CN107317664B - 一种控制信道的传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种控制信道的传输方法，包括：1）用于解调控制信道的导频与控制信道采用相同的预编码；2）控制信道采用分集的传输方式；3）控制信道在频域资源上打散；4）频域按一种粒度进行打散；5）打散粒度随着不同聚合度发生变化，具体包括：高聚合等级打散粒度大，低聚合等级打散粒度小；6）导频密度随着聚合度的变化发生变化，具体包括：低聚合等级导频密度密，高聚合等级导频密度稀疏。本发明可以解决信道信息不可知状态下，无法利用精准的波束进行可靠的数据传输的问题。

Description

一种控制信道的传输方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种控制信道的传输方法。
背景技术
随着无线电技术的进步，各种智能终端的普及数据业务的增长，移动通信业务量未来每年接近1倍的速度。METIS（Mobile and wireless communication enablers forthe 2020 information society）关于5G的流量预测：未来10年数据业务增长1000倍。
4G***已经使用了诸如OFDM(orthogonal frequency division multiplexing),MIMO(multiple input multiple output),MU-MIMO(multiple user MIMO),HARQ(hybridautomatic repeat request)等技术以提高小区的频谱效率，通过smaller cell技术提升一定区域的***容量。
上述这些技术用于提升业务信道的速率，灵活性和鲁棒性，但对于控制信道或控制消息的传输如何实现可靠传输成为亟待解决的瓶颈，另一方面目前所有移动通信***使用300MHz~3GHz的频谱，3GHz~300GHz的频谱范围存在大量尚未利用的资源。
在未来的无线传输中，基于波束的传输将会是一种基本的传输方式，然而信道信息不是始终可知的，例如终端在初始接入过程中终端和基站并未进行关于波束的训练，基站无法利用精准的波束进行数据传输。
一种方法是SFBC的方式传输，但这种方案要求两个及以上的导频端口。为了节省导频开销一种方案是采用预编码轮训的方式，为了达到最优的预编码应将待轮训的预编码打散在频域范围以获取频域分集增益。
当信道信息可用时则可采用波束赋型的方法，通过CSI反馈或信道互易性得到下行优选的波束信息，某一频域粒度采用波束赋型的方式传输控制消息。
两种控制消息的传输适用于不同的场景，但对于终端来说由于其解调导频与控制信道采用相同的预编码矩阵，因此对于接收机来说是透明的。
为了使控制信道的解调透明，控制信道和导频采用相同的预编码。但信道估计的性能与导频的样点个数有关，相同的频域带宽内导频个数越多信道估计精度越高，但导频样点过多会导致相同TBsize的码率抬升影响传输性能。
图1、图2是控制信道在不同聚合度承载下不同bundle size不同导频密度的性能对比。
对比图1、图2结果可知选取统一的bundle size和导频密度很难实现各个场景中都是优选的配置。
从图1、图2可知聚合度小的时候采用小的bundle size性能优，小的聚合度且采用较小的导频密度性能优，当采用大聚合度则采用大的bundle size性能优，因此从性能的角度看，不能为所有终端配置同一参数达到性能最优。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种控制信道的传输方法。本方法可以解决信道信息不可知状态下，无法利用精准的波束进行可靠的数据传输的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种控制信道的传输方法，包括：
1）用于解调控制信道的导频与控制信道采用相同的预编码；
2）控制信道采用分集的传输方式；
3）控制信道在频域资源上打散；
4）频域按一种粒度进行打散；
5）打散粒度随着不同聚合度发生变化，具体包括：高聚合等级打散粒度大，低聚合等级打散粒度小；
6）导频密度随着聚合度的变化发生变化，具体包括：低聚合等级导频密度密，高聚合等级导频密度稀疏。
本发明的有益效果为：
现有方法中导频密度固定，且现有方法中没有按照某种粒度进行打散，进一步本方案还对打散粒度进行区分，在小的聚合等级时采用小的粒度进行打散。在大的聚合等级采用大的粒度进行打散。
有益效果有：
按照聚合度大小进行打散粒度的划分实现性能最优；
导频密度可变，适应码率敏感业务传输，通过降低导频密度提升传输性能。
附图说明
图1为聚合度为1时不同bundle size不同导频密度的性能对比曲线；
图2为聚合度为8时不同bundle size不同导频密度的性能对比曲线；
图3为实施例3所采用的模块结构示意图；
图4为实施例3.1中的资源分配配置。
具体实施方式
下面以实施例展开描述，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例1
本实施例场景描述：
终端和基站建立连接之后进行了初始的波束选择，且终端的移动速度慢，例如30kmph以下的移动速度，终端没有位于小区边缘。这种情况下终端和波束可以采用波束赋型的方式传输数据，包括业务和控制数据。
所述基站对控制信道的资源进行配置，包括：控制信道的时频资源，控制信道的聚合等级，控制信道的原始数据比特位数，控制信道的传输机制。
所述控制信道的频域资源包括频域起始位置和带宽，时域资源包括控制信道的起始OFDM符号，控制信道的持续时间。控制信道的聚合等级是为实现不同信道环境的自适应传输，对于同一控制消息其聚合等级不同，码率会有比较大的差异。
本实施例中控制消息的原始比特数为26，CRC长度为24则，控制信道的时频资源占据的RE数按照如下方式计算：
nRE = nREG*nRE_perREG，其中nREG是控制信道所占带宽对应的REG数目，nSymb是控制信道的OFDM符号数目，nRE_perREG是每个REG的导频数目，本实施例中采用的聚合等级aggregation level为1即一个控制信道占据的CCE个数为1，1个CCE包含6个REG。控制信道采用QPSK的调制方式，每个REG上导频占据4个RE，因此nRE_perREG为8，聚合度为1的可用RE数为8*6=48，承载的比特数为96，因此控制信道的有效码率为40/96。
本实施例终端和基站进行了波束训练，因此基站采用准确的波束进行控制信道的传输。且控制信道的资源映射方式为localized的方式，基站通过将控制消息调度在优选的子带为控制消息的传输带来调度增益和波束赋型增益。
实施例2
本实施例场景描述：
终端和基站建立连接之后进行了初始的波束选择，且终端的移动速度快，例如350kmph以上的移动速度。这种情况下由于高移动速度导致精准的CSI获取困难，此时采用开环的传输机制。
所述基站对控制信道的资源进行配置，包括：控制信道的时频资源，控制信道的聚合等级，控制信道的原始数据比特位数，控制信道的传输机制。
所述控制信道的频域资源包括频域起始位置和带宽，时域资源包括控制信道的起始OFDM符号，控制信道的持续时间。控制信道的聚合等级是为实现不同信道环境的自适应传输，对于同一控制消息其聚合等级不同，由于此时不能获取精准的CSI不能采用有效的波束赋型，采用波束轮训的方式保证控制信道的鲁棒性。由于为了保证波束轮训的增益和覆盖鲁棒性应当在控制信道所在资源上采用分布式（distributed）的资源分配方式，同样为了提升分集波束增益应当采用较大的聚合等级，这里采用的聚合度为4，即4个CCE用于承载控制消息。
本实施例中控制消息的原始比特数为40，CRC长度为24则，控制信道的时频资源占据的RE数按照如下方式计算：
nRE = nREG*nRE_perREG,其中nREG是控制信道所占带宽对应的REG数目，nSymb是控制信道的OFDM符号数目，nRE_perREG是每个REG的导频数目，本实施例中采用的聚合等级aggregation level为1即一个控制信道占据的CCE个数为4，1个CCE包含6个REG。控制信道采用QPSK的调制方式，每个REG上导频占据4个RE，因此nRE_perREG为8，聚合度为1的可用RE数为8*6*4=192，承载的比特数为384，因此控制信道的有效码率为64/384。
本实施例终端和基站CSI不可用，因此基站采用波束轮训机制，为了实现分集增益，采用了分布式的资源映射方式。
实施例2.1
本实施例场景描述：
终端和基站建立连接之后进行了初始的波束选择，且终端的移动速度快，例如350kmph以上的移动速度。这种情况下由于高移动速度导致精准的CSI获取困难，此时采用开环的传输机制。
所述基站对控制信道的资源进行配置，包括：控制信道的时频资源，控制信道的聚合等级，控制信道的原始数据比特位数，控制信道的传输机制。
所述控制信道的频域资源包括频域起始位置和带宽，时域资源包括控制信道的起始OFDM符号，控制信道的持续时间。控制信道的聚合等级是为实现不同信道环境的自适应传输，对于同一控制消息其聚合等级不同，由于此时不能获取精准的CSI不能采用有效的波束赋型，采用波束轮训的方式保证控制信道的鲁棒性。由于为了保证波束轮训的增益和覆盖鲁棒性应当在控制信道所在资源上采用分布式（distributed）的资源分配方式，同样为了提升分集波束增益应当采用较大的聚合等级，这里采用的聚合度为4，即4个CCE用于承载控制消息。
本实施例终端和基站CSI不可用，因此基站采用波束轮训机制，为了实现分集增益，采用了分布式的资源映射方式。
一种优选的方式是在大的聚合等级下采用较大的bundle，此处基站采用6个频域连续的REG采用同一个预编码矩阵，并且控制信道存在4个CCE，一个CCE包括6个REG因此即便采用较小的导频密度也能获得较多的导频样点保证信道估计精度。因此这里采用的导频密度为3RE per REG。
本实施例中控制消息的原始比特数为40，CRC长度为24则，控制信道的时频资源占据的RE数按照如下方式计算：
nRE = nREG*nRE_perREG,其中nREG是控制信道所占带宽对应的REG数目，nSymb是控制信道的OFDM符号数目，nRE_perREG是每个REG的导频数目，本实施例中采用的聚合等级aggregation level为1即一个控制信道占据的CCE个数为4，1个CCE包含6个REG。控制信道采用QPSK的调制方式，每个REG上导频占据2个RE，因此nRE_perREG为10，聚合度为1的可用RE数为10*6*4=240，承载的比特数为480，因此控制信道的有效码率为64/480。
实施例3
如图3所示，其中，信道环境识别单元包括移动速度和多径环境的测量，其测量过程可在基站或终端侧进行。
对于多普勒的测量可以由基站为终端配置sounding信道的发送位置和周期，基站根据sounding信号的测量实现多普勒频偏，进而实现对小区相对速度的识别。另一方面一些终端配置有测速仪器，终端可以直接给基站上报移动速度，这种方式不要求终端频繁发送sounding，但这种方法的时效性差，适合高铁等固定移动速度的环境。
多径环境的测量也可以采用基站接受终端的sounding信号，或终端上报的方式。
如果基站进行测量，则基站要求终端发送探测信号，基站对终端发送的信号进行分离并还原到时域通过相关的方式识别多径信息。另一种方式是终端通过探测基站的同步信号，通过同步信号识别多径信息，这种方法需要上报，因此也适合信道环境相对固定的环境。
实施例3.1
信道环境识别单元为终端配置sounding，其资源为固定某一频域范围，周期为5ms，终端按照配置在对应的位置发送sounding信号，sounding信号采用ZC序列。基站接收终端的序列，首先基站先滤出此终端之外的其余数据。再次将数据转到时域，通过已知序列与接受数据相关识别信道的多径信息。
信道环境识别单元配置导频信号，相同的导频序列在两个OFDM符号上重复发送，终端通过接收相邻OFDM符号上的时域信号，计算相位差，根据相位差得到频偏进一步根据频偏得到移动速度。
具体的，相邻两个OFDM符号对应位置的数据记为rx1=a(1)*exp(-j*2*pi*deltaF*t1)，rx2 = b(1)*exp(-j*2*pi*deltaF*t2)，则相位偏移为deltaF=deltaFi/(2*pi*deltaT)；deltaT = t2-t1，deltaFi = phase(rx2/rx1)；其中phase是对一个复向量求相位的操作。t1是相邻两个OFDM符号中第一个符号对应的时间，t2是相邻OFDM符号中第二个OFDM对应的时间。deltaF表示子载波间隔，Fi表示相位偏移量，（如果认为此变量与F冲突可改为phi或φ），j是序数单位，没有看到l，rx1和rx2是前后两个符号对应的接收数据，deltaT表示相邻两符号的时间差，终端测量其移动速度并上报给基站。
所述相邻两个OFDM符号，可以是前后紧邻或者两符号之间存在若干OFDM符号。
通过上述步骤完成了信道多普勒和多径情况的识别，进一步信道环境识别单元通过sounding信号实现路损的测量以确定进行控制信道传输的优选聚合等级。简言之路损大的UE可认为在小区边缘为保证控制信道的覆盖应当采用聚合度大的方式传输，例如聚合度选择4或者8。
基站内部构建参数如表1所示：
Figure 308331DEST_PATH_IMAGE001
RSD表示导频密度，Reference Signal Density的缩写，RSD_t表示时域密度，即每若干个OFDM符号***导频，RSD_f表示导频的频域密度，即每若干个子载波***一个导频。AL_x表示聚合等级，Bs_x表示bundle size的取值。
通过前述测量值和上表可以确定导频的时域、频域密度和传输控制信道的聚合度。当路损为[L1 L2]时采用AL_x的聚合等级进行传输。
本例中采用聚合等级4进行控制信道的传输。由于采用较大的聚合等级根据上述仿真结果应当考虑较大的bundle size进行REG的划分，此处采用bundle size为6的粒度进行预编码。
进一步，导频密度的选择一方面要保证满足频域密度以满足对频选信道的刻画，另一方面，信道估计的均衡过程要求导频样点满足一定的需求，因此需要对不同的bundlesize设置不同的导频密度下限如表2所示：
Figure 287788DEST_PATH_IMAGE002
在满足频选密度的同时，根据下表进一步确定信道插值的导频密度，一般而言RSD_BSx的取值要大于或等于RSD_f。根据bundle size的取值查找对应的导频密度。
最终确定的导频密度为：RSD3 = max（RSD_BS2，RSD_f）。
预编码单元对控制消息进行预编码，此例中基站和终端没有进行波束训练，因此基站不知相对本终端的优选波束。因此基站在码本中选择多个码字施加到此终端的控制信道和对应的解调导频。
此实施例中，为终端配置的控制信道带宽BW_ctrl=24REG，时域宽度为2个OFDM符号，因此总的REG数量为48。为此终端传输控制信道的时频资源集合为4个CCE即24个REG。一种控制信道的资源分配方法如图4所示。
参照图4，每个连续的6个REG框对应一个相同的预编码矩阵，此6个REG即为一个bundle，预编码矩阵的选取可以从码本中顺次选取，例如，可以从表3选择：
Figure 129842DEST_PATH_IMAGE003
一种方法是顺次的选择不同码字对应的向量施加到不同的bundle上或者随机的选取码字其原则为尽量遍历所***字。
对于映射单元一种方案是以bundle为单位映射，以图2为例编码调制后的控制符号先在第一个符号REG编号为1,2,3的REG上摆放数据再在第二个OFDM符号的编号为1,2,3的REG上摆放数据。对于这种方式终端有机会尽快盲检测聚合等级小的控制信道。
另一种传输方法，终端和基站进行了波束训练基站获知终端的优选波束，以localized的映射方式闭环波束赋型的方式传输控制信道。
控制信道传输中AL1认为是低聚合等级，AL8认为是高聚合等级，AL2和AL4是中等聚合等级。基于此，聚合等级和bundle size的可以如下所示：
1)AL1，AL2，AL4对一个bundle size 2，AL8对应bundle size 3
2)AL1，AL2，AL4对应bundle size 2，AL8对应bundle size6；
3)AL1，AL2，AL4对应bundle size 3，AL8对应bundle size6；
4) AL1，AL2对应bundle size 2，AL4,AL8对应bundle size3；
5) AL1，AL2对应bundle size 3，AL4, AL8对应bundle size6；
6) AL1，AL2对应bundle size3，AL4AL8对应bundle size6。

Claims (1)

1.一种控制信道的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)用于解调控制信道的导频与控制信道采用相同的预编码；
2)控制信道采用分集的传输方式；
3)控制信道在频域资源上打散；
4)频域按一种粒度进行打散；
5)打散粒度随着不同聚合度发生变化；
6)导频密度随着聚合度的变化发生变化；
所述打散粒度与不同聚合度关系，具体包括：高聚合等级打散粒度大；低聚合等级打散粒度小；
2.1、终端和基站建立连接之后进行初始的波束选择，且终端的移动速度慢，即30kmph以下的移动速度，终端没有位于小区边缘；这种情况下终端和波束采用波束赋型的方式传输数据，包括业务和控制数据；
所述基站对控制信道的资源进行配置，包括：控制信道的时频资源，控制信道的聚合等级，控制信道的原始数据比特位数，控制信道的传输机制；
所述控制信道的频域资源包括频域起始位置和带宽，时域资源包括控制信道的起始OFDM符号，控制信道的持续时间；
控制消息的原始比特数为26，循环冗余校验码长度为24，控制信道的时频资源占据的RE数按照如下方式计算：
nRE＝nREG*nRE_perREG，其中nREG是控制信道所占带宽对应的资源组数目，nRE_perREG是每个REG的导频数目，聚合等级为1，即一个控制信道占据的控制信道单元个数为1，1个控制信道单元包含6个REG；
总之，终端和基站进行波束训练，基站采用准确的波束进行控制信道的传输；且控制信道的资源映射方式为局部方式，基站通过将控制消息调度在优选的子带为控制消息的传输；
2.2、终端和基站建立连接之后进行初始波束选择，且终端的移动速度快，即350kmph以上的移动速度，采用开环的传输机制；
所述基站对控制信道的资源进行配置，包括：控制信道的时频资源，控制信道的聚合等级，控制信道的原始数据比特位数，控制信道的传输机制；
所述控制信道的频域资源包括频域起始位置和带宽，时域资源包括控制信道的起始OFDM符号，控制信道的持续时间；控制信道的聚合等级是为实现 不同信道环境的自适应传输，采用波束轮训的方式；资源上采用分布式的资源分配方式，采用较大的聚合等级；
控制消息的原始比特数为40，循环冗余校验码长度为24，则控制信道的时频资源占据的资源数按照如下方式计算：
nRE＝nREG*nRE_perREG，其中nREG是控制信道所占带宽对应的REG数目，nRE_perREG是每个REG的导频数目，采用的聚合等级为4；
总之，终端和基站信道状态信息不可用时，基站采用波束轮训机制，并采用分布式的资源映射方式；
所述导频密度与聚合度关系，具体包括：低聚合等级导频密度密；高聚合等级导频密度稀疏；
3.1信道多普勒和多径情况的识别后，信道环境识别单元通过探测信号实现路损的测量以确定进行控制信道传输的优选聚合等级；即路损大的终端控制信道的覆盖采用聚合度大的方式传输，聚合度选择4或者8；
通过测量值和查表可以确定导频的时域、频域密度和传输控制信道的聚合度；
进一步，导频密度的选择一方面要保证频域密度以满足对频选信道的刻画，另一方面，信道估计的均衡过程要求导频样点满足一定的需求，需要对不同的捆束尺度设置不同的导频密度下限，在满足频选密度的同时，进一步确定信道插值的导频密度，一般而言RSD_BSx导频密度值的取值要大于或等于RSD_f导频的频域密度；根据捆束尺度的取值查找对应的导频密度；导频密度为：RSD3＝max(RSD_BSx，RSD_f)；
预编码单元对控制消息进行预编码，基站在码本中选择多个码字施加到此终端的控制信道和对应的解调导频；
终端配置的控制信道带宽BW_ctrl＝24REG，时域宽度为2个OFDM符号，总的REG数量为48；
控制信道的资源分配：每个连续的6个REG框对应一个相同的预编码矩阵，此6个REG即为一个捆束，预编码矩阵从码本中顺次选取；顺次的选择不同码字对应的向量施加到不同的捆束上，或者随机的选取码字，其原则为尽量遍历所***字；
对于映射单元：或者以捆束为单位映射，编码调制后的控制符号先在第一个符号REG编号为1,2,3的REG上摆放数据再在第二个OFDM符号的编号为1,2,3的REG上摆放数据；或者终端和基站进行波束训练基站获知终端的优选波束，以局部的映射方式闭环波束赋型的方式传输控制信道；
聚合等级和bundle size的配置：控制信道传输中AL1认为是低聚合等级，AL8认为是高聚合等级，AL2和AL4是中等聚合等级；聚合等级和bundle size捆束尺度的配置如下：
1)AL1，AL2，AL4对一个bundle size 2，AL8对应bundle size 3；
2)AL1，AL2，AL4对应bundle size 2，AL8对应bundle size6；
3)AL1，AL2，AL4对应bundle size 3，AL8对应bundle size6；
4)AL1，AL2对应bundle size 2，AL4，AL8对应bundle size3；
5)AL1，AL2对应bundle size 3，AL4，AL8对应bundle size6；
6)AL1，AL2对应bundle size3，AL4，AL8对应bundle size6。
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