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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere, wenngleich nicht ausschließlich, auf ein SC-FDMA-Kommunikationssystem (SC-FDMA – Single-Carrier Frequency Division Multiple Access – Einzelträger-Frequenzteilungsmehrfachzugriff) und wird zudem bei der Entwicklung von E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access) gemäß LTE (Long Term Evolution) des 3GPP 3rd Generation Partnership Project (3GPP) berücksichtigt.
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Hintergrund der Erfindung
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Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Partitionierung von Ressourcen, die den Sendungen von Steuersignalen und Datensignalen in einem SC-FDMA-Kommunikationssystem zugeteilt werden. Die Erfindung setzt die Uplink-(UP-)Kommunikation voraus, die Signalsendungen von mobilen Benutzergeräten (UEs) zu einer bereitstellenden Basisstation (oder zu einem Node B) entspricht. Ein UE, das üblicherweise auch als Endgerät oder Mobilstation bezeichnet wird, kann unbeweglich oder mobil und ein drahtloses Gerät, ein Mobiltelefon, eine PC-Gerät, eine drahtlose Modemkarte und dergleichen sein. Ein Node B ist im allgemeinen eine unbewegliche Station und kann zudem mit Basissendeempfängersystem (BTS), Zugangspunkt oder anderer Begrifflichkeit bezeichnet sein.
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Es müssen zahlreiche Signaltypen für die ordnungsgemäße Funktionalität des Kommunikationssystems unterstützt werden. Neben Datensignalen, die den Informationsgehalt der Kommunikation übermitteln, müssen zudem Steuersignale von den UEs zu deren bereitstellendem Node B in dem UL und von dem bereitstellenden Node B zu den UEs in dem Downlink (DL) gesendet werden, um die ordnungsgemäße Sendung von Datensignalen zu ermöglichen. Der DL bezieht sich auf die Kommunikation von dem Node B zu den UEs. Diese Steuersignale werden im folgenden detailliert beschrieben, wobei sich auf den UL konzentriert wird.
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Es wird davon ausgegangen, dass die UEs Datensignale (oder Datenpakete) durch den gemeinsam genutzten physikalischen Uplink-Kanal (PUSCH) senden. Der PUSCH kann während derselben Zeitperiode von mehreren UEs gemeinsam genutzt werden, wobei jedes UE einen anderen Teil der Betriebsbandbreite (BW) verwendet, die es in 1 gezeigt ist, um eine gegenseitige Störung zu vermeiden (Frequenzbereichs-Multiplexing (FDM)). UE1 110 sendet über BW 120, während UE2 130, UE3 150 und UE4 170 über BW 140, BW 160 bzw. BW 180 enden. Ein Ausnahme bildet der Einsatz der Verfahren des Raum-Mehrfachzugriffs (SDMA), bei denen mehrere UEs dieselben RBs über denselben Teil-Frame (Subframe) für ihre PUSCH-Datenpaketsendungen gemeinsam nutzen können.
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Es wird davon ausgegangen, dass der Node B Datensignale (oder Datenpakete) zu UEs über einen gemeinsam genutzten physikalischen Downlink-Kanal (PDSCH) sendet. Ähnlich dem PUSCH kann der PDSCH während derselben Zeitperiode von mehreren UEs durch FDM gemeinsam genutzt werden.
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PUSCH- und PDSCH-Sendungen können von dem Node B durch eine UL- bzw. DL-Zeitplanungszuweisung unter Verwendung des physikalischen Downlink-Steuerkanals (PDCCH) zeitlich geplant werden, oder sie können vorkonfiguriert sein, um periodisch aufzutreten (beständige Zeitplanung von PUSCH- oder PDSCH-Sendungen). Mit Hilfe des PDCCHs kann eine Datensignalsendung in dem PUSCH oder dem PDSCH im wesentlichen in einem beliebigen Teil-Frame erfolgen, der von der Node-B-Zeitplanungseinrichtung festgelegt wurde. Demzufolge wird die Zeitplanung derartiger Sendungen als dynamisch bezeichnet.
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Um einen übermäßigen PDCCH-Aufwand zu vermeiden, können einige PUSCH- und PDSCH-Sendungen derart eingerichtet sein, dass sie periodisch an vorbestimmten Teilen der Betriebsbandbreite auftreten. Eine derartige Zeitplanung wird beständig genannt. 2 zeigt das Konzept der beständigen Zeitplanung, bei der eine anfängliche Paketsendung 210 periodisch zu jedem Zuordnungsintervall 220 erfolgt. Die beständige Zeitplanung wird normalerweise für Kommunikationsdienste verwendet, die relativ kleine Anforderungen an die Bandbreite je Sendeperiode stellen, jedoch für zahlreiche UEs bereitgestellt werden müssen, wodurch die dynamische Zeitplanung durch den PDCCH infolge des damit verbundenen Aufwandes ineffizient wird, der in dem DL des Kommunikationssystems hervorgerufen wird. Ein typisches Beispiel derartiger Dienste ist das Vioce-over-Internet-Protokoll (VoIP).
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Es wird davon ausgegangen, dass in Erwiderung auf die PUSCH- und PDSCH-Sendungen positive oder negative Bestätigungssignale ACK bzw. NAK zu bzw. von den UEs gesendet werden. Da sich die Erfindung dem UL des Kommunikationssystems zuwendet, liegt das Hauptaugenmerk auf den ACK-/NAK-Signalen, die von den UEs in Erwiderung auf eine PDSCH-Sendung gesendet werden. Die ACK-/NAK-Signalisierung ist für die Verwendung von HARQ (Hybrid-Automatic reQuest) erforderlich, bei der ein Datenpaket bei Empfang eines NAKs erneut gesendet wird und ein neues Datenpaket bei Empfang eines ACKs gesendet wird.
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Da die PDSCH-Zeitplanung eines UEs in dem DL dynamisch oder beständig sein kann, ist die Sendung von ACK-/NAK-Signalen von dem UE dementsprechend dynamisch oder beständig. Im letzteren Fall ist, ähnlich wie bei der PDSCH-Sendung, die ACK-/NAK-Sendung von dem UE periodisch.
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Zusätzlich zu der periodischen und dynamischen Sendung von ACK-/NAK-Signalen können andere Steuersignale von UEs periodisch gesendet werden. Ein Beispiel eines derartigen Steuersignals ist die Kanalqualitätskennzeichnung (CQI). Es wird davon ausgegangen, dass die CQI periodisch gesendet wird, um den bereitstellenden Node B über die Kanalbedingungen zu informieren, was durch den Signalrausch- und Störabstand (SINR) dargestellt werden kann, den das UE im DL erfährt. Zusätzliche periodische Sendungen von Steuersignalen, die sich von CQI oder ACK/NAK unterscheiden, können ebenfalls vorhanden sein.
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Somit wird davon ausgegangen, dass der UL des Kommunikationssystems dynamische und beständige PUSCH-Sendungen, ACK-/NAK-Sendungen infolge dynamischer und beständiger PDSCH-Sendungen, CQI-Sendungen und möglicherweise andere Steuersignalisierungen unterstützt. Die Sendungen von CQI, beständigem PUSCH und ACK/NAK infolge beständigen PDSCHs werden als periodisch angenommen, bis sie durch den bereitstellenden Node B desaktiviert werden oder bis die entsprechende konfigurierte Sendeperiode abgelaufen ist. Die ACK-/NAK- und CQI-Signale werden gemeinsam als physikalischer Uplink-Steuerkanal (PUCCH) bezeichnet. Andere Steuersignale können ebenfalls periodisch in dem PUCCH gesendet werden.
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Es wird davon ausgegangen, dass die PUSCH-Sendungen über ein Sendezeitintervall (TTI) auftreten, das einem Teil-Frame entspricht. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Teil-Frame-Aufbaus 310, der bei der beispielhaften Ausführungsform der offenbarten Erfindung zugrunde gelegt wird. Der Teil-Frame enthält zwei Schlitze. Jeder Schlitz 320 enthält weiterhin sieben Symbole, wobei jedes Symbol 330 weiterhin ein Cyclic Prefix (CP) zum Abschwächen von Störungen infolge von Kanalausbreitungseffekten enthält. Die Signalsendung in den beiden Schlitzen kann in demselben Teil der Betriebsbandbreite erfolgen oder auch nicht.
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Bei einem beispielhaften Teil-Frame-Aufbau von 3 führt das mittlere Symbol in jedem Schlitz die Sendung von Bezugssignalen (RS), die auch als Pilotsignale bekannt sind, mit sich, die zu zahlreichen Zwecken, wie etwa der Bereitstellung einer Kanalschätzung, verwendet werden, um eine kohärente Demodulation des empfangenen Signals zu gestatten. Die Anzahl von Symbolen bei der RS-Sendung in dem UL-Teil-Frame kann zwischen dem PUSCH, dem PUCCH mit ACK-/NAK-Sendung und dem PUCCH mit CQI-Sendung unterschiedlich sein. Beispielsweise können die mittleren drei Symbole in jedem Schlitz für die RS-Sendung im Falle von ACK-/NAK-PUCCH-Sendungen verwendet werden (die übrigen Symbole werden für die ACK-/NAK-Sendung verwendet), während die zweiten und sechsten Symbole in jedem Schlitz für die RS-Sendung im Falle von CQI-PUCCH-Sendungen benutzt werden (wobei die übrigen Symbole für die CQI-Sendung verwendet werden). Dies ist auch in 9, 10 und 11 dargestellt, die hier später beschrieben werden.
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Es wird davon ausgegangen, dass die Sendebandbreite aus Frequenz-Ressourceneinheiten besteht, die als Ressourcenblöcke (RBs) bezeichnet werden. Die beispielhafte Ausführungsform setzt voraus, dass ein RB 12 SC-FDMA-Subträger enthält, wobei angenommen wird, das die UEs einem Vielfachen N aufeinander folgender RBs 350 für die PUSCH-Sendung zugeteilt werden und 1 RB für die PUCCH-Sendung zugeteilt wird. Trotzdem sind die obigen Werte lediglich beispielhaft und schränken die Erfindung nicht ein.
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Wenngleich dies nicht Gegenstand der offenbarten Erfindung ist, so ist ein beispielhaftes Blockschaltbild des Senderaufbaus für den PUSCH in 4 dargestellt. Sofern ein UE sowohl Daten- als auch Steuer- (ACK-/NAK-, CQI-, etc.) Bits hat, die in demselben PUSCH-Teil-Frame zu senden sind, dann können, um ACK/NAK zu senden, bestimmte Datenbits (wie etwa die Paritätsbits im Falle einer Turbocodierung) punktiert und durch die ACK-/NAK-Bits ersetzt werden. Eine gleichzeitige PUSCH- und PUCCH-Sendung durch ein UE wird somit vermieden und die Einzelträgereigenschaft beibehalten. Codierte CQI-Bits 405 (sofern sie vorhanden sind) und codierte Datenbits 410 werden multiplexiert. Müssen auch ACK-/NAK-Bits in dem PUSCH gesendet werden, werden Datenbits (oder möglicherweise CQI-Bits) punktiert, um ACK-/NAK-Bits 430 aufzunehmen. Anschließend erhält man die diskrete Fouriertransformation (DTF) 440 der kombinierten Datenbits und Steuerbits, werden die Subträger 450 entsprechend der zugewiesenen Sendebandbreite gewählt 455, die inverse schnelle Fouriertransformation (FFT) ausgeführt 460 und schließlich das Cyclic Prefix (CP) 470 und die Filterung 480 auf das gesendet Signal 490 angewendet.
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Es wird davon ausgegangen, dass ein Auffüllen von Nullen (Zero Padding) durch ein Bezugs-UE in die Subträger, die von einem weiteren UE benutzt werden, und in Schutzsubträger (nicht gezeigt) eingefügt wird. Darüber hinaus sind der Kürze halber zusätzliche Senderschaltkreise, wie etwa D/A-Wandler, analoge Filter, Verstärker und Senderantennen, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind, in 4 nicht dargestellt. In ähnlicher Weise sind der Codiervorgang für die Datenbits und die CQI-Bits wie auch der Modulationsvorgang für sämtliche gesendeten Bits gemäß dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden hier aus Gründen der Kürze nicht beschrieben.
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An dem Empfänger werden die umgekehrten (komplementären) Senderfunktionen ausgeführt. Dies ist konzeptionell in 5 dargestellt, in der die umgekehrten Vorgänge von jenen aus 4 Anwendung finden. Wie gemäß dem Stand der Technik bekannt ist (aus Gründen der Kürze nicht gezeigt), empfängt eine Antenne das Hochfrequenz-(HF-)Analogsignal, und nach weiteren Verarbeitungseinheiten (wie etwa Filtern, Verstärkern, Frequenz-Abwärtswandlern und A/D-Wandlern) durchläuft das digitale empfangene Signal 510 eine Zeitfensterbildungseinheit 520 und wird das CP entfernt 530. Anschließend wendet die Filtereinheit eine FFT 540 an, wählt 545 die Subträger 550, die von dem Sender verwendet werden, wendet eine inverse OFT (IDFT) 560 an, extrahiert die ACK-/NAK-Bits und platziert entsprechende Löschungen für die Datenbits 570 und demultiplexiert 580 die CQI-Bits 590 sowie die Datenbits 595. Wie bei dem Sender sind nach dem Stand der Technik hinreichend bekannte Empfängerfunktionalitäten, wie etwa die Kanalschätzung, die Demodulation und das Decodieren aus Gründen der Kürze nicht gezeigt und sind nicht Gegenstand der Erfindung.
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Ohne ebenfalls Gegenstand der offenbarten Erfindung zu sein, ist ein Blockschaltbild der PUCCH-(ACK-/NAK-, CQI-)Sendestruktur in 6 gezeigt. Es wird angenommen, dass die Sendung durch die Modulation von Sequenzen 610 auf Basis der konstanten Amplitude-Null-Autokorrelation (CAZAC) erfolgt. In ähnlicher Weise wird davon ausgegangen, dass die RS-Sendung durch nicht modulierte CAZAC-basierte Sequenzen 610 erfolgt. Subträger, die der zugewiesenen Sendebandbreite entsprechen, werden gewählt 620 und die Sequenzelemente den gewählten PUCCH-Subträgern 530 zugeordnet. Die inverse schnelle Fouriertransformation (IFFT) wird ausgeführt 640, worauf die Ausgabe in dem Zeitbereich zyklisch verschoben wird 650, und schließlich werden das Cyclic Prefix (CP) 660 und die Filterung 670 auf das gesendete Signal 680 angewendet. Im Bezug auf den PUSCH-Senderaufbau in 4 besteht der Hauptunterschied in dem Fehlen eines DFT-Blocks (da, obwohl dies nicht erforderlich ist, angenommen wird, dass die CAZAC-basierte Sequenz direkt in dem Frequenzbereich zugeordnet wird, um den DFT-Vorgang zu vermeiden) und der Anwendung der zyklischen Verschiebung 650. Darüber hinaus kann eine Walsh-Abdeckung auf die ACK-/NAK-, die RS- und möglicherweise die CQI-Signale über die entsprechenden Symbole in dem Teil-Frame angewendet werden (3).
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Die inversen Funktionen werden für den Empfang der CAZAC-basierten Frequenzen ausgeführt, wie es in 7 gezeigt ist. Das empfangene Signal 710 durchläuft eine Zeitfensterbildungseinheit 720, und das CP wird entfernt 730. Anschließend wird die zyklische Verschiebung gespeichert 740, eine FFT 750 angewendet, werden die Subträger 760, die von dem Sender verwendet werden, gewählt 765 und wird eine Korrelation mit der Replik 770 der CAZAC-basierten Sequenz angewendet 780, worauf man die Ausgabe 790 erhält. Die Ausgabe kann zu einer Kanalschätzeinheit, wie etwa einer Zeit-Frequenz-Interpolationseinrichtung, im Falle eines RSs weitergeleitet werden, oder dazu verwendet werden, die gesendeten Informationen zu erfassen, für den Fall, dass die CAZAC-basierte Sequenz durch ACK-/NAK- oder CQI-Informationsbits moduliert wird.
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Ein Beispiel einer CAZAC-basierten Sequenz ist in der folgenden Gleichung (1) gegeben. ck(n) = exp [ j2πk / L(n + n n + 1 / 2)]. (1)
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In Gleichung (1) ist L die Länge der CAZAC-Sequenz, n der Index eines speziellen Elementes der Sequenz n = {0, 1, 2, ..., L – 1} und schließlich k der Index der Sequenz an sich. Für eine gegebene Länge L gibt es L – 1 eindeutige Sequenzen, vorausgesetzt, das L eine Primzahl ist. Somit ist die gesamte Familie von Sequenzen als k Bereiche in {1, 2, ..., L – 1} definiert. Die CAZAC-Sequenzen, die für die PUCCH-Signalisierung verwendet werden, müssen jedoch nicht unter Verwendung der exakten obigen Gleichung erzeugt werden, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Für CAZAC-Sequenzen mit Primzahllänge ist die Anzahl von Sequenzen L – 1. Da davon ausgegangen wird, dass die RBs eine gerade Anzahl von Subträgern enthalten, wobei RB 12 Subträger enthält, können die Sequenzen, die zum Senden von ACK/NAK und RS verwendet werden, in dem Frequenz- oder Zeitbereich erzeugt werden, indem entweder eine CAZAC-Sequenz längerer Primzahllänge (wie etwa der Länge 13) gekürzt wird oder eine CAZAC-Sequenz kürzerer Primzahllänge (wie etwa der Länge 11) verlängert wird, indem ihr/ihre erstes/ersten Element(e) an dem Ende wiederholt wird/werden (zyklische Erweiterung), wenngleich die resultierenden Sequenzen nicht die Definition einer CAZAC-Sequenz erfüllen. Alternativ können die CAZAC-Sequenzen durch eine Computersuche nach Sequenzen erzeugt werden, die die CAZAC-Eigenschaften erfüllen.
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Unterschiedliche zyklische Verschiebungen derselben CAZAC-Sequenz erzeugen orthogonale CAZAC-Sequenzen. Somit können unterschiedliche zyklische Verschiebungen derselben CAZAC-Sequenz unterschiedlichen UEs in demselben RB für ihre RS-, ACK-/NAK- oder CQI-Sendungen zugeteilt werden und ein orthogonales UE-Multiplexen erzielen. Dieses Prinzip ist in 8 dargestellt.
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Damit die zahlreichen CAZAC-Sequenzen 810, 830, 850, 870, die dementsprechend aus zahlreichen zyklischen Verschiebungen 820, 840, 860, 880 derselben Wurzel-CAZAC-Sequenz erzeugt werden, orthogonal sind, sollte der zyklische Verschiebungswert Δ 890 die Kanalausbreitungs-Verzögerungsspreizung D (die einen Zeitunsicherheitsfehler und Filterüberlaufeffekte enthält) überschreiten. Wenn TS die Dauer eines Symbols ist, ist die Anzahl zyklischer Verschiebungen gleich der mathematischen Abrundung des Verhältnisses TS/D. Die Granularität der zyklischen Verschiebung ist gleich einem Element der CAZAC-Sequenz. Für eine CAZAC-Sequenz der Länge 12 ist die Anzahl möglicher zyklischer Verschiebungen 12, und für eine Symboldauer von etwa 66 Mikrosekunden (14 Symbole in einem Teil-Frame von 1 Millisekunde) ist die zeitliche Staffelung aufeinander folgender zyklischer Verschiebungen 5,5 Mikrosekunden.
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Die CQI-Sendeparameter, wie etwa der Sende-RB und der Sende-Teil-Frame, werden für jedes UE durch Signalisieren auf höherer Ebene konfiguriert und bleiben über Zeitperioden gültig, die weitaus länger sind als ein Teil-Frame. In ähnlicher Weise bleiben die ACK-/NAK-Sendeparameter infolge der beständigen PDSCH-Zeitplanung und der beständigen PUSCH-Sendeparemeter (wie etwa dem RB und dem Teil-Frame) über vergleichbare Zeitperioden unverändert.
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Eine Folge der SC-FDMA-Signalisierung besteht darin, dass die Sendebandbreite eines Signals zusammenhängend sein muss. Um eine Bandbreitenfragmentierung für die PUSCH-Sendungen zu vermeiden, müssen die PUCCH-Sendungen in der Nähe der beiden Enden der Betriebsbandbreite angeordnet werden. Sofern andernfalls RBs auf jeder Seite der PUCCH-Sendebandbreite verfügbar sind, können sie nicht für die PUSCH-Sendung durch dasselbe UE verwendet werden, während die Einzelträgereigenschaft der Sendung beibehalten wird.
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Darüber hinaus muss eine geeignete Reihenfolge für die entsprechenden RBs an den beiden Enden der Betriebsbandbreite bestimmt werden, da die PUCCH-Sendung periodische CQI-Sendungen, periodische ACK-/NAK-Sendungen und dynamische ACK-/NAK-Sendungen umfasst.
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Zusätzlich zur PUCCH-Sendung führt auch eine andauernde Planung von PUCCH-Sendungen zu ähnlichen Bandbreitenbelegungscharakteristika wie der PUCCH.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung konzipiert, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, die beim Stand der Technik auftreten, wobei die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Zuteilen von Frequenzressourcen für die Sendung von Steuersignalen und Datensignalen von Benutzergeräten zu ihrem bereitstellenden Node B angibt.
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Zudem bestimmt die vorliegende Erfindung die Partitionierung von RBs, die PUCCH-Sendungen zugeteilt sind, aus den RBs, die für CQI-Sendungen, periodische ACK-/NAK-Sendungen infolge beständiger PDSCH-Zeitplanung und dynamische ACK-/NAK-Sendungen infolge dynamischer PDSCH-Zeitplanung verwendet werden.
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Ferner maximiert die vorliegende Erfindung die Bandbreitennutzung für PUSCH-Sendungen, während die PUCCH-Sendungen angepasst werden.
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Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung beständige PUSCH-Sendungen, während eine Fragmentierung der Bandbreite vermieden wird.
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Zusätzlich ermöglicht die vorliegende Erfindung das Erfüllen der Anforderungen hinsichtlich Empfangszuverlässigkeit insbesondere für Steuersignale.
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Weiterhin informiert die vorliegende Erfindung die UEs über den ersten RB, der für dynamische ACK-/NAK-Sendungen verfügbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für die Zuteilung von Frequenzeinheiten (Ressourcenblöcke (RBs)) angegeben, die von Steuersignalen, die über eine periodische Sendung verfügen, von Steuersignalen, die über eine dynamische Sendung verfügen, und von Datensignalen verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für die Zuteilung von Frequenzeinheiten angegeben, die von Steuersignalen, die über eine periodische Sendung verfügen, von Steuersignalen, die über eine dynamische Sendung verfügen, von Datensignalen, die über eine periodische Sendung verfügen, und von Datensignalen benutzt werden, die über eine dynamische Sendung verfügen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für ein Benutzergerät angegeben, das über eine Sendung eines Bestätigungssignals in Erwiderung auf ein Datensignal verfügt, das zu ihm von dem bereitstellenden Node B unter Verwendung eines entsprechenden Zeitplanungssignals gesendet wird, um die erste Frequenzeinheit zu bestimmen, die für die Sendung des Bestätigungssignals verfügbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung für einen bereitstellenden Node B angegeben, um Benutzergeräte, die über eine Sendung von Bestätigungssignalen in Erwiderung auf entsprechende Datensignale verfügen, die von dem bereitstellenden Node B unter Verwendung entsprechender Zeitplanungszuweisungen gesendet werden, über die erste Frequenzeinheit zu informieren, die für die Sendung der Bestätigungssignale verfügbar ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen sowie andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen umfassender verständlich.
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1 ist ein Diagramm, das eine Partitionierung einer Betriebsbandbreite für eine orthogonale Sendung von Signalen von mehreren UEs durch Frequenzteilungsmultiplexierung zeigt;
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2 ist ein Diagramm, das das Konzept einer beständigen (periodischen) Datensignalsendung von einem UE darstellt;
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3 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Teil-Frame-Struktur für das SC-FDMA-Kommunikationssystem zeigt;
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4 ist ein Blockschaltbild, das einen ersten beispielhaften SC-FDMA-Sender zum Multiplexen von Datenbits, CQI-Bits und ACK-/NAK-Bits in einem Sende-Teil-Frame zeigt;
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5 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften SC-FDMA-Empfängers zum Demultiplexen von Datenbits, CQI-Bits und ACK-/NAK-Bits in einem Empfangs-Teil-Frame;
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6 ist ein Blockschaltbild, das einen beispielhaften Sender für eine CAZAC-basierte Sequenz in einem Frequenzbereich zeigt;
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7 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Empfängers für eine CAZAC-basierte Sequenz in einem Frequenzbereich;
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8 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Aufbaus orthogonaler CAZAC-basierter Sequenzen durch die Anwendung unterschiedlicher zyklischer Verschiebungen auf eine CAZAC-basierte Wurzelsequenz;
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9 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Partitionierung von Ressourcenblöcken für CQI-, ACK-/NAK- und Datensignalsendungen zeigt;
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10 ist ein Diagramm, das eine erste beispielhafte Partitionierung von Ressourcenblöcken für CQI-Sendungen, beständige und dynamische ACK-/NAK-Sendungen sowie beständige und dynamische Datensignalsendungen zeigt; und
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11 ist ein Diagramm, das eine zweite beispielhafte Partitionierung von Ressourcenblöcken für CQI-Sendungen, beständige und dynamische ACK-/NAK-Sendungen sowie beständige und dynamische Datensignalsendungen zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden umfassender unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in zahlreichen unterschiedlichen Arten ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt betrachtet werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen derart vorgesehen, dass diese Offenbarung umfassend und vollständig sein wird und den Geltungsbereich der Erfindung für den Fachmann vollkommen verständlich macht.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung ein System mit einem Einzelträger-Frequenzteilungsmehrfachzugriff (SC-FDMA) voraussetzt, trifft sie zusätzlich auf sämtliche FDM-Systeme im allgemeinen und auf OFDMA, OFDM, FDMA, DTF-gespreiztes OFDM, DTF-gespreizten OFDMA, Einzelträger-OFDMA (SC-OFDMA) und Einzelträger-OFDM im besonderen zu.
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Systeme und Vorrichtungen der Ausführungsformen der Erfindung lösen Probleme, die sich auf das Erfordernis der Maximierung der Nutzung der verfügbaren Bandbreite für die Sendung von Signalen von Benutzergeräten zu einem bereitstellenden Node B beziehen, um das Erreichen von Zielen der gewünschten Sendezuverlässigkeit zu ermöglichen und um die UEs mit Sendungen von Bestätigungssignalen über die erste Frequenzeinheit (oder Ressourcenblock (RB)) zu informieren, der für die Sendung dieser Signale verfügbar ist.
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Wie es bei dem vorangegangenen Hintergrund erläutert wurde, haben einige Signale in dem UL eine periodische Beschaffenheit, wobei die entsprechende Zuteilung von Ressourcenblöcken (RBs) oder Frequenzeinheiten je Teil-Frame über relativ lange Zeitperioden im Vergleich zu der Dauer des Teil-Frames bestimm werden kann. Diese Signale enthalten das CQI, ACK/NAK, die den beständigen PDSCH-Sendungen zugewiesen sind, und den beständigen PUSCH. Wie es im folgenden detailliert beschrieben wird, ist es aus zahlreichen Gründen, einschließlich der Vermeidung der Bandbreitenfragmentierung, während die Einzelträgersendung unterstützt wird, wünschenswert, diese Signale an den beiden Flanken (Enden) der Betriebsbandbreite anzuordnen.
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Zusätzlich zu den dynamisch zeitlich geplanten PUSCH-Sendungen enthalten andere Signale, die eine variable Anzahl von RBs je Teil-Frame erfordern können, das ACK/NAK für dynamische PDSCH-Sendungen (dynamisches ACK/NAK). Die RBs für dynamische ACK-/NAK-Sendungen sollten somit in der Nähe jener für die dynamischen PUSCH-Sendungen plaziert werden, nach dem letzten RB beginnen, der periodischen PUCCH- und PUSCH-Sendungen zugeteilt wird, und im Inneren der Betriebsbandbreite (BW) angeordnet werden.
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Die Partitionierung periodischer PUCCH-Sendungen, wie etwa das CQI-Signalisieren, und die dynamische PUCCH-ACK-/NAK-Sendung werden zunächst bei dem beispielhaften Aufbau berücksichtigt, der in 9 gezeigt ist. Es wird angenommen, dass die CQI-Sendungen von einem UE an den gegenüberliegenden Enden der Betriebsfrequenz in dem ersten Schlitz 910A und dem zweiten Schlitz 910B stattfinden. Gemäß der Erfindung werden die RBs, die für die dynamische ACK-/NAK-Sendung von einem weiteren, anderen UE in dem ersten Schlitz 920A und dem zweiten Schlitz 920E verwendet werden, im Inneren jener angeordnet, die für die CQI-Sendung verwendet werden, und grenzen an die RBs und an das Äußere derselben, die für die dynamische PUSCH-Sendung in dem ersten Schlitz 930A und dem zweiten Schlitz 930B des Teil-Frames verwendet werden.
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Da die Anzahl der UEs, die über dynamische PDSCH-Sendungen in einem Teil-Frame verfügen, variieren kann, kann die Anzahl von RBs, die von den entsprechenden dynamischen ACK-/NAK-Sendungen in dem PUCCH verwendet werden, ebenfalls je Teil-Frame variieren (wenngleich lediglich ein RB in 9 für dynamische ACK-/NAK-Sendungen gezeigt ist). Derartige Änderungen können im voraus nicht erwartet werden, da angenommen wird, dass die Node-B-Zeitplanungseinrichtung ohne Beschränkungen der Anzahl zugewiesener dynamischer PDSCH-Sendungen je Teil-Frame arbeitet.
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Da angenommen wird, dass jedem UE mit dynamischer ACK-/NAK-Sendung die Multiplexierkapazität in einem RB (dieser Parameter kann von dem bereitstellenden Node B rundgesendet werden) und dessen Relativposition im Bezug auf ACK-/NAK-Sendungen von anderen UEs (entweder durch explizites Signalisieren durch den bereitstellenden Node B, oder implizit, wie etwa durch den Index des PDCCHs, der für die Zeitplanungszuweisung verwendet wird) bekannt ist, kann es in Erfahrung bringen, welcher RB und welche Ressource innerhalb des RBs (wie etwa welche zyklische Verschiebung einer CAZAC-basierten Sequenz) zu verwenden sind. Ist beispielsweise die ACK-/NAK-Multiplexierkapazität 18 und die relative Ordnung eines UEs für eine ACK-/NAK-Sendung 20, dann verwendet dieses UE für seine ACK-/NAK-Sendung die zweite Ressource in dem zweiten RB, der für dynamische ACK-/NAK-Sendungen verwendet wird. Sofern die ACK-/NAK-Multiplexierkapazität in einem RB M und die relative Ordnung eines UE mit dynamischer ACK-/NAK-Sendung P ist, dann kann das UE im allgemeinen die Ressource: mod(P, M), innerhalb der RB-Anzahl von Q = ceil(P/M), verwenden, wobei mod(x, y) x minus (n mal y) ist, wobei n gleich der Abrundung (x geteilt durch y) ist. Die ”Abrundungs”-Operation rundet eine Zahl auf ihre unmittelbare kleinere ganze Zahl, während die ”Aufrundungs”-Operation eine Zahl auf ihre unmittelbar größere ganze Zahl rundet.
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Das Anordnen der RBs für die dynamischen ACK-/NAK-Sendungen im Inneren der Betriebsbandbreite nach jenen, die für periodische PUCCH-Sendungen (wie etwa jene für die CQI) verwendet werden, für die die Anzahl von RBs je Teil-Frame über lange Zeitperioden festgelegt ist, und benachbart und außerhalb der RBs, die für dynamische PUSCH-Sendungen verwendet werden, vermeidet eine Bandbreitenfragmentierung oder eine Bandbreitenverschwendung infolge unbenutzter RBs. Wenn andernfalls die RBs für dynamische ACK-/NAK-Sendungen vor jenen für periodische PUCCH-Sendungen und am Äußeren der Betriebsbandbreite plaziert würden, würde eine Bandbreitenfragmentierung auftreten, wenn die Anzahl von RBs für dynamische ACK-/NAK-Sendungen zwischen Teil-Frames variieren würde.
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Mit der RB-Partitionierung zwischen periodischen und dynamischen PUCCH-Sendungen, wie sie in 9 gezeigt ist, kann anstelle dessen eine Schwankung der Anzahl der RBs, die für dynamische ACK-/NAK-Sendungen verwendet werden, bei der Zeitplanung der dynamischen PUSCH-Sendungen bei den verbleibenden RBs nahtlos absorbiert werden, ohne dass daraus verschwendete RBs entstehen oder eine Bandbreitenfragmentierung verursacht wird, da die erstgenannten RBs einfach als eine Erweiterung der letztgenannten und umgekehrt betrachtet werden können. Dem bereitstellenden Node B ist bekannt, wie viele RBs in jedem Teil-Frame für dynamische ACK-/NAK-Sendungen erforderlich sein werden, und kann somit die RBs für PUSCH-Sendungen ohne eine auftretende Bandbreitenfragmentierung dementsprechend zuteilen.
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Ein weiterer Grund, dass die RBs für die dynamischen ACK-/NAK-Sendungen innerhalb jener angeordnet werden, die periodischen PUCCH-Sendungen zugeteilt sind, besteht darin, dass die erstgenannten RBs für die PUSCH-Sendung nach einer bestimmten Anzahl von UL-Teil-Frames verfügbar werden können. Dies geschieht, wenn die DL-Teil-Frames Mehrpunkt-Rundsendungsverkehr mit sich führen, da es keine ACK-/NAK-Sendung in entsprechenden nachfolgenden UI-Teil-Frames gibt (es wird angenommen, dass keine Einpunkt-PDSCH-Sendungen, die eine ACK-/NAK-Rückmeldung benötigen, während Mehrpunkt-Rundsendungs-DL-Teil-Frames gibt). Dies kann infolge der Einzelträgereigenschaft nicht möglich sein, sofern die RBs für eine ACK-/NAK-Sendung nicht an jene für die PUSCH-Sendung grenzen.
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Ein weiterer Grund, dass die RBs für die dynamischen ACK-/NAK-Sendungen im inneren Teil der Betriebsbandbreite angeordnet werden, die für dynamische ACK-/NAK- und periodische PUCCH-Sendungen verwendet werden, besteht darin, dass die erstgenannten normalerweise zuverlässiger sein müssen als die letztgenannten. Sendungen in inneren RBs vermeiden in großem Umfang bandexterne Störungen, die durch Sendungen in benachbarten Bandbreiten erzeugt werden, die eine wesentlich größere Leistung haben, und somit sind ACK-/NAK-Signale besser gegen derartige Störungen geschützt, wenn sie in inneren RBs angeordnet sind.
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Eine Verallgemeinerung der RB-Zuteilung von 9 ist in 10 dargestellt, bei der zusätzlich zu den RBs für die CQI-Sendungen, die dynamischen ACK-/NAK-Sendungen und die dynamischen PUSCH-Sendungen die RBs für die beständigen ACK-/NAK-Sendungen und die beständigen PUSCH-Sendungen ebenfalls enthalten sind. Die Reihenfolge der periodischen Sendungen kann ausgetauscht oder gemischt werden. Ein derartige alternative Reihenfolge der periodischen Sendungen ist in 11 gezeigt.
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Die RBs für beständige ACK-/NAK-Sendungen 1010A und 1010B oder die BRs für beständige PUSCH-Sendungen 1020A und 1020B sind außerhalb der RBs für dynamische ACK-/NAK-Sendungen 1030A und 1030B angeordnet, die ihrerseits benachbart und außerhalb der RBs für dynamische PUSCH-Sendungen 1040A und 1040B angeordnet sind, weil sie die einzigen sind, die zwischen Teil-Frames in einer Weise variieren können, die nicht vorbestimmt werden kann. Wenngleich die RBs für die periodische PUCCH-Sendung und die dynamische PUSCH-Sendung ebenfalls zwischen Teil-Frames variieren können, geschieht dies in einer vorbestimmten Art und Weise.
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Obwohl in 10 die RBs für die ACK-/NAK-Sendung infolge der beständigen PDSCH-Zeitplanung in beiden Schlitzen zum Inneren der RBs für die CQI-Sendung angeordnet sind, ist dies darüber hinaus nicht notwendig, wobei letztgenannte zum Inneren der erstgenannten in einem der beiden Schlitze angeordnet werden können. Zusätzlich kann die Sendung für ein beliebiges dieser Signale in lediglich einem Schlitz eingeschlossen sein oder sich über einen Teil-Frame hinaus erstrecken.
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11 zeigt dieselben Prinzipien wie 10, wobei der einzige Unterschied die relative Anordnung der beständigen PUSCH- 1110A und 1110B und CQI-Sendungen 1120A und 1120B ist. Da die CQI-Sendungen normalerweise eine bessere Empfangszuverlässigkeit erfordern als die beständigen PUSCH-Sendungen, da die letztgenannten den Vorteil der Verwendung von HARQ nutzen, schützt die Vermeidung der CQI-Anordnung an der Flanke der Betriebsbandbreite das CQI-Signal vor einer möglichen bandexternen Störung und kann dadurch dessen Empfangszuverlässigkeit verbessern.
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In 10 und 11 befinden sich die RBs für die beständigen ACK-/NAK-Sendungen außerhalb der RBs für dynamische ACK-/NAK-Sendungen und innerhalb der RBs für CQI-Sendungen oder beständige PUSCH-Sendungen. Gibt es keine PDSCH-Zeitplanung in einem vorherigen DL-Teil-Frame, wie etwa wenn dieser Teil-Frame Mehrpunkt-Rundsendungs-Kommunikationsverkehr mit sich führt, treten auf diese Weise keine ACK-/NAK-Sendungen in einem entsprechenden anschließenden UL-Teil-Frame auf, wobei die RBs, die andernfalls für die ACK-/NAK-Sendungen durch UEs verwendet würden, für PUSCH-Sendungen verwendet werden können.
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Bei einer festgelegten Anzahl der RBs je Teil-Frame für sämtliche periodischen Sendungen (CQI, ACK/NAK infolge beständiger PDSCH-Zeitplanung und beständiger PUSCH-Zeitplanung) und einer Anordnung der ACK-/NAK-RBs infolge der dynamischen PDSCH-Zeitplanung zwischen jenen für periodische Sendungen und jenen für dynamische PUSCH-Sendungen, sind die RBs für dynamische PUSCH-Sendungen zusammenhängend und hinreichend definiert. Dies festgelegte Anzahl von RBs je Teil-Frame für die periodischen Sendungen kann zu den UEs über einen Rundsendekanal übermittelt werden. Diese Informationen werden als Index von den UEs verwendet, um die RBs für dynamische ACK-/NAK-Sendungen (erster RB) zu bestimmen, sofern diese RBs nicht an den Flanken der Betriebsbandbreite beginnen. Ist die festgelegte Anzahl von RBs je Teil-Frame, der für die periodischen Sendungen verwendet wird, bekannt, kann ein UE einen Versatz gleich der Anzahl dieser RBs (gleich dem Index) anwenden, um den ersten verfügbaren RB für die ACK-/NAK-Sendung infolge der dynamischen PDSCH-Zeitplanung zu bestimmen.
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Unter Verwendung von 10 als Beispiel sendet der bereitstellende Node B die Gesamtzahl von RBs, die für sämtliche periodische Sendungen verwendet werden (wie etwa CQI, beständige PUSCH-Zeitplanung, ACK/NAK infolge beständiger PDSCH-Zeitplanung) rund, wobei dieser Wert als Index für ein UE dient, um den ersten verfügbaren RB für die ACK-/NAK-Sendung infolge dynamischer PDSCH-Zeitplanung durch Anwenden eines entsprechenden Versatzes gleich jenem des Index' im Bezug auf den ersten RB an jedem Ende der Betriebsbandbreite zu bestimmen.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass unterschiedliche Änderungen in Form und Details an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
