CN102098152A

CN102098152A - 载波聚合下harq的跨载波重传方法

Info

Publication number: CN102098152A
Application number: CN2010106130142A
Authority: CN
Inventors: 史治平; 胡紫嘉; 王文涛
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明属于宽带无线通信技术领域，主要涉及多载波聚合下的自动重传机制设计。本发明提出了一种载波聚合下，跨载波的混合自动重传方法，它的原理是需要重传的HARQ进程不在原成分载波上重传，而是按照上层指示和实现预定好的收发双方都知道的跳转顺序，自动映射到另一个成分载波的HARQ进程上去。这种方法避免了增加HARQ进程指示符的比特数，不需要改变Rel-8中定义的PDCCH的格式，可以在和Rel-8保持后向兼容的条件下通过跨载波重传获得频率分集增益。

Description

载波聚合下HARQ的跨载波重传方法

技术领域

本发明属于宽带无线通信领域，涉及载波聚合、混合自动重传的通信技术。

背景技术

近几年来无线通信技术发展迅速，涌现出了越来越多的无线接入技术，无线业务的迅速增长及其高速和宽带化需求也使得未来无线通信中频谱资源的缺乏日益严重。目前，几乎所有适合于无线通信的频谱已经被分配出去，加剧了频谱资源的紧张程度。新一代通信技术，需要非常宽的频谱带宽来满足其通信需求。IMT-advanced系统需要100MHz频谱带宽来支持其系统的通信，其候选频段包括410～430MHz、450～470MHz、470～806/862MHz、2.3～2.4GHz、2.7～2.9GHz、3.4～4.2GHz和4.4～4.99GHz多个零散的频段。不同候选频段之间跨度较大，并且频段特征不同，如较低的频率覆盖范围大但是传输信息量低，相反较高的频率传输信息量高但是覆盖范围小。尤其，随着认知无线电技术的引入，动态频谱将成为未来通信网络中频谱管理的主流趋势，这将会导致更多零散的频谱段。由于未来通信系统大量需求频谱带宽来支持宽带无线通信业务，迫切需要有效的频谱聚合方法来实现跨越多个非连续的频谱的聚合来支持其宽带无线通信业务。

无线宽带通信的飞速发展，除了对无线带宽要求大大增加，对数据传输的可靠性提出了越来越高的要求，使其成为通信领域中函待解决的热点问题。数据传输的可靠性，是指当数据在信道上传输时，对于噪声干扰所产生的错误接收端能够发现或自动纠正的性能。在数字通信系统中，差错控制方式分为两类：前向纠错方式(FEC)和自动重复请求(ARQ)，前向纠错虽然效率高，但它的可靠性不如自动重传，此外，前向纠错对信道的适应性较差，无论信道优劣，效率都一样。而ARQ技术以其实现简单，可靠性高，对信道适应能力强等一系列优点而得到广泛应用，但它有一个缺点，它的效率是信道误码率的函数，当信道误码率上升时，效率急剧下降。混合自动重传技术(HARQ)结合了ARQ方式的高可靠性和FEC的高效率逐渐得到广泛应用。

在长期演进系统(LTE)FDD的下行HARQ采用了异步自适应HARQ，需要在下行控制信道(PDCCH)将HARQ进程号和初始传送重传等信息发送给UE，用户设备的重传调度是通过PDCCH来实现的，而对应的上行ACK/NACK反馈是在上行控制信道(PUCCH)来完成的。

对于“停止——等待”HARQ，在一个HARQ进程中，一次传输发出后，需要等待长度为RTT的时间，这段时间内可以发起其他的并行HARQ进程(HARQ Process)，充分利用时频资源。LTE中支持的HARQ进程数量为8个。

3GPP RAN1工作组之前对MAC层-PHY层的载波聚合方式基本达成了共识：每个成分载波(component carrier)都对应一个传输块(不考虑空间复用的情况下)和一个HARQ实体；一个LTE-Ad用户可以同时接收多个成分载波。

显然，由于一个用户同时可以接收多个成分载波，而每个载波都对应一个HARQ实体，如果HARQ实体设计不改变，每个HARQ实体可以有8个HARQ进程，那么每个用户同时最多可以达到40个对应的HARQ进程。

另一方面，一个用户到小区基站的无线链路上，各个成分载波的链路特性可能差别很大，这主要一方面是由不同频段的衰落特性可能不同，比如高频段衰减得更快；另一方面由于不同小区之间可能有不同的聚合方式(cell-special carrier aggregation)，导致不同载波的复用情况和用户收到的干扰状况可能大不相同。因此，对于同一HARQ进程的不同冗余版本，如果能通过不同成分载波传输，则能够获得更好的频率分集，提高网络效率。

LTE下行链路系统中采用异步自适应的HARQ技术，即HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，接收端预先不知道传输的发生时刻，因此HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。因为相对于同步非自适应HARQ技术而言，异步HARQ更能充分利用信道的状态信息，从而提高系统的吞吐量，另一方面异步HARQ可以避免重传时资源分配发生冲突从而造成性能损失。

成分载波内映射就是只在本成分载波内重传冗余版本，传输块直到收到ACK确认或者重传超时才释放该HARQ进程。这种方式不能得到成分载波之间的频率分集，也不需要对Rel-8版本做任何更改，每个成分载波的控制信息只需要3bit的HARQ process nember(HPN)。

动态载波间映射可以实现跨成分载波的HARQ重传，但是需要对PDCCH格式进行修改，由于HARQ进程最大可以达到40，如果要跨载波传送，需要对每个HARQ进程做唯一的标识，因此需要增加3bit的HARQ进程指示符(6个HARQ进程指示符，最大可以表示64个进程)。由于控制信息里包含了全局HPN，HARQ在重传的时候可以选择任意一个载波，接收端可以根据HPN找到对应的首次传送，显然，这种方式可以获得最佳的调度灵活性，但是需要对PDCCH结构进行修改。

发明内容

本发明基于在HARQ重传中获得频率分集效应，提出了一种跨成分载波(component carrier)的HARQ进程的自动映射方法。它的特点是：

(1)需要重传的HARQ进程不在原成分载波上重传，而是按照上层指示，自动映射到另一个成分载波的HARQ进程上去；

(2)避免了增加HARQ进程指示符的比特数，不需要改变Rel-8中定义的PDCCH的格式，和Rel-8保持后向兼容；

(3)不会因为自动重传机制而增加控制信息的数量而带来冗余；

本发明的技术方案为：

首先确定小区的载波聚合方式，LTE-Ad中最大可以使用5个成分载波段，但是由于基站能力和小区吞吐量需求的不同，每个小区可以单独设定自己的载波聚合方式，也就是选择可选成分载波其中的部分或者全部聚合。

同理，用户设备UE可以根据自身能力和需求选择聚合方式，选择小区聚合载波中的部分或全部。对于LTE用户，由于用户设备能力的限制，最多只能接入到一个成分载波中，而对于LTE-Ad用户，可以接入到多个成分载波。对于聚合成分载波数目的选择可以通过RRC层配置完成。

根据用户设定的载波聚合方式，配置一个关于HARQ重传的固定映射方法，使收到NACK的一个HARQ进程能够明确的跳转到另一成分载波的相同序号的HARQ进程；而同时接收端在发出NACK同时，会将这个HARQ进程自动跳转到相应的成分载波的相同进程中去。

在指示重传的PDCCH中，仍然需要指示异步HARQ的HARQ进程号(HPN)，重传冗余版本号(RV)和新数据指示符(NDI)。其中，HARQ进程号只需要3bit(0-7)，HARQ进程在成分载波间跳转，但是HARQ进程号不会改变。

在不同的成分载波上重传可以选择使用相同的编码调制方式(MCS)，也可以在每个成分载波上单独进行自适应MCS。对于前者，如果使用相同的MCS，可以使接收端支持软合并，并且发送端的处理较简单，但是对链路的适应性相对较差；而对于后者，每个成分载波上单独做自适应MCS，可以充分利用信道特性，但是不同成分载波上的重传版本不支持软合并，会带来性能损失。

比如一个用户聚合了a，b，c三个成分载波，加入上层规定HARQ进程按照a-b-c-a的顺序转移，则假设a上的进程n收到了反馈的NACK，则收发双方不需要多的控制信息，都自动把该进程等待转移到b的进程n上去。

对于发送基站，一个进程收到ACK后，该进程退出这个成分载波HARQ实体的进程表中，先等待重传链中上一级的对应进程收到ACK/NACK答复，如果收到的是NACK，则上一级的对应进程会优先进入；如果收到的是ACK，则可以允许新的数据传输块进入该HARQ进程。

对于接收用户，如果一个进程解码失败，则自动等待跳转到事先预定好的成分载波上去，一旦这个载波上对应的进程被空出，则自动排到对应的进程上去。如果用户再收到指向这个进程的传输块的控制信息，可以根据PDCCH中的新数据指示符(NDI)确认是否是重传信息。

附图说明：

图1小区聚合方式，用户聚合方式和用户HARQ进程跳转顺序表示图。

图2各个成分载波上HARQ进程编号和跨载波跳转表示图。

图3一个HARQ进程重传的时间顺序图。

具体实施方式：

按照上面的步骤，用户设备和基站之间首先通过RRC层确定该用户的聚合载波数目，然后在聚合载波之间确定跳转顺序，这个顺序可以是按照成分载波编号设定的。

对于一个需要被下行传输的传输块(MIMO下最大可以是两个)，首先被映射到某一成分载波i的第n个HARQ进程，传输进程PDCCH的控制信息包含HARQ进程号(3bit，HPN＝n)，冗余版本和新数据指示符，该进程通过PDSCH传输后，会在PUCCH收到来自用户的上行反馈ACK/NACK，如果收到的是ACK，则证明传输成功，该进程被删除；如果收到的是NACK，则需要重传，该进程的内容自动准备跳转到之前设定好的成分载波的相同进程中去。在接收端确认首次发送失败后也做同样的处理。

如果重传仍然解码失败，则自动跳转到再下一跳的成分载波中去。

如此循环，直到接收成功，或者达到最大重传数。

Claims

1.一种载波聚合下跨载波的自动重传机制，能够通过跨载波的重传获得频率分集增益而不改变LTE中下行控制信道格式。

2.根据权利要求1所述，收发双方首先通过上层预定好的一个HARQ进程重传转移顺序，在下行数据传输失败的情况下，该进程自动转移到预定的载波上。

3.根据权利要求1所述，在重传进程重新映射过程中，不改变进程的HARQ进程号，只改变所属的成分载波，这样可以保证HARQ进程号只需要原有的3比特就可以表示。对于空闲的HARQ进程，当从其他成分载波映射来的重传数据块和新数据块出现竞争时，重传数据块可以优先进入。