CN101605121A - 控制信道传输方法和无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制信道传输方法和无线通信装置。在具有多个天线的无线通信装置中的控制信道传输方法包括以下步骤：在各所述天线之间生成在频率轴上彼此正交的信号；分别利用与控制信道相对应的控制信号来调制所述信号；以及利用单载波传输来从各所述天线发送经调制的信号。

Description

控制信道传输方法和无线通信装置
技术领域
在此讨论的实施方式涉及控制信道传输方法和无线通信装置。
背景技术
LTE(长期演进)正被考虑作为第三代便携式电话的下一代通信方法。在LTE中，利用被称为“PUCCH(物理上行链路控制信道)”的控制信道来发送上行链路中的控制信息。例如，利用PUCCH来发送针对下行链路分组传输的ACK/NACK，以及作为下行链路质量信息的CQI。
图6是描绘了PUCCH的帧格式的一个示例的图。1ms的子帧被分成两块，各个所分得的块由七个块(FFT块)组成。例如，如图6所示，各时隙的第二块和第六块包括基准信号(例如参见TS36.211 V8.0)。PUSCH(物理上行链路共享信道)是用于发送数据的信道，并且在时间轴和频率轴上被分配给各用户的各子帧。
图7A和图7B是分别描绘了发送PUCCH的发送装置100和接收PUCCH的接收装置200的结构示例的图。发送装置100在ZC序列生成单元11中生成ZC(Zadoff-Chu)序列信号，在循环移位单元12中添加时间轴上的循环移位，并且在调制单元13中利用控制位(对应于PUCCH传输码元的控制位)来调制所述信号。随后在子载波映射单元14中将经调制信号映射到预定频带，并且在IFFT(快速傅里叶逆变换)单元15中将该经调制信号转换成时间轴上的信号，然后在CP(循环前缀)添加单元16中添加CP，并通过天线17发送所得到的信号。
另一方面，在接收装置200中，经由两个接收天线21和22来接收发送信号，在CP移除单元23和24中从所接收的信号中移除各自的CP，在FFT(快速傅里叶变换)单元25和26中将所接收到的信号转换成频率轴上的信号，并在子载波解映射单元27和28中提取被映射在各子载波中的信号。并且，在SIMO接收单元29内执行天线间组合，在ZC去除单元30中去除ZC序列的信号，并且输出控制位。
在LTE中，还提出了基于用户之间的循环移位的复用传输，这是由多个用户进行的复用传输。图8A和图8B是分别描绘了在这种情况下的发送机和接收机的结构示例的图(例如参见3GPP R1-073658)。如图8A和图8B所示，分别通过两个循环移位单元12-1和12-2向在ZC序列生成单元11中生成的ZC序列添加两个不同的循环移位量，然后分别在调制单元13-1和13-2中利用不同的控制位来对所述信号进行调制，并发送所述信号。
在考虑中的另一种方法是MIMO(多输入多输出)，其通过在多个发送天线之间发送不同的信号来提高吞吐量。如果在上行链路数据信道(PUSCH)中正在执行基于MIMO方法的传输，则基于MIMO方法的传输也可以用于控制信道(PUCCH)。图9A和图9B分别是描述了基于MIMO方法的发送机和接收机的结构示例的图。通过两个发送天线17-1和17-2来发送以不同控制位调制的信号。
然而如图6所示，PUCCH在1ms内仅能发送预定数量的块(码元数量，在图6的示例中1ms内发送10个码元)，不包括基准信号(RS)外。因此，在考虑信道编码的情况下，用户在1ms内能够发送的位数受到限制(例如，如果调制方法是QPSK并且编码速率是1/4，则位数为5位)。
在如图8所示的示例的情况下，利用不同控制位对添加了不同循环移位量的ZC序列进行调制，但在累加单元18中累加了所述两个信号后才发送ZC序列。这意味着执行了多载波传输，但与其中仅在时间轴上复用传输数据和导频信号的单载波传输(参见图7A和图7B)相比，PAPR(峰均功率比)增大了。
另一方面，在基于图9A和图9B中所示的MIMO方法的传输的情况下，可以防止PAPR的增大，并且可以提高吞吐量，但是发送天线17-1与17-2之间的信号彼此并不理想正交，所以接收特性下降。
发明内容
因此，本发明(实施方式)的一个方面的目的是提供一种增加了单个用户的最大传输位数的控制信道传输方法和无线通信装置。
本发明(实施方式)的另一个方面的另一目的是提供一种防止PAPR增大的控制信道传输方法和无线通信装置。
本发明(实施方式)的另一个方面的另一目的是提供一种提高了接收特性的控制信道传输方法和无线通信装置。
因此，对于本发明的一个方面，提供了具有多个天线的无线通信装置中的控制信道传输方法，该方法包括以下步骤：在各所述天线之间生成在频率轴上彼此正交的信号；分别利用与控制信道相对应的控制信号来调制所述信号；以及利用单载波传输来从各所述天线发送经调制的信号。
本发明的目的和优点可通过权利要求中具体指出的要素及其组合来实现并获得。
应当理解，前面的一般描述和后面的具体描述都是示例性和解释性的，并不是对所要求保护的本发明的限制。
附图说明
图1A和图1B是分别描绘了发送装置和接收装置的一个结构示例的图；
图2A和图2B是分别描绘了发送装置和接收装置的另一结构示例的图；
图3A和图3B是分别描绘了发送装置和接收装置的另一结构示例的图；
图4A和图4B是分别描绘了发送装置和接收装置的另一结构示例的图；
图5A到图5C是描绘了PUCCH分配示例的图；
图6是描绘了帧格式的一个示例的图；
图7A和图7B是分别描绘了发送装置和接收装置的传统结构示例的图；
图8A和图8B是分别描绘了发送装置和接收装置的传统结构示例的图；以及
图9A和图9B是分别描绘了发送装置和接收装置的传统结构示例的图。
具体实施方式
参照附图来解释本发明的优选实施方式。图1A和图1B是分别描绘了发送控制信道(诸如PUCCH)的发送装置10和接收控制信道的接收装置20的结构示例的图。发送装置10是无线通信装置的发送侧的装置，而接收装置20是该无线通信装置的接收侧的装置。例如，发送装置10为终端装置，而接收装置20为基站装置。
发送装置10包括ZC序列生成单元11、循环移位单元12-1和12-2、调制单元13-1和13-2、子载波映射单元14-1和14-2、IFFT单元15-1和15-2、CP添加单元16-1和16-2以及发送天线17-1和17-2。
另一方面，接收装置20包括接收天线21和22、CP移除单元23和24、FFT单元25和26、子载波解映射单元27和28、SIMO(单输入多输出)接收单元29以及ZC去除单元30-1和30-2。
发送装置10的ZC序列生成单元11生成ZC序列的信号。ZC序列是一种CAZAC(恒幅零自相关)序列，并且在IFFT之后的时间轴上的信号变成与单载波类似的信号，并且能够实现低PAPR。ZC序列可以由下式1给出。
[式1]
Figure G200910137097XD00041
由式1给出的ZC序列具有以下特性，其中振幅为1，时间相关度为0，并且即使在经过FFT(或IFFT)变换后振幅仍恒定。经过IFFT后的ZC序列由下式2给出：
[式2]
s b , n = 1 N Σ k = 0 N - 1 x b c L , m , l ( k ) e j 2 π kΔ N e j 2 π nk N
在此Sb，n表示第b块中的第n抽样，N表示FFT(或IFFT)的大小，Δ表示循环移位量，下标l(k)表示ZC序列的第l序列被分配给第k子载波上。xb表示第b块中的传输码元，并且在该块内恒定，以实现单载波。
循环移位单元12-1和12-2分别对所述ZC序列添加时间轴上的不同循环移位量。通过在循环移位单元12-1和12-2中改变各循环移位量(式2中的Δ)，来从发送天线17-1和17-2发送频率轴上彼此正交的传输信号。
调制单元13-1和13-2分别利用不同的控制位来对添加了循环移位量的ZC序列进行调制。该控制位为与控制信道(例如PUCCH)的传输码元相对应的控制位。
子载波映射单元14-1和14-2将经调制的ZC序列分别分配到预定频带(子载波映射)。通过子载波映射，将ZC序列分配到系统频带两侧的频域frequency area上，例如如图6所示。
IFFT单元15-1和15-2通过傅里叶逆变换将来自子载波映射单元14-1和14-2的输出分别变换成时间轴上的信号。
CP添加单元16-1或16-2分别向来自IFFT单元15-1和15-2的输出信号添加CP。
发送天线17-1和17-2分别发送添加了CP的信号。发送装置10通过单载波传输(仅在时间轴上复用并发送传输数据和导频信号)来发送控制信道。
这样，与利用单个控制位进行发送的情况(例如，参见图7)相比，因为利用了两个控制位来发送数据，所以增加了在发送装置10中能够发送的码元数量。因此，能够增加发送装置10能够向其发送数据的用户的数量。
在向ZC序列添加不同的循环移位和不同的控制位后，发送装置10不执行累加(图8中的累加单元)，因此没有执行多载波传输。因此，发送装置10能够防止PAPR的增大。
而且，发送装置10通过改变两个循环移位单元12-1和12-2中的循环移位量来从发送天线17-1和17-2发送彼此正交的信号。因此，不同于MIMO传输，发送天线之间的信号变得彼此正交，并且与MIMO传输相比改善了接收装置20的接收特性。
接收装置20的接收天线21和22分别接收来自发送装置10的传输信号。
CP移除单元23和24移除各接收天线21和22接收到的接收信号中的CP。
FFT单元25和26分别对移除了CP的接收信号执行傅里叶变换，从而将所述接收信号转换为频率轴上的信号。
子载波解映射单元27和28从分配到频带的子载波提取信号(子载波解映射)。
SIMO接收单元29对提取的信号执行天线间组合，并输出ZC序列。
ZC去除单元30-1和30-2分别考虑循环移位单元12-1和12-2中的循环移位量来去除ZC序列，并输出两个控制位。
按以下方式执行ZC去除单元30-1和30-2中的ZC去除。如果存在两个控制位序列，则由下式给出在子载波映射之后第k号子载波的接收信号：
[式3]
Y k = s 1 H k X k + s 2 H k X k e j Δk N
这里s1表示对应于控制位1的传输码元，s2表示对应于控制位2的传输码元，X表示ZF序列，而Δ表示循环移位量。H表示信道响应，可以利用已知基准信号来估计所述信道响应。
对于由式3给出的接收信号，在ZC去除单元30-1和30-2中执行ZC序列的去除和信道的频率等效。
[式4]
X k * Y k H k = s 1 + s 2 e j Δk N
对由式4给出的序列执行傅里叶逆变换(IFFT)，并且按以下方式将该序列转换成时间轴上的序列。
[式5]
s1δ(n)+s2δ(n-Δ)
在式5中，δ(n)表示脉冲响应，并且仅当δ(0)时具有值。因此，ZC去除单元30-1或者30-2在n＝0时分别输出对应于控制位1的传输码元s1，而在n＝Δ时分别输出对应于控制位1的传输码元s2。
现在来描述发送装置10和接收装置20的另一结构示例。图2A和图2B是描绘了另一结构示例的图。如图2A和图2B所示，发送装置10还包括编码单元19，而接收装置20还包括解码单元31。
编码单元19对两个控制位一起进行编码，并将输出分配给各调制单元13-1和13-2。根据本示例，发送装置10将经编码的控制位的序列分配到天线中，然后执行调制，因此，相对于上述示例的发送装置10(图1A和图1B)，能够获得发送天线17-1与17-2之间的更高的分集增益。
对于编码单元19中的编码，例如可使用Read-Muller编码。Read-Muller编码是用于根据3GPP标准(3GPP TS25.212)对TFCI(传输格式组合指示符)信息(用于指示传输信道的格式的信息)进行编码的编码方法。例如，如果这两个控制位分别为5位，则编码单元19会编码成40位。在这种情况下，编码率为1/4。
接收装置20的解码单元31针对来自ZC去除单元30-1和30-2的信号来确定所有传输码型(例如，10位、1024类)的相关度，并且通过选择指示最大相关度值的传输码型来对控制位进行解码。
图3A和图3B分别是描绘了发送装置10和接收装置20的另一结构示例的图。图3A中所例示的发送装置10描绘了当将不同频带分别分配给发送天线17-1和17-2时的一个结构示例。
如图3A所示，仅存在一个循环移位单元12，并且子载波映射单元14-3和14-4将不同频带中的子载波分别分配到经调制的ZC序列。分别从发送天线17-1和17-2发送不同传输频带的信号。
如图3B所示，接收单元20还包括四个子载波解映射单元27-1、27-2、28-1以及28-2，和两个SIMO接收单元29-1和29-2。
子载波解映射单元27-1和27-2用于从由接收天线21所接收到的接收信号中包括的子载波中提取信号，并分别对应于发送装置10侧的子载波映射单元14-3和14-4。同样，子载波解映射单元28-1和28-2用于由接收天线22所接收到的接收信号，并分别对应于发送装置10侧的子载波映射单元14-3和14-4。
SIMO接收单元29-1对从子载波解映射单元27-1和28-1输出的信号执行天线间组合。SIMO接收单元29-2对从子载波解映射单元27-2和28-2输出的信号执行天线间组合。然后ZC去除单元30-1和30-2执行ZC去除，并分别输出控制位。
图4A和图4B分别是描绘了发送装置10和接收装置20的另一结构示例的图。图4A和图4B中例示的示例例如是如下情况下的示例，即，上行链路中的控制信息量较小，并且基站侧(接收装置20)仅分配用于发送控制信息所需的信道资源并利用一个发送天线来发送数据。
如图4A所示，发送装置10还包括接收天线17-3、CP移除单元41、FFT单元42、解调单元43以及ON/OFF控制单元44。图4B中例示的接收装置20还包括调度器32、控制信息创建单元33、子载波映射单元34、IFFT单元35、CP添加单元36以及发送天线37。
接收装置20的调度器32管理发送装置10的发送调度，并且当判断通过发送天线17-1和17-2中的一个天线足够处理上行链路的控制信息时，调度器32指示控制信息创建单元33创建该控制信息。控制信息创建单元33创建控制信息，并将其经由子载波映射单元34、IFFT单元35、CP添加单元36以及发送天线37在下行链路中发送。
发送装置10经由接收天线17-3接收该控制信息，并经由CP移除单元41、FFT单元42以及解调单元43将该控制信息输出到ON/OFF控制单元44。ON/OFF控制单元44根据经解调的控制信息的内容停止利用控制位2向子载波映射单元14-2输出该经调制的信号。在这种情况下，仅利用发送天线17-1来发送控制信道。
图5A到图5C是描绘了控制信道(PUCCH)的分配示例的图。在各图中，纵座标指示循环移位量，而横坐标指示传输频带。
图5A描绘了经由图7A中描绘的一个发送天线17发送控制信号的一个示例。如图5A所示，对不同用户分别分配了具有不同循环移位量的不同传输频带。在图7A中例示的发送装置10中，循环移位单元12向ZC序列提供不同的循环移位量，并且子载波映射单元14向分别被提供了不同循环移位量的ZC序列分配不同传输频带，由此实现图5A中描述的分配。
另一方面，如图5B所示，当同一用户的发送天线的数量为“2”时，发送装置10(如图1A和图2A所例示)可以对该用户分配同一传输频带中的不同循环移位量。这可以通过允许各子载波映射单元14-1和14-2使用公共传输频带，并通过利用两个循环移位单元12-1和12-2改变四种循环移位量来实现。
如图5C所示，当同一用户的发送天线数量为“2”时，发送装置10(如图3A所例示)还可以对该同一用户分配不同传输频带。该分配通过分别使用不同传输频带的子载波映射单元14-3和14-4以及使用公共循环移位量的循环移位单元12来实现。
利用发送装置10的两个发送天线17-1和17-2描述了所有上述示例。但不言自明，也能够利用三个、四个或更多的天线来实现发送装置10。在这种情况下，循环移位单元调节循环移位量，使得传输信号在各发送天线之间彼此正交。
发送装置10和接收装置20可以通过合并上述示例来实现。例如，可以通过在不同频带中进行发送的示例(图3A)，或者利用来自接收装置20侧的控制信号对控制位的传输进行控制的示例(图4A和4B)，来实现对控制位进行编码的示例(图2A)。
本发明可以提供一种能够增加单个用户的最大传输位数的控制信道传输方法和无线通信装置。本发明还能够提供一种防止PAPR增大的控制信道传输方法和无线通信装置。本发明还能够提供一种改善接收特性的控制信道传输方法和无线通信装置。
在此引用的所有示例和条件语言旨在教学目的，以辅助读者理解本发明以及发明人为促进现有技术所贡献的思想，并且应被理解为不限于这些具体引用的示例和条件，并且说明书中的这种示例的组织也不涉及对本发明的优劣的展示。尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其作出各种改变、代替以及变更。

Claims (10)

1、一种具有多个天线的无线通信装置中的控制信道传输方法，该方法包括以下步骤：
在各所述天线之间生成在频率轴上彼此正交的信号；
分别利用与控制信道相对应的控制信号来调制所述信号；以及
利用单载波传输来从各所述天线发送经调制的信号。
2、根据权利要求1所述的控制信道传输方法，其中，在所述生成步骤中，在各所述天线之间改变循环移位量，使得所述信号在频率轴上变得彼此正交。
3、根据权利要求1所述的控制信道传输方法，其中，所述信号是CAZAC序列。
4、根据权利要求1所述的控制信道传输方法，其中，在所述调制步骤中，对与所述控制信道相对应的所述控制信号进行编码，并分别利用该经编码的控制信号来调制所述信号。
5、根据权利要求1所述的控制信道传输方法，该方法还包括以下步骤：
在发送目的地接收来自无线通信装置的控制信号，
其中，在所述发送步骤中，基于接收到的控制信号来对从各所述天线发送信号进行控制。
6、一种具有多个天线的无线通信装置中的控制信道传输方法，该方法包括以下步骤：
利用与控制信道相对应的控制信号来调制所生成的信号；
分别将各所述天线的经调制的信号分配到不同的频带；以及
利用单载波传输来从各所述天线发送所分配的信号。
7、根据权利要求6所述的控制信道传输方法，其中，在所述调制步骤中，对与所述控制信道相对应的所述控制信号进行编码，并分别利用该经编码的控制信号来调制所述信号。
8、根据权利要求6所述的控制信道传输方法，该方法还包括以下步骤：
在发送目的地接收来自无线通信装置的控制信号，
其中，在所述发送步骤中，基于接收到的控制信号来对从各所述天线发送信号进行控制。
9、一种具有多个天线的无线通信装置，该无线通信装置包括：
生成单元，其在各所述天线之间生成在频率轴上彼此正交的信号；
调制单元，其分别利用与控制信道相对应的控制信号调制所述信号；以及
发送单元，其利用单载波传输来从各所述天线发送经调制的信号。
10、一种具有多个天线的无线通信装置，该无线通信装置包括：
调制单元，其利用与控制信道相对应的控制信号来调制所生成的信号；
分配单元，其分别将各所述天线的经调制信号分配到不同的频带；以及
发送单元，其利用单载波传输来从各所述天线发送所分配的信号。
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