CN101371604B - 在无线网络的前向链路上发射控制信息的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够提高OFDM系统中的前向链路控制信令效率的信令方法。该方法包括利用一组专用于控制信息并由两个或更多个用户的组共用的前向链路子载波。被指定给每个用户的控制信息利用相应的扩展码被扩展，从而提供扩展控制消息。被指定给各个用户的扩展控制消息在传输前被加在一起。

Description

在无线网络的前向链路上发射控制信息的方法

技术领域

本发明涉及无线通信，并且更具体地涉及OFDM网络中的控制信号。

背景技术

对于实际无线通信网络的操作来说，支持基站和它所支持的用户终端之间的控制信息的通信是根本的。“控制信息”表示任何与网络及其组件的操作相关的信息，因为与内容不同，也就是与将要在用户之间传送的信息不同。

将要在前向链路上、也就是从基站向用户终端传送的控制信息可以包括例如确认比特和功率控制比特。确认比特向用户终端指示在反向链路上、也就是从用户终端到基站在特定的时间窗内发送的消息是否在基站处被成功解码。如众所周知的那样，确认比特可以是肯定的，也就是指示成功解码，或者是否定的，也就是指示不成功的解码尝试。功率控制比特向用户终端指示反向链路上的发射功率应该向上或向下调整。本领域技术人员可以理解的是，许多其它类型的控制信息也可以在前向链路上被传送。

众所周知，没有通信信道具有无限的容量。替代地，由于控制信令所引起的带宽和功率资源消耗经常会限制那些资源可用于发射内容的程度。因此，存在最小化信令开销、也就是控制信令占用带宽和功率资源的程度的经济动机。

例如，诸如符合IEEE 802.16e标准的那些系统的OFDMA系统分配用于在前向链路上发射控制信息的频率资源。每个信令比特可以在为特定用户预留的一个特定子载波或一组子载波上被发送。替代地，信令比特可以被组合并在一组公共预留子载波上被发送。在第二种方案中，特定用户的信令比特被附加到该用户的标识字，以便在接收端处，每个用户能够识别其自己的指定控制信息。

当每个用户有一个或多个专用子载波时，典型地将有足够的专用带宽来以峰值速率处理该用户的控制消息。

但是，控制信息不必以恒定速率发射至给定用户。替代地，它可以被零星地发送。例如，如上面所解释的那样，在一些系统中确认比特将只响应于成功的解码尝试被发送。因此，信令带宽被低效率地使用。

另一方面，根据上述第二种方案的组合(pooled)带宽的使用是低效率的，因为它要求用户标识比特与控制信息一起被发送。由于用户的数量典型地远多于每个用户可能具有的控制比特的数量，因此用户标识比特可能构成大量的开销。

对于上面所描述的系统、以及其他系统来说，仍然存在提高前向链路控制信令效率的需要。

发明内容

我们已经发现一种能够提高OFDM系统中前向链路控制信令效率的新的信令方法，所述OFDM系统也就是能够在多个相互正交的频率子载波上发射信息的系统，所述子载波被组织为可选的子信道。

在一个主要方面中，我们的方法包括利用一组专用于控制信息并被两个或更多个用户的组共用的前向链路子载波。指定给每个用户的控制信息利用相应的扩展码进行扩展，从而提供扩展控制消息。指定给各个用户的扩展控制消息在传输前被加在一起。

在另一主要方面中，我们的方法包括，在用户终端处，在专用于控制信息的一组子载波上接收来自前向链路的发射，并解扩所接收的发射以恢复指定给该用户终端的控制消息。

附图说明

图1是现有技术中典型OFDM发射机的简化示意表示。

图2以简化的示意图显示在一个说明性实施例中根据本发明的方法。

图3是说明在某些实施例中根据本发明将Walsh码和所分配的子信道相关联的流程图。

具体实施方式

现有技术中的典型OFDM发射机以简化的形式示意性地被显示在图1中。如将在图中看见的，表示来自信息源10的字的编码比特序列在调制器20处被映射为一个或多个来自符号星座图(constellation)的符号、例如QPSK符号的序列。来自信息源10的“字”表示任何消息或其中的一部分。在解复用器30处，所得到的符号序列被引导到与构成期望子信道的各个子载波相对应的多个端口，并且在处理器40处，通过使符号序列经受快速傅立叶逆变换(IFFT)或其它适当的处理，使符号序列适于后续传输。在发射机中在IFFT之后的信号处理在本领域中是众所周知的，因此不需要在这里进行详细描述。

图2以简化的示意图显示我们的新方法的一个说明性实施例。为了说明的目的，在图中仅示出了两个用户。所述用户分别用参考数字51和52来标明。如在图中可以看到的，在乘法器61处利用扩展码71扩展来自用户51的比特流，且在乘法器62处利用以参考数字72标明的不同扩展码扩展来自用户52的比特流。有利地，各个扩展码被选择为相互正交，但如下面所解释的那样，正交性并不是必要条件。

扩展信号分别在调制器81、82处通过将输入比特映射为来自星座图的符号、例如QPSK符号而被调制。在这点上应该注意：每个输入比特将与相关扩展码的一个码片相对应，并将典型地表示来自相关用户的符号流中的信号值的实部或虚部。

在这点上应该注意：在替代实施例中，用户提供的数据可以在乘法器61、62处进行扩展之前而不是之后被映射为QPSK符号等等。

符号流在求和元件90处都被加在一起。所得到的数据流在解复用器100处被解复用成N个输出符号的块，其中N是与扩展因子、也就是扩展码的长度相关的整数。在一些情况下，N可以等于扩展因子。但是，情况不必如此。例如，N可以大于或小于扩展因子，例如，是扩展因子的倍数或因数，如在本领域中众所周知的那样。

可选地，预编码器110以用户终端已知的固定方式将来自解复用器的N个输出符号中的一些或全部线性地映射为同样数量的新的输出符号。例如，这样的映射对于在传输前针对传播信道的已知特性而对信号进行补偿可能是有用的。

N个输出符号随后被映射为跨越一个或多个OFDM符号的子载波。该映射在图2中通过处理器120的输入端口130的选择来表示，来自预编码器110的各个输出符号已经被引导到该处理器120。如上面所述的为控制信令所留出的子载波在这里被称为“控制子载波”。

剩余的子载波、也就是没有被留出作为控制子载波的那些子载波可以被例如用于内容和控制消息的常规的OFDM或OFDMA传输。

在处理器120处，IFFT或其它适当的变换被施加于提供给输入端口130的符号，从而使输入信息适于后续传输。后续处理是常规的，不需要在这里进行详细描述。

在接收端处，与单个用户终端(未示出)相关的接收机例如通过常规的OFDM解调来解调所接收的波形，以恢复控制子载波上所承载的符号。随后利用用户的等价扩展码解扩该符号，并解码以便消息恢复。“等价”表示用户的码对于恢复信号是有效的，所述信号在与该用户相关的发射端处通过一个码被扩展。在发射端和接收端处各自的用户相关码不必是相同的，因为，例如，在接收端处的等价码可能考虑预编码器110的动作。

为了增加时间分集，预编码器输出所映射为的子载波可以跨越多个OFDM符号。

各种选择方案可被用于选择将一个用户的控制信号与另一用户的那些控制信号相区别的扩展码。但是，在任何情况下，每个用户必须被提供足以从所接收的波形中解扩该用户的控制信号的信息。该信息可以是扩展码本身，或如所提到的，它可以是适当修改的“等价”扩展码。

一种选择方案是利用在呼叫建立时分配给各个用户的伪噪声(PN)序列。分配给一对给定用户的PN序列可能不是相互正交的。实际上，它们可能仅仅在它们各自的定时偏移方面是不同的。但是，它们仍然可以为每个用户提供足够的相互解相关以便能够恢复该用户自己的指定控制信号。这在遭受相对少的干扰的环境中将尤其成功。PN序列的使用是高效的，因为不需要任何额外的信令来分配扩展码，并且因为扩展因子可以是相对小的，因此在带宽的使用方面相对稳妥。

另一种选择方案是向用户分配各个相互正交的Walsh码。码正交性通常会导致指定给不同用户终端的控制信号之间的干扰更低。但是，用户数量越大，Walsh码的长度必须越长以便保证每对用户之间的正交性。利用这种长的Walsh码是低效的，因为原则上它们可以同时支持向所有用户发信令，而实际上控制信号倾向于在任何特定时间只被发送给一些用户。因此，这种选择方案导致带宽的一些浪费。

还有另一种选择方案利用网络在给定时隙中向用户分配业务或数据子信道的那些实例。例如，网络可以为用户终端分配用于在反向链路上承载用户数据的子信道。在这样的实例中，可被分配的特定业务或数据子信道将被提前知道，且这种子信道的数量将少于用户总数。可以提前为这些子信道中的每一个分配相应的Walsh码。在每次为用户分配子信道之后，基站能够利用相应的Walsh码作为扩展码在前向链路上向该用户发送控制信息。这在例如前向链路控制信息包括对先前在反向链路上发射的数据的确认时将是尤其方便的。

以上面所描述的方式、也就是基于子信道分配进行的Walsh码分配是相对高效的，因为可以使用比用户数量更少的码。此外，由于存在相对少的码，可以利用与每个用户具有不同码的情况相比具有更短长度的码来实现相互正交性。

参考图3，例如，用户接收控制子信道分配(框200)。该用户在所分配的子信道上向基站发射包含例如报告或请求的控制消息(框210)。基站接收该控制消息(框220)。基站从例如查找表获得与所分配的子信道相对应的Walsh码(框230)。基站编写确认消息(框240)，利用获得的Walsh码扩展该确认消息(框250)，并发射该确认消息(框260)。

还有另外一种选择方案是形成将Walsh码和PN序列相结合的扩展码。例如，用户可以被分成不重叠的群组，同一组有限的Walsh码被重复用于每个这样的群组。然后，不同的PN序列可以被分配给每个用户群组。对于每个群组，将利用该群组的PN序列对Walsh码加扰。

如果正交扩展码被用于减轻在用户终端处(也就是在接收机处)的控制信号之间的干扰，并且如果用户将信道质量信息反馈给基站，那么可能可以响应于该信道质量反馈独立地对每个用户的扩展信号的功率进行加权。

如果基站装备有用于发射的多天线阵列，那么也可能可以通过将给每个相应的用户的控制信号独立地波束成形来减轻干扰。

Claims (10)

1.一种用于使用OFDM发射机来传输信息的方法，其中在所述OFDM发射机中，跨越OFDM符号的多个子载波包括第一部分子载波和第二部分子载波，所述方法包括：

生成分别被指定给两个或更多用户的控制消息；

利用分别与所述用户之一相关的扩展码来扩展每个所述控制消息；

将经过扩展的控制消息相加，从而形成合成控制消息；

将所述合成控制消息映射到所述第一部分子载波，从而部分地定义一个或多个OFDM符号，其中所述第一部分子载波构成用于向所述用户发信令的公共子信道；

将一个或多个其他消息映射到所述第二部分子载波，从而完全地定义所述一个或多个OFDM符号；以及

发射所述一个或多个OFDM符号。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述扩展码是Walsh码。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述扩展码是PN序列。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述扩展码是Walsh码和PN序列的乘积。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：针对至少一个用户，识别已被分配给所述用户用于进行反向链路传输的子信道，并且其中利用与所述被分配的子信道相关的扩展码来执行给所述用户的至少一个控制消息的扩展。

6.一种用于在用户终端处执行以接收信息的方法，包括：

在多个子载波上从基站接收OFDM符号，所述多个子载波跨越所述OFDM符号；

从所述OFDM符号恢复在被所述基站用于向用户发信令的多个公共子载波上接收的控制消息，所述多个公共子载波是跨越所述 OFDM符号的所述多个子载波的一部分；

利用解扩码来解扩所述控制消息，所述解扩码适用于从合成消息中去除被指定给其他用户的消息；以及

解码经过解扩的所述控制消息。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述解扩码等价于Walsh码。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述解扩码等价于PN序列。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述解扩码等价于Walsh码和PN序列的乘积。

10.如权利要求6所述的方法，进一步包括将所述解扩码选择为与子信道相关的码，所述子信道已被分配给所述用户终端用于在该子信道上进行反向链路传输。 

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