一種上行數據重傳時的中繼方法及移動通信系統的製作方法

2023-04-22 17:56:11

專利名稱：一種上行數據重傳時的中繼方法及移動通信系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及透明中繼技術領域，特別是一種上行數據重傳時的中繼方法及中繼站。
背景技術：
透明中繼用於輔助上行數據重傳的流程如圖1所示，包括步驟11，用戶終端向基站發送上行數據；由於無線信道的開放性，中繼站也可以 接收到用戶終端的上行數據和控制信息。因為通常中繼站距離用戶終端較近，所以中繼站 成功接收用戶終端數據的概率要大於基站；步驟12，基站對接收到的用戶終端發送的上行數據進行檢測，如果正確，則反饋 ACK給用戶終端，如果不正確，則反饋NACK給用戶終端；步驟13，用戶終端接收到基站的NACK信號後，對上行數據進行重傳。這種情況下，中繼站可以用於輔助用戶終端數據的重傳，即中繼站監測基站的 ACK/NACK信號並獲取用戶終端用於數據重傳的資源位置信息。在用戶終端進行數據重傳 時，中繼站同時在相同的資源上發送相同的數據，以獲取協作分集增益。因為中繼站的位置經過優化，所以通常中繼站到基站的信道要優於用戶終端到基 站的信道。這樣由於中繼站的輔助，重傳的數據被基站正確接收的概率將大大提高。但上述方法用於LTE(Long Term Evolution，長期演進)和 LTE_A(long term evolution-Advanced，先進的長期演進)系統時，會存在一定的問題，描述如下。LTE系統要求用戶在進行上行數據發送的時候，如果有控制信息，則控制信息要嵌 入在數據信道中進行發送，也就是說，在步驟11中，用戶終端需要把控制信息Al嵌入在上 行數據中同時發送。而在步驟13中，用戶終端需要把控制信息A2嵌入在數據中同時發送 (也就是附加到數據中進行發送)。如果中繼站在步驟13中發送用戶終端在步驟11中發 送的上行數據，基站會接收到兩個疊加的控制信號，即來自用戶終端的控制信號A2和來自 中繼站的控制信號Al，基站將無法正確檢測出控制信息2，即使中繼站對用戶終端在步驟 11中發送的控制信息Al進行鑿孔(即對控制信息Al所處的位置置零)，然後再在步驟13 中發送，基站對用戶終端控制信號A2的檢測仍然會有問題。因為用戶終端和中繼站都需要 發送參考信號，所以基站在信道估計時會估計出一個疊加的信道響應，即用戶終端到基站 的信道和中繼站到基站的信道的信道響應的疊加。然而，對於控制信息A2，因為只有用戶終 端發送，所以其真實的信道響應是用戶終端到基站的信道。若基站用估計出的疊加的信道 去檢測控制信息A2，則檢測性能會非常差。而對於LTE-A系統，其用戶終端有兩種模式。一種是用戶終端在有上行數據發送 時，仍可以佔用控制信道用於發送控制信息。一種是用戶終端在有上行數據發送時，必須將 控制信息嵌入在數據信道中。用戶終端採用哪一種模式是由基站配置的。如果用戶終端被 配置成後一種模式，則存在和LTE系統同樣的問題。為了解決這個問題，目前有兩個方案，如下。
方案一(AlwaysPHICHACK)如圖 2 所示，包括步驟21，用戶終端向基站發送上行數據；由於無線信道的開放性，中繼站也可以 接收到用戶終端的上行數據和控制信息。因為通常中繼站距離用戶終端較近，所以中繼站 成功接收用戶終端數據的概率要大於基站；步驟22，基站不論接收到的用戶終端發送的上行數據是否正確都發送ACK給用戶 終端，而在接收到的用戶終端發送的上行數據不正確時發送NACK給中繼站；步驟23，用戶終端接收到ACK信號後，會認為步驟21中的數據發送正確，則不重傳 數據信號，僅在上行控制信道中發送控制信息A2;因為控制信道有自己的參考信號，所以 基站可以正確檢測控制信息A2。步驟24，中繼站接收到NACK信號後，重傳其接收到的用戶終端發送的上行數據給基站。然而上述方案至少存在如下問題需要新的信令，因為基站在步驟22中發送的ACK不能反映基站是否正確接收了用 戶終端的數據，所以中繼站監測到此ACK後，不能決定是否需要進行重傳，所以基站還需要 新的信令來通知中繼站數據是否真的正確接收。不可恢復的重傳錯誤，用戶終端在接收到ACK後，會清空自己緩存中的數據，而如 果中繼站沒有正確接收到用戶終端的數據，那麼即使中繼站進行再多次的重傳也不能恢復 原始正確的數據；需要佔用上行控制信道資源，用戶終端需要佔用額外的控制信道資源來發送控制 信息A2 ；沒有協作分集增益，因為只有中繼站在進行數據的重傳，所以不能獲取協作分集
增 ο方案二(富士通方案)如圖3所示，包括步驟31，用戶終端向基站發送上行數據；由於無線信道的開放性，中繼站也可以 接收到用戶終端的上行數據和控制信息。因為通常中繼站距離用戶終端較近，所以中繼站 成功接收用戶終端數據的概率要大於基站；步驟32，基站對接收到的用戶終端發送的上行數據進行檢測，如果正確，則反饋 ACK給用戶終端，如果不正確，則反饋NACK給用戶終端；步驟33，用戶終端接收到基站的NACK信號後，對上行數據進行重傳；步驟34，中繼站對自己接收到的用戶終端的信號進行檢測，如果發現接收到的信 號正確，則發送ACK信號給基站；步驟35，基站接收到中繼站的ACK信號後，無論接收到的用戶終端的數據是否檢 測正確，都給用戶終端發送ACK信號，在隨後的重傳中，則只有中繼站進行重傳。可以看出方案二可以解決方案一中的「不可恢復的重傳錯誤」問題，也不需要控制 信道的資源。然而，方案二仍然存在如下的缺點需要額外的信令，例如，中繼站必須向基站匯報自己接收到的用戶終端的數據是 否正確。沒有協作分集增益，因為只有用戶終端或中繼站進行重傳，所以也不能獲得協作分集增益。此外，當用戶終端到基站的信道較差而中繼站到基站的信道較好時，富士通的方 案因為優先用戶終端的重傳，所以通常會造成較大的數據正確接收時延。

發明內容
本發明的目的是提供一種上行數據重傳時的中繼方法及中繼站，用於LTE系統或 LTE-A系統，使得上行數據重傳具有協作分集增益。為了實現上述目的，本發明實施例提供了一種上行數據重傳時的中繼方法，包 括基站接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的上行數據、第一參考 信號和嵌入到所述上行數據的控制信息；基站接收中繼站基於所述NACK信號在所述第一資源上發送的上行數據或將所述 上行數據進行預編碼後的上行數據，以及第二參考信號；所述第二參考信號與所述第一參 考信號不同；基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應，並利 用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據。上述的方法，其中，所述第一參考信號和所述第二參考信號的相位差為π。上述的方法，其中，C = [nuJ + M / 2)mod M所述A^f和Λ^"分別為第一參考信號和第二參考信號對應的循環移位值，所述M為 循環移位值的總數。上述的方法，其中，當所述中繼站基於所述NACK信號在所述第一資源上發送上行 數據時，基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應，並利用 所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據具體為基站利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述第二參考信號計算第 二信道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道響應，所述第二信道 響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道響應和第二 信道響應檢測所述上行數據。上述的方法，其中，當所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送預編碼後 的上行數據時，基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應， 並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據具體為基站利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述第二參考信號計算第 二信道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道響應，所述第二信道 響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道響應、第二 信道響應及中繼站採用的預編碼方式檢測所述上行數據。上述的方法，其中，所述預編碼為空頻編碼或相位旋轉。
上述的方法，其中，當所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送預編碼後 的上行數據，所述預編碼為相位旋轉，相位旋轉角度為與2;γΛ^7Μ的差值；所述 C和乂^分別為第一參考信號和第二參考信號對應的循環移位值，所述M為循環移位值的 總數；基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應，並利 用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據具體為基站利用所述第一參考信號計算一等價信道和基站與用戶終端之間的第一信道 響應；基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述等價信道檢測所述上 行數據。為了實現上述目的，本發明實施例還提供了一種移動通信系統，包括基站和中繼 站，所述基站包括發送模塊，用於在接收到的用戶終端發送的上行數據不正確時，向用戶終端發送 NACK信號；第一接收模塊，用於接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的上行 數據、第一參考信號和嵌入到所述上行數據的控制信息；所述中繼站包括重發模塊，用於基於所述NACK信號在第一資源上發送上行數據或預編碼後的上 行數據，以及第二參考信號；所述第二參考信號與所述第一參考信號不同；所述基站還包括第二接收模塊，用於接收所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送的上 行數據或將所述上行數據進行預編碼後的上行數據，以及第二參考信號；處理模塊，用於利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道 響應，並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據。上述的移動通信系統，其中，所述第一參考信號和所述第二參考信號的相位差為
JI O上述的移動通信系統，其中，當所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送 上行數據時，所述處理模塊具體包括第一信道響應計算單元，用於利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用 所述第二參考信號計算第二信道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的 信道響應，所述第二信道響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；第一檢測單元，用於利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一 信道響應和第二信道響應檢測所述上行數據。上述的移動通信系統，其中，當所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送 預編碼後的上行數據時，所述處理模塊具體包括第一信道響應計算單元，用於利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用 所述第二參考信號計算第二信道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的 信道響應，所述第二信道響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；第二檢測單元，用於利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道響應、第二信道響應及中繼站採用的預編碼方式檢測所述上行數據。上述的移動通信系統，其中，所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送預 編碼後的上行數據，所述預編碼為相位旋轉，相位旋轉角度為2;ΤΛ^7Μ與的差值； 所述和A^分別為第一參考信號和第二參考信號對應的循環移位值，所述M為循環移位 值的總數；所述處理模塊具體包括第二信道響應計算單元，用於根據所述第一參考信號計算一等價信道和基站與用 戶終端之間的第一信道響應；第三檢測單元，用於利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述等價 信道檢測所述上行數據。本發明實施例具有以下的有益效果本發明實施例的上行數據重傳時的中繼方法中，用戶終端和中繼站都基於NACK 信號在相同資源上進行上行數據和參考信號的發送，由於用戶終端和中繼站採用不同的參 考信號，所以基站能夠利用參考信號估計信道響應，檢測控制信息和上行數據。由於用戶終端和中繼站同時進行重傳，所以能夠獲得協作分集增益。在本發明實施例中，中繼站對上行數據進行預編碼後進行發送，所以在基站端進 行檢測時能夠獲得相應的增益。進一步的，當預編碼為相位旋轉，且旋轉角度為/M與 2τγΛ^7Μ的差值時，基站可以對疊加的信道進行信道估計，而非單獨的估計Hmb和Ηκβ。疊加 的信道比單獨的Hmb和Heb具有更高的信噪比，因此，能獲得更好的信道估計準確性。


圖1為現有的透明中繼用於輔助上行數據重傳的流程示意圖；圖2為現有的用於LTE系統和LTE-A系統中的一種透明中繼用於輔助上行數據重 傳的流程示意圖；圖3為現有的用於LTE系統和LTE-A系統中的另一種透明中繼用於輔助上行數據 重傳的流程示意圖；圖4為上行數據重傳時的中繼方法第一實施例的流程示意圖；圖5為上行數據重傳時的中繼方法第二實施例的流程示意圖；圖6為上行數據重傳時的中繼方法第三實施例的流程示意圖；圖7-圖9為本發明第三實施例的上行數據重傳時的中繼方法第一實施例的流程 示意圖。
具體實施例方式本發明實施例中，在上行數據重新發送時，用戶終端和中繼站在相同的資源上發 送循環移位值不同的參考信號，使得基站可以基於用戶終端和中繼站發送的不同的參考信 號進行信號檢測。本發明實施例的上行數據重傳時的中繼方法包括第一接收步驟，基站接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的上行數據、第一參考信號和嵌入到所述上行數據的控制信息；第二接收步驟，基站接收中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送的上行數 據或將所述上行數據進行預編碼後的上行數據中的一個，以及第二參考信號；所述第二參 考信號與所述第一參考信號不同；信道響應計算步驟，基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號 計算信道響應；檢測步驟，基站利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數 據。下面以不同的實現方式對本發明進行詳細說明。本發明第一實施例的上行數據重傳時的中繼方法如圖4所示，包括步驟41，基站接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的第一參考信 號、上行數據和嵌入到所述上行數據的控制信息；步驟42，基站接收中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送的第二參考信號 和上行數據；所述第二參考信號與所述第一參考信號不同；步驟43，基站分別利用所述第一參考信號和所述第二參考信號計算第一信道響應 和第二信道響應(也就是利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述第二參考 信號計算第二信道響應)，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道響應，所 述第二信道響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；步驟44，基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道響 應和第二信道響應檢測所述上行數據。下面對上述的過程進行詳細說明。用戶終端向基站發送上行數據和控制信息Al之後，中繼站監測並獲取用戶終端 的上行數據和控制信息Al ；基站對接收到的用戶終端的數據進行檢測並進行正常的ACK和NACK發送，即如 果正確，則反饋ACK給用戶終端。如果不正確，則反饋NACK給用戶終端。用戶終端和中繼站按照基站發送的ACK和NACK決定是否進行數據的重傳，如果需 要重傳，則用戶終端進行正常的數據重傳，即將控制信號A2嵌入在上行數據中，並發送給基站。在LTE或LTE-A系統中，數據信道和控制信道都有對應的參考信號用於估計信道 響應，從而進行數據或控制信息的檢測。對於數據信道的參考信號，採用對於同一基序列 (Base Sequence)進行循環移位的方式來產生，即上行參考信號可以由一個循環移位參數 來標識。用戶終端採用哪一個循環移位參數，由基站通過信令告知。在本發明的具體實施例中，用戶終端和中繼站採用不同的參考信號，詳細說明如 下。由於用戶終端所採用的循環移位參數由基站通知，因此中繼站通過監測基站通知 就可獲知用戶終端在數據重傳時要採用的參考信號，從而根據用戶終端在數據重傳時要採 用的參考信號來選擇另外一個參考信號。在本發明的具體實施例中，中繼站選擇參考信號的準則和基站預先預定，則基站 也能夠根據用戶終端在數據重傳時要採用的參考信號確定中繼站所選擇的參考信號，因此這一個過程不需要定義新的信令。對於中繼站選擇參考信號的選取準則，可以按照系統的性能要求來設定。例如，如 果系統的性能要求是最好的信道估計性能，那麼可以按照如下方式來選取，使得用戶終端 和中繼站選用的參考信號之間的相位差為η。假設用戶終端參考信號的循環移位值為A^f,那麼中繼站參考信號的循環移位值 A^iv可以按如下公式計算
權利要求
1.一種上行數據重傳時的中繼方法，其特徵在於，包括基站接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的上行數據、第一參考信號 和嵌入到所述上行數據的控制信息；基站接收中繼站基於所述NACK信號在所述第一資源上發送的上行數據或將所述上行 數據進行預編碼後的上行數據，以及第二參考信號；所述第二參考信號與所述第一參考信 號不同；基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應，並利用所 述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一參考信號和所述第二參考信號 的相位差為η。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於O (《+ M / 2)mod M所述A^f和A^T分別為第一參考信號和第二參考信號對應的循環移位值，所述M為循環 移位值的總數。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，當所述中繼站基於所述NACK信號 在所述第一資源上發送上行數據時，基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到 的信號計算信道響應，並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據 具體為基站利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述第二參考信號計算第二信 道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道響應，所述第二信道響應 為基站與中繼站之間的信道的信道響應；基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道響應和第二信道 響應檢測所述上行數據。
5.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，當所述中繼站基於所述NACK信號 在所述第一資源上發送所述預編碼後的上行數據時，基站利用所述第一參考信號、第二參 考信號和接收到的信號計算信道響應，並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息 和所述上行數據具體為基站利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述第二參考信號計算第二信 道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道響應，所述第二信道響應 為基站與中繼站之間的信道的信道響應；基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道響應、第二信道 響應及中繼站採用的預編碼方式檢測所述上行數據。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述預編碼為空頻編碼或相位旋轉。
7.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，當所述中繼站基於所述NACK 信號在第一資源上發送預編碼後的上行數據，所述預編碼為相位旋轉，相位旋轉角度為 2;ζΛ^7Μ與2;ΓΛ^7Μ的差值；所述和Λ/^分別為第一參考信號和第二參考信號對應的 循環移位值，所述M為循環移位值的總數；基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應，並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據具體為基站利用所述第一參考信號計算一等價信道和基站與用戶終端之間的第一信道響應；基站利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述等價信道檢測所述上行數據。
8.一種移動通信系統，包括基站和中繼站，其特徵在於，所述基站包括發送模塊，用於在接收到的用戶終端發送的上行數據不正確時，向用戶終端發送NACK 信號；第一接收模塊，用於接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的上行數據、 第一參考信號和嵌入到所述上行數據的控制信息； 所述中繼站包括重發模塊，用於基於所述NACK信號在第一資源上發送上行數據或預編碼後的上行數 據，以及第二參考信號；所述第二參考信號與所述第一參考信號不同； 所述基站還包括第二接收模塊，用於接收所述中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送的上行數 據或將所述上行數據進行預編碼後的上行數據，以及第二參考信號；處理模塊，用於利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應， 並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據。
9.根據權利要求8所述的移動通信系統，其特徵在於，所述第一參考信號和所述第二 參考信號的相位差為η。
10.根據權利要求8或9所述的移動通信系統，其特徵在於，當所述中繼站基於所述 NACK信號在第一資源上發送上行數據時，所述處理模塊具體包括第一信道響應計算單元，用於利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述 第二參考信號計算第二信道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道 響應，所述第二信道響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；第一檢測單元，用於利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道 響應和第二信道響應檢測所述上行數據。
11.根據權利要求8或9所述的移動通信系統，其特徵在於，當所述中繼站基於所述 NACK信號在第一資源上發送預編碼後的上行數據時，所述處理模塊具體包括第一信道響應計算單元，用於利用所述第一參考信號計算第一信道響應，並利用所述 第二參考信號計算第二信道響應，所述第一信道響應為基站與用戶終端之間的信道的信道 響應，所述第二信道響應為基站與中繼站之間的信道的信道響應；第二檢測單元，用於利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述第一信道 響應、第二信道響應及中繼站採用的預編碼方式檢測所述上行數據。
12.根據權利要求8或9所述的移動通信系統，其特徵在於，所述中繼站基於所述NACK 信號在第一資源上發送預編碼後的上行數據，所述預編碼為相位旋轉，相位旋轉角度為 27riVf/M與2;ΓΛ^7Μ的差值；所述iVf和iV^分別為第一參考信號和第二參考信號對應的 循環移位值，所述M為循環移位值的總數；所述處理模塊具體包括第二信道響應計算單元，用於根據所述第一參考信號計算一等價信道和基站與用戶終 端之間的第一信道響應；第三檢測單元，用於利用所述第一信道響應檢測所述控制信息，並利用所述等價信道 檢測所述上行數據。
全文摘要
本發明提供一種上行數據重傳時的中繼方法及移動通信系統，該透明中繼方法包括基站接收用戶終端基於NACK信號在第一資源上重新發送的上行數據、第一參考信號和嵌入到所述上行數據的控制信息；基站接收中繼站基於所述NACK信號在第一資源上發送的上行數據或預編碼後的上行數據，以及第二參考信號；所述第二參考信號與所述第一參考信號不同；基站利用所述第一參考信號、第二參考信號和接收到的信號計算信道響應，並利用所述信道響應的計算結果檢測所述控制信息和所述上行數據。本發明在實現正確的控制信息和上行數據傳輸的基礎上得到了協作分集增益。
文檔編號H04L1/18GK102064924SQ200910220898
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月16日 優先權日2009年11月16日
發明者加山英俊, 李安新, 閆淵, 高新穎 申請人:株式會社Ntt都科摩