物理信道配置方法以及基站和用户设备与流程

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域。更具体地，本发明涉及一种物理信道配置方法以及相应的基站和用户设备。

背景技术：

第三代移动通信合作计划组织(3GPP)部署的长期演进项目(LTE)旨在提供日益多样化的未来移动通信服务，无线蜂窝通信日益成为大众生活和工作中不可或缺的一部分。在3GPP LTE的第一版(即Release 8)中，引入了正交频分多址(OFDMA)和多天线(MIMO)技术。3GPP的Release 10版本经国际电信联盟的评估和测试，正式成为了第四代全球移动通信标准LTE-Advanced。在LTE-Advanced标准中，引入了载波聚合(CA)和中继技术，增强了上行/下行MIMO技术，同时支持异构网络(HetNet)的布署。

为了满足未来家庭设备通信的市场需求和规模庞大的物联网(IOT)部署，3GPP决定在LTE及其升级版本中引入低成本机器间通信技术(MTC)，将MTC服务由目前的GSM网络支持迁移至LTE网络支持，并定义一种新的用户设备类型，称之为低成本(Low-cost)MTC UE，该用户设备在现有LTE网络的所有双工模式中支持MTC服务，并具有这样的性能：1)单接收天线；2)下行和上行最大的传输模块(TBS)为1000比特；3)下行链路数据信道的基带带宽降低为1.4MHz，下行链路控制信道的带宽与网络侧系统带宽保持一致，上行链路信道带宽以及下行链路的射频部分与现有LTE网络中的用户设备保持一致。

MTC是一种不需要人为参与的数据通信服务。大规模的MTC用户设备部署，可以用于安全、跟踪、付账、测量以及消费电子等领域，具体涉及的应用包括视频监控、供货链跟踪、智能电表，远程监控等。MTC要求较低的功率消耗，支持较低的数据传输速率和较低的移动性。目前LTE系统主要是针对人与人(H2H)的通信服务。因此，实现MTC服务的规模竞争优势及应用前景，关键环节在于LTE网络支持低成本的MTC设备能够低成本工作。

一些MTC设备需要安装在居民楼地下室或者由绝缘箔片、金属护窗或者传统建筑物的厚墙保护的位置，相比较LTE网络中常规设备终端(如手机，平板电脑等)，这些设备的空中接口将明显遭受更严重的穿透损失。3GPP决定研究LTE网络提供MTC设备附加20dB覆盖增强服务的方案设计与性能评估，值得注意的是，位于糟糕网络覆盖区域的MTC设备具有这样的特点：非常低的数据传输速率，非常宽松的延时要求，以及有限的移动性。针对MTC特点，LTE网络可以进一步优化一些信令和(或)信道用以支持MTC。3GPP要求为新定义的低成本UE以及其他运行MTC服务(如，非常宽松的延迟要求)的UE提供一定的LTE网络覆盖增强，其中，对于LTE频分双工(FDD)网络提供15dB的网络覆盖增强。另外，并不是所有的运用MTC服务的用户设备都需要相同网络覆盖增强。

对于新型低成本MTC设备类型，对于下行链路，在基带部分，数据信道为1.4MHz(即6个RB)，控制信道仍能接入整个下行系统带宽，而射频链路部分，仍保持不变，即能够接入整个系统带宽；对于上行链路，基带部分和射频部分均保持不变。另外低成本MTC用户设备的接收天线为单一天线，最大的上行传输模块和下行传输模块均为1000比特。

针对3GPP LTE用户设备运行MTC业务并处于覆盖增强模式下，物理层信道(如PDCCH/PDSCH/PUCCH/PUSCH)的覆盖增强设计与配置是一个需要标准化的工作。根据3GPP RAN1#74会议的讨论，在完成初始接入过后，任何一个需要重复传输的物理信道，其配置模式取决于基站端。3GPP RAN1#75会议的讨论指出，对于MTC用户设备处于覆盖增强模式，其用户专用搜索空间，支持(E)PDCCH调度PDSCH，支持(E)PDCCH多个重复传输等级。从用户设备的角度来看，(E)PDCCH重复传输的可能起始子帧应该被限制在特定子帧集，LTE不支持周期性CSI在PUCCH中的重复传输，支持ACK/NACK在PUCCH的重复传输，支持PDSCH/PUSCH的多个时域重复传输等级。

另外，处于覆盖增强模式的用户设备运行MTC应用业务时，PDCCH/PDSCH/PUCCH/PUSCH需要多个子帧的重复传输，如何配置覆盖增强信道的起始子帧序号以及此时信道的重复次数，以及如何确定信道间时序关系，也是需要解决的问题。

技术实现要素：

针对以上问题，基于LTE网络，本发明提出了用于MTC用户设备(包括低成本用户设备以及其他执行延迟容忍MTC服务并需要一定网络覆盖增强的用户设备)的物理层信道(如PDCCH/PDSCH/PUCCH/PUSCH)的发送/接收机制的网络配置方法，以及信道之间的时序关系。

根据本发明，依据在随机接入过程确定的MTC用户设备所需的覆盖增强等级，半静态地配置物理信道(PDCCH/PDSCH/PUCCH/PUSCH)的重复等级、起始子帧序号、重复次数、所使用的时频资源、以及时序关系。半静态配置物理信道的重复等级可以逐个配置物理信道，也可以选择一个信道作为参考配置，并定义其他信道与该选定信道的映射关系。

具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种由基站执行的方法，包括：获取用户设备UE的覆盖增强等级；以及根据UE的覆盖增强等级，确定UE的物理信道的配置信息；其中，所述物理信道的配置信息包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。其中，在配置物理信道的重复等级之前确定物理信道的传输与接收规则，所述规则包括以下至少一种：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

在一个实施例中，所述物理信道包括以下至少一个：物理下行控制信道PDCCH、物理下行共享信道PDSCH、物理上行控制信道PUCCH、以及物理上行共享信道PDSCH。

在一个实施例中，针对每一个物理信道，通过无线电资源控制RRC信令来配置相应的配置信息。

在一个实施例中，选择特定的物理信道作为参考信道，通过RRC信令来配置所述参考信道的配置信息，并且定义其他物理信道与所述参考信道的映射关系。

在一个实施例中，所述参考信道包括物理下行控制信道PDCCH。

在一个实施例中，根据以下任意一种方式来配置物理下行共享信道PDSCH的配置信息：通过RRC/MAC信令半静态地进行配置、预先定义与PDCCH的映射关系、或者通过下行控制信息DCI进行配置。

在一个实施例中，根据所述重复次数以及一个传输周期内可用于传输物理信道的子帧的数目，确定所述起始子帧序号。

在一个实施例中，物理信道的时序关系是预先确定的或通过RRC信令半静态地配置的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种由用户设备UE执行的方法，包括：在读取覆盖增强等级之前，监控物理信道的接收和解调，以获取物理信道的配置信息；以及利用获取的物理信道的配置信息，更新相应的物理信道的重复等级，并根据更新后的重复等级来监控物理信道的接收和解调；其中，所述物理信道的配置信息与用户设备UE的覆盖增强等级有关，并且包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。

在一个实施例中，所述物理信道包括物理下行控制信道PDCCH和物理下行共享信道PDSCH。

在一个实施例中，基于以下至少一个规则来监控物理信道PDCCH和PDSCH的接收与解调：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

在一个实施例中，预先定义的模式基于最高重复等级或初始随机接入过程中选定的重复等级来确定。

在一个实施例中，RAR重复次数配置信息被添加在媒体接入层控制MAC的PDU内。

在一个实施例中，处于相同小区内的用户设备具有相同的重复等级。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基站，包括：获取单元，被配置为：在读取覆盖增强等级之前，获取用户设备UE的覆盖增强等级；以及确定单元，被配置为：根据UE的覆盖增强等级，确定UE的物理信道的配置信息；其中，所述物理信道的配置信息包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。其中，确定单元在配置物理信道的重复等级之前确定物理信道的传输与接收规则，所述规则包括以下至少一种：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

在一个实施例中，所述物理信道包括以下至少一个：物理下行控制信道PDCCH、物理下行共享信道PDSCH、物理上行控制信道PUCCH、以及物理上行共享信道PDSCH。

在一个实施例中，确定单元被配置为：针对每一个物理信道，通过无线电资源控制RRC信令来配置相应的配置信息。

在一个实施例中，确定单元被配置为：选择特定的物理信道作为参考信道，通过RRC信令来配置所述参考信道的配置信息，并且定义其他物理信道与所述参考信道的映射关系。

在一个实施例中，所述参考信道包括物理下行控制信道PDCCH。

在一个实施例中，确定单元被配置为根据以下任意一种方式来配置物理下行共享信道PDSCH的配置信息：通过RRC/MAC信令半静态地进行配置、预先定义与PDCCH的映射关系、或者通过下行控制信息DCI进行配置。

在一个实施例中，确定单元被配置为：根据所述重复次数以及一个传输周期内可用于传输物理信道的子帧的数目，确定所述起始子帧序号。

在一个实施例中，确定单元被配置为：预先确定或通过RRC信令半静态地配置物理信道的时序关系。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用户设备，包括：获取单元，被配置为：在读取覆盖增强等级之前，监控物理信道的接收和解调，以获取物理信道的配置信息；以及监控单元，被配置为：利用获取的物理信道的配置信息，更新相应的物理信道的重复等级，并根据更新后的重复等级来监控物理信道的接收和解调；其中，所述物理信道的配置信息与用户设备UE的覆盖增强等级有关，并且包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。

在一个实施例中，所述物理信道包括物理下行控制信道PDCCH和物理下行共享信道PDSCH。

在一个实施例中，获取单元被配置为基于以下至少一个规则来监控物理信道PDCCH和PDSCH的接收与解调：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

采用本发明，能够提高LTE支持MTC用户设备的资源利用率并改善频谱/能量效率，减少小区间的时间/频率资源冲突。

附图说明

通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其它特征将会变得更加明显，其中：

图1示出了LTE小区中MTC用户设备位置分布的示意图；

图2示出了根据本发明的物理信道的时序关系的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的由基站执行的方法的流程图；

图4示出了根据本发明实施例的由用户设备执行的方法的流程图；

图5示出了根据本发明实施例的基站的方框图；以及

图6示出了根据本发明实施例的用户设备的方框图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例，对本发明所提出的针对(需要额外覆盖增强或者不需要额外覆盖增强)低成本MTC用户设备以及其他支持延迟容忍的MTC服务并需要一定覆盖增强的用户设备的PDCCH信息发送/接收方法、基站和用户设备(UE)进行详细阐述。应当注意，本发明不应局限于下文所述的具体实施例。另外，为了简便起见，省略了对与本发明没有直接关联的公知技术的详细描述，以防止对本发明的理解造成混淆。

下文以LTE移动通信系统及其后续的演进版本作为示例应用环境，具体描述了根据本发明的多个实施例。然而，需要指出的是，本发明不限于以下实施例，而是可适用于更多其它的无线通信系统，例如今后的5G蜂窝通信系统。

图1给出了一个LTE小区中MTC用户设备的分布情况，该小区被划分为M＝4个覆盖增强等级区域，即CE1，...CE4，其中，处于小区边缘的MTC用户设备所经历的信道衰落最明显，该区域覆盖增强等级最高，其上/下行物理层信道所需的时频资源最多。具体地，PDCCH/PDSCH/PUSCH的重复次数均与CEx有关。其中，x＝1,...,L，L为小区内划分的覆盖等级数目。

图2示出了在覆盖增强模式下，物理信道PDCCH、PDSCH、PUCCH、PUSCH之间的时序关系。在PDCCH的用户专用搜索空间USS，支持PDCCH调度PDSCH资源，此时PDCCH与其所调度的PDSCH分开传输，即，先完成PDCCH的重复传输，然后再传输其调度的PDSCH。在上行链路中，PUCCH传输PDSCH对应的ACK/NACK，其PUCCH传输时隙点要在PDSCH传输完成之后。PUSCH的传输与指示，依据PDCCH的配置，因此在时序上，PUSCH传输要在PDCCH传输完成之后。

图3示出了根据本发明实施例的由基站执行的方法的流程图。如图3所示，方法30在步骤S310处开始。

在步骤S320处，获取用户设备UE的覆盖增强等级。

在步骤S330处，根据UE的覆盖增强等级，确定UE的物理信道的配置信息。在本实施例中，物理信道的配置信息可以包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。其中，在配置物理信道的重复等级之前确定物理信道的传输与接收规则，所述规则包括以下至少一种：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

在一个实施例中，物理信道可以包括以下至少一个：物理下行控制信道PDCCH、物理下行共享信道PDSCH、物理上行控制信道PUCCH、以及物理上行共享信道PDSCH。

PDCCH/PDSCH/PUCCH/PUSCH信道的重复等级信令配置可以通过两种示例性方案来实现，见下表1：

表1：物理信道的重复配置方案

即，在方案1中，针对每一个物理信道，通过无线电资源控制RRC信令来配置相应的配置信息。而在方案2中，选择特定的物理信道作为参考信道，通过RRC信令来配置所述参考信道的配置信息，并且定义其他物理信道与所述参考信道的映射关系。这样，用户设备就可通过参考信道的配置，推导出其他信道的重复等级配置及使用的时频资源。

例如，参考信道可以是物理下行控制信道PDCCH。此时，可以根据以下任意一种方式来配置物理下行共享信道PDSCH的配置信息：通过RRC/MAC信令半静态地进行配置、预先定义与PDCCH的映射关系、或者通过下行控制信息DCI进行配置。

在一个实施例中，可以根据所述重复次数以及一个传输周期内可用于传输物理信道的子帧的数目，确定所述起始子帧序号。例如，针对某一重复等级，假设物理信道(PDCCH/PDSCH/PUCCH/PUSCH)的重复次数为N1，并且假设N2表示在一个传输周期内每个无线帧可以传输重复物理信道的子帧的数目，则物理信道的起始子帧位于无线帧SFN mod(ceiling(N1/N2))＝＝0内的子帧序号k1～kn(其中n可以取1)，其中子帧k1～kn可以是固定的，也可以是通过RRC信令半静态配置的。另外，某一子帧是否支持网络覆盖增强模式的用户设备，可以是预先设定也可以半静态地配置。

在一个实施例中，物理信道的时序关系是预先确定的或通过RRC信令半静态地配置的。例如，对于某一重复等级，假定PDCCH重复的最后一个子帧为x，那么x+G1为PDSCH重复的起始子帧，x+G2为PUCCH重复的起始子帧，x+G3为PUSCH重复的起始子帧。其中，G1、G2、G3为子帧的数目，取值大于或等于0。G1、G2、G3的值可以预先确定，也可以通过RRC信令半静态地配置。默认的PDCCH重复的起始子帧为子帧#0，子帧#0/4/5/9始终支持PDCCH/PDSCH的重复传输，而其他子帧是否支持则取决于RRC信令的半静态配置，或者预先确定。

最后，方法30在步骤S340处结束。

图4示出了根据本发明实施例的由用户设备执行的方法的流程图。如图4所示，方法40在步骤S400处开始。

在步骤S410处，监控物理信道的接收和解调，以获取物理信道的配置信息。其中，物理信道的配置信息与用户设备UE的覆盖增强等级有关，并且包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。

在一个实施例中，物理信道可以包括物理下行控制信道PDCCH和物理下行共享信道PDSCH。在接收到RRC信令配置物理信道重复等级之前，用户设备可以基于以下至少一个来监控物理信道的接收与解调：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。具体说来，在接收到某一物理信道的重复等级配置信令之前，用户设备需要解调PDCCH及其调度的PDSCH来获取无线链路层控制(即RRC)信令。具体方式如下：

方式一：用户设备基于预先定义的PDCCH/PDSCH配置模式来监控PDCCH/PDSCH，以接收RRC信令。注意，此时的PDCCH/PDSCH配置可以根据最高的重复等级，也可以根据用户设备在初始随机接入过程中选定的重复等级来确定。

方式二：用户设备基于随机接入过程中的Msg4添加的新内容来监控PDCCH/PDSCH。Msg4可用来传递PDCCH/PDSCH重复等级的配置。

方式三：用户设备可以通过基站端随机接入响应(RAR)的重复次数配置来监控PDCCH/PDSCH。RAR重复次数信息可以添加在媒体接入层控制(MAC)的PDU内，用来传递物理层信道的重复等级配置。

方式四：PDCCH/PDSCH的配置信息可以添加在系统信息模块(SIB)中。在同一个小区内，处于覆盖增强模式的用户设备采取相同的重复等级。

在步骤S420处，利用获取的物理信道的配置信息，更新相应的物理信道的重复等级，并根据更新后的重复等级来监控物理信道的接收和解调。例如，如果用户设备读取到关于物理信道的重复等级配置信令，那么用户设备更新相应物理信道的重复等级配置，并可以采取该重复等级来监控PDCCH/PDSCH以及其他物理信道。

最后，方法40在步骤S430处结束。

图5示出了根据本发明实施例的基站的方框图。如图5所示，基站50包括获取单元510和确定单元520。

获取单元510获取用户设备UE的覆盖增强等级。

确定单元520根据获取单元510所获取的UE的覆盖增强等级，确定UE的物理信道的配置信息。该物理信道的配置信息可以包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。确定单元520在配置物理信道的重复等级之前确定物理信道的传输与接收规则，所述规则包括以下至少一种：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

在一个实施例中，物理信道可以包括以下至少一个：物理下行控制信道PDCCH、物理下行共享信道PDSCH、物理上行控制信道PUCCH、以及物理上行共享信道PUSCH。

在一个实施例中，确定单元520可以被配置为：针对每一个物理信道，通过无线电资源控制RRC信令来配置相应的配置信息。

备选地，确定单元520还可以选择特定的物理信道作为参考信道，通过RRC信令来配置所述参考信道的配置信息，并且定义其他物理信道与所述参考信道的映射关系。优选地，参考信道包括物理下行控制信道PDCCH。确定单元520还可以根据以下任意一种方式来配置物理下行共享信道PDSCH的配置信息：通过RRC/MAC信令半静态地进行配置、预先定义与PDCCH的映射关系、或者通过下行控制信息DCI进行配置。

在一个实施例中，确定单元520根据所述重复次数以及一个传输周期内可用于传输物理信道的子帧的数目，确定所述起始子帧序号。

在一个实施例中，确定单元520可以预先确定或通过RRC信令半静态地配置物理信道的时序关系。

图6示出了根据本发明实施例的用户设备的方框图。如图6所示，用户设备60包括获取单元610和监控单元620。

获取单元610可以在读取覆盖增强等级之前监控物理信道的接收和解调，以获取物理信道的配置信息。其中，物理信道的配置信息与用户设备UE的覆盖增强等级有关，并且可以包括物理信道的重复等级、起始子帧序号、重复次数、使用的时频资源、以及时序关系。

在一个实施例中，物理信道可以包括物理下行控制信道PDCCH和物理下行共享信道PDSCH。获取单元610可以被配置为基于以下至少一个规则来监控物理信道PDCCH和PDSCH的接收与解调：预先定义的模式、随机接入过程中的Msg4添加的新内容、随机接入响应RAR的重复次数配置信息以及系统信息模块SIB。

监控单元620可以利用获取的物理信道的配置信息，更新相应的物理信道的重复等级，并根据更新后的重复等级来监控物理信道的接收和解调。

本申请实现了一种允许基站发送服务小区的物理信道重复配置信息以及允许用户设备在覆盖增强模式下的读取的方案。采用本申请提出的技术方案，能够提高LTE支持MTC用户设备的的资源利用率并改善频谱/能量效率，减少小区间的时间/频率资源冲突。

应该理解，本发明的上述实施例可以通过软件、硬件或者软件和硬件两者的结合来实现。例如，上述实施例中的基站和用户设备内部的各种组件可以通过多种器件来实现，这些器件包括但不限于：模拟电路器件、数字电路器件、数字信号处理(DSP)电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(CPLD)，等等。

在本申请中，“基站”是指具有较大发射功率和较广覆盖面积的移动通信数据和控制交换中心，包括资源分配调度、数据接收发送等功能。“用户设备”是指用户移动终端，例如包括移动电话、笔记本等可以与基站或者微基站进行无线通信的终端设备。

此外，这里所公开的本发明的实施例可以在计算机程序产品上实现。更具体地，该计算机程序产品是如下的一种产品：具有计算机可读介质，计算机可读介质上编码有计算机程序逻辑，当在计算设备上执行时，该计算机程序逻辑提供相关的操作以实现本发明的上述技术方案。当在计算系统的至少一个处理器上执行时，计算机程序逻辑使得处理器执行本发明实施例所述的操作(方法)。本发明的这种设置典型地提供为设置或编码在例如光介质(例如CD-ROM)、软盘或硬盘等的计算机可读介质上的软件、代码和/或其他数据结构、或者诸如一个或多个ROM或RAM或PROM芯片上的固件或微代码的其他介质、或一个或多个模块中的可下载的软件图像、共享数据库等。软件或固件或这种配置可安装在计算设备上，以使得计算设备中的一个或多个处理器执行本发明实施例所描述的技术方案。

尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。