WO2016161629A1 - Methods and apparatus for pucch resource allocation of mtc - Google Patents

Abstract

A method of PUCCH resource allocation for a MTC device is disclosed, wherein comprising: receiving a physical downlink data channel (PDSCH); determining corresponding physical uplink control channel (PUCCH) resource based on one or more following parameters used for the PDSCH transmission: MTC band index, the lowest physical resource block (PRB) index and antenna port index; and transmitting ACK/NACK of the PDSCH on the determined PUCCH resource. A method of PUCCH resource allocation for a MTC device is disclosed, wherein comprising: receiving an initial PUCCH resource value indicated in a DL MSG during a PRACH procedure; transmitting PUCCH on the initial PUCCH resource; receiving a reconfigured PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling; and transmitting PUCCH on the reconfigured PUCCH resource.

Description

METHODS AND APPARATUS FOR PUCCH RESOURCE ALLOCATION OF MTC TECHNICAL FIELD

The present invention generally relates to wireless communications and, more particularly, to methods for physical uplink control channel (PUCCH) resource allocation for machine type communication (MTC) devices.

BACKGROUND

Wireless communication systems are widely deployed to provide various type of communication content such as voice, data, and so on. These systems may be multiple-access systems capable of supporting communication with multiple used by sharing the available system resources (e.g., bandwidth and transmit power) . Example of such multiple-access systems include code division multiple access (CDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA systems) . 3^rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) including LTE-Advanced systems and orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems.

Generally, a wireless multiple-access communication system can simultaneously support communication for multiple wireless terminals. Each terminal communicates with one or more base stations via transmission on the forward and reverse links. The forward link (or downlink) refers to the communication link from the base stations to the terminals, and the reverse link (or uplink) refers to the communication link from the terminals to the base stations. This communication link may be established via a single-input single-output, multiple-input single-output or a multiple-input multiple-out (MIMO) system.

Wireless devices may include user equipments (UEs) . Some examples of UEs may include cellular phones, smart phones, personal digital assistants (PDAs) , wireless modems, handheld devices, laptop computers, netbooks, etc. Some UEs may be considered machine type communication (MTC) UEs, which may include remote devices such as sensors, meters, location tags, etc. A remote device may communicate with a base station, another remote device, or some other entity. Machine type communication (MTC) may refer to communication involving at least one remote device on at least one end of the communication.

SUMMARY

Methods and apparatus are provided herein for physical uplink control channel (PUCCH) resource allocation. In one aspect, the methods can be applicable for machine type communications (MTC) devices. In a further aspect, the methods can be applicable for non-MTC devices.

In one novel aspect, a method for wireless communications which is performed, for example, by a UE is provided. The method includes: receiving a physical downlink shared data channel (PDSCH) ； determining corresponding PUCCH resource based on one or more following parameters used for the PDSCH transmission: MTC band index, the lowest physical resource block (PRB) index and antenna port index； and transmitting ACK/NACK of the PDSCH on the determined PUCCH resource.

In another novel aspect, a method for wireless communications which is performed, for example, by a UE is provided. The method includes: receiving an initial PUCCH resource value indicated in a DL message (MSG) during a PRACH procedure； transmitting DL ACK/NACK on the initial PUCCH resource； receiving a reconfigured PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling； and transmitting DL ACK/NACK on the reconfigured PUCCH resource.

In yet another novel aspect, a method for wireless communications which is performed, for example, by a UE is provided. The method generally includes: determining a PUCCH resource based on one or more following parameters used for corresponding PDSCH transmission: MTC band index, the lowest PRB index and antenna port index； transmitting ACK/NACK of corresponding PDSCH on the determined PUCCH resource； receiving a PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling； and transmitting DL ACK/NACK on the indicated PUCCH resource.

In another novel aspect, an apparatus for wireless communications is provided. The apparatus includes a receiver for receiving a PDSCH； a determiner for determining corresponding PUCCH resource based on one or more following parameters used for the PDSCH transmission: MTC band index, the lowest PRB index and antenna port index； and a transmitter for transmitting ACK/NACK of the PDSCH on the determined PUCCH resource.

In another novel aspect, an apparatus for wireless communications is provided. The apparatus includes a receiver for receiving an initial PUCCH resource value indicated in a DL MSG during a PRACH procedure； a transmitter for transmitting DL ACK/NACK on the initial PUCCH resource； the receiver is further used for receiving a reconfigured PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling； and the transmitter is further used for transmitting DL ACK/NACK on the reconfigured PUCCH resource.

BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

So that the manner in which the above-recited features of the present invention can be understood in detail, a more particular description, briefly summarized above, may be had by reference to aspects, some of which are illustrated in the appended drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings illustrate only certain typical aspects of the invention and are therefore not to be considered limiting of its scope, for the description may admit to other equally effective aspects.

FIG. 1 is a block diagram conceptually illustrating an example of wireless communications system, in accordance with certain embodiments of the present invention.

FIG. 2 illustrates an example of implicit PUCCH resource allocation for MTC devices, in accordance with certain embodiments of the present invention.

FIG. 3 illustrates an example of PDSCH band specific PUCCH region allocation for MTC devices, in accordance with certain embodiments of the present invention.

FIG. 4 illustrates an example MTC band partition within 10 MHz system bandwidth.

FIG. 5 illustrates an example of a common PUCCH region allocation for multiple PDSCH bands for MTC devices, in accordance with certain embodiments of the present invention.

FIG. 6～7 illustrates examples of PUCCH frequency hopping for PUCCH repetition.

FIG. 8 illustrates an example of explicit PUCCH resource allocation for MTC devices under coverage enhancement, in accordance with certain embodiments of the present invention.

FIG. 9 illustrates an example of combining implicit and explicit PUCCH resource allocation for MTC devices under coverage enhancement, in accordance with certain embodiments of the present invention.

DETAILED DESCRIPTION

The present invention provides techniques and apparatus for determining physical uplink control channel (PUCCH) resource for certain user equipments (e.g. low cost MTC UEs) .

Several exemplary embodiments of the present invention are described with reference to FIGs. 1 through 9. It is to be understood that the following invention provides various embodiments as examples for implementing different features of the present invention. Specific examples of components and arrangements are described in the following to simplify the present invention. These are, of course, merely examples and are not intended to be limiting. In addition, the present invention may repeat reference numerals and/or letters in the various examples. This repetition is for the purpose of simplicity and clarity and does not in itself dictate a relationship  between the various described embodiments and/or configurations.

The following description is of the best-contemplated mode of carrying out the invention. This description is made for the purpose of illustrating the general principles of the invention and should not be taken in a limiting sense. Note that the 3GPP specifications described herein are used to teach the spirit of the invention, and the invention is not limited thereto.

FIG. 1 illustrates a schematic diagram of a wireless communications system according to certain embodiment of the present invention. The wireless communications system 100 includes one or more  fixed base units  110 and 111, forming one or  more access networks  130 and 131 distributed over a geographical region. The  access network  130 and 131 may be a Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) in the WCDMA technology or an E-UTRAN in the Long Term Evolution (LTE) /LTE-Atechnology. The base unit may also be referred to an access point, base station, Node-B, eNode-B (eNB) , or other terminologies used in the art. In some systems, one or more base stations are communicably coupled to a controller forming an access network that is communicably coupled to one or more core networks.

In FIG. 1, the mobile communication network 100 is an OFDM/OFDMA system comprising eNB 110 and eNB 111, and a plurality of UE 120 and UE 121. When there is a downlink data block to be sent from eNB to UE, each UE gets a downlink resource assignment, e.g., a set of downlink radio resources indicated in downlink control information (DCI) which is transmitted with a physical downlink control channel (PDCCH or EPDCCH) . Thus, UEs receive corresponding physical downlink shared channel (PDSCH) in the set of downlink radio resources. And then, UEs transmits DL HARQ-ACK with a physical uplink control channel (PUCCH) according to detection results of corresponding PDSCH. When a UE needs to send an uplink data block to base station, the UE gets a grant from the eNB that assigns a set of uplink radio resources, i.e. an uplink grant convey by a DCI. Thus, the UE transmits corresponding physical uplink shared channel (PUSCH) in the set of uplink radio resources, and eNB receives the PUSCH in the set of downlink radio resources. And then, eNB transmits UL HARQ-ACK with a physical hybrid-ARQ indicator channel (PHICH) according to detection results of the PUSCH.

In FIG. 1, one or more  mobile stations  120 and 121 are connected wirelessly to  base stations  110 and 111 for wireless service within a serving area, for example, a cell or within a cell sector. The mobile station may also be called user equipment (UE) , a wireless communication device, terminal or some other terminologies.  Mobile station  120 and 121 send uplink data to  base stations  110 and 111 via  uplink channel  140 and 141 in the time and/or frequency domain. The serving  base station  110 and 111 transmit downlink signals via a  downlink channel  150 and 151.

In one embodiment, the communication system utilizes Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) or a multi-carrier based architecture including Adaptive  Modulation and Coding (AMC) on the downlink and next generation single-carrier (SC) based FDMA architecture for uplink transmissions. SC based FDMA architectures include Interleaved FDMA (IFDMA) , Localized FDMA (LFDMA) , DFT-spread OFDM (DFT-SOFDM) with IFDMA or LFDMA. In OFDMA based systems, remote units are served by assigning downlink or uplink radio resources that typically comprises a set of sub-carriers over one or more OFDM symbols. Exemplary OFDMA based protocols include the developing LTE/LTE-A of the 3GPP standard and IEEE 802.16 standard. The architecture may also include the use of spreading techniques such as multi-carrier CDMA (MC-CDMA) , multi-carrier direct sequence CDMA (MC-DS-CDMA) , Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing (OFCDM) with one or two dimensional spreading, or may be based on simpler time and/or frequency division multiplexing/multiple access techniques, or a combination of these various techniques.

In alternate embodiments, communication system may utilize other cellular communication system protocols including, but not limited to, TDMA or direct sequence CDMA. The invention however is not intended to be limited to any particular wireless communication system.

In 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) Release-13, for low complexity machine type communication (MTC) UE (which is also called low cost MTC UE, and hereinafter called low cost MTC UE) , there are two main characteristics: low complexity and coverage enhancement. Low complexity is used to save device cost for improvement of market competitiveness. A main low complexity technology is to reduce the bandwidth to 1.4 MHz for baseband and RF band. Thus, all physical channel transmissions of MTC UEs are restricted within 6 contiguous PRBs. The 6 contiguous PRBs can be called as a MTC band and there may be multiple MTC bands within system bandwidth. Coverage enhancement is to provide a better coverage than normal coverage to enable MTC UEs to work under terrible application environment. An absolute target maximum coupling loss (MCL) of 155.7dBm is proposed for both Rel-13 low complexity MTC UE and other non-MTC UE operating delay tolerant MTC applications. In order to achieve the target of coverage enhancement, repetition is necessary for most physical channels.

For low cost MTC UE, cross-subframe scheduling has been agreed, and cross-MTCband scheduling is also possible. Here, cross-subframe scheduling means PDCCH/EPDCCH and associated PDSCH are not transmitted within the same subframe. Cross-MTCband scheduling means PDCCH/EPDCCH and associated PDSCH are not transmitted within the same MTC band. For cross-MTCband scheduling case, 1ms retuning time may be required to switch radio frequency (RF) of MTC UEs from one MTC band for PDCCH/EPDCCH to another MTC band for PDSCH.

Assuming PDCCH/EPDCCH is transmitted in subframe n, corresponding PDSCH may be transmitted in subframe n+1 for same-MTCband scheduling case or n+2 for cross-MTCband scheduling case. This means the timing relationship between PDCCH/EPDCCH and associated PDSCH may not be fixed. However, the timing relationship between PDSCH and corresponding PUCCH is fixed, e.g. PUCCH is always transmitted in subframe n+4 assuming corresponding PDSCH is transmitted in subframe n in FDD systems. Thus, the timing relationship between PUCCH and corresponding PDCCH/EPDCCH may be different for same-MTCband scheduling case (e.g. n+5) and cross-MTCband scheduling case (e.g. n+6) . Due to the non-fixed timing relationship, PUCCH resource collision may happen if reusing legacy PUCCH resource determination, i.e., PUCCH resource is determined based on the lowest control channel element (CCE/ECCE) index of corresponding PDCCH/EPDCCH transmission. For example, CCE/ECCE index in different subframes may correspond to the same PUCCH resource in a subframe for multiple MTC UEs. Thus, PUCCH resources of the multiple MTC UEs collide.

To solve above problems of PUCCH resource collision, one solution may be eNB handling with PDCCH/EPDCCH resource scheduling. For example, a CCE/ECCE shouldn’t be scheduled if PUCCH resource collision potentially happens, and the CCE/ECCE cannot be scheduled for non-MTC UE if non-MTC UE and MTC UE cannot share a resource region for PDCCH/EPDCCH resource scheduling. The restriction on PDCCH/EPDCCH resource scheduling may result in a resource waste and enlarge the blocking probability. Another solution is to determine PUCCH resource based on some parameters used for corresponding PDSCH transmission since the timing relationship between PUCCH and corresponding PDSCH is fixed. These parameters may be one or more of the following: MTC band index, the lowest PRB index and antenna port index used for PDSCH transmission.

If the implicit PUCCH resource determination based on some parameters used for corresponding PDSCH transmission is used for MTC UEs under coverage enhancement, PUCCH resource collision may still happen due to PUCCH repetition. However, eNB handling with PDSCH resource scheduling may be feasible to avoid PUCCH resource collision. For example, a PRB which may potentially cause PUCCH resource collision can be scheduled for non-MTC UE, since non-MTC UE and MTC-UE can share a MTC band for PDSCH resource scheduling. Since PDSCH resource scheduling is more flexible than PDCCH/EPDCCH resource scheduling, eNB handling with the former may be easier and better than the latter to avoid PUCCH resource collision.

In existing LTE specification, PUCCH repetition is supported. To avoid PUCCH resource collision caused by PUCCH repetition, explicit PUCCH resource allocation is used for all PUCCH subframes except the first PUCCH subframe wherein implicit PUCCH resource determined based on the lowest CCE/ECCE index of corresponding PDCCH/EPDCCH  transmission is used. Explicit PUCCH resource allocation herein refers to that a PUCCH resource value is configured by a higher layer signaling, i.e. UE-specific radio resource control (RRC) signaling. This means eNB handling with explicit PUCCH resource allocation is directly used to avoid PUCCH resource collision. For low cost MTC UEs under coverage enhancement, the explicit PUCCH resource allocation can be reused. However, PUCCH resource allocation is still a problem for HARQ-ACK feedback of PDSCH before receiving a higher layer signaling used for explicit PUCCH resource configuration.

To solve above problem of PUCCH resource allocation, one solution may be to indicate an initial PUCCH resource value in MSG4 during a PRACH procedure since MSG4 is the first PDSCH requiring HARQ-ACK feedback during initial access. The initial PUCCH resource is used until a reconfigured PUCCH resource value is indicated by a higher layer signaling. Another solution is to apply implicit PUCCH resource determination until receiving an explicit PUCCH resource value. The implicit PUCCH resource determination may be based on some parameters used for corresponding PDSCH transmission.

Implicit PUCCH resource allocation

FIG. 2 illustrates an example of implicit PUCCH resource allocation for a MTC UE, comprising: receiving a PDSCH； determining corresponding PUCCH resource based on one or more following parameters used for the PDSCH transmission: MTC band index, the PRB index and antenna port index； and transmitting ACK/NACK of the PDSCH on the determined PUCCH resource. The PUCCH resource herein means a logical resource, and PUCCH physical resource is determined based on the logical resource. In one aspect, the method is used for a MTC UE under normal coverage. In a further aspect, the method is used for a MTC UE or a non-MTC UE under coverage enhancement.

In one embodiment, PUCCH resource is implicitly determined based on MTC band index, the lowest PRB index and antenna port index used for corresponding PDSCH transmission according to following equation (1) and (2) . Equation (1) is used for FDD systems, and equation (2) is used for TDD systems. In the embodiment, multiple MTC bands for PDSCH correspond to a common PUCCH region as shown in FIG. 3. In other words, the common PUCCH region is shared by all MTC UEs served by the multiple MTC bands.

Regarding

in equation (1) and (2) , it denotes the MTC band index used for PDSCH transmission, 

Here, 

denotes the number of MTC bands allocated for PDSCH transmission of MTC UEs within DL system bandwidth.

In one embodiment, the value of

is a variable, and it is broadcasted in a system information block (SIB) dedicated for MTC UEs, and it is selected from a predefined set, e.g. {1, 2, 4, 8, 16} . And, an indicator of physical resource location of each allocated MTC band should be accompanying with the value of

i.e., they are included in an information element (IE) . In one example, the physical resource location of MTC band can be flexibly scheduled by network, e.g. the starting PRB of MTC band may be any one PRB within system bandwidth. In one example, the physical resource location of MTC band is predefined, e.g. system bandwidth is divided into multiple MTC bands according to a predefined rule.

In one embodiment, the value of

is a predefined value depending on the system bandwidth, and physical resource location of each MTC band is also predefined. The system bandwidth is divided into multiple MTC bands according to a predefined rule, e.g. central carrier frequency of MTC band should be integral multiples of 100 kHz. And, eNB may use one or several MTC bands within the multiple MTC bands for PDSCH transmission of MTC UEs. FIG. 4 illustrates an example of MTC band partition within 10 MHz system bandwidth including 50 PRBs. In the example, MTC bands are numbered from low frequency to high frequency. In order to ensure central carrier frequency of each MTC band to be integral multiples of 100 kHz, there is an overlapping PRB between any two adjacent MTC bands. For example, the PRB 17 is included in MTC band k and MTC band k+1 in FIG. 4.

The number of MTC bands allocated by an eNB should depend on the number of MTC UEs connected to the eNB and traffic quantity of these MTC UEs. For example, a large number of MTC UEs need more MTC bands for data transmission. One MTC band should be separately configured for DL data transmission and UL data transmission. The ratio of the number of UL MTC bands to the number of DL MTC bands can be semi-statically adjusted to match actual traffic status of all connected MTC UEs, and its effect is similar to UL-DL configuration in TDD systems. In addition, one MTC band should be separately configured for each physical channel. For example, PDCCH/EPDCCH and PDSCH may be transmitted within different MTC bands, and PUCCH and PUSCH may be transmitted within different MTC bands.

In one embodiment, the value of

is dynamically indicated in DCI. A special DCI field is used to indicate the value of

and the size of the DCI field depends on  the value of

e.g. 2 information bits indicate one from four MTC bands configured by higher layers.

In one embodiment, the value of

is semi-statically configured by higher layers. The configuration of MTC band for PDSCH should include two types: common and dedicated, i.e. two IEs respectively for MTCBandForPDSCH-ConfigCommon and MTCBandForPDSCH-ConfigDedicated. The initial configuration should be the common configuration broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs. And then, the initial configuration can be replaced by a dedicated configuration indicated in a higher layer signaling, e.g. UE-specific RRC signaling. In other words, a common configuration is used until a dedicated configuration is activated. In one example, the dedicated configuration may not be signaled, and the common configuration is always used.

Regarding

in equation (1) and (2) , it denotes the lowest PRB index in the first slot of corresponding PDSCH transmission within MTC band, i.e. 

In TDD systems, 

is the lowest PRB index in the first slot of corresponding adjacent PDSCH transmission within DL association set (as shown in table 1) . In other words, 

is the lowest PRB index in the first slot of corresponding PDSCH transmission in subframe n-k_m, and k_m is the smallest value in the DL association set K such that UE detects a PDSCH transmission within subframe (s) n-k_m and k_m∈K,  m  0, 1, L, M-1.

Table 1. Downlink association set indexK: {k₀, k₁, L k_M-1} for TDD systems

In one embodiment, the method illustrated in FIG. 2 is used for a MTC UE or a non-MTC UE under coverage enhancement wherein most physical channels need to be repeated. PDSCH repetition means a PDSCH is transmitted on multiple subframes. If frequency hopping is applied to reduce repetition number of PDSCH, the PRB (s) used for the PDSCH transmission may be different within the multiple subframes. In the case, the lowest PRB index

denotes the physical location in the first slot of a certain subframe within the multiple subframes. In one  example, the certain subframe is the first subframe within the multiple subframes. In another example, the certain subframe is the ending subframe within the multiple subframes.

Regarding

in equation (1) and (2) , it is determined from the antenna port used for corresponding PDSCH transmission as shown in table 2. And it is just used for PDSCH with DMRS-based transmission mode wherein PDSCH demodulation is based on DMRS. If the PDSCH is transmitted with CRS-based transmission mode wherein PDSCH demodulation is based on CRS, 

Introducing antenna port index into PUCCH resource determination is to avoid PUCCH resource collision for multi-user MIMO wherein the same PRB (s) are scheduled for multiple UEs.

Table 2. Mapping of antenna port used for PDSCH to n′values

n'	Normal cyclic prefix	Extended cyclic prefix
			0	7	7
1	8	8
			2	9	11
3	10	13
			4	11	-
5	12	-
			6	13	-
7	14	-

Regarding N_PUCCH in equation (1) and (2) , it denotes PUCCH resource starting offset configured by higher layers. Since one PUCCH region is shared by all connected MTC UEs, the value of N_PUCCH should be indicated in a SIB dedicated for MTC UE. And UE-specific configuration on N_PUCCH is unnecessary.

Regarding

in equation (1) and (2) , it denotes the total PRB number within multiple MTC bands for PDSCH transmission of MTC UEs in subframe n-k_i in TDD systems. Generally, the allocated number of MTC bands should be the same for each MTC subframe, i.e. 

If subframe n-k_i can be scheduled for PDSCH transmission of MTC UEs, 

Otherwise, 

e.g. a special subframe with special subframe configuration 0 or 5 for normal downlink cyclic prefix (CP) , and a special subframe with special subframe configuration 0 or 4 or 7 for extended downlink CP.

RegardingΔ_ARO in equation (1) and (2) , it is determined from the HARQ-ACK resource offset field in the DCI format of the corresponding physical downlink control channel as shown in table 3. The value of Δ_ARO is used for PUCCH resource compression. For example,  PUCCH resource is compressed within multiple PDSCH bands for FDD systems, and within multiple DL associated subframes for TDD systems. In one example, Δ_AROis removed in equation (1) and (2) .

Table 3. Mapping of ARO (ACK/NACK Resource Offset) field in DCI to Δ_ARO values

In one embodiment, PUCCH resource is implicitly determined based on the lowest PRB index and the antenna port index used for corresponding PDSCH transmission according to following equation (3) and (4) . Equation (3) is used for FDD systems, and equation (4) is used for TDD systems. In the embodiment, each MTC band corresponds to a PUCCH region as shown in FIG. 5. In other words, there are multiple PUCCH regions and each PUCCH region is shared by a group of MTC UEs sharing the same MTC band for PDSCH transmission.

Regarding

N_PUCCHand

in equation (3) and (4) , corresponding interpretation is same to that in above equation (1) and (2) . Here, 

if subframe n-k_iis a MTC subframe which can be scheduled for PDSCH transmission of MTC UEs. Otherwise， 

In the embodiment, since each PDSCH band corresponds to one PUCCH region, the value of N_PUCCH is configured accompanying with PDSCH band configuration, i.e. they are included in the same IE. In one example, multiple MTC bands for PDSCH and corresponding N_PUCCH are configured in a SIB dedicated for MTC UEs. For each MTC band, corresponding value of N_PUCCH is used regardless of whether the MTC band is semi-statically or dynamically configured.  In another example, a MTC band for PDSCH and corresponding N_PUCCH are configured by higher layers. Configuration of the IE including MTC band for PDSCH and corresponding N_PUCCH is similar to above description on configuration of MTC band for PDSCH, i.e. a common configuration and a dedicated configuration. The common configuration is broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs, and the dedicated configuration is indicated in a higher layer signaling, e.g. UE-specific RRC signaling.

RegardingΔ_ARO in equation (3) and (4) , it is determined from ARO field in DCI as shown in table 4. Considering UE-specific MTC band configuration for PDSCH transmission, the same PRB may correspond to different PRB indexes for different MTC UEs. In other words, there may be resource overlapping between two MTC bands configured for different MTC UEs. In this case, PUCCH resource collision may happen. The value of Δ_ARO can be used to adjust PUCCH resource to avoid the collision. In TDD systems, the value of Δ_ARO can be further used to compress PUCCH resources within multiple DL associated subframe in time domain. In one example, Δ_ARO is removed in equation (3) and (4) .

Table4. Mapping of ARO (ACK/NACK Resource Offset) field in DCI to Δ_ARO values

If PUCCH resource allocation is determined based on some parameters used for corresponding PDSCH transmission, PUCCH resource may be a problem for a PDCCH/EPDCCH without associated PDSCH if the PDCCH/EPDCCH requires a DL HARQ-ACK feedback, e.g. downlink semi-persistent scheduling (SPS) release. In one embodiment, for SPS release, an invalid DCI field is used to indicate a PUCCH resource. For example, the TPC command for PUCCH field can be used as an index to one of the four PUCCH resource values configured by higher layers with the mapping as shown in table 5.

Table 5: PUCCH resource value for downlink SPS release

Based on the implicitly determined logical resource for PUCCH, physical resource for PUCCH transmission is further determined based on the logical resource. In FIG. 2, transmitting ACK/NACK of the PDSCH on the determined PUCCH resource in the step 230 further comprising: determining a PRB index used for PUCCH transmission based on the determined PUCCH resource； determining a MTC band used for PUCCH transmission； and transmitting the ACK/NACK in a certain PRB within the determined MTC band；

Legacy PUCCH is transmitted on two edges of the system bandwidth, and the allocated PRBs in the first slot and the second slot are mirrored. The cross-slot frequency hopping on two edges of system bandwidth can generally achieve significant frequency diversity gain. However, the frequency diversity gain achieved by cross-slot frequency hopping on two edges of MTC band may be very limited since one MTC band just comprises 6 contiguous PRBs. In addition, cross-slot frequency hopping within MTC band may cause resource segmentation considering localized resource allocation for PUSCH. Therefore, a reasonable design for narrow band PUCCH of MTC UEs should be that the PRB used for PUCCH transmission is the same in the first slot and in the second slot, i.e. no cross-slot frequency hopping.

For a MTC UE under normal coverage, periodic CSI report should be supported. Thus, legacy PUCCH formats 2/2a/2b should be reused. For a MTC UE or a non-MTC UE under coverage enhancement, periodic CSI report may not be supported considering channel quality doesn’t change frequently under ultra-low SINR. In one embodiment, a PRB index used for PUCCH transmission

is determined based on a PUCCH resource value n_PUCCH and some parameters configured by higher layers according to following equation (5) and (6) . Equation (5) is used for a MTC UE under normal coverage, wherein mix of PUCCH formats 1/1a/1b and formats 2/2a/2b is supported. Equation (6) is used for a MTC UE or a non-MTC UE under coverage enhancement, wherein PUCCH formats 2/2a/2b are not supported.

Regarding c, it refers to the number of orthogonal sequences for spreading in time domain, and c＝3 for normal CP and c＝2 for extended CP.

Regarding

it refers to the number of subcarriers included by a resource block (RB) and generally

Regarding

it refers to a step of cyclic shift in frequency domain for PUCCH formats 1/1a/1b. Thus, the maximum number of available PUCCH resources in a PRB is 

The value of

is broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs, and it is within the range of {0, 1, …, 7} .

Regarding

in equation (5) , it refers the number of PRBs that are available for PUCCH formats 2/2a/2b transmission in each slot. The value of

is broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs.

Regarding

in equation (5) , it refers to the number of cyclic shift used for PUCCH formats 1/1a/1b in a PRB used for a mix of formats 1/1a/1b and 2/2a/2b. The value of

is broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs, and it is an integer multiple of

No mixed resource block is present if

At most one PRB in each slot supports a mix of formats 1/1a/1b and 2/2a/2b.

Interpreting the physical location of

depends on whether there is a MTC band configured for PUCCH transmission or not. If a MTC band is configured for PUCCH transmission, 

refers to the physical location within the MTC band, i.e. 

If no MTC band configured for PUCCH transmission, 

refers to the physical location within UL system bandwidth, i.e. 

Here, 

denotes the number of PRBs within UL system bandwidth.

In one embodiment, a MTC band is semi-statically allocated by network for PUCCH transmission of a MTC UE, and the PRB index

determined based on a PUCCH resource value n_PUCCH refers to the physical location within the MTC band, i.e. 

In one example, the semi-statically allocated MTC band is dedicated for PUCCH transmission, i.e. PUCCH and PUSCH may be transmitted on different MTC bands. In another example, the semi-statically configured MTC band is shared by PUCCH and PUSCH of a MTC UE. Regarding configuration of MTC band for PUCCH, it is similar to above description of MTC band for PDSCH, i.e. common configuration broadcasted in a SIB and dedicated configuration indicated in a UE-specific RRC signaling.

In the embodiment, signaling overhead can be reduced since the maximum number of PUCCH resources included in a MTC band is a lot smaller than that in UL system bandwidth. Considering c＝3, 

and

the maximum number of PUCCH resources included in a MTC band is 6*3*12/1＝216. Thus, signaling overhead for PUCCH resource related configuration can be reduced. For example, information bits of

can be reduced to 3bits from 7bits, i.e. legacy range {0, 1, ...., 98} is reduced to {0, 1, …, 4} . Information bits of N_PUCCH can be reduced to 8bits from 11bits, i.e. legacy range {0, 1, …, 2047} is reduced to {0, 1, …, 215} .

For PUCCH repetition under coverage enhancement, frequency hopping can be used to reduce repetition number for power consumption reduction. If a MTC band is configured for PUCCH, frequency hopping interval is in terms of MTC band, i.e. PUCCH is transmitted over multiple MTC bands. And the relative physical location of the PRB (i.e

) should be the same within the multiple MTC bands.

In one embodiment, PUCCH is transmitted over two MTC bands as shown in FIG. 6, wherein

is called as initial band and

is called as hopping band. And PUCCH is transmitted in the same PRB in the two MTC bands. In one example, the two MTC bands are configured by higher layers as initial band

and hopping band

respectively. In one example, one MTC band is configured by higher layers as initial MTC band

and hopping band

is implicitly determined based on a predefined rule and initial band

In one example, the predefined rule for determining

is based on mirror pattern according to equation (7) . In one example, the predefined rule is based on a fixed interval according to equation (8) , wherein the fixed interval is

Regarding

in equation (7) and (8) , it denotes the number of MTC bands for PUCCH within UL system bandwidth. Similar to above description of MTC bands for PDSCH. The value of

may be broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs, or a predefined value depending on UL system bandwidth.

In one embodiment, there is no MTC band configured for PUCCH, and a PRB index 

determined based on PUCCH resource denotes physical location of the PRB within UL  system bandwidth, i.e. 

And a MTC band including the PRB is selected as RF band for PUCCH transmission. In one example, the MTC band is selected from multiple predefined MTC bands, e.g. UL system bandwidth is divided into multiple MTC bands according to a predefined rule. The predefined rule is that central carrier frequency of each MTC band should be integral multiples of 100kHz as illustrated in FIG. 4.

If a single MTC band includes the PRB, the single MTC band is selected as RF band. If multiple MTC bands include the PRB, one of the multiple MTC bands is selected as RF band. In one example, selecting one of the multiple MTC bands is up to UE implementation. In one example, selecting one of the multiple MTC bands is based on a predefined rule. For example, the predefined rule may be selecting one with a smaller MTC band index, selecting one with a larger MTC band index, or selecting one with a smaller duplex distance in the subframe used for PUCCH transmission for a full-duplex UE in FDD systems.

If there is no MTC band configured for PUCCH, frequency hopping interval may be in terms of PRB, i.e. PUCCH is transmitted over multiple PRBs. In one embodiment, PUCCH is transmitted over two PRBs as shown in FIG. 7, wherein

is called as initial PRB and 

is called as hopping PRB. In one example, initial PRB

is determined based on PUCCH resource according to equation (5) or (6) , and hopping PRB

is implicitly determined based on a predefined rule and initial PRB

In one example, the predefined rule is based on mirror pattern according to equation (9) . In one example, the predefined rule is based on a fixed interval according to equation (10) , wherein the fixed interval is

Regarding

in equation (9) and (10) , it denotes the number of PRB within UL system bandwidth.

Explicit PUCCH resource allocation

FIG. 8 illustrates an example of explicit PUCCH allocation for a MTC UE under coverage enhancement, comprising: receiving an initial PUCCH resource value indicated in a DL MSG during a PRACH procedure； transmitting DL HARQ-ACK on the initial PUCCH resource； receiving a reconfigured PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling； and transmitting DL ACK/NACK on the reconfigured PUCCH resource.

In the example, the purpose of triggering the PRACH procedure is for RRC connection setup when initial access or RRC connection re-setup when radio link failure. The PRACH procedure comprises MSG1, MSG2, MSG3, and MSG4. MSG1 is a PRACH preamble transmitted by a UE on a PRACH resource, wherein the PRACH preamble and the PRACH resource are randomly selected by the UE. MSG2 is a RACH response (RAR) transmitted by eNB on PDSCH addressed to a RA-RNTI which is determined based on the selected PRACH resource. In MSG2, PRACH preamble (s) successfully detected by eNB and corresponding information are transmitted, e.g. temporary C-RNTI, timing advance value, and UL grant resource of MSG3. MSG3 is a PUSCH transmitted by the UE with the temporary C-RNTI, wherein UE ID is conveyed for contention resolution. MSG4 is a PDSCH transmitted by eNB with contention resolution message to UE whose message is successfully received in MSG3. During the PRACH procedure, MSG4 is the first PDSCH requiring HARQ-ACK feedback.

In FIG. 8, the initial PUCCH resource value is signaled during the PRACH procedure and it is used until receiving a reconfigured PUCCH resource value. Different from the initial PUCCH resource value, the reconfigured PUCCH resource value is indicated in a UE-specific RRC signaling. And the reconfigured PUCCH resource value should replace the initial one. In one example, eNB may not reconfigure PUCCH resource value, and the initial PUCCH resource value is always used.

In one embodiment, the DL MSG is MSG4, i.e. the initial PUCCH value is indicated in MSG4. If the MSG4 is not successfully detected, the initial PUCCH resource value is not known and the NACK of MSG4 cannot be transmitted. Therefore, eNB cannot distinguish the NACK and DTX of MSG4. If MSG4 is successfully detected, the initial PUCCH resource value is known and the ACK of MSG4 can be transmitted. So, there is only ACK transmission on the initial PUCCH resource for MSG4. Based on the phenomenon, eNB can use an optimized algorithm to improve the ACK detection performance of MSG4, e.g. using energy information rather than phase information when performing demodulation.

In one embodiment, the DL MSG is MSG2, i.e. the initial PUCCH resource value is indicated in MSG2. Regardless of whether MSG4 is successfully detected or not, the initial PUCCH resource value is known. In this case, the NACK of MSG4 can be transmitted on the initial PUCCH resource. Thus, the NACK and DTX of MSG4 can be distinguished, and corresponding retransmission strategies at eNB side may be different. For example, if DTX is detected by eNB, retransmission of physical downlink control channel associated with MSG4 may ensure a better detection performance than corresponding initial transmission, e.g. using a larger aggregation level or a larger repetition level.

In one embodiment, an initial PUCCH repetition number is explicitly indicated in a DL MSG during a PRACH procedure, and the initial PUCCH repetition number is accompanying with PUCCH resource in the DL MSG. In one example, the DL MSG is MSG4. In another example, the DL MSG is MSG2.

In one embodiment, an initial PUCCH repetition number is implied by the repetition level of PRACH resource selected by the MTC UE. For example, a mapping table of PUCCH repetition number and PRACH repetition number is used to determine the initial PUCCH repetition number. The mapping table may be specified in specification, or broadcasted in a SIB dedicated for MTC UEs.

Similarly, the initial PUCCH repetition number indicated in a DL MSG during a PRACH procedure or implied by PRACH repetition level can be replaced by a reconfigured PUCCH repetition number. In other words, the initial PUCCH repetition number is used until receiving a reconfigured PUCCH repetition number indicated in a UE-specific higher layer signaling. In one example, the reconfigured PUCCH repetition number is accompanying with reconfigured PUCCH resource in the UE-specific higher layer signaling, i.e. they are included in an IE. In one example, PUCCH repetition number and PUCCH resource value are separately reconfigured by higher layers.

Combination of implicit and explicit PUCCH resource allocation

FIG. 9 illustrates an example of combining implicit and explicit PUCCH resource allocation for a MTC UE or a non-MTC UE under coverage enhancement, comprising: determining PUCCH resource based on one or more following parameters used for corresponding PDSCH transmission: MTC band index, the lowest PRB index, and antenna port index； transmitting the ACK/NACK of corresponding PDSCH on the determined PUCCH resource； receiving a PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling； and transmitting DL ACK/NACK on the indicated PUCCH resource.

In the example, implicit PUCCH resource allocation is applied until receiving a PUCCH resource value configured by UE-specific RRC signaling. The implicit PUCCH resource allocation refers to the method illustrated in FIG. 2, i.e. determining PUCCH resource based on some parameters used for corresponding PDSCH transmission. Due to PUCCH repetition, PUCCH resource collision may happen when applying the implicit PUCCH resource allocation, e.g. the same PRB is scheduled for PDSCH transmission of different MTC UEs in different subframes. Fortunately, eNB handling with PDSCH resource scheduling may be feasible to avoid PUCCH resource collision, e.g. a PRB which may potentially cause PUCCH resource collision is scheduled for non-MTC UE. However, this will cause some restriction on PDSCH resource scheduling. Therefore, a PUCCH resource value should be explicitly signaled by a higher layer signaling as  soon as possible to avoid the restriction on PDSCH resource scheduling. While the present invention and the best modes thereof have been described in a manner establishing possession and enabling those of ordinary skill to make and use the same, it will be understood and appreciated that there are equivalents to the exemplary embodiments disclosed herein and that modifications and variations may be made thereto without departing from the scope and spirit of the inventions, which are to be limited not by the exemplary embodiments but by the appended claims.

Those with skill in the art will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, commands, information, signals, bits, symbols, and chips that may be referenced throughout the above description may be represented by voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields or particles, or any combination thereof.

Those with skill in the art will further appreciate that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the aspects disclosed herein may be implemented as electronic hardware (e.g., a digital implementation, an analog implementation, or a combination of the two, which may be designed using source coding or some other technique) , various forms of program or design code incorporating instructions (which may be referred to herein, for convenience, as “software” or a “software module” ) , or combinations of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present invention.

In addition, the various illustrative logical blocks, modules, and circuits described in connection with the aspects disclosed herein may be implemented within or performed by an integrated circuit ( “IC” ) , an access terminal, or an access point. The IC may comprise a general purpose processor, a digital signal processor (DSP) , an application specific integrated circuit (ASIC) , a field programmable gate array (FPGA) or other programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, electrical components, optical components, mechanical components, or any combination thereof designed to perform the functions described herein, and may execute codes or instructions that reside within the IC, outside of the IC, or both. A general purpose processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. A processor may also be implemented as a combination of computing devices, e.g., a combination of a DSP and a  microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or any other such configuration.

It is understood that any specific order or hierarchy of steps in any disclosed process is an example of a sample approach. Based upon design preferences, it is understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged while remaining within the scope of the present invention. The accompanying method claims present elements of the various steps in a sample order, and are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented. 

 The steps of a method or algorithm described in connection with the aspects disclosed herein may be embodied directly in hardware, in a software module executed by a processor, or in a combination of the two. A software module (e.g., including executable instructions and related data) and other data may reside in a data memory such as RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, a hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of computer-readable storage medium known in the art. A sample storage medium may be coupled to a machine such as, for example, a computer/processor (which may be referred to herein, for convenience, as a “processor” ) such that the processor can read information (e.g., code) from and write information to the storage medium. A sample storage medium may be integral to the processor. The processor and the storage medium may reside in an ASIC. The ASIC may reside in user equipment. In the alternative, the processor and the storage medium may reside as discrete components in user equipment. Moreover, in some aspects any suitable computer-program product may comprise a computer-readable medium comprising codes relating to one or more of the aspects of the invention. In some aspects a computer program product may comprise packaging materials.

While the invention has been described in connection with various aspects, it will be understood that the invention is capable of further modifications. This application is intended to cover any variations, uses or adaptation of the invention following, in general, the principles of the invention, and including such departures from the present invention as come within the known and customary practice within the art to which the invention pertains.

Claims (9)

1. A method of physical uplink control channel (PUCCH) resource allocation for a machine type communication (MTC) device, comprising:

   receiving a physical downlink data channel (PDSCH) ；

   determining corresponding PUCCH resource based on one or more following parameters used for the PDSCH transmission: MTC band index, the lowest physical resource block (PRB) index and antenna port index； and

   transmitting ACK/NACK of the PDSCH on the determined PUCCH resource.
2. The method of claim 1, wherein the MTC band index used for PDSCH transmission is indicated in downlink control information (DCI) .
3. The method of claim 1, wherein the MTC band index used for PDSCH transmission is indicated in a higher layer signaling.
4. The method of claim 1, wherein the lowest PRB index refers to the physical location within the MTC band in the first slot used for PDSCH transmission.
5. The method of claim 4, wherein the lowest PRB index refers to be the subframe within the multiple subframes, or the last subframe within the multiple subframes.
6. A method of PUCCH resource allocation for a MTC device, comprising:

   receiving an initial PUCCH resource value indicated in a DL MSG during a PRACH procedure；

   transmitting DL HARQ-ACK on the initial PUCCH resource；

   receiving a reconfigured PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling；

   transmitting DL HARQ-ACK on the reconfigured PUCCH resource.
7. The method of claim 6, wherein the DL MSG is MSG 4.
8. The method of claim 6, wherein the DL MSG is MSG 2.
9. A method of PUCCH resource allocation for a MTC device, comprising:

   determining a PUCCH resource based on one or more following parameters used for corresponding PDSCH transmission: MTC band index, the lowest PRB index and antenna port index；

   transmitting ACK/NACK of corresponding PDSCH on the determined PUCCH resource；

   receiving a PUCCH resource value indicated in a higher layer signaling； and transmitting DL HARQ-ACK on the indicated PUCCH resource.

Images