TWI676402B - 用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料發送方法及接收方法 - Google Patents

用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料發送方法及接收方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料接收方法，包括：從無線通信系統的用戶設備的一個消息中接收隨機接入流程的前導碼和資料；根據接收的該前導碼獲取定時提前信息；和根據分配的用於對該接收資料進行解調的解調參考信號和定時提前補償進行信道估計，其中，該定時提前補償是基於該定時提前信息在頻域中進行線性相位旋轉操作。容)

Description

用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料發送方法及 接收方法
本發明涉及無線通信技術領域，並且更具體地，涉及用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料發送方法及接收方法。
長期演進(LTE)系統的隨機接入信道(Random Access Channel，RACH)用於初始網絡接入和上行鏈路時間同步。與傳統的4步RACH流程不同，在5G的3GPP標準會議中已經討論了2步RACH流程。注意，與LTE中的4步RACH流程相比，簡化的2步RACH流程減少了信令開銷和傳輸等待時間。
請參考第1圖，其是2步RACH流程的示意圖。在第一步驟中，用戶設備(UE)將前導碼(preamble)連同RACH資料一起發送到網絡(即，利用消息Msg 1)。在第二步驟中，UE從網絡接收包括檢測到的前導索引，UE標識，定時提前(Timing Advance，TA)的RACH響應(即，利用消息Msg 2)。換句話說，2步RACH流程允許UE在RACH上發送前導碼和資料，而4步RACH流程允許UE僅在RACH上發送前導碼。結果，2步RACH流程有利於小分組上行鏈路傳輸。
然而，沒有對於2步RACH流程的物理信道設計規範。詳細地，在LTE規範中不考慮用於消息Msg 1中的RACH資料傳輸的解調參考信號(Demodulation Reference Signal，DMRS)分配和參數集(numerology)/格式(format)。因此，網絡不能在2步RACH流程中提取/解碼從UE接收的RACH資料。
以下概述僅是說明性的，並不旨在以任何方式進行限制。也就是說，提供以下概述以介紹本文描述的新穎和非顯而易見的技術的概念，要點，益處和優點。下面在詳細描述中進一步描述選擇的實現。因此，以下發明內容並非旨在標識所要求保護的主題的必要特徵，也不旨在用於確定所要求保護的主題的範圍。
本發明提供一種用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料接收方法，包括：從無線通信系統的用戶設備的一個消息中接收隨機接入流程的前導碼和資料；根據接收的該前導碼獲取定時提前信息；和根據分配的用於對該接收資料進行解調的解調參考信號和定時提前補償進行信道估計，其中，該定時提前補償是基於該定時提前信息在頻域中進行線性相位旋轉操作。
本發明提供一種用於無線通信系統的用戶設備的隨機接入流程的資料傳輸方法，包括：至少在頻率資源和時間資源中以碼分複用方式及配置的解調參考信號序列，在隨機接入流程的一個消息中向無線通信系統的網絡發送前導碼和資料；其中，該配置的解調參考信號序列不考慮該隨機接入信道資料傳輸的傳播延遲。
由上可知，本發明的技術方案可以在5G新無線電(NR)中實現2步RACH流程的資料發送和接收。
20‧‧‧通信設備
214‧‧‧程序代碼
210‧‧‧記憶體單元
200‧‧‧處理單元
220‧‧‧通信接口單元
50‧‧‧流程
500~540‧‧‧步驟
第1圖是2步RACH流程的示意圖。
第2圖示出了示例性通信設備20的示意圖。
第3~4圖示出了根據本公開的RACH資料的參數集和格式。
第5圖是根據本公開的示例的流程50的流程圖。
第6圖示出了根據本公開的利用TA補償操作的DMRS密度降低。
第7圖示出了用於本發明的信道估計流程。
第8~9圖是根據本公開示出DRMS序列的配置原理。
第10圖示出了根據本公開的RACH資料的參數集和格式。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的“包含”及“包括”為一開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定於”。“大體上”是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決該技術問題，基本達到該技術效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第 二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接於該第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電性連接至該第二裝置。以下該為實施本發明的較佳方式，目的在於說明本發明的精神而非用以限定本發明的保護範圍，本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為准。
接下面的描述為本發明預期的最優實施例。這些描述用於闡述本發明的大致原則而不應用於限制本發明。本發明的保護範圍應在參考本發明的申請專利範圍的基礎上進行認定。
第2圖示出了示例性通信設備20的示意圖。通信設備20可以是網絡(例如，基站)或用戶設備(UE)，諸如可穿戴設備，IoT設備，移動電話，器具，機器類型設備等，與LTE或5G新無線電(NR)規範兼容。通信設備20可以包括處理單元200，諸如處理器，專用集成電路(ASIC)等，記憶體單元210和通信接口單元220。記憶體單元210可以是可以存儲的任何資料存儲設備。程序代碼214對應於處理，以供處理單元200訪問。處理單元200可以耦合到記憶體單元210，用於處理程序代碼214以執行處理。記憶體單元210的示例包括但不限於只讀存儲器(ROM)，閃存，隨機存取存儲器(RAM)，CD-ROM，磁帶，硬盤和光學資料存儲設備。通信接口單元220可以是無線電收發器，並且可以根據處理單元200的處理結果來交換無線信號。
返回參考第1圖，在第1圖中，UE不僅通過2步RACH流程的消息Msg 1發送RACH前導碼而且發送RACH資料。對於RACH資料傳輸，UE使用與RACH前導碼相同的循環前綴(Cyclic Prefix，CP)和保護時間(Guard Time,GT)。總之，UE以與物理隨機接入信道(Phvsical Random Access Channel，PRACH)中的RACH 前導碼相同的參數集和格式發送RACH資料。另外，RACH資料的子載波間隔(Subcarrier Spacing，SCS)與RACH前導碼相同或不同。
第3~4圖示出了根據本公開的RACH資料的參數集和格式。在一個實施例中，UE1和UE2分別向基站BS發送RACH前導碼和RACH資料。UE1處於小區中心並且UE2處於小區邊緣，因此基站BS比來自UE2的RACH前導碼和RACH資料更早地從UE1接收RACH前導碼和RACH資料。如第3圖所示，RACH資料具有與RACH前導碼相同的SCS，CP和GT，以支持異步場景下的RACH資料傳輸。也就是說，因為2步RACH流程尚未完成，即UE尚未從網絡接收到RACH響應，UE和網絡不同步。另一方面，在第4圖中，RACH具有與RACH前導碼不同的SCS，但是與RACH前導碼具有相同的CP和GT。
請參考第5圖，其是根據本公開的示例的流程50的流程圖。流程50可以用在第2圖的網絡中用於RACH資料接收。流程50可以編譯成程序代碼214，存儲在記憶體單元210中，供處理單元200處理，包括以下步驟：
步驟500：開始。
步驟510：同時(例如，通過檢測一個單個消息)從UE接收2步隨機接入流程的RACH前導碼和RACH資料。
步驟520：根據接收到的RACH前導碼獲取定時提前信息。
步驟530：根據分配為用於對接收到的RACH資料進行解調的DMRS及定時提前補償進行信道估計，其中，定時提前補償是由定時提前生成的頻域中的線性相位旋轉操作。
步驟540：結束。
根據流程50，網絡不僅利用DMRS序列估計信道，還利用定時提前(TA)補償操作來估計信道。詳細地，由於2步RACH流程，UE在異步場景中發送RACH資料。因此，RACH資料傳輸的總信道延遲包括傳播延遲(即，定時提前)和多徑延遲擴展。為了覆蓋用於準確信道估計的總信道延遲，網絡在頻率資源中需要更多DMRS分配，即高DMRS密度。然而，頻率資源中的高DMRS密度導致開銷。利用本發明的TA補償，可以恢復定時提前，因此總信道延遲僅包括多徑延遲擴展。因此，網絡在頻率資源中需要較少的DMRS分配用於信道估計，以便降低DMRS密度和上行鏈路DMRS開銷。
參照第6圖，其示出了根據本公開的利用TA補償操作的DMRS密度降低。如第6圖所示，異步情況下的CP長度為0.1ms，即多徑延遲擴展容限最大為0.1ms。如上所述，異步場景中的總信道延遲包括定時提前加多徑延遲擴展，其是4.7us的最大值(即，在傳統的資料傳輸同步場景中CP長度為4.7us)。由於較長的時延，即CP=100us，網絡(即基站)在頻率資源中需要較高的DMRS密度進行信道估計，這意味著頻率資源被DMRS佔用，不能用於RACH資料傳輸，因此降低了系統性能。
另一方面，本發明提出TA補償操作以恢復傳播延遲的一部分，即定時提前部分。因此，信道延遲僅保留多徑延遲擴展部分，即CP=4.7us。因此，網絡在頻率資源中需要較低的DMRS密度以用於信道估計。此外，DRMS開銷可以從12.5%降低到0.5875%。詳細地，TA補償由伴隨的RACH前導碼完成。網絡通過RACH前導碼知道定時提前，然後使用該定時提前信息為頻域中的線性相位旋轉器生成補償相位，其表示為以下公式：theta(k)=ta_phase * k，k是載波索引； ta_phase是從RACH前導碼估計。
此外，請參考第7圖，示出了用於本發明的信道估計流程。UE在由網絡分配的時頻資源中發送RACH前導碼和RACH資料。在接收到RACH前導碼之後，網絡獲得每個對應於UE的檢測到的RACH前導碼的TA值。同時，網絡在物理資源塊(PhysicalResource Block，PRB)的一些子載波中接收具有DMRS的RACH資料，然後執行最小均方誤差(MMSE)信道估計以獲得具有分配的DMRS的信道(即，以傾斜線標記的信道)。在獲得信道和TA值之後，網絡對獲得的RRB的子載波的信道執行TA補償操作“theta(k)”。因此，獲得沒有定時提前延遲的信道，然後網絡基於沒有定時提前延遲的信道進行頻域信道估計，以獲得準確的信道估計結果。
另外，對於DMRS設計，本發明提供了一種通過碼分複用(Code-Division Multiplexing，CDM)，頻分複用(Frequency-Division Multiplexing，FDM)，時分複用(Time-Division Multiplexing，TDM)或任何這三種方式的組合來擴展DMRS容量的方法。在傳統的LTE系統中，一個PRB中的12個基於CDM的DMRS序列最多有12個RE(Resource Element)(即，DMRS由ZC類序列以CDM方式復用)。網絡可以將該結構與基於12個CDM的DMRS序列一起重用(reuse)，以使用EDM方式創建額外的12個DMRS序列。如第8圖所示，可以使用24個DMRS序列，因此網絡可以在頻率資源中的下一個PRB中分配DMRS13~DMRS 24。類似地，如第9圖所示，網絡可以將該結構與12個基於CDM的DMRS序列一起使用，以使用TDM方式創建額外的12個DMRS序列。例如，網絡可以在時間資源中的下一個OFDM符號中分配DMRS13~DMRS24。
注意，如第10圖所示，如果UE在執行2步RACH流程時知道定時提前信息，則UE通過與物理上行鏈路共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)中相同的參數集和格式來發送上行鏈路資料，因為UE和網絡是同步的。也就是說，資料傳輸應使用與PUSCH相同的CP(例如CP=4.7us)，SCS和GT，而不是PRACH。另外，UE為優化的資料傳輸移除前導信號。
包括建議步驟的流程/操作的上述步驟可以通過硬件，軟件或固件的方式來實現，該固件作為硬件設備，計算機指令，以及硬件設備或電子系統上作為只讀駐留的資料的軟件的組合。硬件的示例可以包括稱為微電路，微芯片或矽芯片的模擬，參數集和混合電路。電子系統的示例可以包括片上系統(SOC)，系統級封裝(SiP)，模塊上的計算機(COM)和通信設備20。
總之，本發明針對2步RACH流程的DMRS設計，尤其針對DMRS配置擴展和DMRS密度降低。另外，本發明提供了RACH資料傳輸的參數集和格式。因此，可以在5G新無線電(NR)中實現2步RACH流程的資料發送和接收。
在一些實施例中，術語“大約”，“大約”和“基本上”可以用於表示目標值的±10%以內。術語“大約”，“大約”和“基本上”可以包括目標值。應當理解，術語“大約”，“大約”和“基本上”可以用於指代小於目標值的±l0%的範圍，例如：目標值的±5%，±2.5%目標值的±1%，目標值的±1%。
在申請專利範圍中使用諸如“第一”，“第二”，“第三”等的序數術語來修改申請專利範圍要素本身並不意味著一個申請專利範圍要素優先於另一個或者時間的任何優先權，優先權或順序。執行方法的行為的順序，但僅 用作標籤以將具有特定名稱的一個申請專利範圍元素與具有相同名稱的另一個元素(但是用於使用序數術語)區分，以區分申請專利範圍元素。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (5)

  1. 一種用於無線通信系統的網絡的隨機接入流程的資料接收方法，包括：從無線通信系統的用戶設備的一個消息中接收隨機接入流程的前導碼和資料；根據接收的該前導碼獲取定時提前信息；以及根據分配的用於對該接收資料進行解調的解調參考信號和定時提前補償進行信道估計，其中，該定時提前補償是基於該定時提前信息在頻域中進行線性相位旋轉操作。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中根據分配的用於對該接收資料進行解調的解調參考信號和定時提前補償進行信道估計包括：通過該解調參考信號獲得估計的信道；以及通過該估計的信道和該定時提前補償操作估計承載資料的信道。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：至少在時間資源和頻率資源中以碼分複用方式配置分配於資源中的解調參考信號序列。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中從無線通信系統的用戶設備的一個消息中接收該隨機接入流程的前導碼和資料包括：接收具有與物理隨機接入信道相同的參數集和格式的資料，其中該資料的循環前綴與該前導碼的循環前綴相同，並且該資料的子載波間隔與該前導碼的子載波間隔相同或不同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：當該用戶設備和該網絡同步時，僅接收具有與物理上行鏈路共享信道相同的參數集和格式的資料。
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