CN101932025B - 上行控制信道数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对采用频谱聚合技术的系统，提出了一种上行控制信道数据传输方法。用户设备根据下行-上行子频谱映射关系，通过与所述下行子频谱对应的上行子频谱，将与所述下行子频谱有关的控制信息传送至基站。上行控制信道以码分复用CDM的方式复用上行信道资源，占用相同的时域和频域资源。上行控制信道通过使用多个解调参考信号在多个天线上传输实现传输分集，提高信号传输的可靠性；不同的上行控制信道以空分复用的方式共享相同的码，以提高上行的频谱利用率。

Description

上行控制信道数据传输方法

技术领域

本发明涉及蜂窝移动通信系统，更具体地，涉及在采用多个上行/下行载波的蜂窝通信系统中，上行链路中传输控制信令的方法。

背景技术

随着信息技术的发展，移动终端对接入速率的需求越来越高，这使得未来移动通信系统要具有更高的传输速率。

为了实现更高的传输速率，频谱聚合(Carrier Aggregation，CA)是一种非常有效的手段。图15示出了LTE通信系统和LTE-Advanced(LTE-A)通信系统的简单对比示意图。参考图15，所谓的频谱聚合就是通过高效的设计，将原本零碎的无线频谱利用起来以扩大信号的传输带宽，从而提高信号的传输速率。频谱聚合的相关技术已经在3GPP等标准化组织的LTE-A提案和讨论中。聚合之后的频谱中包含多个子频谱(Component Carrier，CC)。当用户使用聚合频谱接收和传输信号，由于不同CC可能存在一些物理特性的差异，这就需要考虑控制信道，业务信道的在多个CC上的分配问题。本发明基于用户分配有多个下行CC，并接收来自多个CC的数据的情况下，关于这些下行CC的上行控制信号或信令在上行CC上的传输方法。

发明内容

本发明针对采用频谱聚合的系统，提出了一种上行控制信道数据传输方法。

根据本发明的一个方面，提出了一种上行控制信道数据传输方法，包括：用户设备通过下行子频谱，从基站接收下行数据；以及用户设备根据下行-上行子频谱映射关系，通过与所述下行子频谱对应的上行子频谱，将与所述下行子频谱有关的控制信息传送至基站。

优选地，在从基站接收下行数据前，所述上行控制信道数据传输方法还可以包括：用户设备根据下行-上行子频谱映射关系，首先确定将要使用的下行子频谱，并由此确定将要使用的上行子频谱。

优选地，所述下行-上行子频谱映射关系可以包括小区级下行-上行子频谱映射关系和用户设备级下行-上行子频谱映射关系。更优选地，所述用户设备的用户设备级下行-上行子频谱映射关系是所述用户设备所属的小区的小区级下行-上行子频谱映射关系的子集。此外，基站可以以广播形式或通过公共控制信道，向小区内的各个用户设备通知小区级下行-上行子频谱映射关系，以及基站可以通过专用控制信道，分别向每个用户设备通知该用户设备的用户设备级下行-上行子频谱映射关系。

优选地，所述与所述下行子频谱有关的信息是下述信息中的至少一种：与通过所述下行子频谱传输的下行数据是否被成功接收有关的信息、和所述下行子频谱的信道状态信息。更优选地，针对与通过所述下行子频谱传输的下行数据是否被成功接收有关的信息，用户设备可以根据所述下行子频谱的控制信道的物理地址、所述下行子频谱的地址参数和地址映射函数，确定每个下行子频谱的上行控制信道的物理地址，以及针对所述下行子频谱的信道状态信息，基站可以半静态地配置为每个下行子频谱配置与之对应的控制信道的索引，用户设备可以根据所述半静态配置，确定上行控制信道的物理地址。与通过所述下行子频谱传输的下行数据是否被成功接收有关的信息同所述下行子频谱的信道状态信息可以以时分复用的方式复用与所述下行子频谱对应的上行控制信道。这里，所述下行子频谱的信道状态信息可以包括下述信息中的至少一种：所述下行子频谱的信道质量、所述下行子频谱的信道预编码信息、所述下行子频谱的信道的秩、所述下行子频谱的信道估计、和所述下行子频谱的信道统计信息。

优选地，一个用户设备可以使用一个或多个下行子频谱以及一个或多个上行子频谱；根据下行-上行子频谱映射关系，当同一用户设备或不同用户设备的不同下行子频谱被映射到同一上行子频谱时，与各个下行子频谱有关的信息可以以频分复用的方式复用所述上行子频谱；以及根据下行-上行子频谱映射关系，当不同用户设备的下行子频谱被映射到同一上行子频谱时，与不同用户设备的下行子频谱有关的信息可以以码分复用的方式复用所述上行子频谱。

或者，一个用户设备可以使用一个或多个下行子频谱以及一个或多个上行子频谱；根据下行-上行子频谱映射关系，当同一用户设备的不同下行子频谱被映射到同一上行子频谱时，与各个下行子频谱有关的信息可以以码分复用的方式复用所述上行子频谱，所述用户设备的所述上行子频谱所使用的解调参考信号同与映射到所述上行子频谱的各个下行子频谱有关的信息可以以码分复用的方式复用所述上行子频谱；以及根据下行-上行子频谱映射关系，当不同用户设备的下行子频谱被映射到同一上行子频谱时，与不同用户设备的下行子频谱有关的信息可以以码分复用或频分复用的方式复用所述上行子频谱。

优选地，可以使用多个解调参考信号，在多个天线上，传输多个码分复用的上行控制信道，以实现传输分集。更优选地，多个上行控制信道可以以空分复用的方式共享相同的码序列或码序列集合。此外，上行控制信道的解调参考信号与上行控制信道至少可以以频分复用、时分复用或码分复用这三种复用方式之一进行复用。

优选地，基站可以配置每一上行子频谱所能使用的物理资源最大使用量，即小区内所有用户设备在所述上行子频谱共享的上行控制信道的最大物理资源数量；或者基站可以为每个下行子频谱配置与所述下行子频谱对应的上行子频谱可用的上行控制信道物理资源的最大数量，即为每一个下行-上行子频谱映射关系，配置小区内所有用户设备所能共享的上行控制信道的最大物理资源数量。

根据本发明，下行CC和上行CC建立两种映射关系，一种是小区级(Cell-specific)映射关系，另外一种是依据用户的能力以及信道状况，在Cell-specific映射关系的基础上，每个用户设备存在一个用户设备级(UE-specific)映射关系，该UE-specific映射关系为Cell-specific映射关系的子集。基站可以以广播形式或者其他公共控制信道的方式通知小区内的所有用户小区级的配置矩阵，而每个用户特定的映射关系矩阵则需要由基站通过专用控制信道告知用户。

同一小区内，不同下行CC的上行控制信道分配在同一上行CC上传输，归属于不同下行CC的同一用户的上行控制信道以频分复用(FDM)的方式复用上行CC信道资源。使用同一下行CC接收数据的不同用户之间以CDM的方式复用上行CC的信道资源。对于上行的ACK/NACK等控制信息来说，每个下行CC的上行控制信道的物理地址由用户通过该下行CC的控制信道(如物理下行控制信道(Physical Downlink ControlChannel，PDCCH)的物理地址、该下行CC的地址参数和地址映射函数确定；对于信道质量(Channel Quality Indicator，CQI)、预编码信息(Precoding Matrix Index，PMI)和信道的秩(Rank Indicator，RI)等控制信息来说，基站半静态地配置为每个下行CC配置相应控制信道的索引，用户由此确定上行控制信道的物理地址。基站配置上行CC所能使用的物理资源最大使用量，即小区内所有用户在该CC共享的上行控制信道的最大物理资源数量；或者配置每个下行CC对应的上行CC可用的上行控制信道物理资源的最大数量，即为每一个下行CC和上行CC映射关系配置小区内所有用户共享的上行控制信道的最大物理资源数量。

基站在一个上行CC上分配给用户多个下行CC的上行控制信道。同一用户不同下行CC的上行控制信道以码分复用(CDM)的方式复用上行CC的信道资源，不同下行CC的上行控制信道共享同一上行参考信号，不同用户的上行控制信道以CDM或者FDM的方式复用信道资源，以CDM方式复用在同一上行信道资源的同一用户的所有上行控制信道所使用的解调参考信号以CDM的方式与部分上行控制信道复用上行信道资源；可选的，用户下行CC的关于ACK/NACK和CQI/PMI/RI的两个上行控制信道以TDM的方式复用该下行CC所对应的上行CC的信道资源。

上行控制信道以码分复用CDM的方式复用上行信道资源，占用相同的时域和频域资源。上行控制信道通过使用多个解调参考信号在多个天线上传输实现传输分集，提高信号传输的可靠性；不同的上行控制信道以空分复用的方式共享相同的码以提高上行的频谱利用率。

附图说明

通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：

图1是分别示出了三种配置下的下行CC的上行控制信道与上行CC的映射关系的示意图；

图2是示出了小区级映射配置与用户配置(A)(图1)的情况下、关于下行CC的上行控制信道与上行CC的映射关系的示意图；

图3是示出了小区级映射配置与用户配置(B)(图1)的情况下、关于下行CC的上行控制信道与上行CC的映射关系的示意图；

图4是示出了小区级映射配置与用户配置(C)(图1)的情况下、关于下行CC的上行控制信道与上行CC的映射关系的示意图；

图5是示出了上行控制信道的资源映射方式一的示意图；

图6是示出了上行控制信道的资源映射方式二的示意图，其中不同的用户以FDM方式复用信道资源；

图7是示出了上行控制信道的资源映射方式二的示意图，其中不同的用户以CDM方式复用信道资源；

图8是示出了DMRS与其他控制信道的CDM复用方式一的示意图；

图9是示出了DMRS与其他控制信道的CDM复用方式二的示意图；

图10是示出了ACK_Channel与CQI_channel的TDM复用方式一的示意图；

图11是示出了ACK_Channel与CQI_channel的TDM复用方式二的示意图；

图12是示出了空间分集传输方式的示意图；

图13是示出了空间复用传输方式的示意图；

图14是示出了发射分集与空间复用混合传输方式的示意图；

图15是示出了LTE通信系统和LTE-Advanced(LTE-A)通信系统的简单对比示意图。

具体实施方式

为了清楚详细的阐述本发明的实现步骤，下面给出了一些本发明的具体实施例，适用于支持频谱聚合技术的多载频移动通信系统，尤其是LTE-Advanced蜂窝移动通信系统。需要说明的是，本发明不限于这些应用，而是可适用于更多其它相关的通信系统。

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。

○关于下行CC的上行控制信道与上行CC的对应关系

下行CC和上行CC建立映射关系，Cell-specific的映射关系。对于在某一DL CC上传输的任一传输块，用户都在由该映射关系所确定的上行CC上发射接收成功与否的控制信息，即ACK/NACK。同时，下行CC的CQI测量结果，也是通过该映射关系确定传输信道的物理位置；依据用户的能力以及信道状况，在Cell-specific映射关系的基础上，每个用户存在一个UE-specific映射关系，该UE-specific映射关系为Cell-specific映射关系的子集。用户可以根据上行优先或者下行优先的原则确定对应的下行CC或者上行CC的配置。

设定小区内下行DL_CC集合为{DL_CC_i，i＝1，2，…，m}；上行UL_CC集合为{UL_CC_j，j＝1，2，…，n}。若关于DL_CC_i的测量和控制信道由上行UL_CC_j来承载，则定义DL_CC_i与UL_CC_j之间存在映射关系。由此，对于所有的上行和下行CC相互之间的映射关系，形成一个n×m维的映射关系矩阵C_M，其矩阵元素为0或1。若一对上行UL_CC_j和下行DL_CC_i之间存在映射关系，则矩阵元素c_m_j_i＝1，否则，c_m_j_i＝0；关于上行CC和下行CC的小区级映射配置(cell specific mapping)是指小区内所有用户都共享的一个配置，即若不同用户共同使用下行DL_CC_i，则各用户的关于DL_CC_i的上行测量控制信道都位于相同的上行UL_CC_j上(设c_m_j_i＝1)，不同用户之间的控制信道可以采用各种不同的复用方式(TDM、CDM、FDM等)。

根据每个用户的能力乃至信道状况，每个用户可以具有特定的上行CC与下行CC的映射关系(UE specific mapping)，即每个用户都具有一个特定的映射关系矩阵U_M，其矩阵元素为0或1。与C_M相比，任一用户的U_M矩阵的非零元素是小区映射配置矩阵C_M非零元素的子集。而且，U_M矩阵的非零元素可以根据时间、用户能力、信道状况等其他因素的变化而发生改变，但即使是发生变化，变化后的U_M矩阵的非零元素仍然是小区映射配置矩阵C_M非零元素的子集。例如，在图1中，示出了暂时无映射的矩阵元素，可能随着上述其他因素的变化，而转变为有映射的矩阵元素。

下面举例说明：

下行DL_CC集合为{DL_CC_i，i＝1，2，3，4}，

上行UL_CC集合为{DL_CC_j，j＝1，2，3，4}

则关于上述两个CC集合的小区映射配置矩阵C_M以及每个用户的U_M矩阵都是一个4×4的矩阵；

(A)每个下行DL_CC的上行控制信道与某一上行UL_CC一一映射的关系。

关于DL_CC_1的上行控制信道由UL_CC_1承载；

关于DL_CC_2的上行控制信道由UL_CC_2承载；

关于DL_CC_3的上行控制信道由UL_CC_3承载；

关于DL_CC_4的上行控制信道由UL_CC_4承载；

用户UE-1上行和下行CC配置为：

DL_CC_2，DL_CC_3/UL_CC_2，UL_CC_3；

用户UE_2上行和下行CC配置为：

DL_CC_1，DL_CC_4/UL_CC_1，UL_CC_4；

(B)下行DL_CC的上行控制信道与上行UL_CC是多对少的映射关系。

关于DL_CC_1的上行控制信道由UL_CC_1承载；

关于DL_CC_2的上行控制信道由UL_CC_1承载；

关于DL_CC_3的上行控制信道由UL_CC_2承载；

关于DL_CC_4的上行控制信道由UL_CC_2承载；

用户UE-1上行和下行CC配置为：

DL_CC_1，DL_CC_2，DL_CC_3/UL_CC_1，UL_CC_2；

用户UE_2上行和下行CC配置为：

DL_CC_1，DL_CC_2，DL_CC_4/UL_CC_1，UL_CC_2；

(C)下行所有DL_CC的上行控制信道与上行UL_CC是多对一的映射关系。

关于DL_CC_1的上行控制信道由UL_CC_1承载；

关于DL_CC_2的上行控制信道由UL_CC_1承载；

关于DL_CC_3的上行控制信道由UL_CC_1承载；

关于DL_CC_4的上行控制信道由UL_CC_1承载；

用户UE-1上行和下行CC配置为：

DL_CC_2，DL_CC_3/UL_CC_1；

用户UE_2上行和下行CC配置为：

DL_CC_1，DL_CC_4/UL_CC_1。

基站可以以广播形式或者其他公共控制信道的方式通知小区内的所有用户小区级的配置矩阵，而每个用户特定的映射关系矩阵则需要由基站通过专用控制信道告知用户。

○上行控制信道配置方式一

用户通过获取每个上行控制信道的索引，确定上行控制信道的物理地址并传输相应的控制信息。对于上行的ACK/NACK等控制信息来说，上行控制信道的索引与下行传输过程中每个CC所使用的下行控制信道(如PDCCH)的地址相关联，对于CQI/PMI/RI等控制信息来说，基站半静态地配置相应控制信道的索引，由此确定上行控制信道的物理地址。由于频谱聚合技术在下行链路和/或上行链路的采用使得上行控制信道的索引的配置需要考虑多个频谱(CC)的影响。

■同一小区内，不同下行DL_CC的上行控制信道被分配在同一上行UL_CC上传输(图3，4)，归属于不同DL_CC的上行控制信道以频分复用(Frequency Division Multiplexing，FDM)的方式复用UL_CC信道资源(图5)。使用同一DL_CC接收数据的不同用户之间以CDM的方式复用UL_CC的信道资源。

■下行DL_CC_i所对应的上行控制信道与上行UL_CC_i存在一一对应的关系(图2)，下行控制信令的物理资源地址为n_CCE，则在上行UL_CC_i上，用户在UL_CC_i上的ACK/NACK反馈信道的索引为

Index_i＝F(n_CCE_i，N_i)；

其中，N_i是基站为该下行DL_CC_i配置的地址参数，F为由下行控制信道地址到上行控制信道索引的映射函数；

下行DL_CC_i所对应的上行控制信道与上行UL_CC_j存在一一对应的关系(图2)，每个下行DL_CC_i的测量结果CQI/PMI/RI在上行UL_CC_j上传输所使用的物理资源由基站配置。

■基站使用多个下行DL_CC_i(i＝1，2，…，m)进行下行数据的传输(图3，4)，则用户需要对每一个DL_CC_i进行测量和反馈。若这些下行DL_CC_i所对应上行ACK/NACK反馈信道配置在一个上行UL_CC_j上，则基站配置为每一个下行DL_CC_i配置地址参数N_i，使得用户在UL_CC_j上的ACK/NACK反馈信道的索引

Index_j_i＝F(n_CCE_i，N_i)；

F为由下行控制信道地址到上行控制信道索引的映射函数。

用户使用多个下行DL_CC_i(i＝1，2，…，m)进行下行数据的接收，若这些下行DL_CC_i的CQI/PMI/RI等测量结果在上行UL_CC_j上传输所使用的上行控制信道的物理信道由基站配置。

基站可以配置该上行UL_CC_j所能使用的物理资源最大使用量，即小区内所有用户在该UL_CC_j共享的上行控制信道的最大物理资源数量；或者配置每个下行DL_CC_i能在UL_CC_j上使用上行控制信道物理资源的最大数量，即小区内所有使用DL_CC_i接收数据的用户在该UL_CC_j共享的上行控制信道的最大物理资源数量。

○上行控制信道配置方式二

■基站使用多个下行DL_CC_i(i＝1，2，…，m)向用户进行下行数据的传输，则用户需要对每一个DL_CC_i进行测量和反馈。在上行UL_CC分配给某一用户的多个下行DL_CC_i(i＝1，2，…，m)的ACK/NACK/CQI物理资源以传输多个上行控制信道。同一用户不同DL_CC_i的上行控制信道以码分复用(Code Division Multiplexing，CDM)的方式复用UL_CC的信道资源(图6，7)，不同DL_CC_i的上行控制信道共享同一上行参考信号；不同用户的上行控制信道以CDM(图7)或者FDM(图6)的方式复用信道资源。以CDM方式复用在同一上行信道资源的同一用户的所有上行控制信道所使用的解调参考信号(DMRS，Demodulation ReferenceSignal)以CDM的方式与部分上行控制信道复用上行信道资源(图8，9)；

■关于ACK/NACK和CQI/PMI/RI的上行控制信道分别标识为ACK_Channel和CQI_Channel。当用户在多个DL_CC_i(i＝1，2，…，m)上接收下行数据时，DL_CC_i对应两个上行控制信道，即ACK_Channel_i和CQI_Channel_i，可选地，用户存在某一下行信道DL_CC_i的反馈ACK_Channel_i和CQI_Channel_i以TDM的方式复用UL_CC的上行信道资源(图10，11)。

○上行控制信道的多天线传输技术

■发射分集(图12)

在上行控制信道采用不同的码来区分的情况下，不同码序列相互正交，上行控制信道以码分复用CDM的方式复用上行信道资源，占用相同的时域和频域资源。上行控制信道通过使用多个解调参考信号在多个天线上传输实现传输分集，提高信号传输的可靠性。信道1和信道2(channel-1和channel-2)分别使用码序列1和码序列2(code-1和code-2)，且均使用解调参考信号DMRS-1和DMRS-2进行信道估计和控制信道符号的检测。上行控制信道的解调参考信号DMRS-1、DMRS-2等与上行控制信道在时域(TDM)和/或者频域(FDM)和/或者码域(CDM)正交。

■空间复用(图13)

在上行控制信道采用不同的码来区分的情况下，不同码序列相互正交，上行控制信道以码分复用CDM的方式复用上行信道资源，占用相同的时域和频域资源，不同的上行控制信道以空分复用的方式共享相同的码以提高上行的频谱利用率。信道1和信道2(channel-1和channel-2)分别使用码序列1和码序列2(code-1和code-2)，信道3和信道4(channel-3和channel-4)分别使用码序列1和码序列2(code-1和code-2)。channel-1和channel-3以空分复用的方式共享code-1，channel-2和channel-4以空分复用的方式共享code-2。channel-1和channel-2的解调需要通过DMRS-1的信道估计来实现，channel-3和channel-4的解调需要通过DMRS-1的信道估计来实现。上行控制信道的解调参考信号DMRS-1、DMRS-2等与上行控制信道在时域(TDM)和/或者频域(FDM)和/或者码域(CDM)正交。

■发射分集与空间复用的混合传输方式(图14)

在上行控制信道采用不同的码来区分的情况下，不同码序列相互正交，上行控制信道以码分复用CDM的方式复用上行信道资源，占用相同的时域和频域资源。不同的上行控制信道以空分复用的方式共享相同的码以提高上行的频谱利用率；上行控制信道通过使用多个解调参考信号在多个天线上传输实现传输分集，提高信号传输的可靠性。信道1和信道2(channel-1和channel-2)分别使用码序列1和码序列2(code-1和code-2)，信道2和信道3(channel-2和channel-3)以空分复用的方式共享code-1，channel-1使用解调参考信号DMRS-1和DMRS-2进行信道估计和符号检测，channel-2和channel-3的解调需要分别通过DMRS-1和DMRS-2的信道估计来实现。上行控制信道的解调参考信号DMRS-1、DMRS-2等与上行控制信道在时域(TDM)和/或者频域(FDM)和/或者码域(CDM)正交。

在以上的描述中，针对各个步骤，列举了多个实例，虽然发明人尽可能地标示出彼此关联的实例，但这并不意味着这些实例必然按照相应的标号存在对应关系。只要所选择的实例所给定的条件间不存在矛盾，可以在不同的步骤中，选择标号并不对应的实例来构成相应的技术方案，这样的技术方案也应视为被包含在本发明的范围内。

至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种上行控制信道数据传输方法，包括：

基站通过专用控制信道，分别向每个用户设备通知该用户设备的用户设备级下行-上行子频谱映射关系；以及

用户设备根据该用户设备的用户设备级下行-上行子频谱映射关系，通过与下行子频谱对应的上行子频谱，将与所述下行子频谱有关的控制信息传送至基站。

2.根据权利要求1所述的上行控制信道数据传输方法，其特征在于：

所述与所述下行子频谱有关的信息是下述信息中的至少一种：与通过所述下行子频谱传输的下行数据是否被成功接收有关的信息、和所述下行子频谱的信道状态信息。

3.根据权利要求2所述的上行控制信道数据传输方法，其特征在于：

针对所述下行子频谱的信道状态信息，基站半静态地配置为每个下行子频谱配置与之对应的控制信道的索引，用户设备根据所述半静态配置，确定上行控制信道的物理地址。

4.根据权利要求2或3所述的上行控制信道数据传输方法，其特征在于：

所述下行子频谱的信道状态信息包括下述信息中的至少一种：所述下行子频谱的信道质量、所述下行子频谱的信道预编码信息、所述下行子频谱的信道的秩、所述下行子频谱的信道估计、和所述下行子频谱的信道统计信息。

5.根据权利要求1所述的上行控制信道数据传输方法，其特征在于：

根据用户设备级下行-上行子频谱映射关系，当同一用户设备的不同下行子频谱被映射到同一上行子频谱时，在多个天线上传输与各个下行子频谱有关的上行控制信道。