CN105812108B - 大规模天线系统的控制信令发送方法、基站、终端和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大规模天线系统的控制信令发送方法、基站、终端和系统，其中的方法包括：将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号，对每个用户终端组内的用户终端编号；当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G‑PDCCH信令；G‑PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息。本发明的大规模天线系统的控制信令发送方法、基站、终端和系统，能够显著降低控制信令的开销，减少资源的消耗，提高了资源的使用率。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种大规模天线系统的控制信令发送方法、基站、终端和系统。
背景技术
随着移动通信技术的飞速发展，预计到2020年，移动数据流量比2010年增长500-1000倍，5G系统需要相应的提升网络容量以满足数据业务爆发性增长需求。超高清视频、视频会议、海量数据共享、3D游戏等大带宽的应用对通信速率提出了更高的需求。5G系统需要支持更高的数据速率以支持未来大带宽业务，并为网络中每一个用户提供和保证更高的、更公平的速率体验。更高效率：未来网络将面临容量需求激增和频谱短缺的矛盾，5G需进一步提升频谱利用效率，包括提升空口频谱效率，改进频率使用方式。更多连接数：各种新型业务、新型终端和机器类通信业务将极大地增加网络中的连接设备数，并消耗大量的网络资源。5G系统需要能够支持更多的在线用户和海量的设备连接。
大规模天线(Massive MIMO)是满足5G需求最有效的技术之一，国外已经开展了相应的研究，国内IMT-2020(5G)推进组成立了大规模天线专题组进行研究，3GPP也已经启动了对3D-MIMO的研究。大规模天线可提高频谱效率，从一定程度上缓解频谱短缺的问题；大规模天线可提升网络容量，满足移动数据业务增长的需求；大规模天线可提高边缘用户速率，提高小区覆盖；大规模天线可提高同时在线用户数。
目前的LTE系统中，多用户MIMO(MU-MIMO)最多支持4个用户同时复用相同的资源；每个用户的数据信道PDSCH都需要一个控制信令PDCCH指示；大规模天线通过更多个用户复用相同的资源实现多用户空间复用增益，从而提高频谱效率；复用的用户数将达10个或更多；不同的RB可分给不同的用户，实际同一时刻复用的用户数会更多。在大规模天线系统中，由于同时复用的用户很多，根据目前的标准，需要大量的控制信令PDCCH，从而消耗了大量资源，严重影响资源使用效率。1个PDCCH可由1/2/4/8个CCE组成，每个CCE占用36个RE，假设平均1个PDCCH占用3个CCE，于是10MHz带宽内，1个PDCCH占用开销为1.3％，于是10个用户消耗的PDCCH的开销大约为13％，考虑到不同的RB可分为不同的用户以及复用的用户会超过10个，实际PDCCH的开销将达20％或更多，严重影响资源使用率。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种大规模天线系统的控制信令发送方法，对每个用户终端组只发送一个G-PDCCH信令。
一种大规模天线系统的控制信令发送方法，包括：将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号；对每个用户终端组内的用户终端编号；当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G-PDCCH信令；其中，所述G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息。
根据本发明的一个实施例，进一步的，设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间；所述G-PDCCH信令由所述MIMO-C-RNTI加扰。
根据本发明的一个实施例，进一步的，当判断符合发送PDCCH信令规则时，则向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令；其中，所述符合发送PDCCH信令规则包括：处于激活状态的用户终端的数量小于预设的数量阈值、用户终端的数据流量超过预设的流量阈值、用户终端发送的数据需要重复发送。
根据本发明的一个实施例，进一步的，设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间；所述PDCCH信令由所述C-RNTI加扰。
根据本发明的一个实施例，进一步的，当用户终端接收到控制指令时，基于所述MIMO-C-RNTI和所述C-RNTI检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令或所述G-PDCCH信令。
根据本发明的一个实施例，进一步的，当用户终端检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令时，根据从所述G-PDCCH信令中获取的用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度；如果是，则根据用户终端的编号从所述G-PDCCH信令中获取所述用户终端调度信息；其中，所述用户终端调度信息包括：资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息。
根据本发明的一个实施例，进一步的，当用户终端检测出接收到的控制信令为所述PDCCH信令时，从所述PDCCH信令中获取调度信息。
本发明要解决的一个技术问题是提供一种基站，对于每个用户终端组只发送一个G-PDCCH信令。
一种基站，包括：终端分组单元，用于将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号；对每个用户终端组内的用户终端编号；控制信令发送单元，用于当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G-PDCCH信令；其中，所述G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息。
根据本发明的一个实施例，进一步的，加扰单元，用于设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间；所述G-PDCCH信令由所述MIMO-C-RNTI加扰。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述控制信令发送单元，还用于当判断符合发送PDCCH信令规则时，向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令；其中，所述符合发送PDCCH信令规则包括：处于激活状态的用户终端的数量小于预设的数量阈值、用户终端的数据流量超过预设的流量阈值、用户终端发送的数据需要重复发送。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述加扰单元，用于设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间；所述PDCCH信令由所述C-RNTI加扰。
本发明要解决的一个技术问题是提供一种终端，能够接收G-PDCCH信令。
一种终端，包括：信令检测单元，用于检测接收到的控制信令是否为G-PDCCH信令；调度信息获取单元，用于当检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令时，根据从所述G-PDCCH信令中获取用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度；如果是，则根据用户终端的编号从所述G-PDCCH信令中获取所述用户终端调度信息；其中，所述用户终端调度信息包括：资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述信令检测单元，用于检测接收到的控制信令是否为PDCCH信令；所述调度信息获取单元，用于当检测出接收到的控制信令为所述PDCCH信令时，从所述PDCCH信令获取调度信息。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述信令检测单元，用于基于MIMO-C-RNTI和C-RNTI检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令或所述G-PDCCH信令。
一种通信系统，包括：如上所述的基站、终端。
本发明的大规模天线系统的控制信令发送方法、基站、终端和系统，能够显著降低控制信令的开销，减少资源的消耗，提高了资源的使用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为根据本发明的大规模天线系统的控制信令发送方法的一个实施例的流程图；
图2为根据大规模天线系统的控制信令发送方法中的用户终端分组示意图；
图3为根据大规模天线系统的控制信令发送方法的采用MIMO C-RNTI加扰的示意图；
图4为根据本发明的基站的一个实施例的结构示意图；
图5为根据本发明的移动终端的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
大规模天线系统为大规模MIMO，称之为massive MIMO或者large-scale MIMO系统。采用现有的PDCCH需要大量的控制信令开销，影响资源使用率。目前LTE系统中PDCCH有不同的格式，如用于下行资源分配的format 2B如下表1所示：
| Field | Bit(s) |
| Resource allocation header | 1(0for BW<＝10PRBs) |
| Resource block assignment | Ceiling(NRB/P) |
| TPC command for PUCCH | 2 |
| Downlink Assignment Index | 2(For TDD only) |
| HARQ process number | 3bits(FDD),4bits(TDD) |
| TB1MCS | 5 |
| TB1NDI | 1 |
| TB1RV | 2 |
| TB2MCS | 5 |
| TB2NDI | 1 |
| TB2RV | 2 |
| DM-RS ports and SCID | 3 |
表1-用于下行资源分配的format 2B表
图1为根据本发明的大规模天线系统的控制信令发送方法的一个实施例的流程图，如图1所示：
步骤101，将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号。
步骤102，对每个用户终端组内的用户终端编号。
步骤103，当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G-PDCCH信令。
G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息等信息。
上述实施例中的大规模天线系统的控制信令发送方法，对每个用户终端组发送一个G-PDCCH信令，能够降低控制信令的开销，提高资源的使用率。
PDCCH承载调度以及其它控制信令，具体包含传输格式、资源分配、上行调度许可、功率控制以及上行重传信息。PDCCH信道是一组物理资源粒子的集合，其上承载上下行控制信息，根据其作用域不同，PDCCH承载信息区分公共控制信息和专用控制信息，不同终端的PDCCH信息通过其对应的RNTI信息区分，即其DCI的crc由RNTI加扰。
在大规模天线系统中，设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间，并且G-PDCCH信令由MIMO-C-RNTI加扰。
如图2所示，将用户终端分成若干个组并编号，例如为Group1…,n,…N。对每个组内的用户终端进行编号,例如为UE 1…k,…K。基站发送控制信令PDCCH时，每个组只发送一个PDCCH，即G-PDCCH信令。该G-PDCCH信令指示哪个组、组内哪些用户被调度。
如图3所示，定义MIMO-C-RNTI，G-PDCCH通过MIMO-C-RNTI加扰。MIMO-C-RNTI为组小区无线网络临时标识。通过MIMO-C-RNTI加扰，用户终端侦听PDCCH，通过检验MIMO-C-RNTI识别G-PDCCH，并读取G-PDCCH的用户终端分组索引和用户终端调度指示，获取自己的调度信息。
不同终端的PDCCH信息通过其对应的RNTI信息区分,PDSCH信道控制信息DCI的crc由C-RNTI加扰。C-RNTI为小区无线网络临时标识。不同分组的G-PDCCH信息通过其对应的MIMO-C-RNTI进行信息区分，DCI的crc由MIMO-C-RNTI加扰。
在一个实施例中，G-PDCCH的基本结构如下表2所示：包括资源分配类别、资源分配信息、用户终端分组索引、用户终端调度指示、用户终端调度信息(HARQ进程号、MCS、DM-RS信息等)。
表2-G-PDCCH的基本结构表
当判断符合发送PDCCH信令规则时，则向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令。设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间，PDCCH信令由C-RNTI加扰。符合发送PDCCH信令规则包括：处于激活状态的用户终端的数量小于预设的数量阈值、用户终端的数据流量超过预设的流量阈值、用户终端发送的数据需要重复发送等。
基站可选择发送PDCCH还是G-PDCCH，基本准则可以为：调度上的用户数较少时采用PDCCH，如用户数小于分组的组数。反之，采用G-PDCCH。当某个用户发送的数据流较多时采用PDCCH(这种情况在Massive MIMO中很少出现)。反之采用G-PDCCH。当用户发送的数据需要重传时，采用PDCCH等等。
在一个实施例中，基站通过高层信令触发G-PDCCH的发送，并将用户归属的分组索引和在某个分组中的编号通知用户。基站根据准则决定采用PDCCH还是G-PDCCH。当用户终端接收到控制指令时，基于MIMO-C-RNTI和C-RNTI检测出接收到的控制信令为G-PDCCH信令或G-PDCCH信令。
当用户终端检测出接收到的控制信令为G-PDCCH信令时，根据从G-PDCCH信令中获取的用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度。如果是，则根据用户终端的编号从G-PDCCH信令中获取用户终端调度信息。用户终端调度信息包括：资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息等。当用户终端检测出接收到的控制信令为PDCCH信令时，从PDCCH信令中获取调度信息。
用户终端判断是否收到触发G-PDCCH的高层信令，如果接收到，用户终端分别尝试用C-RNTI和MIMO-C-RNTI对PDCCH和G-PDCCH进行检测。用户终端侦听到G-PDCCH后，读取分组索引，并根据自己在分组中的编号读取G-PDCCH中相应的位置，判断自己是否被调度上，并读取相应的调度信息，如资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息等。如果没有收到，用户终端用C-RNTI对PDCCH进行检测。
在一个实施例中，假设大规模天线(256天线)系统中有100个用户终端，其中20个激活用户终端，同时调度的用户终端为10个。根据现有的PDCCH，需要为每个用户终端发送1个PDCCH，即10个PDCCH，信令开销大约为13％。
采用G-PDCCH，将20个用户终端分成4组，每组5个用户终端。如果调度上的用户终端分布在2个组，此时只需2个G-PDCCH，信令开销大约为2.6％，和现有PDCCH相比，开销下降约10.4％。如果调度上的用户终端分布在3个组，此时只需3个G-PDCCH，信令开销大约为3.9％，和现有PDCCH相比，开销下降约9.1％。如果调度上的用户终端分布在3个组，此时只需3个G-PDCCH，信令开销大约为5.2％，和现有PDCCH相比，开销下降约7.8％。采用G-PDCCH可显著降低控制信令的开销。
如图4所示，本发明提供一种基站21。终端分组单元221将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号。对每个用户终端组内的用户终端编号。控制信令发送单元212当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G-PDCCH信令。
G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息等。加扰单元213设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间。G-PDCCH信令由MIMO-C-RNTI加扰。
当判断符合发送PDCCH信令规则时，控制信令发送单元212向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令。符合发送PDCCH信令规则包括：处于激活状态的用户终端的数量小于预设的数量阈值、用户终端的数据流量超过预设的流量阈值、用户终端发送的数据需要重复发送等。加扰单元213设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间。PDCCH信令由C-RNTI加扰。
如图5所示，本发明提供一种终端31。信令检测单元311检测接收到的控制信令是否为G-PDCCH信令。当检测出接收到的控制信令为G-PDCCH信令时，调度信息获取单元312根据从G-PDCCH信令中获取用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度。
如果是，则调度信息获取单元312根据用户终端的编号从G-PDCCH信令中获取用户终端调度信息。用户终端调度信息包括：资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息。
信令检测单元311检测接收到的控制信令是否为PDCCH信令。当检测出接收到的控制信令为PDCCH信令时，调度信息获取单元312从PDCCH信令获取调度信息。信令检测单元311基于MIMO-C-RNTI和C-RNTI检测出接收到的控制信令为G-PDCCH信令或G-PDCCH信令。
本发明提供一种通信系统，包括：如上的基站、用户终端。
上述实施例提供的大规模天线系统的控制信令发送方法、基站、终端和系统，能够显著降低控制信令的开销，减少资源的消耗，提高了资源的使用率。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (9)
1.一种大规模天线系统的控制信令发送方法，其特征在于，包括：
将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号；对每个用户终端组内的用户终端编号；
当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G-PDCCH信令；其中，所述G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息；
设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间；所述G-PDCCH信令由所述MIMO-C-RNTI加扰；
当判断符合发送PDCCH信令规则时，则向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令；
设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间；所述PDCCH信令由所述C-RNTI加扰；当用户终端接收到控制指令时，基于所述MIMO-C-RNTI和所述C-RNTI检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令或所述G-PDCCH信令；
其中，当用户终端检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令时，根据从所述G-PDCCH信令中获取的用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度；
如果是，则根据用户终端的编号从所述G-PDCCH信令中获取所述用户终端调度信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述发送PDCCH信令规则包括：处于激活状态的用户终端的数量小于预设的数量阈值、用户终端的数据流量超过预设的流量阈值、用户终端发送的数据需要重复发送。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述用户终端调度信息包括：资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
当用户终端检测出接收到的控制信令为所述PDCCH信令时，从所述PDCCH信令中获取调度信息。
5.一种基站，其特征在于，包括：
终端分组单元，用于将处于激活状态的用户终端分为一个或多个用户终端组并设置组号；对每个用户终端组内的用户终端编号；
控制信令发送单元，用于当发送控制信令时，对每个用户终端组发送一个组物理下行控制信道G-PDCCH信令；其中，所述G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息；
加扰单元，用于设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间；所述G-PDCCH信令由所述MIMO-C-RNTI加扰；
所述控制信令发送单元，还用于当判断符合发送PDCCH信令规则时，向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令；
所述加扰单元，用于设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间；所述PDCCH信令由所述C-RNTI加扰；
其中，当用户终端接收到控制指令时，基于所述MIMO-C-RNTI和所述C-RNTI检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令或所述G-PDCCH信令；其中，当用户终端检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令时，根据从所述G-PDCCH信令中获取的用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度；如果是，则根据用户终端的编号从所述G-PDCCH信令中获取所述用户终端调度信息。
6.如权利要求5所述的基站，其特征在于：
所述符合发送PDCCH信令规则包括：处于激活状态的用户终端的数量小于预设的数量阈值、用户终端的数据流量超过预设的流量阈值、用户终端发送的数据需要重复发送。
7.一种终端，其特征在于，包括：
信令检测单元，用于基于MIMO-C-RNTI和C-RNTI检测出接收到的控制信令为G-PDCCH信令或PDCCH信令；
调度信息获取单元，用于当检测出接收到的控制信令为所述G-PDCCH信令时，根据从所述G-PDCCH信令中获取用户终端分组索引和用户终端调度指示，判断是否被调度；如果是，则根据用户终端的编号从所述G-PDCCH信令中获取所述用户终端调度信息；
其中，基站设置多输入多输出小区无线网络临时标识MIMO-C-RNTI的数值区间，所述G-PDCCH信令由所述MIMO-C-RNTI加扰；所述G-PDCCH信令中包括：用户终端分组索引、用户终端调度指示和用户终端调度信息；所述用户终端调度信息包括：资源分配信息，MCS，DM-RS信息，HARQ信息；
其中，当判断符合发送PDCCH信令规则时，则向用户终端发送物理下行控制信道PDCCH信令；设置小区无线网络临时标识C-RNTI的数值区间；所述PDCCH信令由所述C-RNTI加扰。
8.如权利要求7所述的终端，其特征在于：
所述信令检测单元，用于检测接收到的控制信令是否为PDCCH信令；
所述调度信息获取单元，用于当检测出接收到的控制信令为所述PDCCH信令时，从所述PDCCH信令获取调度信息。
9.一种通信系统，其特征在于，包括：
如权利要求5至6任意一项所述的基站、如权利要求7至8任意一项所述的终端。
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