CN104469946A - 一种物理上行控制信道资源分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物理上行控制信道资源分配方法，根据上、下行时隙配比和各子帧特点，灵活地为每个上行子帧分配PUCCH资源数量，并规定了聚合等级的选择方法，以保证UE尽可能满足PUCCH资源数量所对应的CCE要求，降低PUCCH资源量。同时，通过上、下行资源调度的配合，保证所有下行传输的ACK/NACK均能有相应上行资源进行反馈。

Description

一种物理上行控制信道资源分配方法
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种物理上行控制信道资源分配方法。
背景技术
无线通信系统中，为了基站和用户设备（UE）间准确、高效的通信，UE需要向基站反馈上行控制信息（Uplink Control Information，UCI）。上行控制信息包括：调度请求指示（Scheduling Request Indicator，SR）；确认/否认应答（Acknowledgement/Negative-Acknowledgement，ACK/NACK）；信道质量指示（Channel Quality Indicator，CQI）、秩指示（Rank Indicator，RI）和预编码矩阵指示（PrecodingMatrix Indicator，PMI）。其中，SR用于UE向基站请求上行资源，ACK/NACK用于UE向基站指示下行数据接收正确与否，CQI等信息用于UE向基站指示测量的下行信道质量。
在LTE系统中，基站为UE分配了专门的物理上行控制信道（Physical UplinkControl Channel，PUCCH）资源用于传输上述SR、ACK/NACK和CQI/RI/PMI三种控制信息。按照目前LTE协议的规定，CQI资源索引、半静态ACK/NACK和SR占用的资源索引通过RRC消息半静态配置，动态ACK/NACK占用的资源索引需根据其对应的下行动态调度PDCCH所占用的第一个控制单元（CCE，Control Channel Element）资源索引计算得到，即PUCCH索引等于CCE索引加上一定的偏移量，这种隐含的对应关系节省了额外信令的开销。
同时，协议还规定ACK/NACK反馈除了占用由CCE索引对应的动态PUCCH资源外，当ACK/NACK与CQI/PMI或SR消息同时上报，可以通过CQI/PMI或SR的资源位置上报；当UE在某上行子帧有PUSCH资源时，则不同时传输PUCCH，PUCCH上需要携带的所有信息都通过PUSCH资源携带上报。
LTE协议还定义了PUCCH资源索引到物理资源块(PRB)的映射方法。如图1所示，为一个子帧中PUCCH资源块到物理资源块映射的示意图，该图中为PUCCH预留了4个资源块，分别为m=0、1、2、3，其中一个PUCCH资源块在一个子帧的两个时隙的PRB资源分别位于可用的频谱资源的两端。将PUCCH放在可用资源的两端，将中间的整块频谱资源用来传送PUSCH，既能有效的利用频谱资源又能保持上行传输的单载波特性，同时可以较好地获得PUCCH不同时隙之间的频率分集增益。
从图1可以看出，预留给PUCCH的资源大小对LTE系统的性能有很大的影响，如果预留太多，会浪费系统频谱资源，导致PUSCH资源较少，影响系统吞吐量；如果预留太少，会造成用户资源受限，导致用户不能及时上报CQI信息或传输SR请求等，影响系统性能。
现有的LTE系统PUCCH资源分配方案主要有两种：
方案一：在一个调度子帧内优先处理下行业务资源分配，完成本子帧的所有下行调度后，再进行上行业务资源分配，并根据下行实际调度的用户在上行子帧内的ACK/NACK占用资源数量，确定PUSCH可用的资源；
方案二：为PUCCH资源进行半静态规划和预留的方法，预先规划一部分资源用于PUCCH的CQI/RI/PMI，SR，以及ACK/NACK上报，一段时间内进行统计，当预留资源使用率过低或过高时，再对预留资源数量进行调整。
现有的LTE系统PUCCH资源分配方案存在如下问题：
在方案一中，PUCCH资源数量是由预先配置的CQI/RI/PMI和SR周期，以及下行传输子帧的PDCCH符号数所对应的最大CCE索引决定，不具有灵活性，为PUCCH预留了大量上行资源，而各用户的ACK/NACK反馈分散在PUCCH的所有PRB上，PUCCH资源没有充分利用，带来大量的上行资源浪费；
在方案二中，通过半静态方式预留一定的资源数量，一段时间后根据使用效率进行调整，无法灵活地适应系统内用户和业务需求的变更，如果资源数量预留较多会造成PUCCH资源浪费，预留较少又会导致某些用户的ACK/NACK上报位置与PUSCH资源冲突，或某些用户无法得到调度的问题。
发明内容
本申请提供了一种物理上行控制信道资源分配方法，能有效降低PUCCH占用资源数量，提高其资源利用率，使上行业务信道能够占用更多资源传递数据，带来系统上行吞吐量提升。
本申请实施例提供的一种物理上行控制信道PUCCH资源分配方法，包括：
A、根据当前上行子帧需要携带的下行数据传输的ACK/NACK反馈数量，为该上行子帧选择PUCCH1X的物理资源块PRB数量；所述PUCCH1X的PRB数量既要小于按照下行子帧的控制单元CCE映射所需的PRB数量，又要符合当前上行子帧需要携带的ACK/NACK数量；
B、根据每个符号基本序列支持的循环移位的数目、为PUCCH1X中SR/SPS预留的资源位置数、以及所述PUCCH1X的PRB数量，计算当前PUCCH携带的ACK/NACK所对应的下行子帧中，下行调度的CCE上限值nCCE_high；
C、从下行调度队列中取出一个待调度用户UEi，遍历UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi，如果能够找到某些聚合等级，使得通过该聚合等级和UEi的C-RNTI计算出的CCE起始位置不超过nCCE_high，则执行步骤D；否则，转入步骤F；
D、选择这些满足条件的聚合等级中取值最小的，作为当前UEi下行调度的聚合等级，然后执行步骤E；
E、对UEi进行下行调度，并结束本流程；
F、当前子帧不对UEi进行下行调度。
较佳地，步骤B中根据如下公式计算下行调度的CCE上限值nCCE_high：
nCCE _ high = N _ 1 X * 36 / delta _ PUCCH _ shift - N PUCCH ( 1 ) - 1 ;
其中，N_1X表示PUCCH1X的PRB数量，delta_PUCCH_Shift表示每个符号基本序列支持的循环移位的数目，表示为PUCCH1X中SR/SPS预留的资源位置数。
较佳地，所述步骤B与步骤C之间，进一步包括：
判断后续ACK/NACK反馈时刻，是否有预先为UEi配置的CQI/PMI或SR传输周期到达，若是，转至执行步骤E；否则，执行步骤C。
较佳地，步骤C所述判断为否，转入步骤F之前，进一步包括：
判断UEi是否为紧急用户，如果是，将UEi加入上行优先调度队列，该队列在上行调度中享有最高的调度优先级，然后执行步骤E；否则，执行步骤F。
较佳地，所述UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi是聚合等级L={1,2,4,8}的子集；信道状况越差，UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi内的元素越少，并且其元素取值越大。
从以上技术方案可以看出，与现有技术方案完全基于PDCCH对应的CCE最大索引对PUCCH资源进行预留，或是半静态预留PUCCH资源的方式不同，本申请技术方案根据上、下行时隙配比和各子帧特点，灵活地为每个上行子帧分配PUCCH资源数量，并规定了聚合等级的选择方法，以保证UE尽可能满足PUCCH资源数量所对应的CCE要求，降低PUCCH资源量。同时，通过上、下行资源调度的配合，保证所有下行传输的ACK/NACK均能有相应上行资源进行反馈。
附图说明
图1为PUCCH物理资源块映射示意图；
图2为本申请实施例提供的一种物理上行控制信道资源分配方法流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的物理上行控制信道资源分配方法，根据上、下行时隙配比和各子帧特点，灵活地为每个上行子帧分配PUCCH资源数量，并规定了聚合等级的选择方法，以保证UE尽可能满足PUCCH资源数量所对应的CCE要求，降低PUCCH资源量。同时，通过上、下行资源调度的配合，保证所有下行传输的ACK/NACK均能有相应上行资源进行反馈。
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
本申请实施例提供的一种物理上行控制信道资源分配方法流程如图2所示，包括：
步骤201：根据当前上行子帧需要携带的下行数据传输的ACK/NACK反馈数量，为该上行子帧选择PUCCH1X的PRB数量，记为N_1X。
PUCCH格式包括1,1a,1b,2,2a,2b，其中1,1a,1b统一用1X表示，用于上报UE的ACK/NACK和调度请求（SR）。因此，PUCCH1X的资源包括两部分：1.携带UE的ACK/NACK；2.携带UE的SR。其中，SR的资源可以由基站预分配，每个子帧固定预留n个PRB作为SR的资源；而携带ACK/NACK的资源是与CCE相关的，为可变值。该数量既要小于按照下行子帧的CCE映射所需的PRB数量，又要与当前上行子帧需要携带的ACK/NACK数量相匹配，即与该PUCCH子帧需要反馈的ACK/NACK数量成正比，对于携带ACK/NACK较多的子帧，为其选择PUCCH1X的PRB数量要相应增加。虽然本申请技术方案的目的是尽可能减少PUCCH1X资源数量，但是不同的子帧，其对应的ACK/NACK数量不同，则为其选择的PRB数量也不同。
比如：
在LTE DL/UL配比为1的场景：
1、上行子帧4，9分别只携带一个下行子帧的数据传输的ACK/NACK。按照每个下行子帧的CCE最大为88个，每个PUCCH1X的PRB能够携带33个CCE对应的ACK/NACK，则1X共需要88/33=3个PRB。此时可以将数量限制为2个PRB。
2、上行子帧0，5分别携带两个下行子帧数据传输的ACK/NACK。按照每个下行子帧的CCE最大为88个，每个PUCCH1X的PRB能够携带33个CCE对应的ACK/NACK，则1X共需要2*88/33=6个PRB。此时可以将数量限制为3～4个PRB。
步骤202：根据每个符号基本序列支持的循环移位的数目delta_PUCCH_Shift，为PUCCH1X中SR/SPS预留的资源位置数以及步骤201选择的PUCCH1X的PRB数量N_1X，计算当前PUCCH携带的ACK/NACK所对应的下行子帧中，下行调度的CCE上限值nCCE_high。
nCCE_high用于约束对用户的下行调度过程，该下行子帧所做的下行调度授权占用的CCE起始位置只要不超过nCCE_high，其ACK/NACK反馈均能在N1X个PUCCH1X PRB内承载。
nCCE_high计算方法为：
nCCE _ high = N _ 1 X * 36 / delta _ PUCCH _ shift - N PUCCH ( 1 ) - 1
步骤203：从下行调度队列中取出一个待调度用户UEi。
步骤204：判断后续ACK/NACK反馈时刻，是否有预先为该用户配置的CQI/PMI或SR传输周期到达，如果任有一个周期到达，则该用户可以进行下行资源分配，且不需考虑CCE起始位置的限制，转至步骤209；否则，转入步骤205。
LTE协议中规定，每个UE都配置有周期性的CQI/PMI和SR的发送资源，如果到达这些参数的发送周期，且同时该UE有ACK/NACK需要上报，就可以在这些CQI/PMI和SR的周期发送资源上同时携带ACK/NACK一起发给基站。这样即使UE的CCE超过上限，其ACK/NACK也有资源可以上报。本步骤的作用是进一步增加某些UE的调度机会，为可选步骤。
步骤205：遍历UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi，如果能够找到某些聚合等级，使得通过该聚合等级和UEi的小区无线网络临时标识（C-RNTI）计算出的CCE起始位置不超过nCCE_high，则执行步骤206；否则，转入步骤207。
UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi是聚合等级L={1,2,4,8}的子集，与UEi的PDCCH解调性能有关。信道状况越差，集合LUEi内的元素越少，其元素取值越大。
步骤206：选择这些满足条件的聚合等级中取值最小的，作为当前UEi下行调度的聚合等级，然后执行步骤209。
步骤207：判断UEi是否为紧急用户，如果是，执行步骤208，否则执行步骤210。
步骤208：将UEi加入上行优先调度队列Qpriority，该队列在上行调度中享有最高的调度优先级，队列中的每个用户均能够获得上行子帧的业务信道资源，从而保证队列中所有用户下行传输的ACK/NACK上报能够通过上行子帧的业务信道携带，然后执行步骤209；如果UEi不是紧急用户，则执行步骤210。
本步骤的作用是对于紧急用户给予优先调度的机会。该步骤是可选步骤。
步骤209：对UEi进行下行调度。
步骤210：当前子帧不对UEi进行下行调度。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种物理上行控制信道PUCCH资源分配方法，其特征在于，包括：
A、根据当前上行子帧需要携带的下行数据传输的ACK/NACK反馈数量，为该上行子帧选择PUCCH1X的物理资源块PRB数量；所述PUCCH1X的PRB数量既要小于按照下行子帧的控制单元CCE映射所需的PRB数量，又要符合当前上行子帧需要携带的ACK/NACK数量；
B、根据每个符号基本序列支持的循环移位的数目、为PUCCH1X中SR/SPS预留的资源位置数、以及所述PUCCH1X的PRB数量，计算当前PUCCH携带的ACK/NACK所对应的下行子帧中，下行调度的CCE上限值nCCE_high；
C、从下行调度队列中取出一个待调度用户UEi，遍历UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi，如果能够找到某些聚合等级，使得通过该聚合等级和UEi的小区无线网络临时标识C-RNTI计算出的CCE起始位置不超过nCCE_high，则执行步骤D；否则，转入步骤F；
D、选择这些满足条件的聚合等级中取值最小的，作为当前UEi下行调度的聚合等级，然后执行步骤E；
E、对UEi进行下行调度，并结束本流程；
F、当前子帧不对UEi进行下行调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中根据如下公式计算下行调度的CCE上限值nCCE_high：
nCCE _ high = N _ 1 X * 36 / delta _ PUCCH _ shift - N PUCCH ( 1 ) - 1 ;
其中，N_1X表示PUCCH1X的PRB数量，delta_PUCCH_Shift表示每个符号基本序列支持的循环移位的数目，表示为PUCCH1X中SR/SPS预留的资源位置数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B与步骤C之间，进一步包括：
判断后续ACK/NACK反馈时刻，是否有预先为UEi配置的CQI/PMI或SR传输周期到达，若是，转至执行步骤E；否则，执行步骤C。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述判断为否，转入步骤F之前，进一步包括：
判断UEi是否为紧急用户，如果是，将UEi加入上行优先调度队列，该队列在上行调度中享有最高的调度优先级，然后执行步骤E；否则，执行步骤F。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi是聚合等级L={1,2,4,8}的子集；信道状况越差，UEi可选的CCE聚合等级集合LUEi内的元素越少，并且其元素取值越大。
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