在无线通信系统中发送和接收信号的方法和装置与流程

在无线通信系统中发送和接收信号的方法和装置本申请是申请日为2008年6月5日、申请号为200880019298.3（国际申请号为PCT/KR2008/003170）、发明名称为“在通信系统中形成信号的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。技术领域本发明总体上涉及无线通信系统，更确切地说，涉及在单载波频分多址（SC-FDMA）通信系统中复用控制和数据信息。

背景技术：
具体而言，本发明考虑了在SC-FDMA通信系统中与数据信息比特一起发送肯定确认或否定确认比特(分别为ACK或NAK)和信道质量指示符（CQI）比特，在第三代合作伙伴计划（3GPP）演进的通用陆地无线接入（E-UTRA）长期演进（LET）的开发中进一步考虑了本发明。本发明假设上行链路（UL）通信对应于从移动用户设备（UE）到服务基站（节点B（NodeB））的信号传输。UE，通常也被称为终端或移动站，可以是固定的或移动的，并且可以是无线设备、蜂窝手机、个人计算机设备、无线调制解调卡等。节点B通常是固定站，并且也可以被称为基站收发信机系统（BTS）、接入点或其他术语。ACK/NAK比特和CQI比特也可以简单地称为控制信息比特。ACK或NAK比特分别响应于通信系统下行链路中正确或不正确的数据包接收，所述下行链路对应于从服务节点B到UE的信号传输。从参考UE发送的CQI用于将UE经历的用于信号接收的信道条件通知给服务节点B，以使得节点B能够对DL数据包执行信道相关调度。UE可以在相同的发送时间间隔（TTI）中与数据一起发送ACK/NAK和CQI之一或它们两者，或者可以在没有数据的单独的TTI中发送ACK/NAK和CQI之一或它们两者。公开的发明考虑前一种情况，这种情况也可以被称为ACK/NAK和/或CQI的数据关联发送。假设UE在对应于子帧的TTI内发送控制和数据比特。图1示出了在公开的发明的示例性实施例中采用的子帧结构110的框图。该子帧包括两个时隙。每个时隙120进一步包括七个符号，每个符号130进一步包括循环前缀（CP），如本领域技术人员所知，CP用于减轻由于信道传播效应引起的干扰。所述两个时隙中的信号发送可以在工作带宽的相同部分中，或者在工作带宽的两个不同部分中。此外，每个时隙的中间符号承载参考信号（RS）140的发送，RS也被称为导频信号，其用于几个目的，包括提供信道估计以用于对接收信号进行相干解调。假设传输带宽（BW）包括频率资源单位，这里该频率资源单位被称为资源块（RB）。一个示例性实施例假设每个RB包括12个子载波，并且UE被分配有多个（N个）连续的RB150。然而，上述值对本发明而言仅为解释性的，而非限制性的。图2示出了用于SC-FDMA信号发送的发射机的示例性框图。编码的CQI比特205和编码的数据比特210被复用（220）。如果ACK/NAK比特也需要被复用，则示例性实施例假设数据比特被删余（puncture）以容纳ACK/NAK比特230。或者，CQI比特（如果存在）可以被删余，或者可以将本领域公知的不同速率匹配（differentratematching）应用到数据比特或CQI比特，以容纳ACK/NAK比特。然后，获得合并的数据比特和控制比特的离散傅里叶变换(DFT)（240），选择与所分配的传输带宽相对应的子载波250（255），执行快速傅里叶逆变换（IFFT）（260），最后将循环前缀（CP）（270）和滤波（280）应用于发送信号290。或者，如图3所示，为了发送控制（ACK/NAK和/或CQI）比特310，可以应用对编码数据比特320的删余（330）（而不是如图2那样也应用速率匹配），并且可以将特定的编码数据比特（例如，在turbo编码的情况下的奇偶校验比特）替换为控制比特。然后得到合并的比特的离散傅里叶变换（DFT）（340），选择与所分配的传输带宽相对应的子载波350（355）（采用集中式映射（localizedmapping），但也可以使用分布式映射（distributedmapping），执行快速傅里叶逆变换（IFFT）（360），最后将循环前缀（CP）（370）和滤波（380）应用于发送信号390。图2和图3中所示的在DFT之前在控制（ACK/NAK和/或CQI）比特和数据比特之间进行时分复用（TDM）对于保持传输的单载波性是必要的。如本领域所公知的，参考UE将补零（zeropadding）插入到其它UE所使用的子载波和保护子载波（未示出）中。此外，为简洁起见，在图2和图3中未示出其它的发射机电路，例如数模转换器、模拟滤波器、放大器和发射机天线。类似地，对数据比特和CQI比特的编码处理以及对所有发送比特的调制过程为本领域所公知，因此为简洁起见将其省略。在接收机执行发送机操作的反向操作（互补操作）。图4中概念性地示出了这些操作，其中执行了图2所示的那些操作的反向操作。如本领域所公知的（为简洁起见未示出），天线接收射频（RF）模拟信号，并且在进一步的处理单元（例如滤波器、放大器、下变频器和模数转换器）之后，数字接收信号410通过时间窗单元（420），并且CP被去除（430）。随后，接收机单元应用FFT（440）、选择（445）发射机所使用的子载波（450）、应用逆DFT（IDFT）（460）、提取ACK/NAK比特并为数据比特放置各个删去的比特（erasure）（470），并且解复用数据比特490和CQI比特495（480）。与发射机相同，为简洁起见未示出本领域公知的诸如信道估计、解调和解码的接收机功能，这些不是本发明的重点。控制比特一般需要比数据比特更高的接收可靠性。这主要是因为混合自动重传请求（HARQ）通常应用于数据传输却不应用于控制传输。另外，ACK/NAK比特一般需要比CQI比特更高的接收可靠性，因为与错误接收CQI比特相比，错误接收ACK/NAK比特会对通信的总体质量和效率造成更具危害的后果。对于给定的期望接收可靠性，控制信令在发送子帧中所需的资源大小取决于来自UE的信号传输所经历的信道条件，更具体而言，取决于在服务节点B接收的信号的信号干扰噪声比（SINR）。当在与数据比特相同的子帧中发送控制比特时，需要确定控制比特的放置，以便为控制比特提供比数据比特更高的接收可靠性。在确认比特与信道质量指示比特同时复用的情况下，还需要确定确认比特相对于信道质量指示比特的放置，以便为前者提供更高的接收可靠性。还需要作为来自UE的信号传输所经历的信道条件的函数，在还包括数据比特的子帧中确定发送确认比特所需的资源大小。

技术实现要素：
因此，设计本发明以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的实施例提供了在子帧中分配用于发送控制比特和数据比特的资源的装置和方法。根据本发明的实施例，提供一种装置和方法，用于在发送符号中相对于用来发送参考信号的符号放置承载控制比特和数据比特的信号，以便使得控制比特能够具有更高的接收可靠性。本发明的另一个实施例提供了一种装置和方法，用于以比信道质量指示比特更高的优先级放置确认比特，以便使得确认比特具有更高的接收可靠性。本发明的另一个实施例提供了一种装置和方法，用于根据实现期望接收可靠性所需的相应资源，在子帧中确定确认比特的大小并放置确认比特。根据本发明的一个方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的装置，所述信号在包括多个符号的时间段内发送，所述多个符号中的至少一个符号承载参考信号，并且所述多个符号中的剩余符号承载信息信号，所述信息信号包括至少控制信息比特和数据信息比特，所述装置包括：映射单元，用于将所述控制比特中的至少一个放置在仅位于与所述承载参考信号的至少一个符号相邻处的至少一个剩余符号中，并且用于将所述数据信息比特中的至少一个放置在不位于与所述承载参考信号的符号中的至少一个符号相邻处的至少一个剩余符号中；以及发射机单元，用于在所述多个符号中承载参考信号的至少一个符号期间进行发送，并且在所述多个符号中承载信息信号的剩余符号期间进行发送。根据本发明的另一方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的装置，该信号在包括多个符号的时间段上发送，所述多个符号中的至少两个符号承载参考信号，并且所述多个符号中的剩余符号承载信息信号，所述信息信号包括确认比特和数据比特，所述装置包括：映射单元，用于将所述确认比特放置在仅在承载参考信号的至少两个符号中的第一个符号之后的符号处以及仅在承载参考信号的至少两个符号中的最后一个符号之前的符号处，并且用于将数据比特放置在不位于与承载参考信号的至少两个符号相邻处的至少一个剩余符号中；以及发射机单元，用于在承载参考信号的至少两个符号期间进行发送，并且在承载信息信号的剩余符号期间进行发送。根据本发明的另一方面，提供一种用于在用户设备中形成信号的装置，所述信号在信道媒介中在一时间段上发送，所述时间段包括多个符号，所述多个符号中的至少一个符号承载信息信号，所述信息信号包括确认比特和数据比特，所述装置包括：映射单元，用于在用户设备工作在第一信道媒介条件下时将确认比特放置在第一组资源中，并且用于在用户设备工作在第二信道媒介条件下时将确认比特放置在第二组资源中；以及发射机单元，用于在承载信息信号的至少一个符号期间进行发送。根据本发明的另一方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的装置，该装置包括：发射机，用于在具有发送时段的至少一个符号上发送参考信号；以及映射器，用于将待发送的确认比特仅映射到邻近用于参考信号发送的至少一个符号周围的符号，并且用于将待发送的数据信息比特映射到不邻近用于参考信号发送的至少一个符号的至少一个符号上。根据本发明的另一方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的装置，该装置包括：接收机，用于在具有接收时段的至少一个符号时段上接收参考信号；以及解映射器，用于解映射确认比特，该确认比特仅位于邻近用于参考信号接收的至少一个符号周围的符号中，并且用于解映射数据信息比特，所述数据信息比特位于不邻近用于参考信号接收的至少一个符号处的至少一个符号上。根据本发明的另一方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的方法，所述信号在包括多个符号的时间段上发送，所述多个符号中的至少一个符号承载参考信号，并且所述多个符号中的剩余符号承载信息信号，所述信息信号包括控制信息比特和数据信息比特，所述方法包括：将所述控制信息比特中的至少一个映射到仅位于与承载参考信号的至少一个符号相邻处的至少一个剩余符号中；将所述数据信息比特中的至少一个映射到不位于与承载参考信号符号中的至少一个符号相邻处的至少一个剩余符号中；发送所述多个符号中承载参考信号的至少一个符号；以及发送所述多个符号中承载信息信号的剩余符号。根据本发明的另一方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的方法，所述信号在包括多个符号的时间段上发送，所述多个符号中的至少两个符号承载参考信号，并且所述多个符号中的剩余符号承载信息信号，所述信息信号包括确认比特和数据比特，所述方法包括：将所述确认比特映射到仅在承载参考信号的至少两个符号中的第一个符号之后的符号中，以及仅在承载参考信号的至少两个符号中的最后一个符号之前的符号处；将所述数据比特映射到不位于与承载参考信号的至少两个符号相邻处的至少一个剩余符号中；发送承载所述参考信号的至少两个符号；并且发送承载所述信息信号的剩余符号。根据本发明的另一方面，提供一种用于在用户设备中形成信号的方法，所述信号在信道媒介中在一时间段上发送，所述时间段包括多个符号，所述多个符号中的至少一个符号承载信息信号，该信息信号包括确认比特和数据比特，所述方法包括：当用户设备工作在第一信道媒介条件下时，将所述确认比特映射到第一组资源中；当用户设备工作在第二信道媒介条件下时，将确认比特映射到第二组资源中；以及发送承载信息信号的至少一个符号。根据本发明的另一方面，提供一种用于在通信系统中形成信号的装置，所述信号在包括多个符号的一时间段上发送，所述多个符号具有承载参考信号的子帧的两个符号，以及承载信息信号的子帧的剩余符号，所述信息信号包括至少控制信息比特和数据信息比特，所述装置包括：映射单元，用于将所述控制比特映射到与承载参考信号的至少一个符号相邻的符号周围范围内至少一个剩余符号中；以及发射机单元，用于发射所述多个符号中承载参考信号的至少一个符号。根据本发明的一个方面，提供一种用于在无线通信系统中在子帧的时隙中接收信号的装置，该信号包括数据信息和确认信息，该装置包括：接收机，用于接收被映射到所述时隙中的中间符号的参考信号；以及解映射器，用于解映射确认信息，该确认信息仅被映射到所述时隙中的剩余符号当中的第一符号中，第一符号不被用来映射参考符号并且直接与所述中间符号相邻，以及用于解映射被映射到所述剩余符号的数据信息，其中，所述数据信息中的一些被映射到直接与所述中间符号相邻的第一符号。根据本发明的另一个方面，提供一种用于在无线通信系统中在子帧的时隙中接收信号的方法，该信号包括数据信息和确认信息，该方法包括：接收包括数据信息、确认信息和参考信号的信号，该参考信号被映射到所述时隙中的中间符号；解映射仅被映射到所述时隙中的剩余符号当中的第一符号中的确认信息，第一符号不被用来映射参考符号并且直接与所述中间符号相邻；以及解映射被映射到所述剩余符号的数据信息，其中，所述数据信息中的一些被映射到直接与所述中间符号相邻的第一符号。根据本发明的再一个方面，提供一种用于在无线通信系统中在子帧的时隙中发送信号的装置，该信号包括数据信息和确认信息，该装置包括：映射器，用于将参考信号映射到所述时隙中的中间符号，将数据信息映射到所述时隙中未被用来映射所述参考信号的剩余符号，并且仅将确认信息映射到所述时隙中的剩余符号当中的第一符号，第一符号不被用来映射参考符号并且直接与所述中间符号相邻；发射机，用于发送信号，该信号包括映射的数据信息、映射的确认信息、以及映射的参考信号，其中，所述数据信息中的一些被映射到直接与所述中间符号相邻的第一符号。根据本发明的又一个方面，提供一种用于在无线通信系统中在子帧的时隙中发送信号的方法，该信号包括数据信息和确认信息，该方法包括：将参考信号映射到所述时隙中的中间符号；将数据信息映射到所述时隙中未被用来映射所述参考信号的剩余符号；仅将确认信息映射到所述时隙中的剩余符号当中的第一符号，第一符号不被用来映射参考符号并且直接与所述中间符号相邻；以及发送信号，该信号包括映射的数据信息、映射的确认信息、以及映射的参考信号，其中，所述数据信息中的一些被映射到直接与所述中间符号相邻的第一符号。附图说明从下面结合附图的详细说明，本发明的上述及其他方面、特征和优点将更加清楚，附图中，图1是示出SC-FDMA通信系统的示例性子帧结构的框图；图2是示出第一示例性SC-FDMA发射机的框图，该发射机用于在发射子帧中复用数据比特、CQI比特和ACK/NAK比特；图3是示出第二示例性SC-FDMA发射机的另一个框图，该发射机用于在发射子帧中复用数据比特、CQI比特和ACK/NAK比特；图4是示出对应于第一示例性SC-FDMA发射机的示例性SC-FDMA接收机的框图，该接收机用于解复用接收子帧中的数据比特、CQI比特和ACK/NAK比特；图5展示了作为子帧时隙中符号编号（符号位置）和UE速度的函数的结果的未编码误比特率（BER）；图6是示出用于选择承载CQI比特和ACK/NAK比特的发送的子帧符号的第一方法的框图；图7是示出用于选择承载ACK/NAK比特的发送的子帧符号的第一方法的框图；图8是示出用于选择承载CQI比特的发送的子帧符号的第一方法的框图；图9是示出用于以降低的开销选择承载ACK/NAK比特的发送的子帧符号的第二方法的框图；以及图10是示出用于选择承载发送CQI比特和ACK/NAK比特的子帧符号的第二方法的框图。具体实施方式以下，将参考附图更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应该被理解为受限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加充分和完整，并且向本领域技术人员传达本发明的范围。另外，虽然本发明采用了单载波频分多址（SC-FDMA）通信系统，但是总体而言本发明适用于所有FDM系统，具体来说适用于OFDMA、OFDM、FDMA、DFT扩频OFDM、DFT扩频OFDMA、单载波OFDMA（SC-OFDMA）和单载波OFDM。基本上，本发明实施例的系统和方法解决了有关需要在指定发送子帧结构下提供对控制信令的期望接收可靠性的问题，并且提供了附加的优点，例如减少用于发送控制信号的资源开销。对图1中示出的子帧结构的第一个观察结果是参考信号（RS）仅存在于每个时隙的中间符号中。在移动终端或用户设备（UE）具有高速度的情况下，这会极大地恶化距RS较远的符号（即，在每个时隙的开始和结束附近的符号）的信道估计，因为随着UE速度升高，信道媒介具有更快速的变化。对于经过编码的数据发送来说，这可能是可以接受的，并且能够得益于通过传统的HARQ过程的重传，经过编码的数据发送一般具有相对较大的目标误块率（blockerrorrate，BLER），例如10%或者更高。相反，CQI，特别是ACK/NAK具有严格得多的性能需求，一般HARQ不适用于相应的传输，并且提供准确的信道估计对于实现期望的接收可靠性而言是必须的。提供一组简短的对未编码（原始）误比特率（BER）的仿真结果来举例说明作为时隙中的符号位置和UE速度的函数，不准确的信道估计对接收质量的影响。表1提供了在优化条件下对性能损失的仿真设置，所述性能损失是由于以下原因、由在离RS较远的符号处的有缺陷的信道估计造成的：·传输带宽是1RB。这使每子载波的功率最大化。·信道频率选择性很大，并且存在2个不相关的节点B接收机天线。这使未编码（原始）BER曲线的斜率最大化，并且使对于目标BER值而言由于有缺陷的信道估计而造成的相对性能损失最小化。·工作信号干扰噪声比（SINR）很大。这使不准确信道估计的影响最小化。表1：仿真假设图5展示了未编码的BER。在相对于RS对称的符号位置，BER一般是相同的。在120Kmph和350Kmph时，假设在第一时隙中的发送发生在不同于第二时隙的的带宽（BW）中（每时隙跳频发送）。由于每个时隙只有一个RS可用于信道估计，因此在相对于RS对称（等距离）的符号处BER是相同的。在低速时，例如在3Kmph时，情况也是这样，因为信道在子帧持续时间内不发生变化。对于中等UE速度，例如30Kmph，一些小的变化性确实存在，但是为了简单起见，仅示出了相对于RS等距离的符号的平均BER。对于由于在离RS较远的符号处恶化的信道估计而导致的未编码（原始）BER恶化，即使在前面的优化的假设下，在350Kmph时BER仍在第1/第7和第2/第6符号（Symbol）处饱和。但是，对第3/第5符号的BER的影响则在某种程度上被抑制，并且避免了饱和（相对于在3Kmph的BER的差别还部分地由于后者使用了子帧中的两个RS做信道估计的事实，因此其有效地工作在两倍的SINR）。在大约1%点处，相对于第3/第5符号之一，第1/第7符号在120Kmph的BER恶化了大约3dB，并且第2/第6符号在120Kmph的BER恶化了大约1.5dB。显然，由于第1/第7和第2/第6符号的BER曲线变平，对于工作在低于1%的BER将产生更大的恶化，这是通常NAK接收所需的。基于图5的结果，很显然应该紧邻RS优先放置控制传输。图6示出了当UE在子帧中发送ACK/NAK比特610和CQI比特620两者时的放置。这些控制比特被放置在与RS64相邻的符号上，同时数据比特63被包括在整个子帧上发送的符号中(很显然排除了承载RS发送的符号)。由于需要更高的接收可靠性，因此与CQI比特相比，ACK/NAK比特被放置得离RS更近。图7示出了UE在子帧中仅将ACK/NAK比特710与数据比特720一起发送的情况。ACK/NAK比特被放置在两个子帧时隙的每一个中与RS730相邻的两个符号处，同时数据比特被包括在整个子帧上发送的符号中。图8示出了UE在子帧中仅将CQI比特810与数据比特820一起发送的情况。CQI比特被放置在两个子帧时隙的每一个中与RS830相邻的两个符号处，同时数据比特被包括在整个子帧上发送的符号中。为了最小化信道估计损失，应当在承载RS的第一个符号之后的符号中优先放置ACK/NAK比特。这并不影响解调延迟，因为只有在该第一个RS符号之后才能得到信道估计。为了解决低SINR或者覆盖问题，ACK/NAK比特也可以放置在第二个RS之前的符号中。对于中等UE速度，ACK/NAK比特的这第二种放置受益于改善的信道估计和时间分集，同时对于高UE速度，其受益于频率和时间分集。这在图9中被示出，图9中ACK/NAK比特910仅被放置在每个时隙中与RS920相邻的一个符号中，这两个符号(每个时隙一个)位于两个RS之间，而数据比特930在整个子帧中进行发送(显然除了承载RS的符号之外)。在两个符号上的子载波中提供ACK/NAK比特的发送对于实现期望的ACK接收BER而言一般是足够的。但是，因为NAK接收一般具有较低的BER目标，所以在每个时隙中的1个符号中的多个子载波上发送ACK/NAK是适用的。如果由于低SINR或者覆盖问题需要进一步的ACK/NAK发送，那么如图6和图7所示出的那样，在两个时隙中与RS相邻的其它符号也可以被使用。取决于CQI报告中承载的信息比特的数量，该信息比特的数量一般比ACK/NAK信息比特的数量多几倍，紧邻RS的符号可能不够进行CQI发送，尤其是对于覆盖或SINR受限的UE而言，这样的UE一般也会被分配较小的带宽分配（少量RB）。在这种情况下，CQI发送也可以扩展到邻近也承载CQI信息的符号的一个或多个符号，所述也承载CQI信息的符号邻近承载RS的符号。在图10中示出了该原理的示例性实施例。如之前所讨论的，ACK/NAK比特1010的位置保持在与RS1030相邻的符号中，但是CQI比特1020位于遍及发送子帧的符号中，类似于数据符号1040。虽然参考本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，可以在其中做出形式和细节上的各种改变而不偏离权利要求所定义的发明的精神和范围。