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用于在无线通信系统中传送控制信息的方法
    【技术领域】

    本发明涉及一种用于在无线通信系统中传送控制信息的方法和设备，并且更具体地，涉及一种通过使用由多个终端中的每一个所共享的资源来传送诸如确认/否定确认(ACK/NAK)信息或调度请求信息之类的控制信息的方法和设备。

    当在无线通信系统中多个用户(终端)同时使用ACK/NAK信道时，在多个终端中可以使用码分复用(CDM)技术。在CDM中，多个终端中的每一个传送通过将要传送的信号乘以向多个终端中的每一个分配的扩频码(speading code)而获得的结果。

    本发明涉及当多个终端使用沿着频率轴的扩频码和沿着时间轴的扩频码时、对多个终端的信号进行标识。

    本发明来源于由信息和通信部(MIC)以及信息技术促进协会(IITA)的信息技术(IT)研究和开发(R&D)计划所支持的研究[项目管理编号：2005‑S‑404‑13，研究题目：用于3G演进的无线电传送技术的研究和开发(Research & Development of Radio Transmission Technology for 3G Evolution)]。

    背景技术

    当接收机成功解调所接收的数据时，该接收机传送确认(ACK)信号到发射机，而当接收机未能解调所接收的数据时，该接收机传送否定确认(NAK)信号到发射机。ACK/NAK信号中的每一个被表达为每码字一个比特。应该使得ACK/NAK信号能够被多个用户(终端)使用给定的时间和频率资源、通过多路复用而同时传送。

    这样的多路复用技术被分类为频分复用(FDM)和码分复用(CDM)。FDM是其中多个不同的终端使用不同的时间/频率资源的多路复用形式；而CDM是其中多个不同的终端使用相同的时间/频率资源、但是传送通过将信号乘以特定的正交码而获得的结果、使得接收机可标识多个不同的终端的多路复用形式。

    在上行链路中，经常使用具有理想的峰均功率比(PAPR)的Zadoff‑Chu序列。这样的Zadoff‑Chu序列可通过循环延迟、而不是在频域中将信号乘以特定代码而实现终端之间的正交性。

    对于终端而言需要上行链路ACK/NAK信号，以向基站通知下行链路数据的成功或不成功(ACK或NAK)接收，并且需要用于传送下行链路数据的每码字一个比特。

    图1图示了在第3代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)系统中、终端用于执行上行链路ACK/NAK信令所使用的时间/频率资源。参考图1，一个控制信道所使用的资源被分组为两个单独的资源块。两个资源块中的每一个包括：沿着频率轴的N个副载波；和沿着时间轴的、与一个时隙对应的7个正交频分复用(OFDM)码元。一个时隙具有0.5ms的持续时间。

    在图1中，多个终端可共同使用一个控制信道。也就是说，控制信道A或控制信道B可由多个终端来共享。

    在这个情况下，为了标识使用相同的控制信道的多个终端，向多个终端中的每一个分配特定的代码序列。也就是说，多个终端中的每一个通过使用它的所分配的特定代码而生成沿着频率轴和时间轴而扩频的信号、并传送所述信号。

    图2图示了向ACK/NAK信道中的N个副载波中的每一个传送的代码序列和码元，所述ACK/NAK信道占用包括沿着频率轴的N个副载波和沿着时间轴的7个OFDM码元的资源块。在图2中，与参考图1而描述的一个时隙对应的资源块占用频率轴上的N个副载波，并包括时间轴上的7个码元块BL#0至#6。

    当使用CDM来标识多个终端的信号时，可以将序列和码元映射到每个时间/频率资源，如图2所图示。为了标识多个终端的信号，序列被施加到频率轴和时间轴中的每一个。在图2申，参考信号用于信道估计，并且传送终端和基站之间的预定信号。

    基站通过参考信号来估计信道，并使用信道估计的结果，以便对由控制信号传送的ACK/NAK码元进行解调。每个时间/频率资源承载被乘以两个或三个码元的信号。

    也就是说，通过将频率轴序列码元乘以时间轴序列码元Ri(i＝0，1，2)来获得在其上承载参考信号的时间/频率资源。通过将频率轴序列码元时间轴序列码元Ci(i＝0，1，2，3)、和ACK/NAK码元Q相乘来获得在其上承载控制信号的时间/频率资源。

    在图2中，频率轴序列码元指示Zadoff‑Chu序列，并通过等式1来提供，其中N_ZC是向沿着频率轴的第k副载波施加的Zadoff‑Chu序列的长度，m是主索引，而q是循环延迟索引。

    [等式1]

     $C_q^m\left(k\right)=\exp \left[i\frac{2\mathrm{\π}}{N_{\mathrm{ZC}}}m\left(\frac{(k-q)(k-q+1)}{2}\right)\right],k=\mathrm{0,1,2},...,N-1$

    一个序列被施加到沿着时间轴的参考信号和控制信号中的每一个。也就是说，向图2中的控制信号施加的序列被表达为C₀、C₁、C₂、和C₃。向参考信号施加的序列被表达为R₀、R₁和R₂。

    当前，3GPP LTE考虑其中每时隙三个参考信号被用于上行链路ACK/NAK信道的配置。

    此外，为了标识多个终端，沿着频率轴来使用Zadoff‑Chu序列，并且可以沿着时间轴来使用离散傅立叶变换(DFT)向量、沃尔什‑哈达玛(Walsh‑Hadamard)序列、或Zadoff‑Chu序列。

    【发明内容】

    技术问题

    当在无线通信系统中多个终端共享相同的资源时，并且当传送诸如确认/否定确认(ACK/NAK)信息或调度信息之类的控制信息时，需要一种用于有效地执行码分复用(CDM)、以标识多个终端的方法。具体地，必须开发一种以下方法，通过所述方法，可根据每个小区条件来选择并使用CDM的代码序列。

    技术解决方案

    根据本发明的一方面，提供了一种用于在其中多个终端共同使用频率和时间资源的无线通信系统中选择信号的方法，所述方法包括如下操作：确定小区中的条件信息；根据小区中的条件信息，向多个终端传送关于要选择的代码序列的信息；以及根据小区中的条件信息，选择具有不同长度的多个时域正交序列中的一个。

    根据本发明的另一方面，提供了一种用于在其中终端根据小区中的条件信息来选择代码的无线通信系统中形成信号的方法，所述方法包括如下操作：接收小区中的条件信息；根据所述条件信息来选择具有不同长度的多个时域正交序列中的一个；以及向终端分配所选择的时域正交序列的代码。

    根据本发明的另一方面，提供了一种用于在其中终端分配正交码的无线通信系统中形成信号的方法，所述方法由终端来执行，并且所述方法包括如下操作：从基站接收正交覆盖(cover)索引，其中所述正交覆盖索引在所述终端与共享相同资源的第二终端之间实现长度为2的正交性；将控制信息乘以与沿着时间轴的正交覆盖索引对应的时间轴代码码元；获得沿着频率轴的循环移位索引，其中所述循环移位索引与共享相同资源的第二终端的循环移位索引相同，并且将控制信息乘以与所述循环移位索引对应的频率轴代码码元；以及传送所述控制信息到基站。

    根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中根据小区中的条件来选择具有不同长度的多个代码序列中的一个的基站设备，所述基站设备包括：小区条件确定单元，用于根据小区中的终端的速度条件来确定小区的条件；代码序列选择信息传送单元，用于向终端传送根据所确定的小区的条件来确定的代码序列选择信息；以及代码序列选择单元，用于选择根据所确定的小区的条件来确定的代码序列。

    根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中根据小区中的条件来选择具有不同长度的多个代码序列中的一个的终端设备，所述终端设备包括：代码序列选择信息接收单元，用于从基站设备接收代码序列选择信息，其中所述代码序列选择信息构成关于要选择的代码序列的长度的信息；代码序列选择单元，用于根据所接收的代码序列选择信息，选择具有不同长度的多个代码序列中的一个；以及代码序列分配单元，用于向终端分配所选择的代码序列。

    有益效果

    根据本发明，当在无线通信系统中多个终端同时使用确认/否定确认(ACK/NAK)信道时，执行码分复用(CDM)，并且采用使用了全部频率轴和时间轴的扩频码，使得可以有效地标识多个终端。

    【附图说明】

    图1图示了在第3代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)系统中、终端用于通过控制信道来传送上行链路确认/否定确认(ACK/NAK)信号所使用的时间/频率资源。

    图2图示了向确认/否定确认(ACK/NAK)信道中的N个副载波中的每一个传送的代码序列和码元，所述ACK/NAK信道占用包括沿着频率轴的N个副载波和沿着时间轴的7个正交频分复用(OFDM)码元的资源块。

    图3图示了根据本发明的实施例的、包括每时隙3个参考信号的ACK/NAK信道的时隙结构。

    图4图示了根据本发明的另一实施例的、包括每时隙3个参考信号的ACK/NAK信道的时隙结构。

    图5图示了根据本发明的另一实施例的、包括每时隙3个参考信号的ACK/NAK信道的时隙结构。

    图6是根据本发明的实施例的方法的流程图，通过所述方法，终端选择性地使用长度为2或4的用于实现正交性的时间轴代码序列、并向基站传送控制信息。

    图7图示了根据本发明的实施例的、无线通信系统中的基站设备。

    图8图示了根据本发明的实施例的、无线通信系统中的终端设备。

    【具体实施方式】

    现在，将参考其中示出了本发明的示范实施例的附图，来更完全地描述根据本发明的、当在无线通信系统中多个终端同时使用确认/否定确认(ACK/NAK)信道时、用于有效地标识所述多个终端的代码分配方法。

    当确定了关于本发明的公知功能和配置的详细说明可能削弱本发明的要点时，将不提供所述详细说明。考虑到本发明中的功能而使用下文中使用的术语，并且所述术语可根据用户的或操作者的意图或通常实践而被改变。相应地，将基于本发明的描述的全部内容来定义所述术语。

    在本发明中，控制信息可以是ACK/NACK(NAK)信号、调度请求信息、信道质量指示(CQI)信息、预编码矩阵指示符(PMI)信息、和等级指示(RI)信息，但是本发明不限于此。

    在本发明的实施例中，ACK/NAK信号被描述为控制信息。然而，本领域的普通技术人员将理解，所述实施例可应用于传送其它控制信息。

    具体地，下文中使用的术语“频率轴代码”或“频率轴代码索引”可与“循环移位”或“循环移位索引”互换，并且下文中使用的术语“时间轴代码”或“时间轴代码索引”可与“正交覆盖”或“正交覆盖索引”来互换。

    此外，下文中使用的术语“频率轴代码序列”具有与“频域标识序列”或“频域正交序列”相同的含义，并且下文中使用的术语“时间轴代码序列”具有与“时域标识序列”或“时域正交序列”相同的含义。

    图3至图5图示了根据本发明的实施例的、ACK/NAK信道的时隙结构。参考图3至图5，一个时隙包括3个参考信号和4个控制信号，但是每时隙的参考信号和控制信号的数目可不同。

    为了标识多个终端的信号，接收机应该能够接收和标识由多个终端传送的参考信号，并且还应该能够接收和标识由多个终端传送的控制信号。如上所述，使用频率轴和时间轴资源二者的码分复用(CDM)技术可用于标识所述信号。

    用于时间轴CDM的时间轴序列是正交序列。当沿着时间轴的连续正交频分复用(OFDM)码元的数目是N_t时，序列长度可以是N_t，并且可以形成用于实现其间正交性的N_t个序列。当第i序列被表达为行向量时，该正交性用等式2来表达。

    [等式2]

     $G_i\·G_j^{+}=[C_{i,0},C_{i,1},...,C_{i,N_t-1}]\·\left[\begin{array}{c}{C}_{j,0}^{*}\\ C_{j,1}^{*}\\ .\\ .\\ C_{j,N_t-1}^{*}\end{array}\right]=\underset{k=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{i,k}{C}_{j,k}^{*}=N_t{\mathrm{\δ}}_{i,j}$

    其中

    理论上，如果频率轴资源的总数是M并且一个时隙包括图3至图5中的3个参考信号，则可以通过CDM来标识总共M×3个参考信号。

    此外，如果频率轴资源的总数是M并且一个时隙包括图3至图5中的4个控制信号，则可以通过CDM来标识总共M×4个控制信号。

    然而，由于每个终端应该传送至少一个参考信号以便基站通过使用该参考信号来解调控制信号，所以可区分的终端的总数是M×3。在这个情况下，扩频因子(SF)为3的正交序列被用于参考信号，而SF为4的正交序列被用于控制信号。

    表1示出了长度为4的沃尔什‑哈达玛代码。

    [表1]沃尔什‑哈达玛代码

       C₀  C₁  C₂  C₃  WC0  1  1  1  1  WC1  1  ‑1  1  ‑1  WC2  1  1  ‑1  ‑1  WC3  ‑1  ‑1  1  1

    由于沃尔什‑哈达玛代码的长度为4，所以可在用于控制信号的时间轴CDM中使用沃尔什‑哈达玛代码。当可区分终端的总数是M×3时，可选择并使用4个序列中的3个。例如，可使用表1中的WC0、WC1、和WC2，而不使用WC3。然而，有可能不使用WC0、WC1、和WC2中的一个，而使用剩下的3个序列。

    参考表1的方法将长度为3的正交序列用于所有参考信号，并将长度为4的正交序列用于所有控制信号，并因此可标识沿着频率轴使用相同Zadoff‑Chu序列的3个终端。然而，当终端具有高速度时，不能实现用于参考信号和控制信号的序列的正交性。

    具体地，由于4个控制信号被沿着时间轴而彼此远离地定位，所以4个控制信号更加对速度敏感。也就是说，对于高速终端无法保证正交性。当没有实现正交性时，接收机可能不标识多个终端的信号，从而CDM性能实质上恶化。

    为了解决这些问题，在其中小区包括许多高速终端的情况下，在用于控制信号的时间轴CDM中使用的代码序列的长度可减少到2。当该长度减少到2时，与当长度为4时的情况相比，高速时的性能改善。然而，可标识终端的总数从M×3减少到M×2。尽管可标识终端的总数被减少，但是保证了正交性，从而可以改善CDM性能。

    表2示出了其中向控制信号施加长度为2的沃尔什‑哈达玛序列代码的情况。

    [表2]沃尔什‑哈达玛代码

       C₀  C₁  C₂  C₃  WC0  1  1  1  1  WC1  1  ‑1  1  ‑1

    当在用于控制信号的时间轴CDM中使用长度为2的沃尔什‑哈达玛序列代码时，可区分终端的总数是M×2。表2的代码对应于表1中代码的子集，从而可以在不增加附加复杂性的情况下实现表2的代码。

    根据本发明的另一实施例，共享相同资源的两个终端可从基站接收代码序列信息，其中，根据所述代码序列信息，两个终端获得沿着频率轴的相同循环移位，并被分配沿着时间轴的实现长度2的正交码序列。也就是说，两个终端可接收以下信息，通过所述信息，可向所述两个终端分配诸如沿着时间轴的长度为2的沃尔什‑哈达玛代码之类的正交码序列。

    更具体地，使用相同资源的两个终端被分配表2中所示的长度为2的沃尔什‑哈达玛代码。两个终端中的每一个接收诸如WC0或WC1之类的正交覆盖索引，并将所述正交覆盖索引乘以要传送的控制信息(诸如ACK/NAK控制信息)。通过这样做，实现了正交性，以便标识所述两个终端。

    当时间轴序列的长度短于终端的相干长度时，维持时间轴序列的正交性。终端的速度越高，相干长度就越短。这样，为了维持多个高速终端之间的正交性，理想的是，用于实现正交性的时间轴序列的长度短。因此，在包括许多高速终端的小区中，使用如表2中所示的长度为2的代码序列比使用表1中所示的长度为4的代码序列更好。

    此时，使用长度为2的相同正交码序列的终端可被沿着频率轴而彼此远离地定位，以便避免干扰。优选地，每个终端之间的最小距离可大于2。

    表3示出了根据本发明的另一实施例的序列分配。

    [表3]控制信息信号序列分配

    

    

    表3示出了根据本发明的实施例的、用于终端#1至#12的代码序列分配。参考表3，明显的是，关于循环移位索引，将被分配相同代码序列的终端#1和#7、以及终端#2和#8分开得与4一样远。尽管终端#1和终端#7共享相同的资源，但是传送通过将正交序列乘以控制信息而获得的结果，从而接收机可区分开终端#1和终端#7。

    图6是根据本发明的实施例的方法的流程图，通过所述方法，终端选择性地使用长度为2或4的用于实现正交性的时间轴代码序列，并向基站传送控制信息。

    首先，终端从基站接收代码序列选择信息(操作610)。代码序列选择信息包括以下基站的信息，该基站确定小区中的条件，以便向终端通知是选择长度短的时间轴代码序列还是选择长度相对长的时间轴代码序列。

    例如，在其中该小区包括多个高速终端的情况下，基站可向终端通知使用长度为2的沃尔什‑哈达玛序列，并且可同时向终端通知长度为2的用于实现正交性的正交覆盖索引。终端接收所述正交覆盖索引，并将控制信息乘以与所述正交覆盖索引对应的时间轴代码码元(操作620)。通过这么做，可以将该终端与共享了相同循环移位索引的其它终端区分开。

    之后，终端将控制信息乘以与沿着频率轴的循环移位索引对应的频率轴代码码元(操作630)。最后，终端传送控制信息到基站(操作640)。

    根据本发明的实施例，在用于参考信号的时间轴CDM中使用长度为3的离散傅立叶变换(DFT)代码。在用于控制信号的时间轴CDM中，将表1和表2中所示的代码序列中的一个设置为根据小区条件来选择。基站应该向终端通知由该小区使用的代码长度。例如，为了向终端通知是使用表1的代码序列还是使用表2的代码序列，基站可使用来自小区中的广播信息的1比特。

    根据具有1比特的信息，终端可知道是存在M×3个ACK/NAK信道还是存在M×2个ACK/NAK信道，并根据预定的规则而使用M×3个或M×2个ACK/NAK信道中的一个。

    以这个方式，终端从基站接收关于根据小区条件而要使用哪个代码序列的信息，并且基于所述信息，选择性地使用具有满足所述小区条件的长度的序列。也就是说，在其中多个高速终端处于小区中的情况下，可以使用诸如长度为2的代码序列之类的短长度代码序列。相反地，在其中所述小区不包括许多高速终端的情况下，可以使用诸如长度为4的代码序列之类的长长度代码序列。通过这么做，可增加可区分的终端的数目。

    图7图示了根据本发明的实施例的、应用了图6的方法的基站设备700。

    参考图7，根据本发明的当前实施例的基站设备700包括：小区条件确定单元710、代码序列选择信息传送单元720、和代码序列选择单元730。小区条件确定单元710根据小区中的条件来确定要使用哪个代码序列。如上所述，在其中小区包括多个高速终端的情况下，可使用短长度代码序列。然而，在其中小区不具有许多高速终端的情况下，使用长长度代码序列可能更加有效。

    在基站设备700与终端之间共享所述小区条件确定单元710的确定结果，以便使用相互预定的代码序列。小区条件确定单元710的确定结果被传送到代码序列选择信息传送单元720。所述代码序列选择信息传送单元720使用来自小区中的广播信息的1比特，从而向终端通知关于要选择哪个代码序列的信息。

    可能预定的是，当所述1比特为0时，使用表1的代码序列，而当所述1比特为1时，使用表2的代码序列。

    小区条件确定单元710的确定结果还被传送到基站设备700中的代码序列选择单元730。根据从小区条件确定单元710传送的确定结果，代码序列选择单元730选择要使用的代码序列。也就是说，根据关于小区条件的确定结果，选择长度为2或4的时间轴序列；然而，本发明不限于这些长度，并且可选择各种长度。

    图8图示了根据本发明的实施例的、具有代码序列选择功能的终端设备800。参考图8，根据本发明的当前实施例的终端设备800包括：代码序列选择信息接收单元810、代码序列选择单元820、和代码序列分配单元830。终端设备800经由代码序列选择信息接收单元810而从基站接收代码序列选择信息。根据从基站传送的代码序列选择信息，终端设备800通过使用代码序列选择单元820来确定要选择的代码序列的长度。之后，当确定了要使用的代码序列时，终端设备800通过使用代码序列分配单元830来向终端分配代码序列，其中所述代码序列是基站预定的。

    以这个方式，基站和终端可灵活地应对小区条件的改变。通过根据小区中终端的速度来选择并使用不同长度的代码序列，可以实现基站与终端之间的高效通信。

    本发明还可实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD‑ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置、和载波(诸如通过因特网进行的数据传送)。

    计算机可读记录介质还可以分布在网络耦接的计算机系统上，从而以分布式方式来存储和运行所述计算机可读代码。此外，本发明所属领域的程序员可容易地构思用于实现本发明的功能程序、代码和代码段。

    尽管已经参考本发明的示范实施例而具体示出并描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，可在其中进行形式和细节上的各种改变，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。所述示范实施例应该仅仅在描述意义上进行考虑，而不是为了限制的目的。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述来限定，而是由所附权利要求来限定，并且所述范围内的所有差异将被解释为包括于本发明中。