CN101399645A - Lte-tdd***ack/nack调度方法及调度器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE－TDD***ACK/NACK调度方法，包括：网络侧统计各用户设备UE下行业务数据分布情况，针对各UE，监控下行业务数据是否被调度；确定某UE下行业务数据被调度后，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的信道；UE按照接收到消息，在相应信道上反馈ACK/NACK。本发明针对LTE－TDD***，提出ACK/NACK反馈方案，在下行子帧多于上行子帧的情况下，保证ACK/NACK的有效传输。与上述方法相对应，本发明还提供LTE－TDD***ACK/NACK调度器。
Description
本申请要求于2007年9月30日提交中国专利局、申请号为200710164202、X发明名称为“LTE-TDD***ACK/NACK调度方法及调度器”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及移动通信的LTE(Long Time Evolution，长期演进)技术领域，尤其涉及一种LTE-TDD(Time Division Duplex，时分双工)***上行ACK(ACKnowledge，确认信息)/NACK(Non-ACKnowledge，未确认信息)的调度方法及调度器。
背景技术
LTE***支持两种帧结构。第一类帧结构适用于TDD和FDD(FrequencyDivision Duplex，频分双工)***，该类帧结构参见图1，该类无线帧帧长为10ms，由20个时隙组成，每个时隙长度为0.5ms，如图所示，各时隙标记为0至19。两个连续的时隙定义为一个子帧，子帧i由时隙2i和(2i+1)组成，其中，i＝0，1...9。对于FDD***，每10ms时间内，由于上下行在频域是分开的，因此上下行都有10个子帧可用。而对于TDD***，每10ms时间内，上下行共有10个子帧可用，其中除了子帧0和子帧5总是分配给下行传输之外，其余各子帧要么分配给上行要么分配给下行。第二类帧结构仅适用于TDD***，该类帧结构参见图2，该类无线帧帧长也为10ms，每个帧***为2个5ms的半帧，每个半帧由7个业务时隙(标记为0至6)和3个特殊时隙(下行导频、保护间隔和上行导频)组成。每个子帧定义为一个业务时隙。其中，子帧0和下行导频时隙总是用于下行传输，而上行导频和子帧1总是用于上行传输。
为了对错误数据块进行快速的反馈重传，并通过合并数据块充分利用错误数据块携带的信息，LTE***采用了HARQ(Hybrid Automatic RepeatRequest，混合自动重复请求)技术。上行ACK/NACK信令作为上行控制信令的一部分，传输方式有两种，一种是，当UE(User Equipment，用户设备)有上行业务数据传输时，ACK/NACK信令与业务数据复用传输；另一种是，当UE没有上行业务数据时，ACK/NACK信令在工作带宽的频带两侧预留的频带内传输，并采用跳频方式以提高传输性能。本文针对第二种情况进行讨论。对于第二种ACK/NACK传输方式，LTE***确定的方案为：1比特的ACK/NACK(对应为单码字情)映射为BPSK(Binary Phase Shift Keying，双相移相键控)符号，2比特的ACK/NACK(对应2个码字)映射为QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控)符号，每个调制符号扩频为CAZAC(恒包络零自相关序列)，采用相干调制的方法传输。对于图1所示的第一类帧结构，每个PRB(Physical Resource Block，物理资源块)最多可以支持18UE复用；对于图2所示的第二类帧结构，也采用跳频结构每PRB最多支持12UE复用。由于ACK/NACK信令一般仅为1比特或2比特，如果额外增加UE识别信息会大大增加信息冗余度，降低传输效率，因此，在LTE-FDD***中，已经确定采用隐含指示的方式，建立ACK/NACK信令与对应的下行调度控制信令占用的控制信道序号的映射关系，使得eNB(演进型基站)可以判断ACK对应的UE和数据块。参见图3，为现有LTE-FDD***基于隐含方式指示ACK信道的方法示意图，其中，通过事先建立ACK/NACK信令信道与对应下行调度控制信令信道的映射关系，使得eNB可以判断出ACK信令对应的UE和数据块。
对于FDD***，上下行在频率上分开，上下行子帧可以很容易建立一一对应关系，也就是说一个上行子帧的ACK/NACK信令仅对应唯一的下行子帧，对应关系相对简单固定，因此，在LTE***标准会议中，对于非连续调度业务，确定其ACK反馈方案采用上述介绍的隐含指示方法。然而，对于TDD***，上下行采用比例可变的非对称结构以支持非对称业务，这种非对称性结构导致上下行不能建立简单的一一对应关系。因此，TDD***的ACK反馈方法需要重新设计。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种LTE-TDD***ACK/NACK调度方法及调度器，以适应时分双工***上下行业务不对称的特点。
为此，本发明实施例采用如下技术方案：
一种LTE-TDD***ACK/NACK调度方法，包括：网络侧统计各用户设备UE下行业务数据分布情况，针对各UE，监控下行业务数据是否被调度；确定某UE下行业务数据被调度后，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的物理资源；UE按照接收到消息，在相应物理资源上反馈ACK/NACK。
网络侧通过在下行控制信令额外附加消息，告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
网络侧通过BCH广播消息，告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
所述方法是针对上行子帧数量小于下行子帧数量的情况。
当上行子帧数量大于或等于下行子帧数量时：在发送下行业务数据前，预先设置下行控制信令所占用信道与反馈ACK/NACK信道的映射关系；网络侧通过所述映射关系发送下行控制信令，UE侧通过所述映射关系反馈ACK/NACK。
一种LTE-TDD***ACK/NACK调度方法，包括：网络侧将各UE待调度业务数据放入缓冲区；在缓冲区某UE业务数据被调度期间，通过缓冲区内该UE下行业务数据分布情况，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的物理资源；UE按照接收到消息，在相应物理资源上反馈ACK/NACK。
网络侧通过在下行控制信令额外附加消息，告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
网络侧通过BCH广播消息告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
所述方法是针对上行子帧数量小于下行子帧数量的情况。
当上行子帧数量大于或等于下行子帧数量时：在发送下行业务数据前，预先设置下行控制信令所占用信道与反馈ACK/NACK信道的映射关系；网络侧通过所述映射关系发送下行控制信令，UE侧通过所述映射关系反馈ACK/NACK。
一种LTE-TDD***ACK/NACK调度器，包括：统计单元，用于统计各UE待调度的下行业务数据分布情况；监控单元，用于监控各UE是否有下行业务数据被调度，若是，发出某UE被调度指示；ACK/NACK信道确定单元，根据所述统计单元的统计结果，确定UE反馈ACK/NACK的物理资源；消息单元，在所述监控单元发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK信道确定单元所确定物理资源的消息。
所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。
一种LTE-TDD***ACK/NACK调度器，包括：缓冲模块，包括多个缓冲区，各缓冲区分别用于缓存各UE待调度业务数据；缓冲区统计模块，用于统计缓冲区，获知各UE下行业务数据分布情况；监控模块，用于监控各UE是否有下行业务数据被调度，若是，发出某UE被调度指示；ACK/NACK信道确定模块，根据所述缓冲区统计模块的统计结果，确定UE反馈ACK/NACK的物理资源；消息模块，在所述监控模块发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK信道确定模块所确定物理资源的消息。
所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。
对于上述技术方案的技术效果分析如下：
本发明从时分双工上下行业务不对称的特点出发，提供了基于调度机制的ACK/NACK反馈方法：对于上行子帧多于或等于下行子帧的情况，即单ACK/NACK情况，对于上行子帧小于下行子帧的情况，采用直接指示方式，具体又包括缓冲直接指示法和即时直接指示法两种，缓冲直接指示法处理方式简单易行，即时直接指示法延时小。可按照***要求灵活选取。
附图说明
图1为现有技术第一类帧结构示意图；
图2为现有技术第二类帧结构示意图；
图3为现有技术LTE-FDD***反馈ACK方案示意图；
图4为ACK/NACK与业务子帧映射示意图之一；
图5为ACK/NACK与业务子帧映射示意图之二；
图6为ACK/NACK与业务子帧映射示意图之三；
图7为缓冲直接指示法流程图；
图8为缓冲直接指示法实例示意图；
图9为即时直接指示法流程图；
图10为即时直接指示法实例示意图；
图11为第一调度器示意图；
图12为第二调度器示意图。
具体实施方式
本发明针对TDD***特点，提出ACK/NACK反馈方案，尤其是在下行子帧多于上行子帧的情况下，保证ACK/NACK信令的有效传输，保证上行单载波特性。所谓单载波特性，此处可以理解为：传输ACK/NACK的信道在频域上是连续的，并使用相同的ZC(Zadoff-Chu)序列。
如前介绍，对于TDD***，由于上下行的非对称特性，不能总如FDD***一样建立一一对应关系。参见图4，在下行子帧少于或等于上行子帧时，可以通过约定方式确定传输ACK/NACK与业务子帧映射关系。参见图5，在下行子帧多于上行子帧时，意味着一个上行时隙需要发送对应多个下行时隙数据块的ACK/NACK信令，最极限的情况是，第一类帧结构上下行比例为1/9，第二类帧结构上下行比例为1/6，意味着每个上行子帧要传送9或6个下行子帧数据块对应的ACK/NACK信令。为了保障上行传输的单载波特性，多个ACK/NACK信令必须统一安排。实际上，本领域人员可能会想到采用如下方案解决：在UL子帧内设定多个ACK/NACK区域，每个区域对应一个下行子帧，然后采用FDD***的方法，但是，由于必须按照最大UE数量进行资源配置，这样资源占用比较多，而实际应用中多个UE同时发送ACK/NACK的情况很少，因此，造成很大的资源浪费；此外，当一个UE在多个下行子帧都有数据块传输时，多个ACK/NACK映射到多个区域，会破坏上行的单载波特性。
参见图6，为各种下行子帧多于上行子帧时，ACK/NACK与业务子帧映射关系示意图。其中，对于仅映射一个DL时隙的UL ACK/NACK信令，显然可以直接采用LTE FDD的方法，与控制信道序号建立对应关系。当上行子帧小于下行子帧时，可仅安排一个上行子帧需要传输多个ACK信令，对于上下行比例为3∶4、2∶5和1∶6的三种情况，某一上行子帧需要发送2、4、6个下行时隙数据块对应的ACK/NACK信令，这三种情况统称为“多ACK/NACK情况”。下面重点对多ACK情况给出具体解决方案。
对于多ACK/NACK情况，本发明采用直接指示的方法对ACK/NACK进行调度。例如，在eNB的DL调度信令中，增加特定比特指示其ACK反馈的信道。这其中又包括两种具体实现方式，下面分别介绍。
第一种是缓冲直接指示法：
参见图7，为缓冲直接指示法的流程图，包括：
步骤701：针对各UE，判断是否有下行数据发送，如果有，执行步骤702，否则，继续等待；
步骤702：将各UE下行数据分别放入缓冲区；
步骤703：放入缓冲区的下行数据是否被调度？若是，执行步骤704，否则，等待；
步骤704：按照缓冲区该UE下行数据块数量，在下行调度信令中附加特定信息，指示该UE上行ACK/NACK物理资源(信道)；
步骤705：UE按照特定信息中的指示，在相应的信道上反馈ACK/NACK。
在步骤704中，除了在下行调度信令中增加特性信息告知UE反馈ACK/NACK的信道外，还可以通过BCH广播的方式告知。
现以一个具体实例描述这种缓冲直接指示法。
参见图8，以第二类帧的上下行时隙比例为1∶6为例，图中标记为down2下行时隙对应的上行ACK/NACK都在标记为up2的上行时隙发送，其余类似。在此6个下行时隙发送请求在被调度(t1时刻)之前，均在缓冲区内等待，在t1～t2时间段内，6个下行时隙业务的ACK反馈信息被统一安排调度，保证将同一个UE的多个ACK安排同一物理资源上，从而满足单载波特性，具体操作是，按照缓冲区该UE下行业务情况，将对应ACK/NACK信息附加在DL调度控制信令中。t3时刻根据接收到的ACK/NACK指示信息，每个UE根据其CRC(循环冗余校验)校验结果产生的多个ACK/NACK信令在up2时隙传输。
这种处理方式简单易行，eNB和UE的处理都很简单，在eNB侧，仅需要将下行数据放入缓冲区，并在DL调度控制信息中增加特定比特告知ACK/NACK传输信道即可，在UE侧，不需要额外判断，只需要按照eNB的指示在相应的物理资源上反馈ACK/NACK即可。
第二种是即时直接指示法：
在上述第一种方法中，通过缓冲区从而获知某UE在一个时隙的下行数据情况，实现简单，但是相对会增加延时。在本方法中，eNB事先统计向各UE发送下行业务数据情况，从而在向某个UE发送完最后时隙业务数据时，在下行调度信令中附加特定信息，以告知该UE反馈ACK/NACK的物理资源。
参见图9，为即时直接指示法的流程图，包括：
步骤901：eNB在向各UE发送下行业务数据前，统计各UE下行业务数据分布情况；
步骤902：是否有某UE下行业务数据？若是，执行步骤903，否则，等待；
步骤903：该UE下行业务数据是否被调度？若是，执行步骤904，否则，等待；
步骤904：在UE反馈ACK/NACK之前，发送包含指示ACK/NACK信道的特定信息的下行调度信令；
步骤905：该UE在特定信息指示的信道上，反馈ACK/NACK信令。
在步骤904中，除了在下行调度信令中增加特性信息告知UE反馈ACK/NACK的信道外，还可以通过BCH(Broadcast Channel广播信道)广播的方式告知。
现仍以一个具体实例对该方法进行说明。
参见图10，对于第二类帧，如果上下行比例为1∶6，图中标记为down2下行时隙对应的上行ACK/NACK都在标记为up2的上行时隙发送。在最后一个down2子帧时刻，eNB已经获知在相关周期内(所有标记为down2的子帧)，每个UE的业务调度情况，那么，eNB就可以为所有UE的所有数据包安排ACK/NACK反馈物理资源，能够保证资源的有效利用及单载波特性。在ACK/NACK反馈之前将ACK信道告知UE即可，图中表示的是在down2最后一个子帧时刻通过下行控制信令的方式告知UE。
上述介绍的两种直接指示法是以第二类帧为例进行的说明，它们同样适用于第一类帧。
综上，本发明介绍了在LTE-TDD***下，基于调度机制的ACK/NACK反馈方法：对于上行子帧多于或等于下行子帧的情况，即单ACK/NACK情况，采用与LTE-FDD类似的基于DL调度控制信道序号隐含映射的方法，即，在发送下行业务数据前，预先设置下行控制信令信道与反馈ACK/NACK信道的映射关系；网络侧通过所述映射关系发送下行控制信令，UE侧通过所述映射关系反馈ACK/NACK；对于上行子帧小于下行子帧的情况，采用直接指示方式，具体又包括上述介绍的缓冲直接指示法和即时直接指示法两种。
与上述方法相对应，本发明还提供调度器，该调度器存在于网络侧设备中，例如存在于eNB中。
参见图11，为第一调度器结构示意图，对应于即时直接指示法。它包括统计单元1101、监控单元1102、ACK/NACK信道确定单元1103和消息单元1104，下面分别对各单元的功能予以介绍：
统计单元1101主要用于统计各UE待调度的下行业务数据分布情况；
监控单元1102主要用于监控各UE是否有下行业务数据被调度，若是，发出某UE被调度指示；
ACK/NACK信道确定单元1103，根据所述统计单元1101的统计结果，确定UE反馈ACK/NACK的物理资源；
消息单元1104，在所述监控单1102发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK信道确定单元1103所确定物理资源的消息。
参见图12，为第二调度器结构示意图，对应于缓冲直接指示法。它包括缓冲模块1201、缓冲区统计模块1202、监控模块1203、ACK/NACK信道确定模块1204和消息模块1205，下面分别对各模块的功能予以介绍：
缓冲模块1201，包括多个缓冲区，各缓冲区分别用于缓存各UE待调度业务数据；
缓冲区统计模块1202用于统计缓冲区，从而获知各UE下行业务数据分布情况；
监控模块1203用于监控各UE是否有下行业务数据被调度，若是，发出某UE被调度指示；
ACK/NACK信道确定模块1204，根据所述缓冲区统计模块1202的统计结果，确定UE反馈ACK/NACK的信道；
消息模块1205，在所述监控模块1203发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK信道确定模块1204所确定信道的消息。
其中，上述两种调度器向UE发送告知ACK/NACK信道的消息可以是在下行控制信令中额外附加的消息，或者是BCH广播消息。
关于调度器具体实现细节，与方法实施例类似，在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1、一种LTE-TDD***ACK/NACK调度方法，其特征在于，包括：
网络侧统计各用户设备UE下行业务数据分布情况，针对各UE，监控下行业务数据是否被调度；确定某UE下行业务数据被调度后，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的物理资源；
UE按照接收到消息，在相应物理资源上反馈ACK/NACK。
2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，网络侧通过在下行控制信令额外附加消息，告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
3、根据权利要求1所述方法，其特征在于，网络侧通过BCH广播消息，告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
4、根据权利要求1、2或3所述方法，其特征在于，所述方法是针对上行子帧数量小于下行子帧数量的情况。
5、根据权利要求4所述方法，其特征在于，当上行子帧数量大于或等于下行子帧数量时：
在发送下行业务数据前，预先设置下行控制信令所占用信道与反馈ACK/NACK信道的映射关系；
网络侧通过所述映射关系发送下行控制信令，UE侧通过所述映射关系反馈ACK/NACK。
6、一种LTE-TDD***ACK/NACK调度方法，其特征在于，包括：
网络侧将各UE待调度业务数据放入缓冲区；在缓冲区某UE业务数据被调度期间，通过缓冲区内该UE下行业务数据分布情况，向该UE发送消息告知反馈ACK/NACK的物理资源；
UE按照接收到消息，在相应物理资源上反馈ACK/NACK。
7、根据权利要求6所述方法，其特征在于，网络侧通过在下行控制信令额外附加消息，告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
8、根据权利要求6所述方法，其特征在于，网络侧通过BCH广播消息告知UE反馈ACK/NACK的物理资源。
9、根据权利要求6、7或8所述方法，其特征在于，所述方法是针对上行子帧数量小于下行子帧数量的情况。
10、根据权利要求9所述方法，其特征在于，当上行子帧数量大于或等于下行子帧数量时：
在发送下行业务数据前，预先设置下行控制信令所占用信道与反馈ACK/NACK信道的映射关系；
网络侧通过所述映射关系发送下行控制信令，UE侧通过所述映射关系反馈ACK/NACK。
11、一种LTE-TDD***ACK/NACK调度器，其特征在于，包括：
统计单元，用于统计各UE待调度的下行业务数据分布情况；
监控单元，用于监控各UE是否有下行业务数据被调度，若是，发出某UE被调度指示；
ACK/NACK信道确定单元，根据所述统计单元的统计结果，确定UE反馈ACK/NACK的物理资源；
消息单元，在所述监控单元发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK信道确定单元所确定物理资源的消息。
12、根据权利要求11所述调度器，其特征在于，所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。
13、一种LTE-TDD***ACK/NACK调度器，其特征在于，包括：
缓冲模块，包括多个缓冲区，各缓冲区分别用于缓存各UE待调度业务数据；
缓冲区统计模块，用于统计缓冲区，获知各UE下行业务数据分布情况；
监控模块，用于监控各UE是否有下行业务数据被调度，若是，发出某UE被调度指示；
ACK/NACK信道确定模块，根据所述缓冲区统计模块的统计结果，确定UE反馈ACK/NACK的物理资源；
消息模块，在所述监控模块发出指示后，向该UE发送包含ACK/NACK信道确定模块所确定物理资源的消息。
14、根据权利要求13所述调度器，其特征在于，所述消息为在下行控制信令中额外附加的消息，或者，为BCH广播消息。
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