多载波通信系统及其自适应载波选择和链路质量报告方法

摘要

提供了一种用于使用载波聚合的多载波通信系统的链路质量报告方法和装置，以及载波选择方法和装置。在系统中，用户设备为被划分为物理下行链路共享信道（PDSCH）资源区和物理下行链路控制信道（PDCCH）资源区的每个分量载波测量分量载波的PDSCH资源区和PDCCH资源区的链路质量，并且将测量的链路质量信息作为反馈信息发送给基站，并且基站基于所述反馈信息，自适应地选择用于控制信息传输的分量载波的集合（即，PDCCH分量载波（CC）集）和用于数据传输的分量载波的集合（即，下行链路（DL）CC集）。

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统及其通信方法。更加具体地，本发明涉及基于多载 波的用于高速移动通信的多载波通信系统，以及其的自适应载波选择方法和 链路质量报告方法。

背景技术

第四代（4G）移动通信技术已经为进一步的演进而采用了载波聚合。载 波聚合使得多个相邻或者不相邻的分量载波（CC）能够被用作单个频带， 以提供更高的数据传输速率。

为了同时使用多个分量载波来发送和接收数据，收发机的复杂度随着所 使用的分量载波的数量而线性地增加。即，随着在载波聚合中使用的分量载 波的数量增加，收发机的复杂度也增加。因此，在特定基站（例如，演进型 节点B（eNB））和用户设备之间同时使用的分量载波的最大数量可能受限于 在基站中同时可用的分量载波的最大数量，并且可能根据用户设备的容量而 进行设置。对于有效的载波聚合而言，需要能够使基站选择由特定用户设备 优选的分量载波的自适应分量载波选择，以用于数据传输。类似地，对于基 站而言，还需要自适应分量载波选择，以使用由用户设备优选的分量载波来 发送控制信息。

对于在通信系统中的数据传输，自适应于信道环境的方案被用在调制和 编码中，以及传输功率确定中。为此，基站从用户设备接收关于整个资源区 域或者数据传输区域的链路质量的报告。为了使用多个分量载波来传输数 据，基站可能需要从用户设备接收用于每个分量载波的链路质量报告。使用 收集的链路质量信息，基站可以自适应地选择将被用于将数据传输到特定用 户设备的分量载波。

对于控制信息的传输需要一种周全的方法。当用于控制信息的传输资源 区域被与数据的传输资源区域分离时，用于控制信息传输的链路质量可以与 数据传输的链路质量不同。因此，使用与数据传输相关的链路质量信息来确 定用于控制信息传输的分量载波可能会导致问题。具体地，当基站为控制信 息传输选择不适当的分量载波时，用户设备可能会不能够接收控制信息。这 可能会劣化传输效率，并且使得将会发生用户设备发生故障或者通信失败中 的至少一个。为了解决该种问题，如果基站从用户设备接收了关于用于控制 信息的传输资源区域的链路质量报告，则基站可能需要额外的开销。

发明内容

技术问题

因此，需要通过用户设备执行的一种反馈方法，以帮助基站选择用于控 制信息传送的合适的分量载波，并且需要为基站确定用于控制信息传送的分 量载波的方法。

问题的解决办法

本发明的一方面解决了上述的问题和/或缺点，并且至少提供了以下的优 点。因此，本发明的一方面提供了以下方法，以自适应地选择分量载波和用 于递送反馈信息，以由此使用多个分量载波增加传输数据和控制信息的效 率。

根据本发明的一方面，提供了一种用于在采用载波聚合的多载波通信系 统中的用户设备的链路质量报告方法。所述方法包括：在通过从多个可用的 分量载波中选择的一个或者多个激活的分量载波来与基站进行通信期间，通 过将激活的分量载波划分为用于控制信息的活动区域和用于数据的活动区 域来测量每个激活的分量载波的链路质量；并且单独地测量两个活动区域的 链路质量；并且向基站报告每个激活的分量载波的所测量的链路质量。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在采用载波聚合的多载波通 信系统中的基站的载波选择方法。所述方法包括：确定将被激活的分量载波； 对用于控制信息的每个确定的分量载波的链路质量进行估计；以及根据所估 计的链路质量，从确定的分量载波中选择被用于传输控制信息的一个或者多 个分量载波。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在采用载波聚合的多载波通信 系统中的链路质量报告装置。所述装置包括：接收单元，用于通过从多个可 用分量载波中选择的一个或者多个激活的分量载波来从基站接收信号；信道 测量单元，用于在信号接收之后通过将激活的分量载波划分为用于控制信息 的活动区域和用于数据的活动区域来测量每个激活的分量载波的链路质量， 并且单独地测量两个活动区域的链路质量；以及发送单元，用于在所述信道 测量单元的控制下，向基站报告每个激活的分量载波的所测量的链路质量。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在采用载波聚合的多载波通信 系统中的载波选择装置。所述装置包括：确定单元，用于确定将被激活的分 量载波；估计单元，其对用于控制信息的每个确定的分量载波的链路质量进 行估计；以及选择单元，其根据所估计的链路质量，从确定的分量载波中选 择被用于传输控制信息的一个或者多个分量载波。

从本发明的以下详细说明中，并且结合所附的附图以及本发明的公开的 示例性实施例，本发明的其他方面、优点、以及突出的特征将对于本领域的 技术人员而言变得显而易见。

本发明的有益效果

在本发明的特征中，所述方法有助于增强每个载波的传输效率，并且防 止由于在多载波通信系统中的控制信息接收失败而导致的系统故障。

附图说明

结合附图，从下面的描述中，本发明的某些示例性实施例的上述和其他 的方面、特征、和优点将变得更加明显，在附图中：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的多载波通信系统中的载波分 量结构；

图2示出了根据本发明的示例性实施例的多载波通信系统的构造；

图3示出了根据本发明的示例性实施例的多载波通信系统中的基站和 用户设备的构造；

图4是根据本发明的示例性实施例的用户设备的链路质量报告方法的 流程图；

图5示出了根据本发明的示例性实施例的、包含额外的信道测量信息的 消息的格式；以及

图6是根据本发明的示例性实施例的基站的自适应载波选择方法的流 程图。

应该注意到，在整个附图中，相似的参考标号被用于描述相同或者相似 的元件、特征、和结构。

具体实施方式

将参考所附附图来提供以下说明，以帮助对于通过权利要求和其等价物 所限定的本发明的示例性实施例的全面理解。其包括多个特定的细节以帮助 理解，但是所述实施例仅仅被认为是示例性的。因此，本领域的技术人员应 该理解的是，可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对在此描述的实 施例进行各种的变化和修改。此外，为了清楚和方便起见，将省略对于公知 的功能和构造的描述。

在以下说明书和权利要求中使用的术语和词语不限于其字面意思，并 且，其仅仅被本发明人用来使得对于本发明的理解变得清楚和一致。因此， 对于本领域的技术人员而言显而易见的是，仅仅出于示例的目的而提供了对 于本发明的示例性实施例的以下说明，并且其不用于对由所附权利要求及其 等价物所限定的本发明进行限制。

应该理解的是，除非在上下文中清楚地指出，否则单数形式“一个”包 括复数的指代。因此，例如，对于“一个组件表面”的引用可以包括对于一 个或者多个这样的表面的指代。

本发明的示例性实施例涉及使用多个分量载波来执行信息传输的多载 波通信系统。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的多载波通信系统中的载波分量 结构。

参考图1，在时间上，将分量载波划分为子帧，并且每个子帧由用于数 据的物理下行链路共享信道（PDSCH）资源区域，以及用于控制信息的物 理下行链路控制信道（PDCCH）来构成。

在本发明的示例性实施例中，用户设备可以为每个分量载波测量两种类 型的链路质量。第一，用户设备可以测量PDCCH资源区域的链路质量（称 为信道质量（CQ）A）。第二，用户设备可以测量整个或者PDSCH资源区 域的链路质量（称为信道质量CQ B）。即，为了测量CQ B，用户设备可以 测量覆盖PDCCH资源区域和PDSCH资源区域的资源区域的链路质量，或 者可以测量PDSCH资源区域的链路质量。

可以将各种方案用于链路质量测量（或者信道状态测量）。一种相对简 单的方案是使用公共参考信号（RS）。长期演进（LTE）系统应该总是以固 定的位置和利用相同的功率来传输参考信号。因此，链路质量可以通过测量 接收的信号的幅度以及相对于参考信号的干扰量来获取。携带参考信号的正 交频分复用（OFDM）符号的总的接收功率可以被用作干扰量。或者，通过 从上述接收的总功率之中减去参考信号的接收功率而获取的值可以被用作 干扰量。本发明不限于用于链路质量测量的任何特定的手段，并且可以使用 任何的链路质量测量方案。

在此，假设基站使用总共N个分量载波来与多个用户设备进行通信，并 且一个用户设备将M（M<N）个分量载波激活来用于向和从基站发送和接 收数据。用于与特定的用户设备进行通信的激活的分量载波的集合可以被称 为“下行链路（DL）分量载波（CC）集”，并且其他分量载波的集合被称为 “非DL CC集”。在用于携带与资源分配相关的控制信息的DL CC集中的分 量载波组被称为“PDCCH CC集”。在此，DL CC集和PDCCH CC集对于每 个用户设备可以不同，并且可以随着时间而动态地变化、或者随着时间是半 固定的或者是固定的。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的多载波通信系统的构造。在图 2中，当用户设备移动时，优选的分量载波发生变化。

参考图2，多载波通信系统包括基站100和用户设备200。基站100将 多个分量载波聚合，以提供通信服务。用户设备200通过多个分量载波来接 收通信服务。为了以自适应的方式来确定DL CC集和PDCCH CC集，用户 设备200将用于分量载波确定的链路质量测量信息报告给基站100，然后基 站100使用链路质量测量信息来确定DL CC集和PDCCH CC集。在此，为 了方便描述，通过用户设备200报告给基站100的信息被划分为DL CC集 的信道质量信息（CQI）（即，CQ B）以及其他信息。

图3示出了根据本发明的示例性实施例的多载波通信系统中的基站和用 户设备的构造。

参考图3，基站100包括DL CC集确定器110、PDCCH信道估计器120、 PDCCH CC集选择器130、以及PDCCH发射器（Tx）模块140。DL CC集 确定器110参考通过用户设备200报告的信息来确定DL CC集。PDCCH信 道估计器120生成用于PDCCH传输的控制信息，并且估计用于PDCCH传 输的链路质量。PDCCH CC集选择器130基于DL CC集来组成用于控制信 息传输的PDCCH CC集。PDCCH Tx模块140使用PDCCH CC集来发送控 制信息。

用户设备200包括接收机（Rx）模块210，信道测量器220，以及Tx 模块（未示出）。Rx模块210通过DL CC集来从基站100接收信号。信道测 量器220测量链路质量，即，与DL CC集和非DL CC集相关的信道状态。 Tx模块向基站100报告包括链路质量信息的信息。

例如，在图3中，基站100使用总共四个分量载波f1、f2、f3、以及f4 来与多个用户设备进行通信；并且基站100和用户设备200通过在四个分量 载波中激活两个分量载波f1和f2来进行通信，从而组成DL CC集。在该种 情况下，其他的分量载波f3和f4属于非DL CC集。

即，在从用户设备200中接收诸如优选的CC集的额外的信道测量信息 之后，基站100基于所接收的信息来确定DL CC集，并且从DL CC集中确 定用于PDCCH传输的PDCCH CC集。在下文中，使用PDCCH CC集，基 站100发送DL CC集的资源分配控制信息。例如，如在图2中，基站100 可以将f1选择作为PDCCH CC集的元素，并且通过f1的PDCCH来发送f1 和f2的资源分配控制信息。此外，基站100可以将f2选择作为PDCCH CC 集的元素，并且通过f2的PDCCH来发送f1和f2的资源分配控制信息。

更具体地，用户设备200执行测量来获取用于每个分量载波的CQ B和 额外的信道测量信息，并且根据预设的条件或者给定的周期来向基站100报 告所收集的测量信息中的一些或者全部的测量信息。在此，额外的信道测量 信息可以包括以下的信息。

属于DL CC集的分量载波的PDCCH资源区域的链路质量（即，CQ A） 的额外的信息1-1）。

属于非DL CC集的分量载波的CQ B的额外的信息1-2）。

属于非DL CC集的分量载波的CQ A的额外的信息1-3）。

存在在其中用户设备200报告额外的信息1-1的各种状态。第一，用户 设备200根据给定的周期来报告用于每个分量载波的CQ A。第二，用户设 备200监视和测量属于DL CC集的每个分量载波的CQ A和CQ B。当在分 量载波的CQA和CQ B之间的差大于或者等于第一阈值TH1或者小于或者 等于另一个阈值TH1_2时，用户设备报告CQ A。在此，阈值TH1和TH1_2 可以被设置为相同的值。基站100和用户设备200可以事先对这些阈值达成 协议，以用于自动报告。第三，当在CQ A和CQ B之间的差以及最后报告 的值相差至少第二阈值TH2时，用户设备200报告CQ A。第四，当CQ A 变得小于或者等于第三阈值TH3或者CQ A变得大于或者等于第四阈值TH4 时，用户设备200报告CQ A。第五，当在最后的CQ A报告之后经过时间 T0或者更长时间时，用户设备200报告CQ A。

数学式1示出了在其中用户设备200报告额外的信息1-2和1-3（即， 属于非DL CC集的分量载波的CQ B和CQ A）的条件。

[数学式1]

非DL CC集中的CC的CQ B>DL CC集中的最低CC的CQ B+余量1

图4是根据本发明的示例性实施例的链路质量报告方法的流程图。图4 与用于用户设备的非DL CC集的链路质量报告相关。

参考图4，用户设备200测量用于DL CC集和用于非DL CC集的链路 质量（即，CQ A和CQ B），并且在步骤411中比较测量的链路质量。即， 用户设备200确定在非DL CC集中的分量载波的CQ B是否超过在DL CC 集中的最低质量分量载波的CQ B和余量1的总和。在此，余量1可以被设 置为0。当在非DL CC集中的分量载波的CQ B没有超过所述总和时，用户 设备200在步骤413处重新设置定时器，并且返回到步骤411。当在非DL CC 集中的分量载波的CQ B超过所述总和时，用户设备200在步骤415处更新 所述定时器。

当在步骤417中定时器指示没有经过预设时间TT1时，处理返回到步骤 411。当在步骤417中定时器指示经过了预设时间TT1时，用户设备200在 步骤419中确定在相应分量载波的CQ A和CQ B之间的差是否大于第一阈 值TH1。在此，时间TT1可以对应于一个子帧。当所述差不大于第一阈值 TH1时，用户设备200在步骤421中向基站100发送分量载波的CQ B。此 后，处理结束。当所述差大于第一阈值TH1时，用户设备200在步骤423 中向基站100发送分量载波的CQ A和CQ B。此后，处理结束。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的、包含额外的信道测量信息的 消息的格式。

参考图5，用于报告额外的信道测量信息的消息可以包括：包含分量载 波的标识符的CC ID字段、报告类型字段、以及至少一个CQ字段。报告类 型字段被用于区别用于DL CC集的CQ A、用于非DL CC集的CQ B、以及 用于非DL CC集的CQ A和CQ B。CQ字段可以包含用于DL CC集的CQ A、 用于非DL CC集的CQ B、以及用于非DL CC集的CQ A和CQ B中的一个。

可以如下地执行用于额外的信息报告的资源分配。第一，用户设备200 可以通过在上行链路数据上搭载（piggyback）报告来发送测量信息报告。第 二，作为事件驱动方法，每当发生事件触发测量报告，则用户设备200可以 请求基站100在对于测量信息报告的相反方向上分配资源。用户设备200可 能需要从基站100在相反方向上接收用于传输的许可。

在从用户设备200接收到上述的反馈信息之后，基站100使用反馈信息 来组成具有M个元素的DL CC集，并且指定锚定分量载波，并且基于DL CC 集来组成具有K个元素的PDCCH CC集。为此，基站100通过使用最近接 收的分量载波的CQ B’来选择M个最高质量的分量载波，从而来组成具有M 个元素的DL CC集。当新的DL CC集与现有的DL CC集不同时，基站100 对DL CC集进行更新，并且向用户设备200通知更新的DL CC集。

为了确定PDCCH CC集，基站100对在以上组成的DL CC集中的每个 分量载波的PDCCH链路质量进行估计。当在预设时间TT2内从用户设备 200接收到CQ A时，基站100将CQ A认为是PDCCH链路质量。否则， 基站100将CQ B±余量2来作为PDCCH链路质量。在下文中，基站100 以PDCCH链路质量的顺序来选择K个分量载波，以组成PDCCH CC集。 基站100以下面的方式中的一个来传输控制信息。第一，基站100没有事先 向用户设备200通知所选的PDCCH分量载波，并且通过所选的PDCCH分 量载波来发送在DL CC集中的分量载波的资源分配信息。第二，基站100 事先向用户设备200通知所选的PDCCH分量载波，并且通过所选的PDCCH 分量载波来发送在DL CC集中的分量载波的资源分配信息。第三，基站100 将DL CC集中的每个分量载波与一个PDCCH分量载波相链接，向用户设备 200通知链接信息，并且通过与分量载波相链接的PDCCH分量载波的 PDCCH来发送特定分量载波的PDSCH资源分配信息。

图6是根据本发明的示例性实施例的自适应载波选择方法的流程图。图 6示出了用于确定DL CC集和PDCCH CC集，并且用于对其进行宣布的基 站100的处理。在说明书中，假设基站100向用户设备200通知与在PDCCH 分量载波和属于DL CC集的分量载波之间的链路相关的信息。虽然基站100 被描述为用于确定DL CC集和PDCCH CC集这两者，但是本发明不限于此。 基站100可以根据上述的方案而仅仅确定DL CC集和PDCCH CC集中的一 个。

参考图6，基站100在步骤611中从用户设备200接收链路质量信息。 在此，链路质量信息可以包括用于DL CC集的CQ A、用于DL CC集的CQ B、以及用于非DL CC集的CQ A和用于非DL CC集的CQ B中的至少一个。 在步骤613中，基站100参考链路质量信息来最新组成DL CC集。在步骤 615中，基站100确定新的DL CC集是否与现有的不同。即，基站100检查 DL CC集是否发生变化。当DL CC集发生变化时，在步骤617，基站100 向用户设备200通知新的DL CC集。当DL CC集没有发生变化时，用户设 备200行进到步骤619。

此后，在步骤619中，基站100对DL CC集中的每个分量载波的PDCCH 链路质量进行估计。在步骤621中，基站100参考PDCCH链路质量来最新 组成PDCCH CC集。在步骤623中，基站100确定新的PDCCH CC集是否 与现有的不同。即，基站100检查PDCCH CC集是否发生变化。当PDCCH CC集发生变化时，基站100在步骤625中最新地建立PDCCH-PDSCH链路， 并且在步骤627中向用户设备200通知链接信息。此后，处理结束。当PDCCH CC集没有发生变化时，处理结束。

从以上的说明中显而易见的是，本发明的示例性实施例有利于增强每个 载波的传输效率，并且可以防止由于在多载波通信系统中的控制信息接收失 败而导致的系统故障。

虽然已经示出了本发明，并且参考其的某些示例性实施例对本发明进行 了描述，但是本领域的技术人员应该清楚，在不脱离如所附权利要求及其等 价物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上对本发 明进行各种改变。