同时接收数据和控制信息的过程的流程图。
参照图5，在步骤501中，节点B接收信号，其中控制信息和数据通过预先确定的频率资源被多路复用。UE周期性地发送CQI，以及仅当已经接收到下行链路数据时，发送ACK/NACK信息。因此，节点B准确地知道用于接收包含数据和控制信息的信号的时间间隔。在步骤502中，节点B选择控制信道格式。具体地，节点B选择与通过调度所确定的MCS等级相对应的控制信道格式。节点B向UE通知通过调度信息所确定的数据信道的MCS等级，以及UE通过使用与节点B所调度的MCS等级相同的MCS等级来发送数据。因此，由节点B和UE所使用的控制信道格式总是相同。
在步骤503中，节点B通过使用选择的控制信道格式的码元数来获取数据信道的码元数P。接着，在步骤504中，节点B通过使用控制信道和数据信道的码元数来解多路复用接收到的信号，从而将包含M个码元的接收信号划分为P个数据信道码元和S个控制信道码元。在步骤505和506中，节点B解调并解码每一信道的码元以及接着输出纯的数据和控制信息。其中，步骤505和506可以不仅以所说明的顺序来执行，而也可以以相反的顺序或同时来执行。
图6是说明根据本发明的第一示范性实施例的UE的发送设备的框图。
参照图6，数据速率控制器601通过单独的信道(例如，调度信道)从节点B接收由节点B所调度的MCS信息并接着将接收到的MCS信息发送到控制信道控制器604。当存在要被发送的控制信息时，基于例如上述表1，控制信道控制器604确定与由MCS信息所指示的数据信道的MCS等级相对应的控制信息的码元数S。控制信息产生器603从控制信道控制器604接收控制信息的码元数S并接着执行输入信息比特的调制、速率匹配、编码等，从而产生包含控制信息的S个控制码元。
如果控制信道控制器604向数据速率控制器601传递控制信息的码元数S，则数据速率控制器601基于控制信息的码元数S来计算可用于数据传输的码元数P。数据产生器602基于从数据速率控制器601所传递的数据的码元数P，通过输入信息比特的调制、速率匹配、编码等来产生包含有P个数据码元的数据。
产生的数据码元和控制码元由多路复用器605多路复用，以及DFT预编码器606通过对从多路复用器605输出的M个码元执行DFT来产生包含SC-FDMA码元的频域信号。接着，IFFT单元607将频域信号映射到所分配的副载波，从而将频域信号转换为要被发送的时域信号。
图7是说明根据本发明的第一示范性实施例的节点B的接收设备的框图。
参照图7，节点B通过处理在一个TTI期间通过FFT单元707和IDFT单元706接收到的信号来获取包含M个码元的特定UE的信号。接着，解多路复用器705将UE的信号分离为数据信号和控制信号。这时，从调度器701通知每个信道所占用的码元数。
即，调度器701确定数据信道的MCS等级并向控制信道控制器704传递指示MCS等级的MCS信息。当存在要被发送的控制信息时，控制信道控制器704基于由MCS信息所指示的MCS等级确定在UE的控制信道中所使用的码元数S，并将控制信道的码元数S发送到调度器701。调度器701确定数目P，数目P是通过从对应于分配给UE的全部资源的码元数M中提出数目S来获得的，作为用于数据传输的码元数，调度器701发送数据信道码元的数目P到数据解调器702、以及接着向解多路复用器705通知数据信道和控制信道的码元数P和S。
调度器701通知数据解调器702数据信道的码元数P，数据解调器702根据相应MCS等级的解调方案和编码速率，解调制并解码通过解多路复用器705所分离的数据信道的码元。为此，调度器701向数据解调器702提供数据信道码元的数目和用于具体操作的信息。控制信道控制器704通知控制信息解调器703控制信道码元的数目S，控制信息解调器703根据对应的解调方案和编码速率，解调制并解码通过解多路复用器705所分离的控制信道的码元，从而获得诸如ACK/NACK或CQI的控制信息。
第二实施例
根据本发明的第二实施例，根据与数据信道的调制方案相同的调制方案调制控制信道之后，UE发送控制信道，以便达到资源的有效利用。根据现有技术，由于难以根据UE的信道位置来频繁地改变控制信道格式，因此UE使用固定的低格式用于控制信道以便保证可靠性。然而，由于基于UE的信道状态信息即时地调度数据信道，节点B能够根据UE的信道状态而可变地设置高的数据速率或低的数据速率。当节点B为数据信道分配高的数据速率时，可以确定对应的UE处于好的信道条件或具有足够的传输功率。因此，也可以使用高的传输功率发送控制信道。因此，根据本发明的第二实施例，根据与数据的调制方案相同的调制方案来调制控制信息，以及根据该调制控制用于控制信息的码元数。
为了更好地实施第二实施例，如下表2定义每一数据信道的调制方案和每一控制信道的调制方案
表2
 
数据信道调制方案 控制信道调制方案
QPSK QPSK
16QAM 16QAM
图8是说明根据本发明的第二示范性实施例的由UE发送数据和控制信息的过程的流程图。
参照图8，在步骤801中，当在相同的TTI中存在要被发送的控制信息和数据时，在步骤802中，UE识别由数据信道的MCS等级所指示的调制方案。下面的描述是在其中使用包含QPSK方案和16QAM方案的两个方案作为数据信道的调制方案的情况中给出的。然而，不言而喻的是，本发明可以应用于使用另外的调制方案的另外的情况中。
当数据信道的调制方案是QPSK方案时，UE进行到步骤803，其中UE根据QPSK方案调制控制信息并选择对应于QPSK方案的码元数Sqpsk作为控制信道的传输所必需的码元数S。相反，当数据信道的调制方案是16QAM方案时，UE进行到步骤804，其中UE根据16QAM方案调制控制信息并选择对应于16QAM方案的码元数Sqam作为控制信道的传输所必需的码元数S。信道编码前的控制信息的比特数目是已知的，以及通常QPSK方案的比特数目是能够在16QAM方案的情况中被发送的比特数目的两倍。因此，在使用16QAM方案的情况中，控制信道传输所必需的码元数Sqam被减少到QPSK方案的情况中码元数Sqpsk的一半。
在步骤805中，UE计算数据信道的码元数P，以便产生数据信道。用于数据信道的码元数P与从根据调度的资源的全部码元数M中减去控制信道码元数S所获得的值相对应(P＝M-S)。在步骤806中，UE通过速率匹配产生包含P个码元的数据，并接着在步骤807中多路复用及发送产生的数据和控制信息。用于产生数据的步骤805和806以及用于产生控制信息的步骤803或804可以不仅以所说明的顺序来执行，而也可以以相反的顺序或同时来执行。
图9是说明根据本发明第二示范性实施例的由节点B同时接收数据和控制信息的过程的流程图。
参照图9，在步骤901中，节点B接收信号，该信号中控制信息和数据通过预先确定的频率资源被多路复用。在步骤902中，节点B基于所调度的用于UE的数据信道的调制格式确定控制信道码元的数目。当调度的调制格式是QPSK时，在步骤903中，节点B选择QPSK码元的数目Sqpsk作为控制信道码元的数目S。相反，当调度的调制格式是16QAM时，在步骤904中，节点B选择16QAM码元的数目Sqam作为控制信道码元的数目S。
在步骤905中，节点B基于控制信道码元数S计算数据信道码元数P。在步骤906中，节点B基于控制信道码元和数据信道码元数解多路复用包含M个码元的接收信号，从而将接收到的信号分离为P个数据信道码元和S个控制信道码元。在步骤907中，节点B解调并解码每一信道的码元并接着输出纯的数据和控制信息。
第二实施例可以通过使用图6和图7中所示的第一实施例的传输/接收设备来实现。
第三实施例
根据本发明的第三实施例，通过根据与数据的调制方案相同的调制方案发送控制信息来控制用于发送控制信息的码元数。在该实施例中，在调制之前以比特级别而不是调制之后以码元级别，多路复用数据和控制信息。当在调制之前执行多路复用时，UE或节点B不需要根据数据信道的调制方案而单独地选择控制信道的调制方案。因此，根据本发明第三实施例的传输/接收过程与图8和9中所示的本发明第二实施例的传输/接收过程相同。
图10是说明根据本发明第三示范性实施例的UE的发送设备的框图。
参照图10，当数据和控制信息要被同时发送时，由于用于数据传输的数据资源是可变的，所以通过控制信道控制器1004向数据速率控制器1001通知用于控制信息传输的资源数量。不同于第二实施例，由于在调制之前多路复用数据和控制信息，因此每一信道所占用的资源数量是以比特数目来计算的。数据速率控制器1001从控制信道控制器1004接收控制信息的比特数目Sb，并基于全部的可传输比特来计算可用于数据传输的比特数目Pb。数据产生器1002根据计算的数据信道的比特数目Pb，通过对要被发送的纯的数据进行编码来产生Pb个数据比特，并接着将产生的数据比特提供给多路复用器1005。
控制信息产生器1003根据控制信道控制器1004所计算的控制信息比特数目Sb，通过对要被发送的纯的控制信息进行编码来产生Sb个控制信息比特，并接着将产生的控制信息比特提供给多路复用器1005。多路复用器1005多路复用产生的数据码元和控制码元。经多路复用的比特由调制器1006根据相同的调制方案被调制、由DFT预编码器1007和IFFT单元1008处理并接着被发送。
图11是说明根据本发明第三示范性实施例的节点B的接收设备的框图。
参照图11，节点B通过处理在一个TTI期间经由FFT单元1108和IDFT单元1107接收到的信号来获取包含M个码元的特定UE的信号。由解调器1106根据与相同调制方案对应的解调方案来解调这些码元，并接着将其以比特流的形式输入到解多路复用器1105。
调度器1101确定数据信道的MCS等级并向控制信道控制器1104传递指示MCS等级的MCS信息。当存在要被发送的控制信息时，控制信道控制器1104基于由MCS信息所指示的MCS等级来确定在UE的控制信道中所使用的比特数目Sb，并将控制信道比特数目Sb传递到调度器1101。调度器1101确定数目Pb作为用于数据传输所使用的比特数目Pb，该数目Pb是通过从可由UE传输的全部比特数目中提取数目Sb获得的，并将数据信道比特数目Pb发送到数据解调器1102和解多路复用器1105。
解多路复用器1105从调度器1101和控制信道控制器1104接收每一信道的数目Pb和数目Sb、从数据流中分离每一信道的比特、以及接着将分离的比特分别地传递到数据解调器1102和控制信息解调器1103。解调器1102和1103在调度器1101和控制信息控制器1104的控制下解调并解码输入的比特，从而获得纯的数据和控制信息。
第四实施例
UE最初根据数据的传输格式(TF)设置多个控制信道格式，并接着通过选择与在每一TTI期间发送的数据的TF对应的控制信道格式来设置控制信道。如这里所使用的，根据本发明第四实施例的TF指代与将要由UE发送的数据数量相对应的传送块大小(Transport Block Size TBS)，以及其是由MCS等级以及所有可用的频率资源的数量来确定的。另外，为了便于描述，在本实施例中，由控制信道码元的数目来定义控制信道格式。尽管这里未特别地描述，但诸如MCS等级或物理层比特数目的参数可以根据本发明的修改实施例而定义为控制信道传输格式。
当使用低的TF时，用于每一调制码元的可允许功率等级也低。因此，使用大量的调制码元用于控制信息的传输，以便获得满足需要的接收质量的能量等级。当使用高的MCS等级发送数据时，UE具有好的信道条件，以及可以为每一调制码元分配高的功率等级。因此，即使使用少量的调制码元用于控制信息的传输，也可以获得满足需要的接收质量的能量等级。
下表3示出控制信道格式设置的多个示例。
表3
 
数据信道的TF索引(k)              控制信道的码元数(S)(示例1)             控制信道的码元数(S)(示例2)            
1 S1 S_ref*PSD_ref/PSD_1
2 S2 S_ref*PSD_ref/PSD_2
3 S3 S_ref*PSD_ref/PSD_3
4 S4 S_ref*PSD_ref/PSD_4
5 S5 S_ref*PSD_ref/PSD_5
6 S6 S_ref*PSD_ref/PSD_6
7 S7 S_ref*PSD_ref/PSD_7
8 S8 S_ref*PSD_ref/PSD_8
9 S9 S_ref*PSD_ref/PSD_9
10 S10 S_ref*PSD_ref/PSD_10
示例1中，针对每一TF定义控制信道码元的数目。示例2中，事先定义控制信道码元的基准数目S_ref，对于每一TF，通过用于数据传输所必需的功率等级PSD_k(其中k表示TF索引)与当使用基准码元数时的数据的功率等级之间的比较来计算控制信道所必需的码元数S。当表3中的数据功率等级高时，可用于控制信道的功率等级也高。因此，可以通过使用少量的码元来发送控制信息。
图12是说明根据本发明第四示范性实施例的由UE发送数据和控制信息的过程的流程图。
参照图12，在步骤1201中，当在相同的TTI中已经存在要发送的控制信息和数据时，在步骤1202中，UE识别用于数据信道的TF索引并选择由TF索引给出的控制信道格式。在步骤1203中，UE通过根据控制信道格式的码元数S控制控制信息的接收时间或编码速率来产生包含S个码元的控制信息。当编码速率固定时，UE以类似于数据的速率匹配方式执行针对输入的控制信息的速率匹配，从而产生对应于将要被实际发送的码元数S的包含S个控制码元的控制信息。
在步骤1204，UE计算数据信道的码元数P。数据信道的码元数P是通过从根据调度的资源的全部码元数M中减去控制信道码元数而获得的(P＝M-S)。在步骤1205，产生包含P个码元的数据。详细地，UE通过根据对应于可传输的物理层数量的数据信道码元数P执行速率匹配和调制产生包含P个码元的数据。在步骤1206，多路复用并发送产生的数据和控制信息。
图13是说明根据本发明第四示范性实施例的由节点B同时接收数据和控制信息的过程的流程图。
参照图13，在步骤1301，节点B接收信号，该信号中控制信息和数据通过预先确定的频率资源被多路复用。UE周期地发送CQI，以及仅当已经接收到下行链路数据时，发送ACK/NACK信息。因此，节点B准确地知道用于接收包含有数据和控制信息的信号的时间间隔。在步骤1302中，节点B选择控制信道格式。详细地，节点B选择与通过调度所确定的TF索引相对应的控制信道格式。节点B通知UE通过调度信息所确定的数据信道的TF索引，以及UE通过利用与节点B所调度的TF索引相同的TF索引来发送数据。因此，节点B和UE所使用的控制信道格式总是相同的。
在步骤1303，节点B利用选择的控制信道格式的码元数来获得数据信道码元的数目P。接着，在步骤1304，节点B利用控制信道及数据信道的码元数来解多路复用接收到的信号，从而将包含有M个码元的接收到的信号分离为P个数据信道码元和S个控制信道码元。在步骤1305和1306中，节点B解调并解码每一信道的码元并接着输出纯的数据及控制信息。
图14是说明根据本发明第四示范性实施例的UE的发送设备的框图。
参照图14，数据速率控制器1401通过分离的信道(例如，调度信道)从节点B接收由节点B调度的TF信息并接着发送接收到的TF信息到控制信道控制器1404。当存在要发送的控制信息时，控制信道控制器1404确定与TF信息所指示的数据信道的TF索引相对应的控制信息的码元数S，例如，根据上述表3。控制信息产生器1403从控制信道控制器1404接收控制信息的码元数S并接着产生包含控制信息的S个控制码元。
如果控制信道控制器1404传递控制信息的码元数S到数据速率控制器1401，则数据速率控制器1401基于控制信息的码元数S计算可用于数据传输的码元数P。数据产生器1402通过对输入的信息比特进行调制、速率匹配、编码等产生包含从数据速率控制器1401传递的P个数据码元的数据。
通过多路复用器1405多路复用产生的数据码元和控制码元，以及DFT预编码器1406通过对多路复用器1405输出的M个码元执行DFT来产生包含SC-FDMA码元的频域信号。接着，IFFT单元1407将频域信号映射到分配的副载波，从而将频域信号转换为要发送的时域信号。
图15是说明根据本发明第四示范性实施例的节点B的接收设备的框图。
参照图15，节点B通过处理在一个TTI期间经由FFT单元1507和IDFT单元1506接收到的信号来获取包含M个码元的特定UE的信号。接着，解多路复用器1505将UE的信号分离成数据及控制信号。这时，每一信道所占用的码元数是从调度器1501通知的。调度器1501确定数据信道的MCS等级并传递对应于确定的MCS等级的TF索引到控制信道控制器1504。当存在要发送的控制信息时，控制信道控制器1504根据调度到UE的TF索引来确定在UE的控制信道中所使用的码元数S，并传递控制信道码元数S到调度器1501。调度器1501确定数目P作为用于数据传输所使用的码元数，该数量P是通过从与分配到UE的全部资源相对应的码元数M中提取数目S来获得的，调度器1501发送数据信道码元数P到数据解调器1502、以及接着通知解多路复用器1505有关数据信道和控制信道的码元数P和S。
从调度器1501通知数据解调器1502用于数据信道的码元数P，数据解调器1502根据对应的TF索引的解调方案和编码速率解调并解码由解多路复用器1505所分离的数据信道的码元。为此，调度器1501为数据解调器1503提供数据信道的码元数以及关于具体操作的信息。从控制信道控制器1504通知控制信息解调器1503控制信道码元数S，以及控制信息解调器1503根据对应的解调方案和编码速率解调并解码由解多路复用器1505所分离的控制信道的码元，从而获得诸如ACK/NACK或CQI的控制信息。
第五实施例
本发明的第五实施例类似于本发明的第四实施例，除了控制信道格式是基于数据传输所必需的功率等级而不是针对每一TF来确定的。此外，根据本实施例，必需的功率等级指代UE的绝对传输功率或相对于基准功率等级的考虑到服务和每一TF而对基准功率等级额外设置的功率偏移。基准传输功率指代由节点B所控制的、为保持预先确定的接收等级的功率等级。相对于基准功率等级额外设置的功率具有与由节点B接收对应数据所必需的SNR的含义相同的含义。
通常，在相同服务的数据传输的情况中，数据信道的TF索引越大(即，数据速率越大)，数据传输所必需的功率等级越大。数据传输所必需的功率等级可以意味着频域中每一副载波的码元功率或时域中每一调制码元的功率等级。为了便于描述，在本实施例中，由用于控制信道的码元数来定义控制信道格式。尽管其中未具体地描述，但根据本发明的修改实施例，诸如MCS等级或物理层比特数的参数可以被定义作为控制信道的传输格式。
下表4示出控制信道格式设置的多个示例。
表4
 
数据信道的PSD 控制信道的码元数(S)(示例1)             控制信道的码元数(S)(示例2)            
PSD1 S1 S_ref*PSD_ref/PSD_1
PSD2 S2 S_ref*PSD_ref/PSD_2
PSD3 S3 S_ref*PSD_ref/PSD_3
PSD4 S4 S_ref*PSD_ref/PSD_4
PSD5 S5 S_ref*PSD_ref/PSD_5
PSD6 S6 S_ref*PSD_ref/PSD_6
PSD7 S7 S_ref*PSD_ref/PSD_7
PSD8 S8 S_ref*PSD_ref/PSD_8
PSD9 S9 S_ref*PSD_ref/PSD_9
PSD10 S10 S_ref*PSD_ref/PSD_10
示例1中，针对指示数据信道的功率等级的每一PSD定义控制信道码元数。当控制信道的功率等级大于或小于数据信道的功率等级时，UE未有效使用传输功率。因此，当数据信道和控制信道被同时发送时，首选的是，将控制信道的功率等级设置为与数据信道的相同。在这种情况中，为了保证控制信道的可靠性，随着数据信道的功率等级减小，可以增加控制信道码元的数目以及从而多次重复控制信息码元。否则，当数据信道的功率等级高时，可以减少发送的控制信息码元的数目，以便最小化可能在控制信息的传输的数据部分发生的刺穿损失。表4示出用于设置控制信道格式的方法，以便当控制信道的功率等级被设置为与数据信道的相同时，计算用于稳定接收控制信息所必需的码元数。
示例2中，事先定义控制信道码元的基准数目S_ref，以及通过针对每一PSD的用于数据传输所必需的功率等级PSD_k(其中，k表示数据信道的PSD索引)与当使用基准码元数时的数据信道的功率等级之间的比较来计算控制信道所必需的码元数。如从表4中所注意到的，当数据信道的功率等级高时，可用于控制信道的功率等级也高。因此，可以利用少量的码元来发送控制信息。当数据信道的功率等级低时，可以发送更多的码元。因此，可以利用低的PSD保持所需要的控制信道的可靠性。
根据本发明第五实施例的UE和节点B的过程和设备与本发明的第四实施例的那些相同，除了数据信道的PSD代替TF信息担当用于控制信道的传输格式的选择的基准。
虽然已经参照其中某些示范性实施例示出并描述了本发明，但本领域的技术人员将理解到的是，可以在其中做出形式上的和细节上的多种改变，而不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (24)

1、一种在无线通信系统中用于发送数据和控制信息的方法，所述方法包括步骤：
确定由用于数据信道的传输格式所给出的控制信道格式；
根据所述数据信道的传输格式产生数据；
根据所述确定的控制信道格式产生控制信息；
多路复用所述数据和控制信息；以及
通过分配给所述数据信道的副载波资源发送所述经多路复用的数据和控制信息。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制信道格式指示编码方案、调制和编码方案(MCS)等级、物理层比特数、调制方案和用于控制信息的码元数中的至少一者。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输格式指示用于指示所分配的用于所述数据传输的功率等级的功率谱密度(PSD)、指示所述数据的数量的传输格式索引以及用于所述数据信道的传输的MCS等级中的至少一者。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，在确定所述控制信道格式的步骤中，确定由用于所述数据信道的编码速率和调制方案给出的所述控制信息的编码方案。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，多路复用所述数据和控制信息以及发送所述经多路复用的数据和控制信息的步骤进一步包括：在编码并调制所述数据和控制信息之后，以码元级多路复用所述数据和控制信息。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，多路复用所述数据和控制信息以及发送所述经多路复用的数据和控制信息的步骤进一步包括：在编码并调制所述数据和控制信息之前，以比特级多路复用所述数据和控制信息。
7、一种在无线通信系统中用于发送数据和控制信息的用户设备UE设备，所述UE设备包括：
控制器，用于确定由用于数据信道的传输格式所给出的控制信道格式；
数据产生器，用于根据所述数据信道的传输格式来产生数据；
控制信息产生器，用于根据所确定的控制信道格式来产生控制信息；以及
发送单元，用于多路复用所述数据和控制信息以及通过分配给所述数据信道的副载波资源来发送经多路复用的数据和控制信息。
8、根据权利要求7所述的UE设备，其中，所述控制信道格式指示编码方案、MCS等级、物理层比特数、调制方案以及所述控制信息的码元数中的至少一者。
9、根据权利要求7所述的UE设备，其中，所述传输格式指示用于指示所分配的用于所述数据传输的功率等级的PSD、指示所述数据数量的传输格式索引以及用于所述数据信道的传输的MCS等级中的至少一者。
10、根据权利要求7所述的UE设备，其中，所述控制器确定由用于所述数据信道的编码速率和调制方案所给出的所述控制信息的编码方案。
11、根据权利要求7所述的UE设备，其中，所述发送单元在所述数据和控制信息被编码及调制之后，以码元级多路复用所述数据和控制信息。
12、根据权利要求7所述的UE设备，其中，所述发送单元包括：
多路复用器，用于在所述数据和控制信息被编码及调制之前，以比特级多路复用所述数据和所述控制信息；以及
调制器，用于根据调制方案调制所述多路复用器的输出。
13、一种在无线通信系统中接收数据和控制信息的方法，所述方法包括步骤：
通过分配给数据信道的副载波资源来接收包含数据和控制信息的上行链路信号；
确定由用于所述数据信道的传输格式给出的控制信道格式；以及
根据所述控制信道格式和所述数据信道的传输格式解多路复用所述上行链路信号，以获取所述数据和所述控制信息。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制信道格式指示编码方案、MCS等级、物理层比特数、调制方案以及所述控制信息的码元数中的至少一者。
15、根据权利要求13所述的方法，其中，所述传输格式指示用于指示所分配的用于所述数据的传输的功率等级的PSD、指示所述数据的数量的传输格式索引以及用于所述数据信道的传输的MCS等级中的至少一者。
16、根据权利要求13所述的方法，其中，确定所述控制信道格式的步骤进一步包括：确定由用于所述数据信道的编码速率和调制方案所给出的所述控制信息的编码方案。
17、根据权利要求13所述的方法，进一步包括步骤：在解多路复用所述数据和所述控制信息之后，通过解调和解码所述数据和所述控制信息来获取所述数据和所述控制信息。
18、根据权利要求13所述的方法，进一步包括步骤：在解多路复用所述上行链路信号之前，解调和解码所述上行链路信号。
19、一种在无线通信系统中用于接收数据和控制信息的节点B设备，所述节点B设备包括：
接收单元，用于通过分配给数据信道的副载波资源接收包含数据和控制信息的上行链路信号；
控制器，用于确定由用于所述数据信道的传输格式所给出的控制信道格式；以及
解多路复用器，用于根据所述控制信道格式和所述数据信道的传输格式来解多路复用所述上行链路信号，以获取所述数据和所述控制信息。
20、根据权利要求19所述的节点B设备，其中，所述控制信道格式指示编码方案、MCS等级、物理层比特数、调制方案以及所述控制信息的码元数中的至少一者。
21、根据权利要求19所述的节点B设备，其中，所述传输格式指示用于指示所分配的用于所述数据的传输的功率等级的PSD、指示所述数据的数量的传输格式索引以及用于所述数据信道的传输的MCS等级中的至少一者。
22、根据权利要求19所述的节点B设备，其中，所述控制器确定由用于所述数据信道的编码速率和调制方案所给出的控制信息的编码方案。
23、根据权利要求19所述的节点B设备，进一步包括数据解调器和控制信息解调器，被配置为解调从所述解多路复用器输出的所述数据和所述控制信息。
24、根据权利要求19所述的节点B设备，进一步包括解调器，被配置为在解多路复用所述上行链路信号之前，解调所述上行链路信号以及接着将所述上行链路信号传递到所述解多路复用器。
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