CN101606338A - 单载波频分多址系统中发送和接收控制信息的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在移动通信系统中用于发送大量控制信息的方法和装置。当不存在要被发送的上行链路数据时，UE通过使用根据资源块循环移位的ZC序列来扩展其数量小于或等于预先定义的阈值的第二控制信息，每个资源块指示被用来传输第二控制信息的至少一个时间间隔。当存在要被发送的上行链路数据时，UE利用第三控制信息执行上行链路数据的TDM。当不存在要被发送的上行链路数据并且控制信息的数量超过预先定义的阈值时，或者当第一控制信息包括各种类型的信息时，UE通过正交码在时域中扩展第一控制信息。

Description

单载波频分多址系统中发送和接收控制信息的方法和装置
技术领域
本发明涉及移动通信系统，更具体地，涉及用于发送和接收控制信息的方法和装置。
背景技术
在移动通信技术的领域中，人们正在对正交频分多址(OFDMA)方案或与OFDMA方案类似的单载波频分多址(SC-FDMA)方案进行积极的研究，以作为可用于通过无线信道进行高速数据传输的方案。第三代伙伴项目(3GPP)是用于异步蜂窝移动通信标准化的组织，当前正在研究长期演进(LTE)系统，其是基于多址方案的下一代移动通信系统。
在LTE系统中，上行链路控制信息的传输格式根据存在或不存在数据传输来划分。上行链路控制信息包括作为对下行链路数据传输的响应的确认(ACK)/非确认(NACK)信息、用于反馈下行链路信道状态的信道质量指示(CQI)信息、以及操作多个发送/接收天线所必需的多输入多输出(MIMO)信息。
当同时发送数据和控制信息时或者当在上行链路中仅仅发送数据时，在传输之前都将数据和控制信息多路复用。相反，当仅仅发送控制信息而不发送数据时，特定的分配频带用来发送控制信息。
图1示出了在3GPP LTE系统中当在上行链路中仅发送控制信息时的控制信息的结构。在图1中，水平轴指示时域，垂直轴指示频域。时域具有一个子帧102的范围，频域具有传输带宽114的范围。
参考图1，作为上行链路的基本传输单位的子帧102具有1ms的长度，以及每个子帧包括两个时隙104和106，每个时隙具有0.5ms的长度。每个时隙104和106包括多个长块(LB)108，每个长块也被称为长SC-FDMA码元。图1所示的每个时隙包括七个LB 108。
在频域中，最小的发送单位是副载波，资源分配的基本单位是资源单位(RU)110或112。RU 110或112包括多个副载波和多个LB。在图1所示的结构中，一个RU包括12个副载波和14个LB。在该结构中，一个RU可以不仅包括连续的副载波，而且包括不连续的副载波，它们之间具有有规律的间隔，以便获得频率分集。
在一个子帧102内，在第1、第2、第3、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第12、第13和第14LB中发送控制信息，同时在第4和第11LB中的每一个中发送导频(其也被称为参考信号(RS))。导频包括预先约定的序列，因而被用在信道估计中，用于在接收者一方进行相干解调。
在LTE系统中，当在上行链路中仅发送控制信息时，通过预先定义的控制信息频带发送控制信息。在本说明书中，这类传输方案被称作“A类”传输方案。在“A类”传输方案中，包括在控制信息频带中的用于传输控制信息的LB的数目和用于传输RS的LB的数目可以根据情况变化。参考图1，控制信息频带与位于系统传输频带114的两端的RU 110和112对应。
一般说来，用于发送控制信息的频带被逐RU配置，以及使用多个RU根据要被多路复用的用户设备(UE)的数目来传输控制信息。此外，可以采用跳频来增加一个子帧期间的频率分集，其中可以对每个时隙执行跳频。
参考图1，控制信息#1在第一时隙104中通过预先分配的频带110发送，然后进行跳频并且在第二时隙106中通过另一个预先分配的频带112发送。虽然未示出，但是控制信息#2在第一时隙104中通过频带112发送，然后进行跳频并且在第二时隙106中通过频带110发送。
码分复用(CDM)方案可以被用来多路复用不同用户之间的上行链路控制信息，包括ACK/NACK信息、CQI信息、MIMO信息等等。CDM方案比频分复用(FDM)方案对干扰信号更鲁棒。
Zadoff-Chu(ZC)序列正被讨论作为要被用于控制信息的CDM方案的序列。由于Zadoff-Chu序列在时域和频域具有恒定的信号电平(恒定包络)，因此Zadoff-Chu序列具有良好的峰值对平均值功率比(PAPR)，并且在频域中显示出了良好的信道估计性能。
对于非零移位，Zadoff-Chu序列具有零值循环的自相关。因此，使用相同的Zadoff-Chu序列用于传输控制信息的UE可以被给定Zadoff-Chu序列的不同的时域循环移位值，以便在UE之间进行区分。循环移位值被设置为根据用户而不同，并且被设置为比无线传输路径的最大传输延迟值大，以便保持用户之间的正交性。因此，能够具有多址的用户的数目由Zadoff-Chu序列长度和循环移位值确定。
在下文中，将参考图1描述“A类”传输方案中的控制信息信号和Zadoff-Chu序列的映射和传输。假定被分配给UE i的具有长度为N的Zadoff-Chu序列由g(n+Δi)mod N(n＝0，...，N-1，Δi指示UE i的时域循环移位值，i指示用于识别UE的UE索引)定义，以及要被UE i发送的控制信息信号由mi，k(k＝0，...，NLB，其中NLB指代一个子帧内的LB的数目)指示，则映射到每个LB的信号ci，k，n(UE i的第k个LB的第n个样本)由下式(1)定义：
ci，k，n＝g(n+Δi)modN·mi，k    ...............(1)
在等式(1)中，k＝0，...，NLB，n＝0，...，N-1，以及Δi指示UE i的Zadoff-Chu序列的时域循环移位值。
在图1所示的结构中，指示一个子帧内的LB的数目的NLB是12，Zadoff-Chu序列的长度N也是12，其等于包括在一个RU中的副载波的数目。在图1中，省去UE索引i。考虑一个UE，时域循环移位的Zadoff-Chu序列被应用于每个LB，通过将时域循环移位的Zadoff-Chu序列乘以每个LB的一个调制码元来配置要被发送的控制信息信号。因此，对于每个子帧，最多可以发送NLB个控制信息调制码元。也就是说，在图1所示的子帧中，最多可以发送12个控制信息调制码元。
当发送控制信息和数据二者时，数据和控制信息被时分复用，并被映射到分配用于传输数据的时间-频率资源，然后被发送。在本说明书中，这类传输方案被称作“B类”传输方案。一般说来，节点B逐RU地调度时间-频率资源。图2示出了在3GPP LTE系统中根据“B类”传输方案发送的控制信息的结构。对于系统传输带宽208，一个子帧202具有1ms的长度，并且包括两个时隙204和206，每个时隙具有0.5ms的长度。每一个时隙包括七个LB 218。
参考图2，在一个子帧202内，控制信息和数据被时分复用并且在第1、第2、第3、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第12、第13和第14LB中发送，同时在第4和第11LB中的每一个中发送RS。此外，在传输带宽208内，频带214和216已被分配用于“A类”控制信息的传输。因此，可以使用“B类”方案来在除了频带214和216的其它频带内传输控制信息。UE#1在频带210中时分复用并且发送控制信息和数据，UE#2在频带212中时分复用并且发送控制信息和数据。
如上所述，在发送上行链路控制信息时，UE根据是否与上行链路控制信息一起存在要被发送的上行链路数据，来采用“B类”方案或“A类”方案。但是，当存在大量要被发送的控制信息时，时域、频域和码域的资源可能是不够的。
控制信息的数量根据控制信息的类型而改变。下面举例来描述用于反馈下行链路信道状态的CQI信息。CQI信息包括指示总系统传输频带的信道状态的宽带CQI和指示特定频带的信道状态的子带CQI。节点B基于UE反馈回的CQI信息执行调度操作，以确定要被分配给UE的资源。频率选择性调度需要子带CQI。系统传输频带包括多个子带，每一个子带具有与多个RU对应的大小，其是节点B调度的最小单位。
给定10MHz的传输频带，LTE系统可以采用总共50个RU，每个RU包括12个副载波。如果每个子带包括两个RU，则LTE系统包括总共25个子带，因而UE反馈25个子带CQI。一般说来，考虑信令开销，优选地反馈所有子带当中的具有最佳信道状态的一部分子带CQI信息。例如，如果假定针对25个子带当中的具有最佳信道状态的三个子带来反馈子带CQI并且每个子带CQI由5比特指示，则反馈所有子带CQI信息所必需的所有信令比特的数目被计算如下。也就是说，需要总共27个比特以便反馈所有的子带CQI信息，包括用于指示CQI信息涉及什么子带的12个比特(＝ceil{log2(25C3)})和用于指示每个子带的信道状态的15个比特(＝5*3)，其中ceil{}是指ceiling函数。
考虑到调度，优选地在具有尽可能短的传输延迟的每个最短传输时间单元内发送子带CQI信息。当执行具有1/3的编码速率和应用8个尾比特的卷积编码时，产生包括105个比特(＝(27+8)*3比特)的编码的流。然后，如果编码的流进行四相移键控(QPSK)调制，则产生52.5个调制码元(＝105/2)。
考虑到在图1所示的例子的情况下，在一个子帧内根据“A类”方案可以最多发送12个调制码元，则对于要被发送的信息量(52.5个调制码元)比可传输的信息量(12个调制码元)大的情况，必须定义传输方案。
发明内容
因此，已经做出本发明以解决现有技术中存在的上述问题，并且本发明提供用于在移动通信系统中发送大量控制信息的方法和装置。
此外，本发明提供一种用于分配单独的频带的方法和装置以在时域发送大量控制信息以及散布控制信息，从而提高传输比特率。
根据本发明的一方面，提供一种在单载波-频分多址(SC-FDMA)系统中用于发送控制信息的方法，该方法包括：产生要被发送的第一控制信息；通过具有根据第一控制信息的数量的扩展因子并且具有由节点B分配给用户设备(UE)的不同的索引的正交码，来扩展包括第一控制信息的控制信息码元；对该扩展的信号执行离散傅里叶变换(DFT)，以及将该离散傅里叶变换后的信号映射到被分配用于传输第一控制信息的第一频率区域，从而产生频域信号；通过快速傅里叶逆变换(IFFT)将该频域信号映射为SC-FDMA码元；以及将用于防止码元间干扰的循环前缀(CP)增加到SC-FDMA码元中，然后将增加了CP的信号发送到节点B。
根据本发明的另一方面，提供一种在单载波-频分多址(SC-FDMA)系统中用于发送控制信息的用户设备(UE)装置，该UE装置包括：控制信号发生器，用于通过具有根据要被发送的第一控制信息的数量的扩展因子并且具有由节点B分配给UE的不同的索引的正交码，来扩展包括第一控制信息的控制信息码元；离散傅里叶变换(DFT)块，用于对该扩展的信号执行DFT；映射器，用于将该离散傅里叶变换后的信号映射到被分配用于传输第一控制信息的第一频率区域，从而产生频域信号；快速傅里叶逆变换(IFFT)块，用于通过IFFT将该频域信号映射为SC-FDMA码元；以及循环前缀(CP)增加器，用于将用于防止码元间干扰的CP增加到SC-FDMA码元中，然后将增加了CP的信号发送到节点B。
根据本发明的另一方面，提供一种在SC-FDMA系统中用于接收控制信息的方法，该方法包括：通过从接收到的信号中除去用于防止码元间干扰的CP，来从接收到的信号中提取SC-FDMA码元；对该SC-FDMA码元执行快速傅里叶变换(FFT)；根据快速傅里叶变换后的信号对映射到分配用于传输第一控制信息的第一频率区域的信号进行解映射；通过IFFT将解映射后的信号转换为时域信号；通过解多路复用该时域信号来提取控制信道信号；以及通过由具有根据第一控制信息的数量的扩展因子并且具有分配给UE的不同的索引的正交码解扩展(despread)该控制信道信号，来获得第一控制信息。
根据本发明的另一方面，提供一种在SC-FDMA系统中用于接收控制信息的节点B装置，该节点B装置包括：CP去除器，用于通过从接收到的信号中除去用于防止码元间干扰的CP，来从接收到的信号中提取SC-FDMA码元；快速傅里叶变换(FFT)块，对该SC-FDMA码元执行FFT；解映射器，用于根据快速傅里叶变换后的信号对映射到分配用于传输第一控制信息的第一频率区域的信号进行解映射；IFFT块，用于通过IFFT将解映射后的信号转换为时域信号；解多路复用器，用于通过解多路复用该时域信号来提取控制信道信号；以及控制信道信号接收器，用于通过由具有根据第一控制信息的数量的扩展因子并且具有分配给UE的不同的索引的正交码解扩展该控制信道信号，来获得第一控制信息。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1示出了在3GPP LTE系统中当在上行链路中仅发送控制信息时的控制信息的结构。
图2示出了在3GPP LTE系统中根据“B类”传输方案发送的控制信息的结构。
图3示出了根据本发明的示范性实施例的所发送的控制信息的结构；
图4是示出根据本发明的示范性实施例的由“C类”方案产生控制信息的操作过程的流程图；
图5是示出根据本发明的示范性实施例的由UE发送控制信息的过程的流程图；
图6A和6B是示出根据本发明的示范性实施例的通过“C类”方案发送控制信息的UE的发送装置的框图；
图7是示出根据本发明的示范性实施例的为每个用户产生控制信息的操作过程的流程图；以及
图8A和8B是示出根据本发明的示范性实施例的用于通过“C类”方案接收控制信息的节点B的接收装置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的示范性实施例。在下面的描述中，当已知功能和配置可能会造成本发明的主题不清楚时，将略去合并于此的已知功能和配置的详细说明。此外，在下面的本发明的描述中，提供在下面的描述中存在的各种特定的定义，仅仅是为了提供对本发明的更一般的理解，本领域技术人员显然清楚，在没有这样的定义的情况下，也可以实现本发明。
具体地说，以下描述针对在基于SC-FDMA的蜂窝通信系统中，当通过系统带宽的特定频率区域发送上行链路控制信息时，根据本发明的UE和节点B的发送/接收操作。
当存在大量要被发送的控制信息，且仅仅借助于仅发送控制信息而不发送数据的“A类”方案通过上行链路的预先定义的控制信息频带发送这些控制信息时，可能无法在预定时间内发送控制信息。控制信息包括作为对下行链路数据的响应的ACK/NACK信息、用于反馈下行链路信道状态的CQI信息、和多个发送/接收天线的操作必需的MIMO信息。为了方便描述起见，这里所用的本发明建议的控制信息的传输方案被称作“C类”方案。
图3示出了根据本发明的示范性实施例的所发送的控制信息的结构。对于系统传输带宽308，一个子帧302具有1ms的长度，并且包括两个时隙304和306，每个时隙具有0.5ms的长度。时隙304和306的每一个包括七个LB。
在下文中，将参考图3描述根据本发明的示范性实施例的“C类”控制信息传输方案。根据“C类”方案的频率区域与被分配用于“A类”方案的频带310和312以及被分配用于“B类”方案的频带314分开操作。在“C类”方案的频率区域中，传输频带的基本单位是RU，并且多个RU可以被用来根据“C类”方案传输控制信息。
在“A类”或“C类”控制信息传输中，可以在一个子帧内逐时隙地执行跳频，以便增加频率分集。可以在相同类型的频带之间或者在不同类型的频带之间执行逐时隙跳频。逐时隙跳频被预先定义用于系统操作，以使得可以由UE和节点B二者通过信令或系统设置来共同识别该逐时隙跳频。
根据如图3所示的被分配用于“C类”方案的频率区域316和318的传输结构，在一个子帧102内，在第1、第2、第3、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第12、第13和第14LB中发送控制信息，同时在第4和第11LB中的每一个中发送RS。包括在控制信息频带中的用于传输控制信息的LB的数目和用于传输RS的LB的数目可以根据每个情况变化。参考图3，被分配用于“A类”方案的频带310和312位于系统传输频带308的两个最外面的位置，被分配用于“C类”方案的频带316和318位于被分配用于“A类”方案的频带310和312的里面。但是，那些位置仅仅是例子，并且在系统操作期间可以调节。
例如，被分配用于“C类”方案的频带316和318位于系统传输频带308的最外面的位置，以及被分配用于“A类”方案的频带310和312位于被分配用于“C类”方案的频带316和318的里面。如另一个示例，仅仅“B类”方案和“C类”方案的控制信息是可传输的，而不使用“A类”方案。在这种情况下，被分配用于“C类”方案的频带316和318位于系统传输频带308的最外面的位置，以及被分配用于“B类”方案的频带314位于系统传输频带308的其它位置。
在“A类”方案中，使用基于ZC序列的CDM方案，以使得将一个调制码元映射到每个LB，以便将一个子帧内可传输的控制信息的数量限制为具有小的值。在“C类”方案中，不使用ZC序列，并且利用正交码(诸如沃尔什码或正交可变扩展因子(OVSF)码)扩展要被发送的控制信息，然后映射到LB，以便增加一个子帧内可传输的控制信息的数量。
例如，包括12个副载波的一个RU被分配给“C类”方案的频率区域316和318，并且使用具有扩展因子为4的正交码，以使得在一个子帧期间可以发送三(即，12/4)个控制信息调制码元。如果控制信息已经根据QPSK方案被调制并且利用具有1/3的编码速率的纠错码编码，则36个调制码元被转换为24个(即，36*2/3)信息比特。在相同的条件下，根据“A”类方案，在一个子帧期间可以发送12个调制码元。因此，“C”类方案可以发送“A”类方案可传输的控制信息的三倍(即，36/12)的控制信息。
当控制信息的每个调制码元表示为mi(其中，i指示LB索引，i＝1，...，NLB，NLB指代被用来在一个子帧内传输控制信息的LB的数目)时，根据用在传输控制信息中的扩展因子(SF)，每个LB发送的控制信息调制码元被定义如下。
第1个LB：m1，…，mNLB/SF
第2个LB：mNLB/SF+1，…，m2*NLB/SF
...
第k个LB：m(k-1)*NLB/SF+1，…，mk*NLB/SF
...
第NLB个LB：m(NLB-1)*NLB/SF+1，…，mNLB*NLB/SF
由于正交码的特征，可以通过使用相同的时间-频率资源来多路复用最多SF个UE的控制信号。可以通过使用每个UE的信道估计必需的RS信号的ZC序列以及通过对于各个UE操作ZC序列的不同的时域循环移位值来识别每个UE的RS信号。
以下讨论示出了“A类”传输结构的控制信息频带和“C类”传输结构的控制信息频带的单独的操作。但是，也可以仅仅使用一个控制信息频带，同时对于该控制信息频带或者有选择地使用“A类”或“C类”传输结构，或者对于该控制信息频带仅仅使用“C类”传输结构。在前一种情况下，可以基于要被发送的控制信息的数量执行“A类”和“C类”之间的选择，后面将要描述。
图4是示出根据本发明的示范性实施例的由“C类”方案产生控制信息的操作过程的流程图。
图4所示的操作过程对应于如下过程：基于在一个子帧期间总共12个LB用来发送控制信息、在频域中使用包括12个副载波的一个RU、以及使用具有值为4的SF的正交码(o4，j，其中j＝1、2、3或4；j指代具有SF为4的每个正交码的索引，不同的正交码索引j被分配给不同的UE)的假定，来产生映射到一个LB的控制信道信号。
在步骤402，UE执行要被发送的控制信息的纠错编码和调制，从而产生调制码元(其包括m1、m2、m3...)。由于SF＝4，因此每一个调制码元被扩展到四个码片。因此，三个调制码元通过具有SF为4的正交码扩展，以使得在步骤404中产生总共12个码片(其包括m1·o4，j(1)、m1·o4，j(2)、m1·o4，j(3)、m1·o4，j(4)、m2·o4，j(1)、m2·o4，j(2)、m2·o4，j(3)、m2·o4，j(4)、m3·o4，j(1)、m3·o4，j(2)、m3·o4，j(3)和m3·o4，j(4))，其中o4，j(i)表示具有SF为4的正交码当中的第j个码的第i个码片。
为了随机化小区间干扰，在步骤406，可以根据用于各个小区的不同的加扰序列来加扰包括12个码片的扩展信号。加扰序列被定义为sk，n，其中k指示加扰序列的长度，n指示加扰序列的码片索引。加扰序列逐码片地乘以扩展信号。加扰序列的长度可以等于子帧的长度或者10ms的帧长。
上述扩展和加扰的信号对于每个LB包括总共12个样本，并且在步骤408，该信号通过离散傅里叶变换(DFT)被转换为包括12个样本的频域信号，然后在步骤410，由副载波映射器映射到被预先分配用于控制信息的“C类”传输的频域。然后，在步骤412，通过快速傅里叶逆变换(IFFT)，频域信号被转换为时域信号。然后，用于防止码元间干扰的循环前缀(CP)被增加到时域信号414，然后在对增加了CP的信号进行射频(RF)处理之后发送该增加了CP的信号。
为了实现如上所述的控制信息的“C类”传输，节点B向UE通知关于被分配用于控制信息的“C类”传输的频率区域的信息、每个UE要使用的正交码信息、和控制信息的“C类”传输的传输时间段。例如，如果UE在每个子帧发送子带CQI信息，则它引起太多开销。因此，UE可以以规则的周期稀疏地发送子带CQI信息。因此，节点B可以控制每个UE的传输周期和传输定时，以便实现多个UE限制的时间-频率码资源的共享。信息可以由节点通过高层信令通知到UE或者通过物理层信令动态地通知。
图5是示出根据本发明的示范性实施例的由UE发送控制信息的过程的流程图。
参考图5，在步骤502，UE在开始传输控制信息之前从节点B接收相关于上行链路控制信息的多条提前(advance)信息，并且进行准备以产生指示要被发送的控制信息出现的适当的信号。提前信息可以包括用于发送“A类”控制信息的频率区域信息、ZC序列信息、每个UE的ZC序列的循环移位值、用于发送“C类”控制信息的频率区域信息、根据控制信息的类型的传输周期和传输定时、和每个UE的正交码信息。
在步骤504，UE确定控制信息的传输方案。用于所述确定的标准的例子如下。当不存在要被发送的上行链路数据并且控制信息的数量小于或等于预先定义的阈值时，UE选择“A类”方案。当要被发送的控制信息和数据二者都存在于上行链路中时，UE选择“B类”方案。最后，当不存在要被发送的上行链路数据并且控制信息的数量远大于预先定义的阈值时或者当各种类型的控制信息要被同时发送时，UE选择“C类”方案。
作为在步骤504中确定的结果，当UE选择“A类”时，在步骤506，UE产生控制信息，并且依次执行控制信息的信道编码、速率相配和调制，从而产生控制信息调制码元。速率相配是指穿孔或重复编码的比特，以使得编码的比特的数目与可通过物理通道传输的比特的数目一致。然后，在步骤508，UE将循环移位应用到由节点B预先分配的ZC序列，将控制信息调制码元乘以每个LB的循环移位的ZC序列，然后将相乘的积映射到相应LB，从而产生控制信道信号。
在步骤518，为了随机化小区间干扰，产生的控制信道信号被加扰，以便产生加扰的时域信号。在步骤520，UE对加扰的时域信号执行DFT，并且将加扰的时域信号副载波映射到预先分配的频率区域，从而产生频域信号。在步骤522，UE通过IFFT将频域信号转换成时域信号，并且将CP增加到时域信号，从而产生SC-FDMA信号。然后，SC-FDMA信号经历RF信号处理，然后被传输到节点B。
作为在步骤504中确定的结果，当UE选择“B类”时，在步骤510，UE产生控制信息，并且依次执行控制信息的信道编码、速率相配和调制，从而产生控制信息调制码元。在步骤512，UE将产生的控制信息调制码元与要被发送的数据调制码元多路复用。然后，多路复用的信号在通过步骤518到522的处理后，被传输到节点B。根据″B类″方案产生的包括多路复用的数据和控制信息的多路复用的信号经历DFT和IFFT，然后被映射到由节点B调度的时间-频率资源。
作为在步骤504中确定的结果，当UE选择“C类”时，在步骤514，UE产生控制信息，并且依次执行控制信息的信道编码、速率相配和调制，从而产生控制信息调制码元。在步骤516，UE通过使用分配的正交码扩展产生的控制信息调制码元，来产生控制信道信号。然后，由扩展的控制信息调制码元产生的控制信道信号在通过步骤518到522的处理之后被传输到节点B。根据“C类”方案产生的控制信道信号被映射到被分配用于“C类”的频带。
在步骤518中的加扰可以在步骤506、510和514的每一个中的速率匹配的信号的调制之前执行。如上所述调制之前的加扰操作还可以随机化小区间干扰。在下面的实施例中也可以一样。
在下文中，将论述具体的实施例以便描述本发明的主要工作原理。
第一实施例
图6A和6B是示出根据本发明的示范性实施例的通过“C类”方案发送控制信息的UE的发送装置的框图。
参考图6A，该发送装置包括控制器610、下行链路控制信息接收器611、RS发生器612、控制信号发生器614、多路复用器617、串行到并行(S/P)转换器618、DFT块619、映射器620、IFFT块622、并行到串行(P/S)转换器624、CP增加器630和天线632。在图6A中，略去了与上行链路数据传输相关的元件。
UE通过下行链路控制信息接收器611从节点B预先接收相关于上行链路控制信息的传输的提前信息，并且将提前信息应用到控制器610，以便产生指示要被发送的控制信息出现的适当的信号。提前信息包括用于发送控制信息的频率区域信息、用于传输RS的ZC序列信息和每个UE的ZC序列的循环移位值、根据控制信息的类型的传输周期和传输定时、和每个UE的正交码信息。
控制器610控制发送装置的总操作并且发送重要的块需要的提前信息，这些重要的块诸如是多路复用器617、DFT块619、映射器620、RS发生器612和控制信号发生器614。输入到RS发生器612的提前信息包括分配给UE的ZC序列信息和时域循环移位信息。输入到控制信号发生器614的相关于上行链路控制信息的传输的提前信息包括用于发送控制信息的频率区域信息、用于传输RS的ZC序列信息和每个UE的ZC序列的循环移位值、根据控制信息的类型的传输周期和传输定时、和每个UE的正交码信息。
多路复用器617从控制器610接收关于控制信息和RS的定时信息，并且选择和输出分别在RS发生器612和控制信号发生器614中在预先定义的LB位置处产生的RS信号和控制信号。为此，用于将信号映射到实际频率资源的映射器620从控制器610接收频率分配信息。
多路复用器617的输出信号由S/P转换器618转换为并行信号，并且转换后的并行信号被输入到DFT块619。DFT块619的输入/输出大小根据从控制器610输入的控制信息的数量而改变，并且DFT块619的输出被输入到映射器620，然后被映射到用于控制信息的频率区域的频率资源。映射器620的输出由IFFT块622转换为时域信号，然后由P/S转换器624转换为串行信号。然后，用于防止码元间干扰的CP由CP增加器630增加到串行信号中，然后通过天线632发送。
图6B是更详细地示出根据本发明的示范性实施例的控制信号发生器614的框图。
参考图6B，控制信息发生器640根据要被发送的控制信息的格式产生控制信息。例如，如果子带CQI信息将被发送，则根据预先定义的关于如何发送关于所有子带当中的特定子带的CQI信息的格式，来配置指示子带CQI信息的控制信息。编码器642通过信道编码该控制信息来提供纠错能力。根据控制信息的类型来确定信道编码方案或编码速率。速率匹配块644根据物理信道比特数穿孔或重复信道编码的比特流。调制器646通过调制速率匹配块644的输出比特流来产生调制码元。产生的调制码元由扩展器648通过利用具有节点B分配的扩展因子的正交码扩展。为了随机化小区间干扰的数量，扩展的信号可以另外由加扰器650加扰。如上所述，加扰器650可以位于调制器646之前。
通过扩展，识别每个UE的控制信息变为可能。此外，正交码的SF的变化使控制控制信息的传输比特率成为可能。例如，当一个RU被分配用于传输控制信息并且该RU包括12个副载波时，可以通过使用具有SF为4的正交码来在一个LB中发送三(即，12/4)个调制码元。如果在一个子帧期间通过12个LB发送控制信息，则可以发送总共36个控制信息调制码元，其对应于36kbps(码元/秒)的码元速率。因此，当要被发送的控制信息的数量根据控制信息的类型变化时，可以通过调节SF来调节要被发送的控制信息的传输速率，如上所述。
图7是示出根据本发明的示范性实施例的为每个用户产生控制信息的操作过程的流程图。
参考图7，UE#1700和UE#2701在根据“C类”方案发送控制信息时，使用对应于相同的时间-频率资源的一个RU。此外，具有相对少量的要被发送的控制信息的UE#1700使用其SF为4的正交码o4，1，具有相对大量的要被发送的控制信息的UE#2701使用其SF为2的正交码o2，2。这里所用的oi，j指代具有i长度的正交码当中的第j个正交码，每个正交码包括m个码片。正交码的代表性例子包括宽带码分多址(WCDMA)系统中使用的OVSF码。
由于UE#1700和UE#2701二者都使用12个副载波用于每个LB，因此最多12个样本(或码片)的控制信息可以被映射用于每个LB。
在UE#1700的情况下，每个调制码元通过具有SF为4的正交码被扩展到四个码片。由于一个LB可以包括最多12个码片，因此对于每个LB，可以映射最多三(即，12/4)个调制码元。也就是说，在UE#1700的情况下，在步骤702，三个码元接三个码元地将控制信息调制码元映射到每个LB。然后，每个调制码元(包括m1、m2、m3、...)通过具有SF为4的正交码扩展，以使得产生总共12个码片(其包括m1·o4，1(1)、m1·o4，1(2)、m1·o4，1(3)、m1·o4，1(4)、m2·o4，1(1)、m2·o4，1(2)、m2·o4，1(3)、m2·o4，1(4)、m3·o4，1(1)、m3·o4，1(2)、m3·o4，1(3)和m3·o4，1(4))(步骤704)，其中o4，1(i)表示具有SF为4的正交码当中的第1个码的第i个码片。
为了随机化小区间干扰，然后在步骤706，可以通过用于各个小区的不同的加扰序列来加扰包括12个码片的扩展信号。加扰序列被定义为sk，n，其中k指示加扰序列的长度，n指示加扰序列的码片索引。加扰序列逐码片地乘以扩展信号。加扰序列的长度可以等于子帧的长度或者10ms的帧长。如上所述产生的加扰的控制信道信号被施加于DFT块，然后被转换为SC-FDMA信号。
在UE#2701的情况下，每个调制码元通过具有SF为2的正交码被扩展为两个码片。由于一个LB可以包括最多12个码片，因此对于每个LB，可以映射最多六(＝12/2)个调制码元。也就是说，在UE#2701的情况下，六码元接六码元地将控制信息调制码元映射到每个LB(步骤708)。然后，在步骤710，每个调制码元(包括m1、m2、m3、m4、m5、m6、...)通过具有SF为2的正交码扩展，以使得产生总共12个码片(其包括m1·o2，2(1)、m1·o2，2(2)、m2·o2，2(1)、m2·o2，2(2)、m3·o2，2(1)、m3·o2，2(2)、m4·o2，2(1)、m4·o2，2(2)、m5·o2，2(1)、m5·o2，2(2)、m6·o2，2(1)和m6·o2，2(2))。
如在UE#1700中一样，为了随机化小区间干扰，然后在步骤712，可以通过用于各个小区的不同的加扰序列来加扰包括12个码片的扩展信号。加扰序列被定义为sk，n，其中k指示加扰序列的长度，n指示加扰序列的码片索引。加扰序列逐码片地乘以扩展信号。如上所述产生的加扰的控制信道信号被施加于DFT块，然后被转换为SC-FDMA信号。
图8A和8B是示出根据本发明的示范性实施例的用于通过“C类”方案接收控制信息的节点B的接收装置的框图。
参考图8A，接收装置包括天线810、CP去除器812、S/P转换器814、FFT块816、解映射器818、IFFT 820、P/S转换器822、解多路复用器824、控制器826、控制信号接收器828和信道估计器830。在图8中，略去与上行链路数据发送/接收相关的元件。
控制器826控制接收装置的总操作并且提供重要的块需要的提前信息，这些重要的块诸如解多路复用器824、IFFT 820、解映射器818、控制信号接收器828和信道估计器830。被输入到控制信号接收器828的关于上行链路控制信息的多条提前信息包括解码每个UE的控制信息和每个UE的正交码信息必需的各个参数。输入到信道估计器830的提前信息可以包括时域循环移位信息和分配给UE的ZC序列信息，通过该UE，将接收到提前信息。
为了分类输入到控制信号接收器828和信道估计器830的控制信道信号、RS信号等，解多路复用器824从控制器826接收用于控制信道信号和RS信号的定时信息。用于从实际频率资源提取信号的解映射器818从控制器826接收频率分配信息等。
节点B通过天线810从UE接收包括上行链路控制信息的无线信号。然后，CP去除器812从无线信号中除去CP，并且S/P转换器814将除去CP后的信号转换为并行信号并且将并行信号输入到用于对该信号进行FFT的FFT块816。然后，从FFT块816输出的快速傅里叶变换后的信号被解映射器818解映射，然后被IFFT 820转换为时域信号。IFFT 820的输入/输出大小根据从控制器826输入的控制信息的数量变化。IFFT 820的输出被P/S转换器822转换为串行信号，并且被解多路复用器824分成控制信道信号和RS信号。然后，RS信号和控制信道信号分别被输入到信道估计器830和控制信号接收器828。信道估计器830从RS信号中获得信道估计值，并且将获得的值提供给用于对该控制信道信号进行信道补偿的控制信号接收器828。控制信号接收器828通过使用信道估计值来对该控制信道信号进行信道补偿，然后从信道补偿的控制信号中获得由UE发送的控制信息。
图8B是更详细地示出根据本发明的控制信号接收器828的框图。
参考图8B，解扰器831通过使用UE和节点B之间预先约定的加扰码来对解多路复用器824提供的控制信号执行解扰。解扩展器832通过使用具有分配给需要获得控制信息的UE的扩展因子的正交码来解扩展解扰后的信号，从而除去其它UE的信号并且提取包括需要被获得的控制信息的信号。解调器834解调解扩展器832的输出，以及解速率匹配块836通过重复或穿孔解调器834的输出来产生完全编码的比特流。此外，解码器838执行编码的比特流的信道解码。控制信息分析器840从解码的比特流中分析控制信息的含义。例如，当控制信息是CQI信息时，控制信息分析器840可以识别哪个子带与控制信息相关以及该子带的信道状态。
本发明提供一种在下一代移动通信系统中用于发送上行链路控制信息的方法和装置。具体地说，当存在大量控制信息时，在时域通过正交码扩展控制信息，以便提高传输比特率并且使区分用户成为可能。
尽管已经参考本发明的特定示范性实施例对本发明进行了图示和描述，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出形式和细节上的各种修改。

Claims (24)

1.一种在单载波-频分多址(SC-FDMA)系统中用于发送控制信息的方法，该方法包括步骤：
产生要被发送的第一控制信息；
通过具有根据第一控制信息的数量的扩展因子并且具有由节点B分配给用户设备(UE)的不同的索引的正交码，来扩展包括第一控制信息的控制信息码元；
对该扩展的信号执行离散傅里叶变换(DFT)，以及将该离散傅里叶变换后的信号映射到被分配用于传输第一控制信息的第一频率区域，从而产生频域信号；
通过快速傅里叶逆变换(IFFT)将该频域信号映射为SC-FDMA码元；以及
将用于防止码元间干扰的循环前缀(CP)增加到SC-FDMA码元中，然后将增加了CP的信号发送到节点B。
2.如权利要求1所述的方法，其中该正交码包括正交可变扩展因子(OVSF)码和沃尔什码中的一个。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：在执行该DFT之前，通过使用根据小区的不同的加扰码来加扰扩展的信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中当不存在要被发送的上行链路数据并且控制信息的数量超过预先定义的阈值，或者当第一控制信息包括各种类型的信息时，第一控制信息在时域通过该正交码被扩展。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：当不存在要被发送的上行链路数据时，通过使用根据资源块循环移位的ZadoffChu(ZC)序列，来扩展其数量小于或等于该预先定义的阈值的第二控制信息，然后通过不同于第一频率区域的第二频率区域来发送扩展后的第二扩展控制信息，其中每个资源块指示用于传输第二控制信息的至少一个时间间隔。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：当存在要被发送的上行链路数据时，利用第三控制信息执行上行链路数据的时分复用(TDM)，然后通过不同于第一频率区域和第二频率区域的第三频率区域来发送该时分复用的数据和第三控制信息。
7.一种在单载波-频分多址(SC-FDMA)系统中用于发送控制信息的用户设备(UE)装置，该UE装置包括：
控制信号发生器，用于通过具有根据要被发送的第一控制信息的数量的扩展因子并且具有由节点B分配给UE的不同的索引的正交码，来扩展包括第一控制信息的控制信息码元；
离散傅里叶变换(DFT)块，用于对该扩展的信号执行DFT；
映射器，用于将该离散傅里叶变换后的信号映射到被分配用于传输第一控制信息的第一频率区域，从而产生频域信号；
快速傅里叶逆变换(IFFT)块，用于通过IFFT将该频域信号映射为SC-FDMA码元；以及
循环前缀(CP)增加器，用于将用于防止码元间干扰的CP增加到SC-FDMA码元中，然后将增加了CP的信号发送到节点B。
8.如权利要求7所述的UE装置，其中该正交码包括正交可变扩展因子(OVSF)码和沃尔什码中的一个。
9.如权利要求7所述的UE装置，其中在执行该DFT之前，该控制信道信号发生器通过使用根据小区的不同的加扰码来加扰扩展的信号。
10.如权利要求7所述的UE装置，其中当不存在要被发送的上行链路数据并且控制信息的数量超过预先定义的阈值，或者当第一控制信息包括各种类型的信息时，第一控制信息在时域通过该正交码被扩展。
11.如权利要求10所述的UE装置，其中：
当不存在要被发送的上行链路数据时，该控制信道信号发生器通过使用根据资源块循环移位的ZadoffChu(ZC)序列扩展其数量小于或等于预先定义的阈值的第二控制信息，来产生控制信道信号，其中每个资源块指示用于传输第二控制信息的至少一个时间间隔；
该DFT块对控制信道信号执行DFT；以及
该映射器将离散傅里叶变换后的控制信道信号映射到不同于第一频率区域的第二频率区域。
12.如权利要求11所述的UE装置，还包括多路复用器，用于当存在要被发送的上行链路数据时，利用第三控制信息执行上行链路数据的时分复用(TDM)，
其中该DFT块对控制信道信号执行DFT；以及
该映射器将该多路复用的和离散傅里叶变换的控制信道信号映射到不同于第一频率区域和第二频率区域的第三频率区域。
13.一种在单载波-频分多址(SC-FDMA)系统中用于接收控制信息的方法，该方法包括步骤：
通过从接收到的信号中除去用于防止码元间干扰的循环前缀(CP)，来从接收到的信号中提取SC-FDMA码元；
对该SC-FDMA码元执行快速傅里叶变换(FFT)；
根据快速傅里叶变换后的信号，将映射到分配用于传输第一控制信息的第一频率区域的信号进行解映射；
通过快速傅里叶逆变换(IFFT)将解映射后的信号转换为时域信号；
通过解多路复用该时域信号来提取控制信道信号；以及
通过由具有根据第一控制信息的数量的扩展因子并且具有分配给用户设备(UE)的不同的索引的正交码解扩展该控制信道信号，来获得第一控制信息。
14.如权利要求13所述的方法，其中该正交码包括正交可变扩展因子(OVSF)码和沃尔什码中的一个。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：在通过该正交码解扩展该控制信道信号之前，通过使用根据小区而不同的加扰码来解扰该控制信道信号。
16.如权利要求13所述的方法，其中当不存在接收的上行链路数据并且控制信息的数量超过预先定义的阈值时，或者当第一控制信息包括各种类型的信息时，通过该正交码扩展该控制信道信号来获得第一控制信息。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：当不存在接收的上行链路数据时，通过使用Zadoff Chu(ZC)序列解扩展映射到不同于第一频率区域的第二频率区域的信号，来获得其数量小于或等于该预先定义的阈值的第二控制信息。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：当存在接收的上行链路数据时，对映射到不同于第一频率区域和第二频率区域的第三频率区域的信号执行时分复用(TDM)，从而提取第三控制信息。
19.一种在单载波-频分多址(SC-FDMA)系统中用于接收控制信息的节点B装置，该节点B装置包括：
循环前缀(CP)去除器，用于通过从接收到的信号中除去用于防止码元间干扰的CP，来从接收到的信号中提取SC-FDMA码元；
快速傅里叶变换(FFT)块，对该SC-FDMA码元执行FFT；
解映射器，用于根据快速傅里叶变换后的信号对映射到分配用于传输第一控制信息的第一频率区域的信号进行解映射；
快速傅里叶逆变换(IFFT)块，用于通过IFFT将解映射后的信号转换为时域信号；
解多路复用器，用于通过解多路复用该时域信号来提取控制信道信号；以及
控制信道信号接收器，用于通过由具有根据第一控制信息的数量的扩展因子并且具有分配给用户设备(UE)的不同的索引的正交码解扩展该控制信道信号，来获得第一控制信息。
20.如权利要求19所述的节点B装置，其中该正交码包括正交可变扩展因子(OVSF)码和沃尔什码中的一个。
21.如权利要求19所述的节点B装置，其中在通过正交码解扩展控制信道信号之前，该控制信道信号接收器通过使用根据小区而不同的加扰码来解扰控制信道信号。
22.如权利要求19所述的节点B装置，其中当不存在接收的上行链路数据并且控制信息的数量超过预先定义的阈值时，或者当第一控制信息包括各种类型的信息时，通过该正交码解扩展该控制信道信号来获得第一控制信息。
23.如权利要求22所述的节点B装置，其中：
当不存在接收的上行链路数据时，该解映射器对映射到不同于第一频率区域的第二频率区域的信号进行解映射；以及
该控制信道信号接收器通过使用Zadoff Chu(ZC)序列来解扩展被映射到第二频率区域的信号，从而获得其数量小于或等于预先定义的阈值的第二控制信息。
24.如权利要求23所述的节点B装置，其中：
当存在接收的上行链路数据时，该解映射器对映射到不同于第一频率区域和第二频率区域的第三频率区域的信号进行解映射；以及
该解多路复用器对映射到第三频率区域的信号执行时分复用(TDM)，从而提取第三控制信息。
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