专利名称：无线通信系统划分资源块的设备和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，更具体的说涉及一种在无线通信系统中划分信道资源的设备和方法。
背景技术：
现在，3GPP标准化组织已经着手开始对其现有系统规范进行长期的演进(LTE，Long Term Evolution)。在众多的物理层传输技术当中，正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术以其较高的频谱利用率，较低的处理复杂度，成为所有下行方案中比较有前途的一种。OFDM技术本质上是一种多载波调制通信技术，其基本原理是把一个高速率的数据流分解为若干个低速率数据流在一组相互正交的子载波上同时传送。OFDM技术由于其多载波性质，在很多方面具有性能优势。
根据现有的关于LTE的讨论结果，如图1所示，在LTE系统中的无线资源是指系统或用户设备可以占用的时间和频率资源，可以用无线帧(radio frame)(101-103)为单位来做区分，无线帧的时间长度与WCDMA系统的无线帧的时间长度相同，即其时间长度为10ms；每个帧细分为多个子帧(sub-frame)(104-107)，目前的假设是每个无线帧包含20个子帧，子帧的时间长度为0.5ms；每个子帧又包含多个OFDM符号，根据目前的假设，LTE系统中有效OFDM符号的时间长度约为66.7μs，其CP的时间长度可以有两种，即短CP的时间长度大约为4.8μs，长CP的时间长度大约16.7μs，长CP子帧用于多小区广播/多播和小区半径非常大的情况。短CP子帧(108)包含7个OFDM符号，长CP子帧(109)包含6个OFDM符号。在LTE系统中，最小传输时间间隔(TTI)就等于子帧的时间长度。
在OFDM系统中，有两种基本的信道资源划分的方式。第一种是局部式传输信道，即把相邻的一些子载波作为资源块划分为一个信道，这种方法有利于利用多用户分集，从而提供更高的系统吞吐量。另一种是分布式传输信道，即分配给某一个用户的资源以一定的规律分散到整个或者部分频带中，从而频率分集的增益比较大。这两种信道划分方式各有优势并相互补充，可以同时应用于同一子帧中，从而在一个子帧内对一些用户获得多用户分集增益，对另外一些用户得到频率分集增益。
在当前关于LTE信道资源划分方式的讨论中，提出了物理资源块(Physical resource block)和虚拟资源块(Virtual resource block)的概念。物理资源块在频域上包含M个连续的子载波，同时在时间上包含N个连续的OFDM符号。虚拟资源块是在物理资源块之上的对信道资源的抽象，虚拟资源块分为分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块。分布式虚拟资源块对应于分布式传输信道的资源，局部式虚拟资源块对应于局部式传输信道的资源。
根据当前的讨论结果，主要有两类在同一子帧内同时划分分布式传输信道资源和局部式传输信道资源的方法1)优先分配分布式信道资源的方法系统优先为分布式传输的用户设备分配信道资源，为了最大化分集的效果，分布式虚拟资源块分配的信道资源均匀分布到系统时频资源内，也就是说，每个分布式虚拟资源块的资源通过对各个物理资源块均匀的打孔得到。然后剩下的物理资源块的资源连续划分为多个局部式虚拟资源块。划分的时候可以包含两种不同的方法，一种处理方法是不管有多少时频资源被打孔用作分布式传输，局部式虚拟资源块的数目不变，即局部式虚拟资源块一一映射到物理资源块打孔后剩下的资源；另一种处理方法是保持总的虚拟资源块数目不变，当分布式虚拟资源块的数目增加时，剩下的资源划分成为的局部式虚拟资源块数目减小，当分布式虚拟资源块的数目减少时，剩下的资源划分成为的局部式虚拟资源块数目增加。这种处理方法通过对被打孔的物理资源块在频域上进行扩展，补偿分配分布式虚拟资源块时打孔打掉的时频资源，从而保证每个局部式虚拟资源块的资源数目不变。在这种优先分配分布式信道资源的方法中，分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块的资源将映射到同一个物理资源块中。
2)优先分配局部式信道资源的方法系统优先为局部式传输的用户设备分配信道资源，在子帧内局部式虚拟资源块直接一一映射到一部分物理资源块。分布式虚拟资源块则通过另一部分物理资源块承载，当分布式虚拟资源块有多个时，多个分布式虚拟资源块均匀地映射到每个物理资源块的一部分资源。当映射分布式虚拟资源块的各个物理资源块在频域上相隔足够远时，其分集效果较好。在这种优先分配局部式信道资源的方法中，一个物理资源块不会同时承载分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块。
上述提到的在同一子帧内同时划分分布式传输信道资源和局部式传输信道资源的方法存在一定的问题1)对于优先分配分布式信道资源的方法，当系统把剩下的资源划分为固定数目的局部式虚拟资源块时，随着分配的分布式虚拟资源块的数目的变化，每个局部式虚拟资源块占有的时频资源的数目随之发生变化；并且当系统分配的分布式虚拟资源块比较多时，每个局部式虚拟资源块的时频资源数目比较少，这将影响局部式传输的性能，并且相对于每个局部式虚拟资源块传输的数据量来说，下行控制信令开销和上行信道质量(CQI)汇报开销都增大；2)对于优先分配分布式信道资源的方法，当系统在剩下的资源划分的局部式虚拟资源块的数目随分布式虚拟资源块的数目的变化而变化时，尽管可以保证总的虚拟资源块数目不变，但是用于局部式虚拟资源块的信道质量(CQI)测量和汇报的频带宽度随之发生变化；并且当系统分配的分布式虚拟资源块比较多时，每个局部式虚拟资源块的时频资源将跨越很大的频带宽度，这时采用频率调度的增益下降；3)对于优先分配局部式信道资源的方法，当需要分配的分布式虚拟资源块数目比较少，也就是用于分布式传输的物理资源块数目比较少时，频率分集的效果较差，尤其是当只需要分配一个采用分布式虚拟资源块时，它只能映射到一个物理资源块，其分集效果最差。
发明内容
本发明针对现有方法存在的问题，提出一种线通信系统划分信道资源的设备和方法。
按照本发明的一方面，一种无线通信系统划分信道资源的方法，包括如下步骤a)系统物理时频资源上预先划分一部分时频资源，用于承载至少一个适合分布式传输的分布式物理资源单元，记其个数为n；b)剩下的系统物理时频资源划分为(N-n)个适合局部式传输的局部式物理资源单元；c)将分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块分别映射到分布式物理资源单元和局部式物理资源单元。
按照本发明的另一方面，一种基站复用多用户数据的设备，包括a)子载波映射模块，用于把分布式传输用户设备的数据和局部式传输用户设备的数据映射到其分配的虚拟资源块对应的子载波；b)OFDM调制模块，用于对映射后的信号执行OFDM调制；按照本发明的另一方面，一种用户设备解复用其数据的设备，包括a)OFDM解调模块，用于对基站发送的数据执行OFDM解调；b)解子载波映射模块，用于用户设备在基站分配给其的虚拟资源块对应的子载波上得到基站发送给其的信号采用本发明提出的划分信道资源的方法，可以使各个虚拟资源块包含的时频资源的数目不随分布式虚拟资源块的数目的变化而变化。当系统中的需要采用分布式传输的用户设备比较少时，每个分布式虚拟资源块能够提供较好的频率分集效果，同时对采用局部式传输用户的影响较小，对系统上行信道质量汇报的信令需求比较小。
图1LTE系统的帧结构；图2实施例一系统预先分配的物理资源单元分布图；
图3实施例一划分两个分布式虚拟资源块时的物理资源单元分配图；图4实施例一划分三个分布式虚拟资源块时的物理资源单元分配图；图5实施例二系统预先分配的物理资源单元分布图；图6实施例二划分两个分布式资源块时的物理资源单元分配图；图7实施例二划分三个分布式资源块时的物理资源单元分配图；图8基站发射机硬件框图的一个示例；图9用户设备接收机硬件框图的一个示例；图10基站复用多用户数据的设备图；图11用户设备解复用其数据的设备图；具体实施方式
本发明提出一种无线通信系统划分信道资源的方法。本发明在描述中使用了物理资源单元的概念，它相当于当前LTE讨论中所使用的物理资源块的概念，区别在于在本发明中按照物理层资源的分配形式同时存在分布式物理资源单元和局部式物理资源单元。假设系统资源划分为N个虚拟资源块，本发明物理资源单元和虚拟资源块划分方法包括如下步骤a)系统物理时频资源上预先划分一部分时频资源，这部分物理时频资源的时频格在频域上的距离比较大，用于承载至少一个适合分布式传输的分布式物理资源单元，记其个数为n；b)剩下的系统物理时频资源划分为(N-n)个适合局部式传输的局部式物理资源单元；c)将分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块分别映射到分布式物理资源单元和局部式物理资源单元。
对于本发明的方法，当系统中实际需要的分布式虚拟资源块个数等于n时，分布式虚拟资源块一一映射到分布式物理资源单元；局部式虚拟资源块一一映射到局部式物理资源单元；当系统中实际需要的分布式虚拟资源块个数小于n时，分布式虚拟资源块映射到一部分分布式物理资源单元；一部分局部式虚拟资源块映射到剩下的未被分布式虚拟资源块使用的分布式物理资源单元，其他局部式虚拟资源块映射到局部式物理资源单元；当系统中实际需要的分布式虚拟资源块个数大于n时，每个分布式虚拟资源块均匀的映射到系统预先分配的分布式物理资源单元的资源和一部分局部式物理资源单元的资源上；局部式虚拟资源块映射到剩下的未被分布式虚拟资源块使用的局部式物理资源单元。
对于本发明的方法，一种方法是使每个物理资源单元包含固定数目的时频资源；又一种方法是使各个物理资源单元包含数目基本相等的时频资源；又一种处理方法是按照系统需求确定各个物理资源单元中时频资源的数目。
对于本发明的方法，其分布式物理资源单元的个数n可以在网络规划阶段固定设置，也可以在网络运行过程中半静态的调整。
对本发明提出的方法，根据系统划分的分布式物理资源单元和局部式物理资源单元是否相互交错，即分布式物理资源单元是否可以认为是通过对局部式物理资源单元打孔得到，进一步分为两种结构。
对于分布式物理资源单元和局部式物理资源单元可以相互交错的情况，上述步骤a)中一种处理方法是系统划分的每个分布式物理资源单元的资源均匀的分散到整个频带上，即在子帧内以子载波为单位划分分布式资源；另一种处理方法是系统划分的每个分布式物理资源单元的资源均匀的分散到整个频带和子帧内的所有符号上。
对于分布式资源块和局部式资源块不存在相互交错的情况，上述步骤a)中系统划分的分布式物理资源单元的资源成块的分散到系统带宽内的一些子载波上，即在子帧内以子载波为单位划分分布式资源，并且保证剩下的子载波可以划分为若干个子载波连续的局部式物理资源单元。系统尽可能保证分布式物理资源单元的子载波间隔的距离比较大，从而频率分集效果比较好。
对本发明的方法的步骤c)，当系统中实际需要的分布式虚拟资源块的数目大于n个时，记其个数为(N+m)个，系统把划分的(N-n)局部式物理资源单元中的一部分(m个)物理资源单元的资源用于分布式传输，这部分局部式物理资源单元的资源和系统预先设置的n个分布式物理资源单元的资源集中并均匀分配给(n+m)个分布式虚拟资源块。在允许子帧间跳频或者混合自动重传(HARQ)的重传操作时，系统可以变换(N-n)局部式物理资源单元中用于分布式传输的m个物理资源单元。
图10是本发明基站复用多用户数据的设备图。如图所示，基站把分布式传输用户设备的数据和局部式传输用户设备的数据映射到其分配的虚拟资源块对应物理资源单元的子载波(1001)，系统用分布式虚拟资源块承载分布式传输用户设备的数据，用局部式虚拟资源块承载局部式传输用户设备的数据，并把各个虚拟资源块映射到其对应的物理资源单元；然后基站对子载波映射后的信号执行OFDM调制(1002)并进行后续操作。
图11是本发明用户设备解复用其数据的设备图。基站发送的数据经前期处理后执行OFDM解调(FFT)(1101)；然后，用户设备在基站分配给其的虚拟资源块对应的物理资源单元的子载波上得到其信号(1102)并进行后续处理。
实施例本部分给出了该发明的两个实施例，这里假设系统预先分配一个分布式物理资源单元，预先分配多个分布式物理资源单元的情况可以用类似的方法实现。为了避免使本专利的描述过于冗长，在下面的说明中，略去了对公众熟知的功能或者装置等的详细描述。
第一实施例在本实施例中，假设系统资源划分为12个物理资源单元，每个物理资源单元包含相等数目的时频资源，并假设分配的分布式物理资源单元的资源均匀分散到系统带宽和子帧的所有符号上，即系统划分的分布式物理资源单元和局部式物理资源单元的资源相互交错。为了绘图方便，图2~图4中分布式物理资源单元的资源分布样式只是一个示例。
图2是这种方式下的系统预先分配的物理资源单元分布图。如图所示，各个均匀分散的时频资源组成了一个适合分布式传输的分布式物理资源单元(200)；然后剩下的时频资源连续划分为11个适合局部式传输的局部式物理资源单元(201~211)；各个物理资源单元(200~211)中的时频资源的数目相等，直流分量(212)不用于传输数据。当系统中实际只需要一个分布式虚拟资源块时，分布式物理资源单元(200)承载分布式虚拟资源块；局部式物理资源单元(201~211)用于承载局部式虚拟资源块。
图3是这种方式下的当系统中实际需要两个分布式虚拟资源块时的物理资源单元分配图。与图2相同，系统预先分配了一个分布式物理资源单元，即各个分散的时频资源组成了一个分布式物理资源单元(300)；然后剩下的时频资源连续划分为11个适合局部式传输的局部式物理资源单元(301~311)；物理资源单元(300~311)中时频资源的数目相等，直流分量(312)不用来传输数据。为了支持两个分布式虚拟资源块，如图3所示，分布式物理资源单元(300)的资源和局部式物理资源单元(301~311)中的一个物理资源单元(图中为301)的资源用于分布式传输，两个分布式虚拟资源块均匀的分享分布式物理资源单元(300)和局部式物理资源单元(301)中的资源；局部式物理资源单元(302~311)用于承载局部式虚拟资源块。在不同的子帧中，当允许子帧间跳频或者混合自动重传(HARQ)的重传操作时，可以采用物理资源单元(301~311)中的不同物理资源单元的资源用于分布式传输。
图4是这种方式下的当系统中实际需要三个分布式虚拟资源块时的物理资源单元分配图。与图2相同，系统预先分配了一个分布式物理资源单元，即各个分散的时频资源组成了一个分布式物理资源单元(400)；然后剩下的时频资源连续划分为11个适合局部式传输的局部式物理资源单元(401~411)；物理资源单元(400~411)中时频资源的数目相等，直流分量(412)不用来传输数据。为了支持三个分布式虚拟资源块，如图4所示，分布式物理资源单元(400)的资源和局部式物理资源单元(401~411)中的两个物理资源单元(图中为401和411)的资源用于分布式传输，三个分布式虚拟资源块均匀的分享物理资源单元(400，401和411)中的资源；局部式物理资源单元(402~410)用于承载局部式虚拟资源块。在不同的子帧中，当允许子帧间跳频或者混合自动重传(HARQ)的重传操作时，可以采用局部式物理资源单元(401~411)中的不同物理资源单元的资源用于分布式传输。
图8是本发明基站发射机硬件框图的一个示例。如图所示，基站对分布式传输用户设备的数据(801)进行编码调制(803)，同时对局部式传输用户设备的数据(802)进行编码调制(804)；然后，基站把各个用户设备的已调信号映射到其分配的虚拟资源块对应的物理资源单元的子载波(805)；接下来对基站执行OFDM调制(IFFT)(806)，添加循环前缀(807)，数/模变换(808)，最后通过射频发射机(809)和天线(810)发射。
图9是本发明用户设备接收机硬件框图的一个示例。用户设备通过天线(900)和射频接收机(901)接收来自基站的信号，经模/数变换(902)，去除循环前缀(903)，执行OFDM解调(FFT)(904)；然后，用户设备在基站分配给其的虚拟资源块对应的物理资源单元的子载波上得到其信号(905)，并对其进行解调和解码(906)从而得到基站发送的数据(907)。
第二实施例在本实施例中，假设系统资源需要划分为12个物理资源资源单元，每个物理资源单元包含相等数目的时频资源，并假设分配的分布式物理资源单元的资源与局部式物理资源单元的资源不存在相互交错，在频域上完全分开。
图5是这种方式下的系统预先分配的物理资源单元分布图。如图所示，资源小块(5000)和资源小块(5001)包含的资源数目相等或者基本相等，他们共同组成一个适用于分布式传输的分布式物理资源单元(500)；然后剩下的资源连续划分为11个的适合局部式传输的局部式物理资源单元(501~511)；物理资源单元(500~511)中时频资源的数目相等，直流分量(512)不用来传输数据。当系统中实际只需要一个分布式虚拟资源块时，分布式物理资源单元(500)用于承载分布式虚拟资源块；局部式物理资源单元(501~511)用于承载局部式虚拟资源块。
图6是这种方式下的当系统中实际需要两个分布式虚拟资源块时的物理资源单元分配图。与图5相同，系统预先分配了一个分布式物理资源单元，即资源小块(6000)和资源小块(6001)组成了一个分布式物理资源单元(600)；然后剩下的资源连续划分为11个适合局部式传输的物理资源单元(601~611)；物理资源单元(600~611)中时频资源的数目相等，直流分量(612)不用来传输数据。为了支持两个分布式虚拟资源块，如图6所示，分布式物理资源单元(600)的资源和局部式物理资源单元(601~611)中的一个物理资源单元(图中为606)的资源用于分布式传输，两个分布式虚拟资源块均匀的分享分布式物理资源单元(600)和局部式物理资源单元(606)中的资源；局部式物理资源单元(601~605，607～611)用于承载局部式虚拟资源块。在不同的子帧中，当允许子帧间跳频或者混合自动重传(HARQ)的重传操作时，可以采用局部式物理资源单元(601~611)中的不同物理资源单元的资源用于分布式传输。
图7是这种方式下的当系统中实际需要三个分布式虚拟资源块时的物理资源单元分配图。与图5相同，系统预先分配了一个分布式物理资源单元，即资源小块(7000)和资源小块(7001)组成了一个分布式物理资源单元(700)；然后剩下的时频资源连续划分为11个适合局部式传输的分布式物理资源单元(701~711)；物理资源单元(700~711)中时频资源的数目相等，直流分量(712)不用来传输数据。为了支持三个分布式虚拟资源块，如图7所示，分布式物理资源单元(700)的资源和局部式物理资源单元(701~711)中的两个局部式物理资源单元(图中为704和708)的资源用于分布式传输，三个分布式虚拟资源块均匀的分享物理资源单元(700，704和708)中的资源；局部式物理资源单元(701~703，705～707，709～711)用于承载局部式虚拟资源块。在不同的子帧中，当允许子帧间跳频或者混合自动重传(HARQ)的重传操作时，可以采用局部式物理资源单元(701~711)中的不同物理资源单元的资源用于分布式传输。
权利要求
1.一种无线通信系统划分信道资源的方法，包括如下步骤a)系统物理时频资源上预先划分一部分时频资源，用于承载至少一个适合分布式传输的分布式物理资源单元，记其个数为n；b)剩下的系统物理时频资源划分为(N-n)个适合局部式传输的局部式物理资源单元；c)将分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块分别映射到分布式物理资源单元和局部式物理资源单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当系统中实际需要的分布式虚拟资源块个数等于n时，分布式虚拟资源块一一映射到分布式物理资源单元，局部式虚拟资源块一一映射到局部式物理资源单元。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当系统中实际需要的分布式虚拟资源块个数小于n时，分布式虚拟资源块映射到一部分分布式物理资源单元，一部分局部式虚拟资源块映射到剩下的未被分布式虚拟资源块使用的分布式物理资源单元，其他局部式虚拟资源块映射到局部式物理资源单元。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当系统中实际需要的分布式虚拟资源块个数大于n时，每个分布式虚拟资源块均匀的映射到系统预先分配的分布式物理资源单元的资源和一部分局部式物理资源单元的资源上，局部式虚拟资源块映射到剩下的未被分布式虚拟资源块使用的局部式物理资源单元。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于每个物理资源单元包含固定数目的时频资源。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于各个物理资源单元包含数目基本相等的时频资源。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于按照系统需求确定各个物理资源单元中时频资源的数目。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于分布式物理资源单元的个数n在网络规划阶段时固定设置。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于分布式物理资源单元的个数n在网络运行过程中半静态的调整。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统划分给分布式物理资源单元和局部式物理资源单元的时频资源相互交错。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于系统以子载波为单位划分的分布式物理资源单元的资源均匀的分散到整个频带上。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于系统划分的分布式物理资源单元的资源均匀的分散到整个频带和子帧内的所有符号上。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统划分给分布式物理资源单元和局部式物理资源单元的时频资源不相互交错。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于系统以子载波为单位在系统带宽内成块地划分一些子载波组成分布式物理资源单元。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于系统保证分布式物理资源单元的子载波在频域上尽可能的相隔比较大的距离。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于系统保证剩下的子载波可以划分为若干个子载波连续的局部式物理资源单元。
17.根据权利要求4所述的方法，其特征在于当系统中实际需要的分布式虚拟资源块数目大于n个时，记为(n+m)个，系统把划分的(N-n)局部式物理资源单元中的一部分(m个)物理资源单元的资源用于承载分布式虚拟资源块。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于所述m个局部式物理资源单元的资源和系统预先设置的n个分布式物理资源单元的资源集中并均匀分配给(n+m)个分布式虚拟资源块。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于在允许子帧间跳频或者混合自动重传(HARQ)的重传操作时，系统可以变换(N-n)局部式物理资源单元中用于承载分布式虚拟资源块的m个物理资源单元。
20.一种基站复用多用户数据的设备，包括a)子载波映射模块，用于把分布式传输用户设备的数据和局部式传输用户设备的数据映射到其分配的虚拟资源块对应的物理资源单元的子载波；b)OFDM调制模块，用于对映射后的信号执行OFDM调制。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于系统用分布式虚拟资源块承载分布式传输用户设备的数据，用局部式虚拟资源块承载局部式传输用户设备的数据，并把各个虚拟资源块映射到其对应的物理资源单元。
22.一种用户设备解复用其数据的设备，包括a)OFDM解调模块，对来自去处循环前缀模块的数据执行OFDM解调；b)子载波解映射模块，用于用户设备在基站分配给其的虚拟资源块对应的物理资源单元的子载波上得到基站发送给其的信号。
全文摘要
一种无线通信系统划分信道资源的方法，系统物理时频资源上预先划分一部分时频资源，用于承载至少一个适合分布式传输的分布式物理资源单元，记其个数为n；剩下的系统物理时频资源划分为(N－n)个适合局部式传输的局部式物理资源单元；将分布式虚拟资源块和局部式虚拟资源块分别映射到分布式物理资源单元和局部式物理资源单元。采用本发明提出的划分信道资源的方法，可以使各个虚拟资源块包含的时频资源的数目不随分布式虚拟资源块的数目的变化而变化。当系统中的需要采用分布式传输的用户设备比较少时，每个分布式虚拟资源块能够提供较好的频率分集效果，同时对采用局部式传输用户的影响较小，对系统上行信道质量汇报的信令需求比较小。
文档编号H04B7/26GK101043495SQ20061006759
公开日2007年9月26日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者李迎阳, 李小强, 张玉建, 李周镐 申请人:北京三星通信技术研究有限公司, 三星电子株式会社