Relay backhaul link 控制信号设计提案调研.docx

Relay backhaul link 控制信号设计小结目录1.相关背景和已有结论12.各公司Backhaul link控制信号设计方案22.1.LG Electronics23.1.1.#56会议上的提案523.1.2.#56bis会议上的提案642.2.ZTE63.2.1.#56次会议中的提案773.2.2.#56bis次会议中的提案882.3.其他公司102.3.1.Nortel9102.3.2.Nokia Siemens Networks, Nokia10122.3.3.其他123.结论和further consideration124.Reference131. 相关背景和已有结论Relay 作为LTE-A系统中被确定采用的关键技术之一，可以起到增加网络覆盖，提高系统容量的作用。Relay的引入，Relay-to-eNB backhaul link 控制信号的设计问题就浮出水面。经过#55，#55bis和#56几次会议的讨论，已经获得了一些初步结论：1. 在RAN1#55会议已经确认使用MBSFN子帧来设计backhaul link的控制信号12,在R1-084325，R1-084357中已经对为什么使用MBSFN设计backhaul link控制信号做了详细的讨论。2. 在RAN1#56次会议上通过的Type1 relay的提案3，对Relay node已有一些确定的定义。Backhaul link控制信号的设计可以按照Type relay1的定义进行。l It shall appear to a UE as a separate cell distinct from the donor celll It shall have its own Physical Cell ID (defined in LTE Rel-8) and transmit its own synchronization channels, reference symbols, l In the context of single-cell operation, the UE shall receive scheduling information and HARQ feedback directly from the relay node and send its control channels (SR/CQI/ACK) to the relay nodel It shall appear as a Rel-8 eNodeB to Rel-8 UEs (i.e. be backwards compatible) l To LTE-Advanced UEs, it shall be possible for a type 1 relay node to appear differently than Rel-8 eNodeB to LTE-A UEs for further performance enhancement.3. 在RAN1#56次会议接受提案关于transmission gap in access link4。4. 考虑到对R8终端的兼容性问题，backhaul link控制信号的设计必须对R8终端的兼容。Relay link 和access link 支持在同一帧上。2. 各公司Backhaul link控制信号设计方案 2.1. LG ElectronicsLG Electronics 在第#56，#56bis两次会议上都提出了关于backhaul link控制信号设计的提案。两个提案提出了semi-static backhauling和dynamic backhauling两种设计方案：优点：backhaul data处理时间相对FDM减小 资源分配灵活性相对semi-persistent大缺点: 信令开销较大优点：处理时间，灵活性的平衡缺点: PBR，SBR以及specific CCH的新增优点：backhaul data处理时间相对FDM减小 缺点：灵活性相对Dynamic relay zone小优点：on macro UEs无干扰并灵活配置缺点：导致decode数据增加较semi-static更灵活较Dynamic更信令更少优点：灵活配置资源缺点：大量的信令开销优点：信令开销小缺点：配置不够灵活LG Electronic #56bis会议backhaul控制信号设计分类图3.1.1.#56会议上的提案5ASemi-static resource allocation scheme图1.Exemplary description of semi-static backhaul resource allocation scheme.半静态的backhauling有上层协议预先定义了backhaul resource的大小，只允许long-term resource variation。在这个方案里，对于控制信息（control information）和数据信息（data information）使用相对固定的传输格式。这种方案的优点在于它对于RN具有较少的信令开销，对于eNB有较轻的调度负载（scheduling burden）。但因为其采用固定的传输格式，所以它无法更具不同的QoS情况支持动态的链路自适应，并且容易引起channel error.B Dynamic resource allocation scheme动态的backhauling又分成两种类型，一种是完全动态的backhauling和半动态的backhauling。a 动态的backhauling：在这种方案下，eNB可以根据不同的负载（traffic load），backhaul link信道质量（backhaul link quality），传输类型（traffic type）以及 QoS来决定分配给每个UE的access link资源。因为band swapping和fake-MBSFN的原因以及兼容性的原因，需要给RN分配新的物理控制信道（R-PDCCH）。eNB可以预先定义一部分普通DL控制信道给RN，RN通过full search来获得它所需要的信息（MCS and location of resource allocated）。R-PDCCH的格式和内容可以参照R8的相关设计或者稍作改进。然后，考虑到动态backhauling方案中full searching可能对RN产生大量的信令开销，因此出现以下半动态的backhauling方案。b 半动态的backhauling：定义一下两个backhauling区域，“Primary backhauling resource”（PBR）和“Secondary backhaul resource”。其中PBR对于每个RN被预先定义，并且只分配了最小的资源给PBR。SBR根据负载（traffic load）动态的分配backhaul 资源。SBR的scheduling information被嵌入在PBR的物理控制信道提供。如下图2所示。图2. Exemplary description of PBR and SBR allocation in a backhaul subframe. 动态的backhauling具有灵活的scheduling和有效的支持不同的QoS信道的优点。但是他相比半静态backhauling来说更加复杂，并且需要另外为RN设计新的控制信道。3.1.2.#56bis会议上的提案6在#56bis会议中，LG Electronics进一步完善了其在56次会议上的提案。并吸取ZTE提案中的建议，把semi-static和Dynamic backhauling进一步的细分为TDM，FDM以及TDM/FDM三种方式：1.semi-static（TDM，FDM，TDM/FDM）图3. Exemplary description of semi-static backhaul resource allocation scheme.2. Dynamic_FDM图4. R-PDCCH allocation for RNs; FDM with backhaul dataFDM优点：简单的实现了对on macro UEs无干扰并且保证灵活性的资源分配方案。FDM潜在问题：导致解码数据的增加（在所有的子帧里，RNs都必须先接受CCH然后再解码backhauling data）3.Dynamic_TDM_semi-persistent relay zone图5. R-PDCCH allocation for RNs; TDM with backhaul data (semi-persistent relay zone)在这种半固定（semi-persistent）的方案中，一个MBSFN子帧只含有一个R-PDCCH，所有的backhaul data都由这个R-PDCCH复杂配置。优点：RNs接收到backhaul data后的处理时间相对于FDM会有所减小。缺点：semi-persistent的方式对灵活性有所限制。4.Dynamic_TDM_Dynamic relay zone图6. R-PDCCH allocation for RNs; TDM with backhaul data (dynamic relay zone) 在这种动态relay zone方式中，存在若干个（例子为两个）R-PDCCH，这样细分之后，此种方式相比于semi-persistent更加灵活的配置资源。5.Dynamic_FDM/TDM图7. RN specific CCH allocation for each RN; FDM/TDM with backhaul data通过位于PBR中的specific CCH指示backhaul data。2.2. ZTEZTE公司在56，56bis分别提出提案，给出backhaul 控制信号的设计方案。优点：可沿用原有PDCCH结构缺点：on macro UEs错误的解码优点：Frequency diversity，灵活的配置缺点：帧结构新的设计优点：Frequency diversity缺点：inefficient schedulingZTE backhaul link 控制信号设计方案分类3.2.1.#56次会议中的提案7 优点：这样的分配方案允许single search，可以减少盲检的次数（Such allocation allows a single search for CCE index and helps to reduce the number of blind detections）. 直接给出了offset，这样可以直接指导所需要的CCE的位置，而不需要盲检。提此案中的一部分R-PDCCH被插入到PDCCH中，一部分RBs被用作专门的R-PDCCH。 这样的设计在后面ZTE的提案中被抛弃。3.2.2.#56bis次会议中的提案8 certain number of RBs can be used for carrying control information of eNB to RNs and configuration information of other RBs with control information. Their locations can be signaled via:- eNB confirms position of certain RBs according to subframe number and cell ID- PCFICH REGs 2.3. 其他公司2.3.1. Nortel9PDCCHPDSCHR-PDCCHOne radio frame R-PDCCH is transmitted only in the first relay-link sub-frame R-PDCCH is transmitted in every relay-link sub-frame. R-PDSCHOne sub-frameR-PDCCH is transmitted every two relay-link sub-frames One sub-frame在这种结构中，relay子帧也存在复用问题。Relay 子帧和普通子帧分开设计。此外Nortel也提出类似于与ZTE和LG的，支持Relay link和access link在同一子帧的结构。2.3.2. Nokia Siemens Networks, Nokia10Area for new control signaling for backhaul linkControl symbolseNB - UEs PRB 1PRB 2PRB xPRB x+1Data symbols eNB - UEs + eNB - RNControl symbols eNB - RN tfPRB x+2Area for Rel8 control signaling for UEs在Nokia的提案中，并未给出backhaul 控制信号设计的具体内容，但同意在同一子帧中支持backhaul link和access link。并且给出以下建议：1.在设计新的backhaul link控制信号时，可以参照PDCCH的设计。2.建议R-PDCCH放置在紧跟PDCCH之后的若干个OFDM符号里。这样可以让receiver更快的收到控制信号，减小对storage的要求。3.relay系统的信令开销病不会很大（因为：1.relay link有更好的信道质量，较大的数据包可以减少信令开销。2.更高的编码速率可以减少信令开销。3.RNs数远比UEs少使得更容易访问。4. Traffic for several UEs can be multiplexed within a single transmission on the backhaul link, thus reducing the relative overhead accordingly。2.3.3.其他此外还有其他公司对backhaul 控制信号设计有以下建议11：1. 预留子帧的中心频率给Relay控制区域，并且对R-DCI 进行高阶调制。2. R-DCI的符号数量可以被预先配置或者游高层信号半静态配置。3. 结论和further consideration从上述几个公司提交的提案我们可以归纳出以下几点结论：对于backhaul 控制信号的设计我们应该考虑一下几个问题：1. 大部分公司支持将backhaul link控制信号设置在MBSFN子帧中，并且让backhaul link和access link的控制信号复用在一起。2. Backhaul link控制信号与access link如何复用，存在三种方式FDM ，TDM，TDM+FDM。具体采用哪种方式需要进一步论证和考察。3. Backhaul link控制信号的资源分配方案大致有以下几种方式：semi-static，dynamic，semi-dynamic。具体用哪种方式需要进一步论证和考察。4. 在backhaul控制信号接收位置选择上，应该考虑PDCCH符号长度，Relay MBSFN subframe接收起始位置的安排。对于PDCCH符号长度是预先静态配置还是动态高层赋予，有待进一步确定（很多情况下PDCCH考虑的是3个OFDM符号）。 对于backhaul控制信号设计几个建议和猜想:1. 对于控制信号结构，在6中已经进行了比较完整的描述，根据 FDM /TDM/TDM+FDM, semi-static/dynamic/semi-dynamic的排列组合，还有几种情况没有考虑，可以尝试穷举的方法，看看其他几种方案是否可以作为合适的控制信号设计方案。（未作任何可行性分析）。2. 对于NOKIA提出的建议（2.3.2建议2，10.建议R-PDCCH放置在紧跟PDCCH之后的若干个OFDM符号里（也就是更加支持TDM的复用方式）。这样可以让receiver更快的收到控制信号，减小对storage的要求）如何定量论证，并且结合在我们未来的设计设想中，值得考虑(考虑到NOKIA是知名大公司，他的提案是应该受到重点考虑的)。3. 对于11的建议（2.3.3建议1，预留子帧的中心频率给Relay控制区域（较小Relay占用的带宽），并且对R-DCI 进行高阶调制）,应该如何论证，并且结合在未来我们的设计中。4. 建议采取某种方式（如系统仿真）来验证FDM，TDM，TDM+FDM以及semi-static，dynamic，semi-dynamic，定量的权衡它们的优点和缺点，以得出最优的方案。5. Type1 Relay的提案已经通过，backhaul link控制信号的设计是否可