控制信道信息传送方法以及使用该方法的基站和终端 本申请是原案申请号为 200580051722-9 的发明专利申请 ( 国际申请号 : PCT/ JP2005/018117, 申请日 : 2005 年 9 月 30 日, 发明名称 : 控制信道信息传送方法以及使用该 方法的基站和终端 ) 的分案申请。
技术领域 本发明涉及一种控制信道信息传送方法以及使用该方法的基站和终端, 更具体地 说, 涉及一种使用控制信道来自适应地控制通信参数的用于分组通信的控制信道信息传送 方法、 以及使用该方法的基站和终端。
背景技术
在第三代移动通信系统中, 使用自适应无线电链路, 例如自适应调制 / 解调、 HARQ( 混合自动重复请求 ) 和调度, 来增加数据分组的传送效率。使用个别或公共的控制信道对这样的自适应无线电链路进行控制, 并且将在与控 制信道基本同时地传送的数据信道中使用的链路参数通知给每个用户终端。
例如, 在自适应调制和编码 (AMC) 方案的情况下, 控制信道传送数据信道的调制 方案和编码率。在 HARQ 的情况下, 控制信道传送诸如要在数据信道上传送的分组的分组号 以及重传次数的信息。在调度的情况下, 控制信道传送诸如用户 ID 的信息。
根据第三代移动通信系统的 3GPP( 第三代伙伴协议 ) 标准化的 HSDPA( 高速下行 链路分组接入 ), 如在非专利文献 1 中所描述的, 通过使用称为 HS-SCCH( 用于 HS-DSCH 的共 享控制信道 ) 的公共控制信道来执行如表 1 所示的控制信息传送。
表1
信道化码组信息 7 比特
调制方案信息 1 比特
传送块大小信息 6 比特
混合 ARQ 处理信息 3 比特
冗余和星座图 (constellation) 版本 3 比特
新数据指示符 1 比特
Ue 身份 16 比特
此外, 根据上述的 HSDPA, 当在示出了无线电环境和传送速度之间的关系的图 1 中 应用 AMC 方案时, 在变化的无线电环境 I 中的良好传播状态 ( 超过阈值级别 TH) 下, 通过将 调制方案设置为 16QAM( 正交调幅 ) 用增加的编码率执行高速数据传送。
另一方面, 在不好的传播状态 ( 低于阈值级别 TH) 下, 通过将调制方案设置为 QPSK( 正交移相键控 ) 用降低的编码率以低速执行数据传送。
这样, 通过使用 AMC 方案改变用户传送速度, 保持质量不变。即, 如上述图 1 中所 示, 根据 HSDPA, 使得 HS-DSCH 的调制方案和编码率、 用户数据可以根据传播状态 I 而变化。 此外, 还将作为与上述用户数据相关的控制信息的 HS-SCCH 与用户数据 (HS-DSCH) 一起传送。 然而, 此时, 关于 HS-SCCH 即控制信息, 如示出了无线电环境和信息量之间的关系 的图 2 中所示, 对控制信息 IV 的纠错编码的编码率是恒定的, 由此, 不管无线电环境 I 好还 是不好, 要传送的信息量保持恒定。
在上述的情况下, 当无线电环境 I 处于良好状态下时, 对于传送的控制信息来说, 质量变得过度了。
此外, 在下一代移动通信系统中, 为了实现高速数据传送, 采用了多载波传送和使 用多个天线的 MIMO( 多输入多输出 ) 传送。在该情况下, 可以通过逐个子载波且基于各个 传送天线地使用无线电参数自适应控制来进一步改善传送特性。
当使用上述的 MIMO 时, 根据传播状态 I 好还是不好, 执行对是否应用 MIMO 的控 制, 如图 3 中所示。即, 在示出了在是否应用 MIMO 和传送速度之间的关系的图 3 中, 当应用 MIMO 时传送速度变高, 而在相反情况时, 传送速度变低。
此外, 本发明的申请人先前已经提出了如下发明 : 根据在采用 MIMO 的传送系 统中的预定状态 ( 是否应用了 MIMO), 从各自具有不同信息量的多个控制信道格式中选 择一个控制信道格式, 并且使用上述选择的控制信道格式来传送控制信道 ( 国际申请 WO/2006/070466 号公报 : 此后简称为先前申请 )。
上述先前申请针对这样的假定情况 : 根据是否应用了 MIMO, 控制信道信息位数是 不同的。作为先决条件, 当对用户数据应用 MIMO 时 ( 时段 III), 信息位数 IV 增加, 如图 4 中所示, 而当不对用户数据应用 MIMO 时, 信息位数减少, 如图 5 中所示。
由此, 如示出了在 MIMO 应用和控制信道信息量之间的关系的图 6 中所示, 在应用 了 MIMO 的传播环境 I 的时段 III 中, 存在如下的问题 : 可变参数的数量增加, 并且控制信道 所需要的信息位数增加。 此外, 当单个帧中的同时复用用户的数量增加时, 存在控制信道信 息也与用户数量成比例地增加的问题。
[ 非专利文献 1]
3GPP TS 25.212V5.9.0(2004-06)
发明内容 本发明要解决的问题
由此, 本发明专注于通过使得对 HS-SCCH 即控制信道信息的纠错编码的编码率可 变来解决应用了 AMC( 自适应调制和编码 ) 方案的分组型数据传送中的上述问题。
解决问题的手段
作为解决上述问题的本发明的第一方面, 控制信道信息传送方法包括以下步骤 : 基于自适应调制和编码方案对控制信道信息执行纠错编码 ; 通过使用预定的调制方案, 对 经纠错编码的控制信道信息进行调制和传送 ; 并且, 根据传播状态而使得纠错编码中的编 码率有所不同。
此外, 作为解决上述问题的本发明的第二方面, 控制信道信息传送方法包括以下 步骤 : 使用恒定的编码率, 基于自适应调制和编码方案对控制信道信息执行纠错编码 ; 通 过使用预定的调制方案, 对该经纠错编码的控制信道信息进行调制和传送 ; 并且, 在调制之 前, 根据传播状态, 对该经纠错编码的信号进行码抽取或码重复。
此外, 作为解决上述问题的本发明的第三方面, 基于自适应调制和编码方案的控 制信道信息传送系统包括 : 纠错编码单元, 其在基站侧对控制信道信息进行纠错编码 ; 以 及调制单元, 其按预定的调制方案对纠错编码单元的编码输出进行调制。此外, 设置如下 : 根据传播状态而使得纠错编码单元中的编码率有所不同。
此外, 在上述方面, 将应用了多输入多输出时的控制信道的编码率设置为大于没 有应用多输入多输出时的编码率, 从而不管是否应用多输入多输出, 传送码位数都恒定。
在上述方面, 在接收侧, 与根据传播状态而有所不同的编码率相对应的各个纠错 解码单元执行对共同接收的信号的纠错解码, 此外, 确定经纠错解码的信号的似然性, 并且 基于似然性确定结果而输出被确定为有效的经纠错解码信号。
通过根据附图描述的本发明的实施方式, 本发明的特征将变得明显。 附图说明 图 1 的图示出了作为现有技术的 HSDPA 的 HS-DSCH 的 AMC 控制中的无线电环境和 传送速度之间的关系。
图 2 的图示出了作为现有技术的 HSDPA 的 HS-SCCH 中的无线电环境和信息量之间 的关系。
图 3 的图示出了先前申请中的应用了 MIMO 的 HS-DSCH 中的无线电环境和传送速 度之间的关系。
图 4 的图示出了当应用 MIMO 时的控制信道格式的实施例。
图 5 的图示出了当不应用 MIMO 时的控制信道格式的实施例。
图 6 的图示出了当应用 MIMO 时的 HS-SCCH 中的无线电环境和信息量之间的关系 的图。
图 7 示出了应用了本发明的包括基站 1 和用户终端 2 的传送系统的结构框图。
图 8 的图示出了对应于先前申请的发明的控制信道生成部 12 的结构。
图 9 的图示出了根据本发明的控制信道生成部 12 的第一示例性结构。
图 10 的图示出了当应用本发明时 MIMO 的应用和控制信道信息量之间的关系。
图 11 的图示出了根据本发明的控制信道生成部 12 的另一示例性结构。
图 12 的图示出了根据本发明的用户终端中的控制信道解调部件的示例性结构。
图 13 的图示出了本发明的效果与使用先前申请的发明的情况的比较。
具体实施方式
以下, 参考附图描述本发明的实施方式。
图 7 示出了应用了本发明的包括基站 1 和用户终端 2 的传送系统的结构框图。具 体地说, 本发明的特征在于控制信道生成部 12 的实施方式的结构。
关于从基站 1 到用户终端 2 的下行链路控制信道传送, 使用应用了 MIMO 的先前申 请的实施方式来描述本发明的特征。然而, 本发明的应用不限于图 7 中示出的传送系统结 构。
基站 1 中的格式选择 / 指定部 10 基于包括复用用户的数量、 用户终端的发送 / 接 收功能、 下行链路 QoS 和下行链路 CQI( 信道质量指示符 ) 的信息, 来选择控制信道格式。这里, 要选择的控制信道格式的实施例如之前在图 4( 表 2) 和图 5( 表 3) 中所示。
图 4 中示出的控制格式 A 包括调制方案 ( 天线 1)- 调制方案 ( 天线 4)、 编码率、 扩 频因子和码集, 作为自适应控制参数。例如, 在调制方案 ( 天线 1)- 调制方案 ( 天线 4) 中, 设置有四 (4) 个调制方案类型 (QPSK、 8PSK、 16QAM、 64QAM) 作为可变范围。在表 2 中示出的 上述控制信道格式 A 中, 自适应参数的类型和可变范围很宽, 例如, 在 MIMO 传送时, 调制方 案可以逐个天线地变化。
同时, 图 5 中示出的控制格式 B 包括调制方案 ( 对天线是共同的 )、 编码率、 扩频 因子和码集, 作为自适应控制参数。例如, 在调制方案 ( 共同 ) 中, 设置有两个调制方案类 型 (QPSK、 16QAM) 作为可变范围。在表 3 中示出的上述控制信道格式 B 中, 与控制信道格 式 A 相比, 自适应控制参数的类型和可变范围是有限的, 并且位数近似为控制信道格式 A 的 1/2。
返回参考图 7, 经由选择器 15 和发送器 16, 从信令生成部 11 将表示在格式选择 / 指定部 10 中选择的控制信道格式的指定的信息通知给用户终端 2, 作为信令信息。 而且, 将 格式指定信息通知给控制信道生成部 12 和数据信道生成部 13。
控制信道生成部 12 是本发明的特征部分, 并且具有对应于随后描述的实施方式 的不同结构和功能, 但是作为基础结构, 该结构包括纠错编码单元和调制单元。 在复用部 14 中基于格式指定信息对在控制信道生成部 12 和数据信道生成部 13 中生成的控制信道和数据信道进行复用, 此后, 通过发送器 16 将控制信道和数据信道经由 下行链路发送到用户终端 2。
用户终端 2 中的信令解调部 22 对通过接收器 20 从基站 1 所通知的信令信息 ( 格 式指定信息 ) 进行解调, 并且将下行链路控制信道格式通知给控制信道解调部 23。控制信 道解调部 23 基于从信令解调部 22 所通知的下行链路控制信道格式, 对控制信道进行解调。 控制信道解调部 23 将从控制信道解调出的下行链路自适应控制参数通知给数据信道解调 部 21。
数据信道解调部 21 使用从控制信道解调部 23 通知的自适应控制参数, 执行对数 据信道的解调。
用户终端 2 中的传播路径测量部 24 测量用于选择下行链路控制信道格式的下行 链路 CQI。 通过从用户终端 2 到基站 1 的上行链路控制信道将下行链路 CQI 与上行链路 QoS 和用户终端 2 的发送 / 接收功能一起传送到基站 1。
接下来, 将描述从用户终端 2 到基站 1 的上行链路控制信道传送。
类似于下行链路控制格式, 在基站 1 的格式选择 / 指定部 10 中选择上行链路控制 信道格式。为了选择上行链路控制信道格式, 使用包括复用用户的数量、 用户终端的发送 / 接收功能、 上行链路 QoS、 上行链路 CQI( 信道质量指示符 ) 等的信息集。
经由选择器 15 和发送器 16, 将所选择的上行链路控制格式从信令生成部 11 通知 给用户终端 2, 作为信令信息。 信令解调部 22 对从基站 1 所通知的信令信息进行解调, 确定 上行链路上的控制信道和数据信道的指定 ( 复用方法 ), 并且将上述格式指定信息通知给 控制信道生成部 25 和数据信道生成部 27。
在基站 1 中, 将由格式选择 / 指定部 10 选择的上行链路控制信道格式通知给用于 上行链路的控制信道解调部 18。
控制信道解调部 18 基于从格式选择 / 指定部 10 通知的上行链路控制信道格式, 对控制信道进行解调。控制信道解调部 18 将解调出的上行链路自适应控制参数通知给数 据信道解调部 19。
数据信道解调部 19 使用从控制信道解调部 18 通知的自适应控制参数, 执行对数 据信道的解调处理。由基站 1 中的传播路径测量部 17 测量用于选择上行链路控制信道格 式的上行链路 CQI。
另外, 从传播路径测量部 17 将测量的上行链路 CQI 通知给格式选择 / 指定部 10。 而且, 将通过从用户终端 2 到基站 1 的上行链路控制信道传送到基站 1 的上行链路 QoS、 下 行链路 CQI 和用户终端 2 的发送 / 接收功能传送到格式选择 / 指定部 10。
接下来, 在图 7 中, 将描述构成本发明的特征的控制信道生成部 12 的示例性结构。 这里, 在先前申请中, 已经假定了应用 MIMO 的情况, 其中, 控制信道信息位的数量根据是否 应用 MIMO 而不同, 如图 4 和图 5 中所示。
即, 从多个控制信道格式中, 选择且使用一个控制信道格式, 使得当对用户数据应 用 MIMO 时控制信道信息集的数量较大 ( 参考图 4), 而当不对用户数据应用 MIMO 时控制信 道信息集的数量较小 ( 图 5)。 在上述情况下, 控制信道生成部 12 的结构如图 8 中所示。
提供了纠错编码单元 120 和调制单元 121。 在纠错编码单元 120 中执行纠错编码, 与之对应, 在用户终端 2 侧的控制信道解调部 23 中执行纠错解码。
现在, 让编码率 R 为 R = 0.241, 其中 R 是要发送的码信息位数与其通过纠错编码 而获得的发送码位数的比率。当在图 8 中未应用 MIMO 时, 要发送的帧中的码信息位数是 68, 而发送码位数变为 282 = (68×1/0.241) 位。
同时, 当应用 MIMO 时, 如果要发送的帧中的码信息位数是 141, 则发送码位数变为 585 = (141×1/0.241) 位。
这样, 因为编码率固定, 所以存在这样的问题 : 当应用 MIMO 时发送码位数变大, 如 图 6 中所示。
由此, 本发明的目标是解决上述问题。
图 9 的图示出了根据本发明的控制信道生成部 12 的第一示例性结构。类似于图 8 中示出的结构, 控制信道生成部 12 包括纠错编码单元 120 和调制单元 121。
区别于图 8 中所示结构的特征是纠错编码单元 120 中的编码率是可变化的。
大编码率的情况相对于传播路径错误较弱, 而小编码率的情况相对于传播路径错 误较强。同时, 当很少存在传播错误时应用 MIMO, 并且当频繁出现传播错误时不应用 MIMO。
因此, 根据本发明, 当对用户数据应用 MIMO 时, 生成控制信道的纠错编码单元的 编码率增大。相反, 当不对用户数据应用 MIMO 时, 生成控制信道的纠错编码单元的编码率 减小。
作为一个实施方式, 当对用户数据应用 MIMO 时, 控制信道生成部 12 中的纠错编码 单元 120 的编码率被设置为 0.5。
由此, 发送码位数为 282( = 141÷0.5), 而当不对用户数据应用 MIMO 时, 如图 8 中示出的示例性情况, 纠错编码单元 120 中的编码率被设置为 0.24, 并且因此传送 282( = 141÷0.5) 比特。
由此, 不管是否应用 MIMO, 发送码位数是一样的, 可以获得恒定的控制信息质量而 不浪费无线电资源。
图 10 的图示出了当应用本发明时 MIMO 的应用和控制信道信息量之间的关系。与 图 6 相比较, 即使应用 MIMO, 也可以使得纠错编码的发送码位数恒定。因此, 可以防止浪费 资源。
图 11 的图示出了根据本发明的控制信道生成部 12 的另一示例性结构。在本实施 方式中, 存在这样的特征 : 在纠错编码单元 120 和调制单元 121 之间提供了选择性地应用穿 孔 (puncture) 功能或重复功能的单元 122。
即, 根据本实施方式, 不管是否应用 MIMO, 都使得纠错编码单元 120 的编码率恒 定。 同时, 设置为如下 : 通过在纠错编码单元 120 的输出端提供具有穿孔功能或重复功能的 单元 122, 来以等效方式改变编码率。
由此, 在调制单元 121 的输入端上使编码率可变, 这与图 9 中示出的控制信道生成 部 12 的结构具有同样的意义。
现在, 在提供了穿孔功能的情况下, 通过穿孔功能, 当应用 MIMO 时, 单元 122 以一 定的时间间隔执行对纠错编码单元 120 的输出数据的抽取处理。当不应用 MIMO 时, 使得纠 错编码单元 120 的输出数据不经改变地通过。由此, 不管是否应用 MIMO, 当纠错编码单元 120 的输出输入到调制单元 121 时, 比特计数是一样的。
此外, 当提供了重复功能时, 通过重复功能, 当不应用 MIMO 时, 单元 122 重复地输 出纠错编码单元 120 的输出数据的相同位。同样, 在该情况下, 也可以使得当不应用 MIMO 时的发送位数与应用 MIMO 时的发送位数基本相等。
图 12 示出了本发明的另一实施方式。在图 7 中示出的传送系统中, 作为基站 1 中 的信令生成部 11 的功能, 通知是否应用了 MIMO 和控制信道生成部 12 中的格式。图 12 中 所示的实施方式使得信令生成部 11 的上述功能不必要。
即, 在用户终端 2 即接收侧中, 使用对应于应用 MIMO 和不应用 MIMO 的情况的两种 控制信道格式进行接收。于是, 从接收的数据来检测显现为正确的任何一种格式。由此, 基 站 1 即发送侧可以将是否应用 MIMO 通知给接收端, 而无需使用信息位资源来通知是否应用 MIMO。
在图 12 所示的控制信道解调部 23 中, 在无需进行信令解调而对从基站 1 侧发送 的信号进行解调的解调器 230 的输出侧上, 提供了两个纠错解码单元 231a、 231b, 分别对应 于上述两种控制信道格式。
第一纠错解码单元 231a 可以在对不应用 MIMO 时位数为 68 的帧信号进行纠错解 码时获得正确的输出。为此, 纠错解码单元 231a 基于假定的编码率= 0.24 执行纠错解码。
同时, 第二纠错解码单元 231b 可以在对应用 MIMO 时位数为 141 的帧信号进行纠 错解码时获得正确的输出。为此, 基于假定的编码率= 0.5 来执行纠错解码。
可靠性确定和选择单元 232 根据第一纠错解码单元 231a 和第二纠错解码单元 231b 的输出来确定哪个解码结果显现为正确, 并且基于上述结果选择纠错解码单元 231a、 231b 的任一侧的输出。
由此, 可能节省用于通知是否应用 MIMO 的信息位资源。
图 13 的图示出了本发明的效果与使用先前申请的发明的情况的比较。图 13A 示出了来自使用 HSDPA 的基站的发送功率比。图 13A 中未示出的其余功率 对应于指定给业务信道的功率。
图 13B 示出了基于 HS-SCCH 中的信道数量从图 13A 获得的业务信道中的可用功 率。 如之前描述的, 根据先前申请中的发明, 即使信息量很大, HS-SCCH 的编码率也恒定。 根 据是否应用 MIMO, 业务信道的可用功率变得不同 ( 参考图 13B 中的 III)。相反, 根据本发 明, 上述功率恒定 ( 参考图 13B 中的 IV)。
例如, 在业务信道是两个信道的情况下 ( 图 13B 中的箭头所示 ), 在功率角度, 本发 明的效果与先前申请中的发明相比较, 是其 1.5 倍大。
产业应用性
如已经根据附图描述的, 在本发明中, 通过使得纠错编码的编码率可以根据控制 信道模式而改变, 不管传播状态好还是不好的, 都可以保持传送质量恒定, 此外, 即使应用 MIMO, 也可以防止对控制信息位传送的过剩质量。