用戶設(shè)備間通信的控制信令發(fā)送和接收方法以及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及用戶設(shè)備間通信的控制信發(fā)送和接收方法以及相應(yīng)的發(fā)送和接收設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代無線移動通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出兩個顯著特點，一是寬帶高速率，比如第四代無線移動通信系統(tǒng)的帶寬可達100MHz，下行速率高達IGbps ;二是移動互聯(lián)，推動了移動上網(wǎng)、手機視頻點播、在線導航等新興業(yè)務(wù)。這兩個特點對無線移動通信技術(shù)提出了較高要求，主要有:超高速率無線傳輸、區(qū)域間干擾抑制、移動中可靠傳輸信號、分布式/集中式信號處理等等。在未來的增強第四代(4G)及第五代(5G)無線移動通信系統(tǒng)中，為了滿足上述發(fā)展需求，各種相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)開始被提出和論證，值得本領(lǐng)域的研究人員廣泛關(guān)注。
[0003]在2007年10月，國際電信聯(lián)盟(ITU)批準全球微波互聯(lián)接入系統(tǒng)(WiMax，Worldwide Interoperability for Microwave Access)成為第四個3G系統(tǒng)標準。這一發(fā)生在3G時代末期的事件，實際上是4G標準爭奪戰(zhàn)的預(yù)演。事實上，為了應(yīng)對以無線局域網(wǎng)和WiMax為代表的無線IP技術(shù)流的挑戰(zhàn)，從2005年開始，第三代3GPP組織就著手進行全新的系統(tǒng)升級，即長期演進系統(tǒng)(LTE, Long Term Evolut1n)的標準化工作。這是一個基于正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM, Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing)的準四代系統(tǒng)，已于2009年初推出第一版，并在2010年陸續(xù)在全球開始商用。與此同時，3GPP組織關(guān)于第四代無線移動通信系統(tǒng)(4G, the Fourth Generat1n)的標準化制定工作也已經(jīng)于2008年上半年啟動，該系統(tǒng)稱為先進的長期演進系統(tǒng)(LTE-A, Long Term Evolut1n Advanced)。該系統(tǒng)的物理層過程的關(guān)鍵標準化文書已于2011年初完成。在2011年11月，ITU組織在中國重慶正式宣布，LTE-A系統(tǒng)和WiMax系統(tǒng)是4G系統(tǒng)的兩個官方標準。目前，LTE-A系統(tǒng)的商用過程正在全球范圍逐步展開。
[0004]雖然以LTE-A系統(tǒng)和WiMax系統(tǒng)為代表的第四代無線移動通信系統(tǒng)能夠為用戶提供較高速率和較好體驗的通信服務(wù)，但它們?nèi)匀徊荒艹浞譂M足未來幾年及十幾年的用戶需求。目前，移動通信系統(tǒng)的用戶數(shù)約為55億，據(jù)估計，到2015年該數(shù)字將上升至73億。其中，智能手機用戶數(shù)的增長尤為顯著。在2011年，世界上的智能手機終端約為4.28億部，到2015年，該數(shù)字將成倍增長至10億。功能強大的智能手機的普及已經(jīng)帶動無線移動通信速率的快速增長。最近幾年，全球范圍的無線通信速率以年均2倍的趨勢穩(wěn)步上升。照此趨勢，10年之后，無線移動通信系統(tǒng)必須比目前的系統(tǒng)有超過1000倍的速率提升才能夠滿足未來用戶在通信速率方面的基本需求。當然，所述速率主要是指數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(目前占總業(yè)務(wù)量的九成左右)，如智能手機軟件的下載、實時導航、個人資料云端同步與共享等等。而語音業(yè)務(wù)受制于人口增長相對較慢的客觀條件，在未來10年中不會出現(xiàn)大幅增長。
[0005]除了 1000倍速率增長的挑戰(zhàn)之外，另一個挑戰(zhàn)來自于移動互聯(lián)網(wǎng)的興起。目前，70%的互聯(lián)網(wǎng)接入已經(jīng)是由移動終端所發(fā)起的。未來10年將是IT行業(yè)的嶄新機遇期，其主要機會在于，傳統(tǒng)的PC互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐漸被移動互聯(lián)網(wǎng)所代替。于是，新的用戶習慣催生出一系列業(yè)務(wù)新模式，如面向手持通信設(shè)備及觸摸屏的軟件開發(fā)、基于個人定位的社交網(wǎng)絡(luò)、以個人為中心的資料云管理等等。而移動互聯(lián)網(wǎng)對于無線移動通信系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在兩方面。第一，移動視頻數(shù)據(jù)流量顯著增長，預(yù)計到2016年，其將占到總數(shù)據(jù)流量的66%左右。這種實時性等級相對較高的業(yè)務(wù)，對于無線移動通信系統(tǒng)的可靠性提出了較高要求。第二，在未來，大多數(shù)移動數(shù)據(jù)通信將發(fā)生在室內(nèi)和小區(qū)熱點區(qū)域，這對于無線移動通信系統(tǒng)的覆蓋也提出了挑戰(zhàn)。另外，到2020年，全球?qū)⒂?00億的機器通信設(shè)備，其數(shù)據(jù)流量比目前將有500%的增長。如何設(shè)計系統(tǒng)以支持數(shù)量龐大的機器通信設(shè)備，也是一項需要深入研究的課題。
[0006]根據(jù)未來十年的挑戰(zhàn)，對于增強的第四代無線移動通信系統(tǒng)，大致有以下幾點發(fā)展需求:
[0007]?更高的無線寬帶速率，且重點優(yōu)化局部的小區(qū)熱點區(qū)域
[0008]?進一步提高用戶體驗，特別需要優(yōu)化小區(qū)邊界區(qū)域的通信服務(wù)
[0009]?考慮到可用頻譜不可能有1000倍的擴展，故需要繼續(xù)研究能夠提高頻譜利用效率的新技術(shù)
[0010]?高頻段的頻譜(5GHz，甚至更高)必將投入使用，以獲得較大的通信帶寬
[0011]?現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)(2G/3G/4G，WLAN, WiMax等)的協(xié)同工作，以分擔數(shù)據(jù)流量
[0012]?針對不同業(yè)務(wù)、應(yīng)用和服務(wù)特定優(yōu)化
[0013]?加強系統(tǒng)支持大規(guī)模機器通信的能力
[0014]?靈活、智能且廉價的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與布網(wǎng)
[0015]?設(shè)計方案以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的用電量和用戶設(shè)備的電池消耗
[0016]為了實現(xiàn)上述發(fā)展需求，在2012年6月份，國際第三代伙伴計劃(3GPP)組織在斯洛文尼亞召開了一次特別工作會議，討論增強的第四代無線移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在這次會議中，用戶設(shè)備間通信技術(shù)受到廣泛的關(guān)注。隨后，在2012年12月份召開的3GPP全體會議上,通過了一份研究用戶設(shè)備間通信技術(shù)的決議:Qualcomm Incorporated,RP-122009, “Study on LTE Device to Device Proximity Services”(高通公司，文件編號:RP_122009，“研究LTE用戶設(shè)備間近距通信業(yè)務(wù)”)。所謂“用戶設(shè)備間通信”，主要應(yīng)用于移動互聯(lián)網(wǎng)中用戶設(shè)備之間的直接通信，以及發(fā)生公共安全事件時用戶設(shè)備之間通過信息傳遞進行互相救援。
[0017]根據(jù)2013年11月份結(jié)束的3GPP RANl第74bis會議，用戶設(shè)備間通信的數(shù)據(jù)信道將采用與蜂窩網(wǎng)絡(luò)上行共享信道(PUSCH)類似的信道設(shè)計。然而，在用戶設(shè)備間通信的控制信道方面，有可能采用與蜂窩網(wǎng)絡(luò)上行控制信道(PUCCH)類似的信道設(shè)計(方案一)，或者直接將用戶設(shè)備間通信的控制信令嵌入用戶設(shè)備間通信的數(shù)據(jù)信道(方案二)。參見3GPP RANl第74bis會議的會議紀要。
[0018]方案一的優(yōu)點是控制信道的載荷較大，缺點是開銷較大，標準化所需工作較重。方案二的優(yōu)點是簡單易行，缺點是控制信道的載荷較小。在3GPP RANl第75會議上，一些公司提出用戶設(shè)備間通信的控制信道的載荷應(yīng)該比較小，參見文獻:R1-135319，高通公司，用戶設(shè)備間廣播通信的控制(Rl-135319, Qualcomm, Control for D2D broadcastcommunicat1n)。另外有一些公司對方案二進行細化，提出用戶設(shè)備間通信的控制信息的符號，應(yīng)該置于解調(diào)參考信號符號(DMRS)的旁邊，參見文獻:Rl-135480，LG公司，用戶設(shè)備間通信的物理層信道的設(shè)計(Rl-135480, LGE, D2D Communicat1n Physical ChannelDesign)。
[0019]然而，參考文獻Rl-135480并未給出控制信令在可用時頻資源上的具體部署(即，針對控制信令的時頻資源分配)。鑒于此，本發(fā)明將在方案二的框架下對用戶設(shè)備間通信的控制信令嵌入方案進行具體設(shè)計，以實現(xiàn)控制信令的可靠發(fā)送和接收。在闡述本發(fā)明的具體內(nèi)容之前，有必要先對LTE和LTE-A系統(tǒng)的一些【背景技術(shù)】進行簡要介紹。
[0020]目前，在LTE和LTE-A系統(tǒng)中，由于考慮實際系統(tǒng)實現(xiàn)的因素，在單小區(qū)傳輸方式下，采用基于碼本空間搜索的信道狀態(tài)信息反饋方法。圖1為基于碼本空間搜索的信道狀態(tài)信息反饋的示意圖。
[0021]在采用基于碼本空間搜索的信道狀態(tài)信息反饋方法方面，LTE-A系統(tǒng)存在兩種反饋信道，即上行物理控制信道(PUCCH:Physical Uplink Control CHanneI)和上行物理數(shù)據(jù)共享信道(PUSCH:Physical Uplink Shared CHanneI)。一般而言，PUCCH 用于傳輸同期性、小載荷、基本的信道狀態(tài)信息；而PUSCH用于傳輸突發(fā)性、大載荷、擴展的信道狀態(tài)信息。在PUCCH上，一次完整的信道狀態(tài)信息由不同的反饋內(nèi)容組成，不同的反饋內(nèi)容在不同的子巾貞內(nèi)進行傳輸。
[0022]反饋的內(nèi)容分為三類，第一是信道質(zhì)量索引(CQ1:ChanneI Quality Index),第二是信道預(yù)編碼矩陣索引(PM1:Precoding Matrix Index),第三是信道秩索引(R1:RankIndex)，以上三種內(nèi)容均為比特量化反饋。其中，CQI—般對應(yīng)于一種傳輸格式，在該傳輸格式條件下，誤包率不超過0.1。在PUSCH上反饋信道狀態(tài)信息的示意圖如圖2所示。在圖2中，ACK/NACK為用戶設(shè)備對發(fā)射點下行傳輸是否成功的確認信息。
[0023]在LTE系統(tǒng)中，定義了 8種下行數(shù)據(jù)的多天線傳輸方式。所謂“多天線”(ΜΜ0:Multiple In Multiple Out, ΜΙΜΟ)無線傳輸技術(shù)是指,在發(fā)射端和接收端配置多根天線，對無線傳輸中的空間資源加以利用，獲得空間復(fù)用增益和空間分集增益。信息論研究表明，MIMO系統(tǒng)的容量，隨著發(fā)射天線數(shù)和接收天線數(shù)的最小值線性增長。MMO系統(tǒng)的示意圖如圖3所示，圖3中，發(fā)射端與接收端的多天線構(gòu)成多天線無線信道，包含空域信息。所述8種下行數(shù)據(jù)的多天線傳輸方式，分別為:①單天線發(fā)射:用于單天線發(fā)射點的信號發(fā)射，是MMO系統(tǒng)的一個特例，該方式只能傳輸單層數(shù)據(jù)；②發(fā)射分集:在MMO系統(tǒng)中，利用時間或/和頻率的分集效果，發(fā)射信號，以提高信號的接收質(zhì)量，該方式只能傳輸單層數(shù)據(jù)；③開環(huán)空分復(fù)用:不需要用戶設(shè)備反饋PMI的空分復(fù)用閉環(huán)空分復(fù)用:需要用戶設(shè)備反饋PMI的空分復(fù)用；?多用戶M