CN107453857B

CN107453857B - 一种用于无调度上行传输的链路自适应方法

Info

Publication number: CN107453857B
Application number: CN201710690136.3A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 孙薇淇
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2037-08-14
Also published as: CN107453857A

Abstract

本发明公开了一种用于无调度上行传输的链路自适应方法，属于移动通信领域。基站将系统可用的传输格式分为N个等级，在PSCCH上由基站配置N个相互正交的资源用来发送传输格式指示；当某用户在上行链路上成功发送数据后，用户在该次传输采用的传输格式所对应的资源上发送指示信号，进行监测，一旦在任一位置上检测到传输格式指示信号时，至少记录该信号对应的传输格式、信号的强度和出现的时间；用户进行无调度上行传输数据时，根据自身记录的各个传输格式指示信号的强度和出现的时间来选择本次发送数据所采用的传输格式。本发明在传输技术中采用分集技术克服掉信道的小尺度衰落的差异性后，对于提高链路自适应的准确性更有效。

Description

一种用于无调度上行传输的链路自适应方法

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体地说，是指一种用于无调度上行传输的链路自适应方法。

背景技术

在无线通信系统中，链路的传输速率和可靠性直接受信道环境的影响。当信道条件较好时，可以采用较为高阶的调制编码方式以提高传输效率和系统容量；当信道条件不够好时，可以采用较为低阶的调制编码方式来提高传输可靠性。因此，从3G HSDPA(HighSpeed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)/HSUPA(High Speed Uplink PacketAccess，高速上行链路分组接入)开始，就将链路自适应作为一项关键技术来提高基于分组传输的移动通信系统的容量；这一技术在当前的4G LTE/LTE-Advanced系统中也得到了广泛应用；并且，可以预见的是，链路自适应技术将继续在5G系统中发挥重要作用。

为了实现链路自适应，在链路的发送端需要获得与信道传输质量有关的信息，可以采用开环或者闭环两种方式。以LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统中的上行传输为例，在开环控制下，用户终端对来自基站的下行公共参考信道进行测量，从而获得对下行传输信道质量的估计，并以此为依据来调整上行的传输格式及其发射功率；在闭环控制下，基站为每个用户配置周期性或者非周期性的上行资源，供用户在该资源上发送探测参考信号(SRS)，基站通过对SRS进行测量获得与用户间的信道质量，并据此在上行调度信令中对用户的传输格式进行设置；当基站收到用户的上行数据后，还可以根据上行数据的接收质量进一步对后续上行数据(包括首传和重传)的传输格式进行调整，以取得更好的链路自适应的效果。

在实际应用中，开环链路自适应存在以下问题：1)对于FDD系统，由于上下行链路的不对称性，通过基于下行链路质量的测量来对上行链路进行自适应调整的精确性不够；2)由于基站和用户终端所处的干扰环境不同，通过用户侧的测量难以获知基站侧的干扰状况，从而无法对信号链路的参数进行准确的调整。对于闭环链路自适应控制，则需要基站为用户配置额外的SRS资源用作上行参考信号的发送，根据测量得到的上行信道质量来确定上行传输格式，并在上行调度信令中通知用户。

在目前3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)面向5G的标准化讨论中，将上行的grant-free(无调度)传输作为一种重要的上行传输方案。在grant-free传输方案中，当用户有少量上行数据需要传输时，将不再需要等待基站进行调度而是采用arrive-and-go的方式直接发送给基站。

Grant-free传输方案主要针对单次发送数据量不大的大量的物联网用户终端，用来降低与上行调度相关的信令开销(包括SR(Scheduling Request，调度请求)、PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)、SRS(Sounding ReferenceSignal，探测参考信号)等)并降低传输时延。由于缺乏基站调度，在grant-free传输中将无法采用闭环链路自适应控制方法，而只能由用户终端自身来确定传输格式。如果采用如前文所述的开环链路自适应的控制方法，用户终端将无法获得准确的上行信道估计。当低估信道质量时将降低链路传输效率，增加信道资源占用，并有可能因此增加碰撞概率；反之，当高估信道质量时将降低传输可靠性，增加重传次数。对于部分物联网业务(例如URLLC业务)，当重传次数过大时，会显著增加传输时延，影响业务质量。

发明内容

针对现有grant-free上行传输，由于缺乏基站对传输格式的闭环控制而存在传输效率低，传输时延增加，降低网络的整体容量和业务质量感知的问题，本发明中提出一种用于无调度上行传输的链路自适应方法。

本发明的用于无调度上行传输的链路自适应方法，包括：

(1)基站将系统可用的传输格式分为N个等级，在PSCCH(物理副链路控制信道)上由基站配置N个相互正交的资源用来发送传输格式指示；当某用户在上行链路上成功发送数据后，用户在该次传输采用的传输格式所对应的资源上发送指示信号；N为正整数；

(2)用户在PSCCH上对传输格式指示信号进行监测，一旦在PSCCH配置的N个资源中的任一位置上检测到传输格式指示信号时，至少记录该信号对应的传输格式、信号的强度和出现的时间；

(3)用户进行无调度上行传输数据时，根据自身记录的各个传输格式指示信号的强度和出现的时间来选择本次发送数据所采用的传输格式。距离越近的邻近用户，用户接收其发送的传输格式指示信号的强度越大。

本发明的优点及积极效果在于：本发明通过设置传输格式指示信号，使得用户在进行无调度上行传输数据时，只需要检测该信号，利用周边用户的发送的传输格式指示信号来选取对应的传输格式，实现对自身的链路自适应调整，特别是当传输技术中采用分集技术克服掉信道的小尺度衰落的差异性之后，本发明方法对于提高链路自适应的准确性尤其有效。通过本发明方法，可选取合适的传输格式，保证传输效率和传输时延，解决网络的整体容量和业务质量感知被降低的问题。

附图说明

图1是D2D场景下一组相邻用户的通信方式示意图；

图2是在sidelink的SA资源上配置三个传输格式指示资源的场景示意图；

图3是本发明实施例中用户接收相邻用户传输格式指示(TFI)的场景示意图；

图4是图3中用户存储的传输格式指示的相关信息图；

图5使本发明用户在进行无调度上行传输的链路自适应方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

对于grant-free上行传输，由于缺乏基站对传输格式的闭环控制，用户终端将只能采用基于开环的自适应控制，难以获得对上行信道条件的准确估计，因此无法将传输格式与信道条件进行精确匹配，造成传输效率降低或传输时延增加，降低网络的整体容量和业务质量感知。考虑到在LTE R12版本中已经引入了用户间的直接通信，即D2D，在本发明中提出利用相邻用户之间的基于D2D的协作，使得某用户可以获得附近用户的上行链路传输参数，从而协助某用户在grant-free传输时选择合适的传输格式。

在本发明的设计中，距离越近的邻近用户的传输参数对于某用户的传输参数的自适应选择具有越大的影响权重，而对于距离非常接近的用户，它们与基站之间的大尺度参数(包括路损、阴影衰落等)趋近于相同，因此，可以利用周边用户的传输参数对自身的链路自适应进行调整，特别是当传输技术中采用分集技术克服掉信道的小尺度衰落的差异性之后，本方法所提的方法对于提高链路自适应的准确性尤其有效。

如图1所示，在D2D通信中，定义了专门的PSCCH(Physical Sidelink ControlChannel，物理副链路控制信道)和PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel，物理副链路共享信道)分别用来在用户间的sidelink(副链路)上传输调度指示(SA)和数据(Data)。为了能够对其他用户在PSSCH上发送的数据进行接收，用户需要对PSCCH进行监测以获得PSSCH数据相关的调度信息。

本发明提出用户在PSCCH发送传输格式指示(TFI)以协助邻近用户进行链路自适应，具体方法如下：

将系统可用的传输格式分为N个等级，则在PSCCH上由基站配置N个相互正交的资源用来发送传输格式指示，如图2所示，以三种传输格式(TFI#1，TFI#2，TFI#3)为例，基站在PSCCH上分配三个相互正交的资源分别用于用户发送三种传输格式，用户根据自身成功发送上行数据的传输格式，选择在相应的PSCCH资源上发送相应的传输格式指示。

基站将PSCCH资源位置以及PSCCH资源与传输格式的对应关系通过系统广播通知小区内的所有用户。当某用户在上行链路上成功发送数据(可以是grant-free的传输，也可以是传统的基于调度的传输)后，即，用户收到了来自基站的正确接收的确认消息，用户在本次传输采用的传输格式所对应的资源上发送指示信号。

周边的其他用户在PSCCH上对传输格式指示信号进行监测，如图3所示，该图中的用户接收到两个相邻用户发送的TFI#2，和其他两个相邻用户分别发送的TFI#1和TFI#3。一旦在PSCCH配置的上述N个资源中的任一位置上检测到某种传输格式指示信号，则至少记录该信号对应的传输格式、信号的强度和出现的时间，如图4所示，即TFI No.，接收功率，接收时间。

当某用户需要采用grant-free方式进行上行数据发送时，可以根据其记录的各个传输格式指示信号的强度和时间来确定本次发送所采用的传输格式。某种传输格式指示信号的强度越高，说明采用这种传输格式的用户距离本用户的距离越近，该传输格式对本用户的参考价值越大；某种传输格式指示信号的出现时间越晚，则该传输格式指示信号在链路自适应选择算法中的权重越大。具体的传输格式选择算法不在本申请覆盖的范围之内，可根据需要选取。

需要注意的是，由于周边可能存在多个用户同时采用相同的传输格式发送数据成功，因此，它们会在对应于该传输格式的同一资源位置上发送传输格式指示信号，从而成线性倍数地提高该资源上的信号强度，然而由于信号的接收强度随着传输距离呈指数关系快速衰减，多个远用户的传输格式指示信号叠加在相同资源位置上的总接收信号强度将仍然小于单个近用户在接收端的传输格式指示信号的强度，如图3所示，两个TFI#2叠加的信号强度仍然小于单个TFI#1的信号强度。因此当用户根据接收信号强度来确定传输格式时，仍将倾向于选择单个近用户所发送的传输格式指示，而不会受多个远用户同时发送相同传输格式的影响，使得本发明具有良好的健壮性。

直接使用邻近用户所指示的成功传输所使用的传输格式，在某些情况下可能会造成低阶传输格式的扩散，降低了系统的传输效率。例如，当某个用户由于信道的突发衰落或者噪声的影响在某次传输使用低阶的传输格式才传输成功时，将会在该低阶传输格式所对应的资源位置上发送指示，从而造成周边的其他用户也随之降低传输格式；由于采用低阶传输格式成功传输的概率较大，因此这些用户也会在低阶传输格式所对应的资源位置上发送指示，从而造成更多的用户选择低阶传输格式。因此，在本发明中还提出一种“冒险”的机制来避免周边用户由于某个用户的信道偶发影响被同步到低阶传输格式。

当用户在某次grant-free传输时，发送的不是对时延或者可靠性要求较高的业务时，可以在对所接收到的周边用户的传输格式进行综合评估的基础上适当提高传输格式。如果采用提高后的传输格式可以正确传输，则在提高后的传输格式所对应的资源位置上发送指示，促进周边用户也提高传输格式；如果采用提高后的传输格式无法正确传输，则将传输格式恢复到周边用户所指示的传输格式上。反之，当用户在某些grant-free传输时，发送是具有低时延和高可靠性要求的关键业务(例如URLLC业务)，仍采用经过周边用户验证通过并指示的传输格式，从而确保数据的传输可靠性。

本发明中，用户利用周边用户发送的传输格式进行上行链路自适应的一个方法，如图5所示，具体步骤如下：

步骤1、准备进行无调度上行传输；

步骤2、查询本地传输格式指示记录表，根据一定的算法选择传输格式；

步骤3、判断是否有高可靠或者低延时需求，若有，则采用步骤2中得到的传输格式进行传输；若没有，则采用比步骤2中得到的更高阶的传输格式进行传输；

步骤4、判断是否接收到ACK反馈，若是，则在sidelink上发送传输格式指示；若否，则使用更稳健的传输格式进行重传。

最后，从节省用户终端能量的角度考虑，在本发明的实现方案中，可以采取以下方法节省能量：1)由于本发明所提出的传输格式指示信号仅针对周边距离较近的用户具有参考价值，在实际的传输过程中，可以配置为采用较低功率发送，其发送功率可以显著低于用户在上行链路上的发送功率，从而有助于节省终端能耗；2)当用户在不连续发送(DTX)的阶段，可以不接收PSCCH上发送的TFI，而只需要在准备进行上行传输之前对最近的PSCCH上的TFI进行接收，因为信道相关性的原因，最新的TFI对于信道参数的选取的价值更大。

Claims

1.一种用于无调度上行传输的链路自适应方法，其特征在于，包括：

(1)基站将系统可用的传输格式分为N个等级，在PSCCH上由基站配置N个相互正交的资源用来发送传输格式指示；当用户在上行链路上成功发送数据后，用户在该次传输采用的传输格式所对应的资源上发送指示信号；其中，PSCCH表示物理副链路控制信道；

(3)用户进行无调度上行传输数据时，根据自身记录的各个传输格式指示信号的强度和出现的时间来选择本次发送数据所采用的传输格式；本用户接收到的某种传输格式指示信号的强度越高，说明采用该传输格式的用户距离本用户的距离越近。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基站，将PSCCH资源位置以及PSCCH资源与传输格式的对应关系通过系统广播通知小区内的所有用户。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用户进行无调度上行传输数据时，当发送的数据有高可靠或者低延时需求时，采用(3)中选择的传输格式进行数据传输；否则，采用比(3)中选择的更高阶的传输格式进行传输，当传输数据成功时，在所选择的传输格式所对应的资源位置上发送指示，促进周边用户也提高传输格式，当传输数据失败时，恢复采用(3)中选择的传输格式进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据(3)中，某种传输格式指示信号的强度越高，该传输格式对本用户的参考价值越大，某种传输格式指示信号的出现时间越晚，该传输格式在自适应选择时设置的权重越大。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述方法中，用户在发送传输格式指示信号时，配置采用较低功率发送。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述方法中，当用户在不连续发送的阶段时，只在准备进行上行传输之前对最近的PSCCH上的传输格式指示信号进行接收。