TWI688300B - 實體隨機存取通道重傳之裝置與方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一種包括無線收發器和控制器的使用者設備(UE)。無線收發器執行與蜂窩站的無線發送和接收。控制器使用第一實體隨機存取通道(Physical Random Access Channel，PRACH)資源執行第一PRACH傳輸或重傳，並在第一PRACH傳輸或重傳之後切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳。

Description

實體隨機存取通道重傳之裝置與方法
本發明總體上有關於實體隨機存取通道(Physical Random Access Channel，PRACH)設計，更具體地，有關於PRACH重傳(retransmission)之裝置與方法。
第五代(5G)新無線電(New Radio，NR)技術是對***(4G)長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術的改進，其通過利用更高的免執照(unlicensed)頻譜帶(例如，高於30GHz，俗稱毫米波(mmWave))，為無線寬頻通信提供極高的資料速度和容量。由於毫米波波長處存在巨大的路徑和穿透損耗，因而採用了稱為“波束成形(beamforming)”的技術，並且波束成形技術在建立和維持穩健的通信鏈路中起著重要作用。
波束成形通常需要一個或多個天線陣列，每個天線陣列包括多個天線。通過適當地設定天線權重，可以將發送/接收的靈敏度形成為在特定波束成形方向上具有特別高的值，其中天線權重定義了每個天線對發送或接收操作的貢獻度。通過應用不同的天線權重可以實現不同的波束圖案(beam pattern)，例如，可以順序地採用不同的定向波束(directive beam)。
對於發送(Tx)操作，波束成形可以將信號導向感興趣的接收器。同樣，在接收(Rx)操作期間，波束成形可以在接收源自感興趣的發送器的信號時提供高靈敏度。因此與傳統實踐相比，其中傳統實踐不採用波束成形並且幾乎依賴於各向同性傳輸，由於波束成形中傳輸功率可以各向異性地(anisotropically)聚焦成為例如感興趣的立體角(solid angle)，因而波束成形由於其需要較低的Tx功率和具有較高的接收信號功率，可以提供更好的鏈路預算(link budget)。
例如，在RACH過程期間，使用者設備(User Equipment，UE)可以根據用於5G NR技術的3GPP規範，對PRACH重傳應用波束切換或應用功率斜坡(power ramping)。對於波束切換，UE簡單地切換到不同的Tx波束(或稱為空間域傳輸濾波器)以執行PRACH重傳，而不增加傳輸功率。對於功率斜坡，UE增加傳輸功率以在相同的Tx波束上執行PRACH重傳(即，使用相同的空間域傳輸濾波器)，使得功率斜坡計數器增加1。
除了波束切換和功率斜坡之外，本申請提出了UE可以切換PRACH資源以執行PRACH重傳，從而可以減少應用功率斜坡的頻次，並且可以減少對其他UE的干擾。
根據本發明的第一方面，提供了一種包括無線收發器和控制器的使用者設備(UE)。無線收發器被配置為執行 與蜂窩站的無線發送和接收。控制器用於使用第一實體隨機存取通道(Physical Random Access Channel，PRACH)資源執行第一PRACH傳輸或重傳，並在第一PRACH傳輸或重傳之後切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳。
根據本發明的第二方面，提供了一種用於PRACH重傳的方法，所述方法由無線連接到蜂窩站的UE執行。所述方法包括如下步驟：使用第一PRACH資源進行第一PRACH傳輸或重傳；以及在所述第一PRACH傳輸或重傳之後切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳。
通過閱讀以下UE、蜂窩站、用於PRACH重傳的方法的具體實施例的描述，本申請的其他方面和特徵對於本領域通常知識者而言將變得顯而易見。
100‧‧‧無線通信環境
110‧‧‧使用者設備
120‧‧‧5G NR網路
121‧‧‧RAN
122‧‧‧NG-CN
10‧‧‧無線收發器
20‧‧‧控制器
30‧‧‧存儲設備
40‧‧‧顯示設備
50‧‧‧輸入/輸出設備
11‧‧‧射頻設備
12‧‧‧基帶處理設備
13‧‧‧天線
S310~S390‧‧‧步驟
在閱讀參照附圖所做的詳細描述和示例後，將更全面第理解本發明。
第1圖是根據本申請實施例的無線通信環境的框圖。
第2圖是示出根據本申請實施例的UE 110的框圖。
第3A圖和第3B圖示出了根據本申請實施例的用於PRACH重傳的方法的流程圖。
第4圖是示出根據本申請實施例的用於PRACH重傳的切換PRACH資源的示意圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域習知技藝者應可理解，電子設 備製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的申請專利範圍當中所提及的『包含』是開放式的用語，故應解釋成『包含但不限定於』。此外，『耦接』一詞在此是包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置電性連接於第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
第1圖是根據本申請實施例的無線通訊環境的框圖。無線通訊環境100包括使用者設備(UE)110和5G NR網路120，其中UE 110無線連接到5G NR網路120。
UE 110可以是支援5G NR網路120所使用的蜂窩技術(即，5G NR技術)的功能電話、智慧型電話、面板個人電腦(PC)、膝上型電腦或任何無線通信設備。特別地，UE 110可以將波束成形技術用於無線傳輸和/或接收。
5G NR網路120包括無線電接入網路(RAN)121和下一代核心網路(NG-CN)122。
RAN 121負責處理無線電信號、終止無線電協定、並且將UE 110與NG-CN 122連接。另外，RAN 121負責週期性地廣播最小SI，以及通过週期性地廣播或者基於UE 110的要求提供其他SI。RAN 121可以包括支援高頻帶(例如，高於24GHz)的一個或多個蜂窩站(例如，gNB)，並且每個gNB可以進一步包括一個或多個傳輸接收點(Transmission Reception Point，TRP)，其中每個gNB或TRP可以被稱為5G蜂窩站(cellular station)。一些gNB功能可能分佈在不同的TRP中，而另一些則可能是集中式的，從而使特定部署的靈活性和範圍滿足特定情況的要求。
NG-CN 122通常由各種網路功能組成，包括存取和移動功能(Access and Mobility Function，AMF)、會話管理功能(Session Management Function，SMF)、策略控制功能(Policy Control Function，PCF)、應用功能(Application Function，AF)、認證伺服器功能(Authentication Server Function，AUSF)、用戶平面功能(User Plane Function，UPF)和使用者資料管理(User Data Management，UDM)，其中每個網路功能可以被實現為專用硬體上的網路元件，或者被實現為專用硬體上運行的軟體實例，或者被實現為在適當平臺上實體化的虛擬化功能，例如雲基礎設施。
AMF提供基於UE的認證、授權、移動性管理等。SMF負責會話管理並且將網際網路協定(Internet Protocol，IP)位址分配給UE。它還選擇和控制UPF進行資料傳輸。如果UE具有多個會話，則可以將不同的SMF分配給每個會話以單獨管理它們，並且可以在每個會話中提供不同的功能。為了支援服務品質(QoS)，AF向負責策略控制的PCF提供關於封包流的資訊。基於這些資訊，PCF確定有關移動性和會話管理的策略，以使AMF和SMF正常運行。AUSF存儲用於UE認證的資料，而UDM存儲UE的訂閱資料。
應該注意的是，第1圖中描繪的5G NR網路120僅用 於說明性目的，並非旨在限制本申請的範圍。本發明可以應用於其他蜂窩技術，例如5G NR技術的未來增強版。
第2圖是示出根據本發明實施例的UE 110的框圖。UE 110包括無線收發器10、控制器20、存儲設備30、顯示設備40和輸入/輸出(I/O)設備50。
無線收發器10被配置為執行與RAN 121的無線發送和接收。具體地，無線收發器10包括射頻(RF)設備11、基帶處理設備12和天線13，其中天線13可以包括用於波束成形的一個或多個天線。基帶處理設備12被配置為執行基帶信號處理並控制使用者識別卡(未示出)與RF設備11之間的通信。基帶處理設備12可以包含多個硬體組件以執行基帶信號處理，例如類比數位轉換(Analog-to-Digital Conversion，ADC)/數類比轉換(Digital-to-Analog Conversion，DAC)、增益調節、調製/解調、編碼/解碼等。RF設備11可以經由天線13接收RF無線信號，將接收到的RF無線信號轉換為由基帶處理設備12處理的基帶信號，或者從基帶處理設備12接收基帶信號並且將接收的基帶信號轉換為之後由天線13發射的RF無線信號。RF設備11還可以包括多個硬體設備以執行射頻轉換。例如，RF設備11可以包括混頻器，以將基帶信號與在所支援的蜂窩技術的射頻中振盪的載波相乘，其中該射頻可以是在5G NR技術中使用的任何無線電頻率(例如，用於毫米波的30GHz~300GHz)或其他無線電頻率，取決於所使用的蜂窩技術。
控制器20可以是通用處理器、微控制單元(Micro Control Unit，MCU)、應用處理器、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)等，其包括用於提供以下功能的各種電路：資料處理和計算、控制無線收發器10以與RAN 121進行無線通信、向存儲設備30存儲資料和從存儲設備30獲取資料(例如，程式碼)、發送一系列訊框資料(例如表示文本消息、圖形、圖像等)到顯示設備40並且從I/O設備50接收信號。特別地，控制器20協調無線收發器10、存儲設備30、顯示設備40和I/O設備50的前述操作，用於執行PRACH重傳的方法。
在另一個實施例中，控制器20可以被合併到基帶處理設備12中，以用作基帶處理器。
如本領域習知技藝者將理解的那樣，控制器20的電路通常包括電晶體，電晶體被配置為根據本申請描述的功能和操作來控制電路的操作。如將進一步理解的，電晶體的特定結構或互連將典型地由諸如暫存器傳送語言(Register Transfer Language，RTL)編譯器的編譯器確定。RTL編譯器可以由處理器在腳本上操作，將腳本編譯為用於佈局或製作最終電路的表單。事實上，RTL在促進電子和數位系統的設計過程中的作用和用途已廣為人知。
存儲設備30是非瞬時性的機器可讀存儲介質，其包括諸如FLASH記憶體或非易失性隨機存取記憶體(Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM)的記憶體，或者諸如硬碟或磁帶之類的磁存儲設備，或者光碟或其任何組合，以用來存儲應用程式、通信協定，和/或用於PRACH重傳 的方法的指令和/或程式碼。
顯示設備40可以是用於提供顯示功能的液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)顯示器或電子紙顯示器(EPD)等。或者，顯示設備40還可以包括設置在其上或其下方的一個或多個觸摸感測器，用於感測物體(諸如手指或指示筆)的觸摸、接觸或接近。
I/O設備50可以包括用作人機介面(Man-Machine Interface，MMI)的一個或多個按鈕、鍵盤、滑鼠、觸控板、攝像機、麥克風和/或揚聲器等，與用戶進行交互。
應該理解的是，第2圖的實施例中描述的元件僅用於說明的目的，並非旨在限制本申請的範圍。例如，UE 110可以包括更多元件，諸如電源或全球定位系統(Global Positioning System，GPS)設備，其中電源可以是向UE 110的所有其他元件供電的移動/可替換的電池，GPS設備可以提供UE 110的位置資訊以用於一些基於位置的服務或應用。
第3A圖和第3B圖示出了根據本申請實施例的用於PRACH重傳的方法的流程圖。在該實施例中，用於PRACH重傳的方法被應用於無線連接到蜂窩站(例如，RAN 121的gNB或TRP)的UE(例如，UE 110)，並且PRACH傳輸/重傳指的是RACH過程的消息-1(即，隨機存取前導碼)的傳輸/重傳。
首先，UE使用第一PRACH資源來執行第一PRACH傳輸或重傳(步驟S310)。在一個實施例中，UE可以通過執行第一PRACH傳輸來發起RACH過程。在另一實施例 中，UE可以在RACH過程期間執行第一PRACH重傳。
每一個第一PRACH資源可以包括一個或多個PRACH前導碼和/或一個或多個RACH時機(occasion)，其中每個RACH時機指的是利用單個特定Tx波束(或者稱為空間域傳輸濾波器)，以配置的PRACH前導碼格式發送RACH過程的消息-1的時間頻率資源。
接著，對於在第一PRACH傳輸或重傳之後的第二PRACH重傳，UE確定是否滿足以下條件中的至少一個(步驟S320)。
具體地，這些條件包括：(1)與第一PRACH資源關聯的下行鏈路參考信號的測量結果優於與第二PRACH資源關聯的下行鏈路參考信號的測量結果，其中，下行鏈路參考信號可以包括通道狀態資訊參考信號(Channel State Information-Reference Signal，CSI-RS)或同步信號/實體廣播通道塊(Synchronization Signal/Physical Broadcast Channel block SSB)；(2)第二PRACH資源的下次出現時刻比第一PRACH資源的下次出現時刻更接近當前時間(即，第二PRACH資源比第一PRACH資源更早)；(3)用於第一PRACH傳輸或重傳的傳輸功率等於UE的最大傳輸功率(可以由蜂窩站和/或UE配置)，而PRACH傳輸或重傳的總數量沒有達到蜂窩站配置的最大傳輸數量；(4)與搜索空間相關聯的傳輸配置指示(Transmission Configuration Indication，TCI)狀態已經改變，其中該TCI狀態用於監視對第一PRACH傳輸或重傳的回應。
在步驟S320之後，如果滿足上述條件中的至少一個，則UE切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳(步驟S330)，與第二PRACH資源相關聯的下行鏈路參考信號(例如，CSI-RS或SSB)不同於與第一PRACH資源相關聯的下行鏈路參考信號。接下來，UE回應於第二PRACH重傳，將前導碼傳輸計數器(即，3GPP規範TS 38.321中的PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER)遞增1並且不遞增功率斜坡計數器(即，3GPP規範TS 38.321中的PREAMBLE_POWER_RAMPING_COUNTER)(步驟S340)，之後該方法結束。也就是說，通過切換到使用與先前選擇的下行鏈路參考信號不同的下行鏈路參考信號相關聯的PRACH資源，UE不需要增加第二重傳的傳輸功率。
請注意，在本申請中，當UE發送PRACH前導碼並由UE檢測到PRACH前導碼時，下行鏈路參考信號與PRACH資源之間的關聯可以將UE選擇的下行鏈路參考信號指示給蜂窩站。
在步驟S320之後，如果上述條件都沒有滿足，則UE切換到使用第三PRACH資源執行第二PRACH重傳，與第三PRACH資源相關聯的下行鏈路參考信號(例如，CSI-RS或SSB)和與第一PRACH資源相關聯的下行鏈路參考信號相同(步驟S350)。接下來，回應於第二PRACH重傳，UE將前導碼傳輸計數器遞增1(步驟S360)，並且確定是在相同的波束還是不同的波束上(即，使用相同的空間域傳輸濾波器還是不同的空間域傳輸濾波器)執行第一PRACH傳輸或重傳以及第二PRACH重傳(步驟S370)。
在步驟S370之後，如果是在不同的波束上執行第一PRACH傳輸或重傳以及第二PRACH重傳，則UE不遞增功率斜坡計數器(步驟S380)。也就是說，通過波束切換和PRACH資源切換(切換為使用與先前選擇的下行鏈路參考信號相同的下行鏈路參考信號相關聯的PRACH資源)，UE不需要增加第二重傳的傳輸功率。否則，如果在相同波束上執行第一PRACH傳輸或重傳以及第二PRACH重傳，則UE將功率斜坡計數器遞增1(步驟S390)，並且該方法結束。也就是說，儘管切換到使用與先前選擇的下行鏈路參考信號相同的下行鏈路參考信號相關聯的PRACH資源，但UE需要增加用於第二重傳的傳輸功率，因為它保持在相同的波束上。
同樣地，第二和第三PRACH資源中的每一個可以包括一個或多個PRACH前導碼和/或一個或多個RACH時機(occasion)，其中每個RACH時機指的是利用單個特定Tx波束(或者稱為空間域傳輸濾波器)，以配置的PRACH前導碼格式發送RACH過程的消息-1的時間頻率資源。
第4圖是示出根據本申請實施例的用於PRACH重傳的切換PRACH資源的示意圖。
在該實施例中，在下行鏈路參考信號和PRACH資源之間存在關聯。例如，第一SSB與第一PRACH資源相關聯，第二SSB與第二PRACH資源相關聯，第三SSB與第三PRACH資源相關聯，第四SSB與第四PRACH資源相關聯。
如第4圖所示，在RACH過程期間，UE使用第三PRACH資源在Tx波束(或稱為空間域傳輸濾波器)上執行PRACH傳輸/重傳(例如，消息-1(Msg1)傳輸)，但是，沒有接收到對PRACH傳輸/重傳的回應(例如，隨機存取回應(Radom Access Response，RAR))。隨後，UE切換到使用第一PRACH資源在相同的Tx波束上(即，使用相同的空間域傳輸濾波器)執行PRACH重傳，並且當接收到對PRACH重傳的回應時，RACH過程結束。
鑒於前述實施例，應當理解，本申請提供了UE執行PRACH重傳的替代方案。除了諸如波束切換和功率斜坡的傳統選項之外，UE可以切換PRACH資源以執行PRACH重傳。有利地，可以減少應用功率斜坡的頻次，並且可以減少對其他UE的干擾。此外，由於允許UE在PRACH重傳期間切換PRACH資源，因此可以減少UE的存取等待時間(access latency)。
儘管已經通過示例並且根據優選實施例描述了本申請，但是應該理解，本申請不限於此。在不脫離本申請的範圍和精神的情況下，本技術習知技藝者仍可進行各種改變和修改。因此，本申請的範圍應由申請專利範圍及其等同物限定和保護。
在申請專利範圍中使用了諸如“第一”、“第二”等的序數詞來區分申請專利範圍元件，這本身並不意味著一個申請專利範圍元件相對於另一個申請專利範圍元件的任何優先順序、優先權或順序，也不意味著執行的方法步驟的時間順序，而是僅用作標記以將具有特定名稱的一個申請專利範圍元件與具有相同名稱的另一個元件(使用序數詞)區分，以區分申 請專利範圍元件。
S310、S320、S350、S360、S370、S380、S390‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種使用者設備(UE)，包括：無線收發器，被配置為執行與蜂窩站的無線發送和接收；以及控制器，用於使用第一實體隨機存取通道(Physical Random Access Channel，PRACH)資源執行第一PRACH傳輸或重傳，並在所述第一PRACH傳輸或重傳之後切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的UE，其中，所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源中的每一個均包括一個或多個PRACH前導碼、一個或多個RACH時機、或者所述PRACH前導碼和所述RACH時機的組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的UE，其中，當所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源與相同的下行鏈路參考信號相關聯時，所述控制器還被配置為：將前導碼傳輸計數器遞增1以回應所述第二PRACH重傳，確定所述第一PRACH傳輸或重傳以及所述第二PRACH重傳是在同一波束上還是在不同波束上執行，回應於所述第一PRACH傳輸或重傳以及所述第二PRACH重傳是在同一波束上執行，將功率斜坡計數器遞增1，以及回應於所述第一PRACH傳輸或重傳以及所述第二PRACH重傳是在不同波束上執行，不增加所述功率斜坡計數器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的UE，其中，所述下行鏈路參考信號包括通道狀態資訊參考信號(CSI-RS)、同步信號塊 (SSB)或實體廣播通道(PBCH)塊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的UE，其中，當所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源與不同的下行鏈路參考信號相關聯時，所述控制器還被配置為回應於所述第二PRACH重傳，將前導碼傳輸計數器遞增1並且不增加功率斜坡計數器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的UE，其中，每個所述下行鏈路參考信號包括CSI-RS、SSB或PBCH塊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的UE，其中，當所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源與不同的下行鏈路參考信號相關聯時，基於以下條件中至少一個條件，執行切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳的步驟：與所述第一PRACH資源關聯的下行鏈路參考信號的第一測量結果優於與所述第二PRACH資源關聯的下行鏈路參考信號的第二測量結果；所述第二PRACH資源的下次出現時刻比所述第一PRACH資源的下次出現時刻更接近當前時間；用於所述第一PRACH傳輸或重傳的第一傳輸功率等於所述UE的最大傳輸功率，而PRACH傳輸或重傳的總數量沒有達到所述蜂窩站配置的最大傳輸數量；以及與搜索空間相關聯的傳輸配置指示(Transmission Configuration Indication，TCI)狀態已經改變，其中所述傳輸配置指示狀態用於監視對所述第一PRACH傳輸或重傳的回應。
  8. 一種用於PRACH重傳的方法，所述方法由無線連接到蜂窩站的UE執行，所述方法包括：使用第一PRACH資源進行第一PRACH傳輸或重傳；以及在所述第一PRACH傳輸或重傳之後切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源中的每一個均包括一個或多個PRACH前導碼、一個或多個RACH時機、或者所述PRACH前導碼和所述RACH時機的組合。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，進一步包括：當所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源與相同的下行鏈路參考信號相關聯時，回應於所述第二PRACH重傳，將前導碼傳輸計數器遞增1；確定所述第一PRACH傳輸或重傳以及所述第二PRACH重傳是在同一波束上還是在不同波束上執行；回應於所述第一PRACH傳輸或重傳以及所述第二PRACH重傳是在同一波束上執行，將功率斜坡計數器遞增1；以及回應於所述第一PRACH傳輸或重傳以及所述第二PRACH重傳是在不同波束上執行，不增加所述功率斜坡計數器。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，所述下行鏈路參考信號包括CSI-RS、SSB或PBCH塊。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，進一步包括：當所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源與不同的下行鏈路參考信號相關聯時，回應於所述第二PRACH重傳， 將前導碼傳輸計數器遞增1並且不增加功率斜坡計數器。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中，所述下行鏈路參考信號包括CSI-RS、SSB或PBCH塊。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，當所述第一PRACH資源和所述第二PRACH資源與不同的下行鏈路參考信號相關聯時，基於以下條件中至少一個條件，執行切換為使用第二PRACH資源執行第二PRACH重傳的步驟：與所述第一PRACH資源關聯的下行鏈路參考信號的第一測量結果優於與所述第二PRACH資源關聯的下行鏈路參考信號的第二測量結果；所述第二PRACH資源的下次出現時刻比所述第一PRACH資源的下次出現時刻更接近當前時間；用於所述第一PRACH傳輸或重傳的第一傳輸功率等於所述UE的最大傳輸功率，而PRACH傳輸或重傳的總數量沒有達到所述蜂窩站配置的最大傳輸數量；以及與搜索空間相關聯的傳輸配置指示(Transmission Configuration Indication，TCI)狀態已經改變，其中所述傳輸配置指示狀態用於監視對所述第一PRACH傳輸或重傳的回應。
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