用于分配物理混合自动重传请求指示符信道的方法
本申请是申请号为200980100257.1、国际申请号为PCT/KR2009/000333、申请日为2009年1月22日、发明名称为“用于分配物理混合自动重传请求指示符信道的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在蜂窝OFDM无线分组通信系统中针对在下行链路上所发送的信号的正交频分复用(OFDM)符号区域及频率进行资源分配和索引的方法。
背景技术
当在移动通信系统中发送/接收分组时,接收机应通知发射机是否已经成功地接收到分组。如果成功地接收到分组,则接收机发送肯定确认(ACK)信号以使发射机发送新的分组。如果分组接收失败,则接收机发送否定确认(NACK)信号以使得发射机重新发送该分组。这种过程称为自动重传请求(ARQ)。同时,已经提出了作为ARQ操作与信道编码方案的组合的混合ARQ(HARQ)。HARQ通过将重传的分组和之前接收到的分组进行组合而降低了错误率,并提高了整体系统效率。
为了提高系统的吞吐量,与常规的ARQ操作相比,HARQ要求来自接收机的ACK/NACK响应更加快速。因此,在HARQ中通过物理信道信令法来发送ACK/NACK响应。可将HARQ方案宽泛地分为跟踪合并(Chase Combining,CC)和增量冗余(incremental redundancy,IR)。CC法使用与发送之前的分组相同的调制方法及相同的编码率来重传分组。IR法使用与发送之前的分组不同的调制方法及不同的编码率来重传分组。在这种情况下,接收机可通过编码分集来提高系统性能。
在多载波蜂窝移动通信系统中,属于一个或更多个小区的移动台向基站发送上行数据分组。也就是说,由于一个子帧内的多个移动台可发送上行数据分组,因此基站必须能够向一个子帧内的多个移动台发送ACK/NACK信号。如果基站在该多载波系统的下行链路传输频段的部分—时间频率区域内使用码分多址(CDMA)来对要发送到一个子帧内的多个移动台的多个ACK、NACK信号进行复用,则通过在时间—频率区域相乘的正交码或准正交码来区分相对于其它移动台的ACK/NACK信号。如果执行四相相移键控(QPSK)传输,则可以通过不同的正交相位分量来对这些ACK/NACK信号进行区分。
当使用CDMA复用分案来发送ACK/NACK信号、以在一个子帧内发送多个ACK/NACK信号时,下行链路无线信道响应特性在用于发送ACK/NACK信号的时间—频率区域内不应当变化很大,以从而保持不同的复用后的ACK/NACK信号之间的正交性。然后,接收机可以在无需应用特殊接收算法(诸如信道均衡)的情况下获得令人满意的接收性能。因此,应当在无线信道响应不发生显著变化的时间—频率区域内执行ACK/NACK信号的CDMA复用。然而,如果特定移动台的无线信道质量在用于发送ACK/NACK信号的时间—频率区域内较差,则该移动台的ACK/NACK接收性能也会严重降低。因此,可以在多个时间-频率轴上,在单独的时间-频率区域中反复地传输发送给一个子帧内的任意移动台的ACK/NACK信号,并且,可以在各个时间-频率区域中通过CDMA将这些ACK/NACK信号与发送给其它移动台的ACK/NACK信号进行复用。因此,当接收这些ACK/NACK信号时,接收端能够获得时间-频率分集增益。
在OFDM无线分组通信系统的下行链路中,可以使用四根发射天线来获得发射天线分集。也就是说,通过应用空间频率块编码(SFBC:space frequency block coding),通过两根天线来发送通过两个相邻子载波而发送的两个调制信号,并且,通过应用频率切换发射分集(FSTD:frequency switching transmit diversity),通过两个不同的天线对来发送按照SFBC编码的两个子载波对,由此获得的分集等级等于4。
图1例示了分集方案的操作示例。
在图1中,一个块表示了通过一根天线所发送的一个子载波,f1(x)、f2(x)、f3(x)和f4(x)表示了任意以下这种SFBC函数,该SFBC函数用于通过两根天线来同时发送两个信号并且用于在接收端保持两个信号之间的正交性。SFBC函数的示例如下:
【式1】
f1(x)=x,f2(x)=x,f3(x)=-x*,f4(x)=x*
在式1中,*表示共轭,即,特定复数的共轭复数。
在图1中,“a”、“b”、“c”和“d”表示被调制为不同信号的调制符号。通过重复如图1中所示的、对在下行链路中所发送的任意OFDM符号中应用SFBC和FSTD的结构,接收端可以应用对相同的SFBC和FSTD解调进行重复的简单接收算法。按照SFBC来对调制符号对(a,b)、(c,d)、(e,f)和(g,h)进行编码。在实践中,应用了SFBC/FSTD的子载波并不需要始终在频域中保持相继。例如,发送了导频信号的子载波可以存在于被应用了SFBC/FSTD的多个子载波之间。然而,如果组成了一对并按照SFBC编码的两个子载波在频域中彼此相邻,则一根天线的无线信道环境相对应两个子载波来说是相似的。因此,可以使得当接收端执行SFBC解调时的两个信号之间的干扰最小化。
如在以上示例中所述,当以四个子载波为单位使用四根发射天线来应用SFBC/FSTD天线分集传输方案时,可以容易实现用于获得分集等级等于4的系统结构。
同时,可以按照在OFDM下行链路中通过(准)正交码将一个信号扩频到多个子载波的方式,通过码分复用(CDM:code division multiplexing)来发送多个信号。例如,当发送不同的信号“a”和“b”时,为了使用CDM按照扩频因子(SF)等于2来对两个信号进行扩频,分别使用长度为两个码片的(准)正交码(c11,c21)和(c12,c22)来将信号“a”和“b”转换为信号序列(a·c11,a·c21)和(b·c12,b·c22)。将扩频后的信号序列添加到两个子载波中,并将其调制为(a·c11+b·c12)和(a·c21+b·c22)。为了说明的方便,将按照SF=N而扩频的信号序列表示为a1、a2、…、aN。
为了使得接收端能够通过对由多个子载波所扩频的信号进行解扩频来对该信号进行解调,接收到的信号序列的各个码片应当经历相似的无线信道响应。如果使用SFBC/FSTD方案通过四个子载波来发送按照SF等于4进行扩频后的四个不同的信号“a”、“b”、“c”和“d”,则位于各个子载波中的接收到的信号如下。
【式2】
子载波1:h1(a1+b1+c1+d1)-h3(a2+b2+c2+d2)*
子载波2:h1(a2+b2+c2+d2)+h3(a1+b1+c1+d1)*
子载波3:h2(a3+b3+c3+d3)-h4(a4+b4+c4+d4)*
子载波4:h2(a4+b4+c4+d4)+h4(a3+b3+c3+d3)*
式2中,hi表示第i根天线的衰落。假设同一天线的多个子载波经历相同的衰落,并且忽略了在接收端所增加的噪声分量。还假设接收天线的数量等于一。
在进行SFBC和FSTD解调之后,在接收端所获得的扩频后的序列如下。
【式3】
(|h1|2+|h3|2)·(a1+b1+c1+d1),
(|h1|2+|h3|2)·(a2+b2+c2+d2),
(|h2|2+|h4|2)·(a3+b3+c3+d3),
(|h2|2+|h4|2)·(a4+b4+c4+d4)
为了通过使用与信号“a”相应的(准)正交码进行解扩频而将接收端所获得的扩频后的序列与信号“b”、“c”和“d”区分开来,针对这四个码片的无线信道响应应当相同。然而,从以上示例可以看出,按照FSTD通过不同天线对所发送的信号是
(|h1|2+|h3|2)
和
(|h2|2+|h4|2)
它们是不同的无线信道响应。因此,在解扩频期间,不能完全地消除使用CDM而复用的不同信号。
发明内容
致力于解决上述问题的本发明的一个目的在于,提供一种分配PHICH(physicalhybrid automatic repeat request indicator channel,物理混合自动重传请求指示符信道)的方法,该方法能够高效地分配用于PHICH传输的资源并按照与SF无关的方式来保持传输结构。
本发明的目的可由一种用于分配PHICH的方法来实现,该方法包括以下步骤:根据循环前缀类型和扩频因子来分配CDM组(CDM group);以及将PHICH分配给所分配的CDM组。所述PHICH包括有通过CDM而复用的ACK/NACK信号。
在分配所述CDM组的步骤中,可以以如下方式对所述CDM组进行分配,即,使得通过将扩频因子乘以所述CDM组的数量而获得的值是恒定值。
在分配所述CDM组的步骤中,当存在两种扩频因子时,可以将CDM组的数量确定为满足GM=GN*(N/M)(其中,GN是当扩频因子等于N时的CDM组的数量,GM是当扩频因子等于M时的CDM组的数量)。
在分配所述CDM组的步骤中,当存在两种扩频因子时,可以将CDM组的数量确定为满足GM=GN*ceil(N/M)(其中,GN是当扩频因子等于N时的CDM组的数量,GM是当扩频因子等于M时的CDM组的数量)。
在分配所述PHICH的步骤中,可以首先将组索引分配给所述ACK信号的索引。
在分配所述PHICH的步骤中,可以仅将ACK信号或NACK信号映射到I信道或Q信道。在这种情况下,可以通过gPHICH=iPHICH mod Ng,来确定各个ACK/NACK信号的CDM组索引,并且,可以通过cPHICH,g=(floor(iPHICH/Ng)),来确定各个组内用于复用的CDM码索引(其中,Ng是用于发送ACK/NACK信号的CDM组的数量,iPHICH是ACK/NACK信号的索引)。
在分配所述PHICH的步骤中,可以将ACK信号或NACK信号映射到I信道和Q信道。在这种情况下,可以通过gPHICH=iPHICH mod Ng,来确定各个ACK/NACK信号的CDM组索引,并且,可以通过cPHICH,g=(floor(iPHICH/Ng))mod SF,来确定各个组内用于复用的CDM码索引(其中,Ng是用于发送ACK/NACK信号的CDM组的数量,iPHICH是ACK/NACK信号的索引,SF是扩频因子)。
优选地,在以上方法中,所述CDM组可以是物理混合自动重传请求指示符信道(PHICH)组。
根据本发明的示例性实施方式,可以高效地分配用于PHICH传输的资源并且按照与SF无关的方式来保持传输结构。
附图说明
所包含的附图用于提供对本发明的进一步理解,附图例示了本发明的实施方式并与本说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中:
图1例示了发射分集方案的操作示例;
图2例示了按照SF等于4而进行扩频的四个不同信号的示例;
图3例示了应用于本发明的天线分集方法的示例;
图4例示了通过两个子载波来发送在四个子载波上按照SF等于2而通过CDM复用后的信号的扩频后的序列的示例;
图5的(a)和图5的(b)例示了将图4的方法应用到按照SFBC方案通过两根发射天线来发送扩频后的序列的情况的示例;
图6的(a)和图6的(b)例示了仅使用一根发射天线来发送通过CDM复用后的信号的示例;
图7的(a)和图7的(b)例示了当必要的CDM组的数量根据SF而变化时所产生的问题;
图8例示了当SF等于2时的资源单元的浪费的示例;
图9例示了根据本发明一个示例性实施方式的信道分配方法的示例;
图10例示了根据本发明另一个示例性实施方式的信道映射方法的示例;以及
图11和图12例示了根据本发明的另一个示例性实施方式的组索引分配方法的示例。
具体实施方式
现在将结合附图来描述本发明的示例性实施方式。可将本发明的以下实施方式修改为不同的形式而不丧失本发明的精神,并且应当注意,本发明的范围并不限于以下实施方式。
以下提出了一种在应用SFBC和/或FSTD方案作为天线发射分集等于4的系统中、仅通过由SFBC编码的天线对来在SF=N时在N个子载波上发送通过CDM复用后的信号的扩频后的序列的方法。
图3例示了应用于本发明的天线分集方法的示例。
在图3中,天线对(1,3)和天线对(2,4)中的每一对都用于按照SFBC方案来发送信号。在两个天线对之间应用FSTD方案。假设在一个OFDM符号上发送传输数据,经由按照SFBC编码的天线、通过一个OFDM符号的四个相邻子载波来发送按照SF等于4而进行扩频的信号(即,针对正常循环前缀的情况)。可以在频率轴上重复同一信号,以获得分集。在这种情况下,如图3所示,通过随着时间而改变用于使用SFBC的天线对,可以获得的天线分集等级等于4。具体地说,在N个子载波上通过CDM复用后的信号的SF并不始终必须为N,并且可以是小于N的任意数M。
图4例示了通过两个子载波来发送在四个子载波上按照SF等于2(按照扩展的循环前缀)而通过CDM复用后的信号的扩频后的序列的示例。
如图3所示,以四个相邻子载波为单位应用了SFBC/FSTD传输方案。在图4中,以两个子载波为单位来发送按照SF等于2(而不是按照SF等于4)而进行扩频并且通过CDM复用后的各个信号。可以针对满足M<=N的任意M、N,来修改图4中示出的方法。具体地说,即使当使用两根发射天线按照SFBC方案来发送扩频后的序列时、并且即使当使用一根发射天线来发送扩频后的序列时,图4中示出的方法也仍然适用。
图5的(a)和图5的(b)例示了将图4的方法应用到按照SFBC方案通过两根发射天线来发送扩频后的序列的情况的示例。
图5的(a)例示了通过四个子载波来发送在四个子载波上按照SF等于4通过CDM复用后的信号的扩频后的序列的方法。图5的(b)例示了通过两个子载波来发送在四个子载波上按照SF等于2通过CDM复用后的信号的扩频后的序列的方法。在图5的(b)中,如图5的(a)一样,以四个相邻子载波为单位来应用SFBC传输方案。按照SF等于2而不是按照SF等于4来对通过子载波发送的数据进行扩频,并且以两个子载波为单位来发送通过CDM复用后的信号。即使发射天线的数量等于一,上述方案也仍然适用。
图6的(a)和图6的(b)例示了仅使用一根发射天线来发送通过CDM复用后的信号的示例。
图6的(a)和图6的(b)中示出的基本方法与在图4、图5的(a)和图5的(b)中示出的方法相同。图5的(a)到图6的(b)仅例示了本发明的示例性实施方式。而且,可以针对满足M<=N的任意M、N,来修改根据图5的(a)到图6的(b)的方法。如果将以上方法应用于能够选择性地使用一根、两根、或四根发射天线的系统,则可以按照相同N个(具体地说,四个)子载波为单位来将任意CDM信号或任意CDM信号组分配到统一结构。例如,可将以上方法应用于使用除了上述天线数量之外的任意数量的天线的系统。
为了表示是否已成功接收到在上行链路中所发送的数据,可将上述用于获得发射天线分集的CDM复用及映射应用于在下行链路中所发送的ACK/NACK信号。然而,如果当将以上方法用于发送ACK/NACK信号时存在有针对通过CDM复用后的信号的多个SF,则针对通过CDM复用后的信号的资源分配可能产生问题。
如果将一个ACK/NACK信号映射到I信道和Q信道、之后对被调制到复数值的符号按照SF等于4来进行扩频、并通过CDM对其进行复用,则可以针对每个CDM组发送8个ACK/NACK信号。然而,如果按照SF等于2而对符号进行扩频,则可以针对每个CDM组发送4个ACK/NACK信号。由于针对每个CDM组可发送的ACK/NACK信号的数量根据SF而变化,因此当发送恒定数量的ACK/NACK信号时,必要的CDM组的数量会根据SF而变化。例如,如果应当发送12个ACK/NACK信号,则当SF等于4时CDM组的数量等于2(=ceil(12/8)),而当SF等于2时CDM组的数量是3(=ceil(12/4))。这里,“ceil”表示取顶(ceiling)运算。
如果CDM组的数量根据SF而变化,则难以按照与SF无关的方式来应用使用相同结构的方法。
图7的(a)和图7的(b)例示了当必要的CDM组的数量根据SF而变化时所产生的问题。
在图7的(a)和图7的(b)中,各个块表示了由一个OFDM符号和一个子载波所组成的资源单元。另外,Aij表示通过CDM复用后的ACK/NACK信号,i表示复用后的信号在扩频之后的索引,j表示复用后的ACK/NACK信号的CDM组的索引。如上所述,在SF等于4时,需要两个CDM组来发送12个ACK/NACK信号,在SF等于2时,需要三个CDM组。如果以与SF无关的相同结构来执行传送,则如图7的(b)所示以四个资源单元为单位来进行分配那样,出现了没有被分配信号的资源单元。在这种情况下,浪费了可用于发送信号的资源单元,并且难以按照与SF无关的方式来保持相同的传输结构。
图8例示了当SF等于2时的资源单元的浪费的示例。
为了解决当SF变化时的这种问题,提出了以下这种方法,该方法可以在SF较大的情况下通过将SF的变化率乘以CDM组的数量、以确定CDM组的数量,来按照与SF的变化无关的方式保持相同的结构。例如,当将SF从4减小到2时,如果在SF等于4时需要两个CDM组来发送12个ACK/NACK信号,则分配了通过将在SF等于4时CDM组的数量(=2)乘以SF的变化(=2=SF4/SF2)而得到的四个CDM组,而不是三个CDM组(=ceil(12/4))。当SF等于4和2时,在SF等于2时发送ACK/NACK信号所需的CDM组的数量是当SF等于4时的CDM组的数量的两倍。因此,可以解决图7的(b)中的问题。
图9例示了根据本发明一个实施方式的信道分配方法的示例。
与图7的(b)不同,在图9中,分配了四个CDM组而不是三个CDM组。因此,减小了资源单元的浪费,并且可以保持与图7的(a)相同的结构。此后,假设存在两种SF。如果当较大SF等于N时的CDM组的数量是GN、且当较小SF等于M时的CDM组的数量是GM(其中,N大于M),则可以由式4来表示GM。
【式4】
GM=GN*(N/M)
如果N不等于M的倍数,则通过以ceil(N/M)来代替(N/M),可以获得GM。上述SF值仅是针对本发明的详细说明的示例,并因此可以应用任意值的N和M。此外,SF值并不限于这两种情况,并且可应用于超过两种情况。即使当反复地发送ACK/NACK信号时,本发明也仍然适用。
此后,提出了一种将各个ACK/NACK信号分配到CDM组的方法。为了分配ACK/NACK信号,应当根据各个ACK/NACK信号的索引来对CDM的扩频码索引和相应的CDM组索引进行分配。根据所提出的方法,首先当各个ACK/NACK信号的索引增大时分配CDM组索引,之后当在特定扩频码索引处结束了整个组索引的分配时,增大CDM的扩频码索引。通过首先分配组索引,可以将ACK/NACK信号均匀地分配到各个组。此外,可以减少当将大量ACK/NACK信号分配给特定组、并因此比其它小区产生了更多的干扰时所产生的问题。也就是说,所提出的方法在按照与SF无关的方式来应用该相同结构方面是有效的。
作为一种ACK/NACK信号的索引方法,现在描述将ACK/NACK信号仅映射到I信道或仅映射到Q信道的方法。通过如下式5可以得到各个ACK/NACK信号的CDM组索引gPHICH以及用于在各个组中进行复用的CDM码索引cPHICH,g。
【式5】
gPHICH=iPHICH mod Ng
cPHICH,g=(floor(iPHICH/Ng))
其中,Ng是用于传送ACK/NACK信号的CDM组的数量,iPHICH是ACK/NACK信号的索引。以上方法表示了一种在仅将ACK/NACK信号映射到调制符号的I信道或Q信道时(即,当一个调制符号发送一个ACK/NACK信号时)用于ACK/NACK信号的索引方法。
现在描述一种将ACK/NACK信号映射到I信道和Q信道的方法,作为另一种ACK/NACK信号的索引方法。通过如下式6可以得到各个ACK/NACK信号的CDM组索引gPHICH以及用于在各个组中进行复用的CDM码索引cPHICH,g。
【式6】
gPHICH=iPHICH mod Ng
cPHICH,g=(floor(iPHICH/Ng))mod SF
其中,Ng是用于传送ACK/NACK信号的CDM组的数量,iPHICH是ACK/NACK信号的索引,SF表示扩频因子。
因此,根据本发明另一个示例性实施方式的信道映射方法适于式5或式6的方法。图10例示了应用式5或式6的方法的示例。
根据以上两种方法,首先在CDM组索引随ACK/NACK信号的索引增大而增大的同时,分配CDM组索引。在这种情况下,CDM码索引是固定的。如果完成了按照固定的CDM码索引而对组索引的分配,则增大CDM码索引,之后重复对组索引的分配。
如果将ACK/NACK信号映射到调制符号的I信道和Q信道,也就是说,如果将两个ACK/NACK信号映射到一个调制符号,则可将信号首先映射到I信道、之后映射到Q信道。如果将不同的ACK/NACK信号映射到I信道和Q信道,则由于I信道与Q信道之间的干扰会产生性能劣化,因此应减少这种情况。例如,可首先将信号映射到I信道。另选的是,可首先将信号映射到Q信道。
现在描述用于在将ACK/NACK信号映射到I信道和Q信道时分配ACK/NACK信号的索引的方法。当在SF等于2的情况下存在12个ACK/NACK信号(iPHICH=0,1,2,…,11)、且Ng等于4(gPHICH=0,1,2,3)时,可以如表1中所示来分配各个ACK/NACK信号的CDM组索引gPHICH、CDM码索引cPHICH,g、I信道和Q信道。
iPHICH |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
gPHICH |
0 |
1 |
2 |
3 |
0 |
1 |
2 |
3 |
0 |
1 |
2 |
3 |
cPHICH,g |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
I或Q |
I |
I |
I |
I |
I |
I |
I |
I |
Q |
Q |
Q |
Q |
从组索引gPHICH根据ACK/NACK信号的索引iPHICH而上升可以看出,应当理解,首先分配组索引gPHICH。此外,在完成I信道的分配之后,分配Q信道。如果如表1所示执行分配,则可以将ACK/NACK信号均匀地分配给各个CDM组,并且可以有效率地使用分配给ACK/NACK信号的资源。此外,可以减少I信道与Q信道之间的干扰问题。以上方法仅是示例,并且可按照与CDM组的数量、SF和ACK/NACK信号的数量无关的方式来应用该方法。
图11和图12例示了根据本发明另一个示例性实施方式的、分配组索引的方法。
可以考虑其它参数来执行分配,而无需依次增大组索引。例如,当考虑参数nDMRS时,可以改变分配方法。图11和图12分别例示了nDMRS等于0和nDMRS等于1的情况。
对本领域技术人员明显的是,可以在并不脱离本发明的精神或范围的情况下,在本发明中做出各种修改和变型。因此,本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。
工业应用性
本发明提供了在蜂窝OFDM无线分组通信系统中针对在下行链路上所发送的信号的频率及OFM符号区域进行资源分配和索引方法,本发明可应用于3GPP LTE系统等。