CN104811949B

CN104811949B - 从标准的prach过程切换至覆盖增强的prach过程的方法和装置

Info

Publication number: CN104811949B
Application number: CN201410042470.4A
Authority: CN
Inventors: 黄晟锋; 林晓翔; 陈宇
Original assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: CN104811949A

Abstract

本发明提供了一种在MTC用户设备中使用的方法和装置，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，具体的，确定所述MTC用户设备是否位于边界区域；如果所述MTC用户设备位于所述边界区域，则开始执行标准的PRACH过程；确定在所述标准的PRACH过程中切换条件是否被触发；如果所述切换条件被触发，则切换至执行覆盖增强的PRACH过程。本发明还提供了一种在MTC用户设备中使用的方法和装置，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，具体的，确定切换条件是否被触发；如果所述切换条件被触发，则从标准的PRACH过程切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

Description

从标准的PRACH过程切换至覆盖增强的PRACH过程的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信系统。

背景技术

机器型通信(Machine Type Communication，MTC)设备是由机器使用的用于特定应用的用户设备(UE)。这种MTC设备的一个例子是智能仪表。这些智能仪表中的一些可能位于地下室，其遭受到高的穿透损耗，因此MTC设备很难与网络进行通信。因此，3GPP正在为扩大覆盖范围而努力，旨在扩大这种MTC UE的覆盖范围15dB。下文中，将这种能够在覆盖增强区域(coverage enhanced region)中运行的UE称作覆盖增强的MTC UE。

在3GPP中，意识到重复(repetition)是用于覆盖增强区域中的覆盖增强的MTC UE的主要方法。所需要的重复的次数是非常大的(在100s内)，这将导致频谱效率的极大下降。然而，意识到一些物理信道，例如PSS／SSS和PBCH能够由覆盖增强区域中的覆盖增强的MTCUE解码而无需重复。甚至连SIB也可以无需重复，尽管这仍在3GPP的讨论中。

一个支持覆盖增强的运行的MTC UE能够在标准的模式(也即，现有的无需任何重复的运行)下运行，或者在覆盖增强的模式(在该模式下，重复被使用于物理信道)下运行。目前，在3GPP中并不清楚一个覆盖增强的MTC UE是何时或如何决定运行在标准的模式或者运行在覆盖增强的模式以用于初始随机接入(也即，标准的PRACH或具有重复的覆盖增强的PRACH)，因为有可能在覆盖增强区域中的覆盖增强的MTC UE能够获得同步并且解码所有必要的信息(MIB和SIB)用于网络接入而无需重复。

覆盖增强的MTC CE能够基于测量到的路损(path loss)来决定是否使用覆盖增强的模式。然而，这种测量受制于高的测量误差(±9dB)，特别是对于在覆盖增强区域中的覆盖增强的MTC UE。因此，一个应该位于覆盖增强区域中的覆盖增强的MTC UE可能会被错误地假定其位于标准覆盖区域中，反之亦然。

此外，一个覆盖增强的MTC UE可能在覆盖范围内上行受限，因此其能够从基站处获取下行信号而无需重复但是在上行却需要重复。覆盖增强的MTC UE将不能接入网络并且可能浪费资源和电量继续尝试发送其前导码至基站而无重复。

发明内容

基于上述考量，本发明的主要思想是限定一个边界区域并且允许能够在覆盖增强区域中运行并且已被识别为位于边界区域的MTCUE在标准的运行模式和覆盖增强的运行模式之间切换。

根据本发明的一个方面，提供了一种在MTC用户设备中使用的方法，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，所述方法包括以下步骤：确定所述MTC用户设备是否位于边界区域；如果所述MTC用户设备位于所述边界区域，则开始执行标准的PRACH过程；确定在所述标准的PRACH过程中切换条件是否被触发；如果所述切换条件被触发，则切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

有利的，所述方法还包括以下步骤：从基站接收标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的路损P_Border以及测量误差△E_N和△E_C；

其中，所述确定所述MTC用户设备是否位于边界区域的步骤包括以下步骤：

-确定所述MTC用户设备测量到的路损P_Measure是否满足以下方程

P_Border-△E_N<P_Measure<P_Border十△E_C；

-如果所述MTC用户设备测量到的所述路损P_Measure满足所述方程，则确定所述MTC用户设备位于所述边界区域。

有利的，所述方法还包括以下步骤：从基站接收标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的与所述基站的参考信号相关的参数S_Border以及测量误差△E_N和△E_C；

-确定所述MTC用户设备测量到的与所述基站的参考信号相关的参数S_Measure是否满足以下方程

S_Border-△E_C<S_Measure<S_Border+△E_N；

-如果所述MTC用户设备测量到的所述参数S_Measure满足所述方程，则确定所述MTC用户设备位于所述边界区域。

有利的，所述参数可以是例如信干噪比(SINR)或者参考信号接收功率(RSRP)。

有利的，所述切换条件与所述MTC用户设备的前导码传输功率和／或计时器的计时有关。

有利的，所述切换条件被触发包括以下任一项：

-所述MTC用户设备使用最大传输功率传输前导码的失败次数已达到门限值；

-所述计时器的计时已停止；

-所述计时器的计时已停止并且所述MTC用户设备使用最大传输功率传输前导码。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在MTC用户设备中使用的方法，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，所述方法包括以下步骤：确定切换条件是否被触发；如果所述切换条件被触发，则从标准的PRACH过程切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

根据本发明的又一个方面，提供了一种在MTC用户设备中使用的装置，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，所述装置包括：第一确定单元，用于确定所述MTC用户设备是否位于边界区域；第一执行单元，用于如果所述MTC用户设备位于所述边界区域，则开始执行标准的PRACH过程；第二确定单元，用于确定在所述标准的PRACH过程中切换条件是否被触发；第二执行单元，用于如果所述切换条件被触发，则切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

根据本发明的又一个方面，提供了一种在MTC用户设备中使用的装置，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，所述装置包括：第三确定单元，用于确定切换条件是否被触发；第三执行单元，用于如果所述切换条件被触发，则从标准的PRACH过程切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于从标准的PRACH过程切换至覆盖增强的PRACH过程的方法流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的网络拓扑示意图；

图3示出了标准的PRACH过程的流程图；

图4示出了根据本发明的PRACH过程的一个例子；以及

图5示出了根据本发明的另一个实施例的网络拓扑示意图。

在图中，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。

具体实施方式

如上文中所描述的，本发明的基本思想在于允许能够在覆盖增强区域中运行并且已被识别为位于边界区域的MTC UE从标准的PRACH过程切换至覆盖增强的PRACH过程。覆盖增强的PRACH是使用重复的PRACH传输，覆盖增强的PRACH过程的细节正在3GPP中被最终确定，为简明起见，在此不作赘述。

参照图1，在步骤101中，MTC UE(其能够运行在覆盖增强的模式下)确定其是否位于边界区域内。

在一个例子中，边界区域可以通过标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的路损P_Border来限定，如图2中所示出的。如果MTC UE测量到的路损P_Measure满足以下方程(1)，则认为MTC UE位于边界区域内，

P_Border-△E_N<P_Measure<P_Border+△E_C (1)

△E_N和△E_C可以是MTC UE的测量误差，其中△E_N表示当MTC UE位于覆盖增强区域时的测量误差，△E_C表示当MTC UE位于标准的覆盖区域时的测量误差。△E_N是用于处理以下这种情形：位于覆盖增强区域的MTC UE由于测量误差错误地认为其位于标准的覆盖区域。△E_C是用于处理以下这种情形：位于标准的覆盖区域的MTC UE由于测量误差错误地认为其位于覆盖增强区域。例如，如果当MTC UE位于覆盖增强区域时的测量误差为3dB且当MTC UE位于标准的覆盖区域时的测量误差为1dB，那么，△E_N=3dB且△E_C=1dB。

路损P_Border以及测量误差△E_N和△E_C可以由基站(eNB)进行广播。可以理解的是，其他用于确定△E_N和△E_C的方法也可以使用，例如RAN4测量性能。

对于不是位于边界区域内的MTC UE，如果MTC UE测量到的路损P_Measure满足方程P_Measure≤P_Border-△E_N，那么执行标准的PRACH过程；如果MTC UE测量到的路损P_Measure满足方程P_Measure≥P_Border+△E_C，那么执行覆盖增强的PRACH过程。对于不是位于边界区域内的MTCUE，不允许其在标准的PRACH过程和覆盖增强的PRACH过程之间切换。

在另一个例子中，边界区域可以通过标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的与基站的参考信号相关的参数S_Border来限定。该参考信号可以是例如信干噪比(SINR)或者参考信号接收功率(RSRP)。

如果MTC UE测量到的参数S_Measure满足以下方程(2)，则认为MTC UE位于边界区域内，

S_Border-△E_C<S_Measure<S_Border+△E_N (2)

△E_N和△E_C可以是MTC UE的测量误差，其中△E_N表示当MTC UE位于覆盖增强区域时的测量误差，△E_C表示当MTC UE位于标准的覆盖区域时的测量误差。

参数S_Measure以及测量误差△E_N和△E_C可以例如由基站进行广播。

对于不是位于边界区域内的MTC UE，如果MTC UE测量到的参数S_Measure满足方程S_Measure≥S_Border+△E_N，那么执行标准的PRACH过程；如果MTC UE测量到的参数S_Measure满足方程S_Measure≤S_Border-△E_C，那么执行覆盖增强的PRACH过程。对于不是位于边界区域内的MTCUE，不允许其在标准的PRACH过程和覆盖增强的PRACH过程之间切换。

然后，在步骤102中，如果MTC UE位于边界区域内，那么其开始执行标准的PRACH过程。

由于覆盖增强的PRACH过程需要大量的重复，因此，相比于覆盖增强的PRACH过程，标准的PRACH过程消耗较少的资源并且具有较低的延迟。因此，首先尝试标准的PRACH过程是有利的。原因在于：

1)对于覆盖增强的MTC UE是位于标准的覆盖区域但是却错误地假定其位于覆盖增强区域(由于测量误差)的情形，首先开始执行标准的PRACH过程可以防止该MTC UE使用不必要的资源来用于PRACH传输。

2)对于覆盖增强的MTC UE是位于覆盖增强区域但是却错误地假定其位于标准的覆盖区域(由于测量误差)的情形，首先开始执行标准的PRACH过程可能会浪费一些资源，但这仅仅是用于覆盖增强的PRACH过程的一小部分资源，因此并不会导致巨大的资源浪费。类似的理由也适用于位于覆盖增强区域和边界区域的覆盖增强的MTC UE正确地假定其位于覆盖增强区域的情形。

然后，在步骤103中，MTC UE确定在标准的PRACH过程中，切换条件是否被触发。如果切换条件被触发，则在步骤104中，MTCUE切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

为了清楚起见，在此首先对标准的PRACH过程进行描述，如图3所示。当MTC UE对网络进行初始接入(例如，发送RRC连接请求)时，其启动计时器T300。在计时器T300运行的同时，MAC层将启动PRACH过程，在该过程中，其随机地选择前导码然后确定用于传输该前导码的功率P_Target。用于传输前导码的实际功率P_Preamble是min(P_Target，P_Max)，其中P_Max是MTC UE的最大传输功率。在传输了前导码后，MTC UE会尝试检测随机接入响应(RAR)，如果成功接收到RAR，那么MTC UE将继续RACH过程(例如，发送消息3等)，否则MTC UE将会增加N_TxPreamble，其用于计时所做的前导码传输的尝试次数。如果MTC UE还未达到最大尝试次数N_Max，那么其将回退(back off)，然后将P_Target增加△P_Ramp并重新尝试前导码传输过程。如果已达到最大尝试次数N_Max并且仍未能成功接收到RAR，那么MTC UE将会向高层报告。如果此刻计时器T300还未停止，那么高层可能会重新尝试PRACH过程，否则可以认为PRACH接入已经失败。

在上述标准的PRACH过程中，增加了切换准则。当切换条件被触发时，MTC UE会从标准的PRACH过程切换至覆盖增强的PRACH过程。切换条件可以与例如MTC UE的前导码传输功率和／或计时器的计时有关。

在一个例子中，切换条件被触发可以是计时器T_Switch的计时已经停止。也就是说，如果计时器T_Switch的计时已经停止但是仍未成功接收到RAR，那么MTC UE将切换至覆盖增强的PRACH过程。当计时器T300开始计时时，计时器T_Switch就开始计时，并且与T300平行运行。在本例子中，T300>T_Switch从而使得MTC UE有机会在宣称PRACH尝试已经失败前切换至覆盖增强的PRACH过程并企图使用覆盖增强的PRACH接入网络。

在另一个例子中，切换条件被触发可以是MTC UE使用最大传输功率P_Max传输前导码的失败次数已达到门限值。也就是说，如果MTC UE已经使用功率P_Max传输前导码N_Switch次，那么其将切换至覆盖增强的PRACH过程。

具体的，参照图4，在步骤401中，确定用于前导码传输的当前功率P_Preamble是否等于最大传输功率P_Max。

如果不是，则进一步确定RAR是否被接收到。如果用于前导码传输的当前功率P_Preamble等于最大传输功率P_Max，那么在步骤402中，MTC UE使用最大传输功率P_Max传输前导码的次数N_MaxPreamble被增加。

然后，在步骤403中，确定N_MaxPreamble是否小于N_Switch。

如果是，则进一步确定RAR是否被接收到。如果N_MaxPreamble大于等于N_Switch，则在步骤404中，MTC UE切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

需要注意的是，该例子可以在没有计时器T_Switch的情形下运行。这意味着当MTC UE使用最大传输功率做了几次失败的尝试后，MTC UE很可能是位于覆盖增强区域，因此无需等到T300(或者T_Switch，如果定义的话)停止才将MTC UE切换至覆盖增强的PRACH过程。

在又一个例子中，切换条件被触发可以是计时器T_Switch的计时已停止并且与此同时MTC UE使用最大传输功率P_Max传输前导码。也就是说，当计时器T_Switch的计时停止且MTCUE使用P_Max传输前导码，MTC UE将切换至覆盖增强的PRACH过程。这意味着覆盖增强区域是MTC UE使用最大传输功率都无法发送到基站的区域，因此如果MTCUE以最大传输功率都未能成功发送至基站，那么该MTC UE仅可能位于该覆盖增强区域内。

当MTC UE切换至覆盖增强的PRACH过程后，在一个例子中，其可以停止计时器T300并重新启动另一计时器T_CE，该计时器与T300具有相同的功能但具有更长的计时时间以用于满足在使用覆盖增强的PRACH时所需要的额外的时间。

在另一个例子中，T_Switch=T300。当T300计时停止后，MTC UE将使用覆盖增强的PRACH过程重新开始PRACH尝试，在该过程中，其将启动另一个计时器T_CE。也就是说，当T300停止后，MTC UE将切换至覆盖增强的PRACH过程。

图5示出了支持覆盖增强的基站，其中3个MTC UE，也即UE1、UE2和UE3能够运行在覆盖增强的模式下。UE2和UE3位于边界区域内，下行信号足够强使得它们能够接收到广播信号。UE1和UE2位于标准的覆盖区域内，而UE3位于覆盖增强区域内。所有3个MTC UE都希望接入网络。

UE1测量到的路损指示其并不位于边界区域内而是位于标准的覆盖区域内。因此，UE1执行标准(现有)的PRACH过程，如图3所示。如果UE1的PRACH过程未能成功，其也不会切换至覆盖增强的PRACH过程。

UE2位于标准的覆盖区域内，但是由于测量误差，其测量到的路损指示其位于覆盖增强区域。由于UE2位于边界区域，其将执行图4中所示出的PRACH过程，该PRACH过程类似于标准的PRACH过程，但是多了一个切换准则。此处，如果UE2在使用最大传输功率P_Max传输前导码N_Switch次后都未能从基站处成功接收到RAR，那么UE2将切换至覆盖增强的PRACH过程。图4中的变量N_MaxPreamble是计数器，其记录使用功率P_Max传输前导码的失败次数。在该例子中，UE2成功地接收到RAR，并且因此成功地接入网络而无需切换至覆盖增强的PRACH过程(也即，避免了不必要的重复)。

UE3位于覆盖增强区域内，但是由于测量误差，其测量到的路损指示其位于标准的覆盖区域内。由于UE3位于边界区域，其将执行图4中所示出的具有切换准则的PRACH过程。UE3的前导码传输不断地失败并且其达到最大传输功率P_Max。由于UE3位于覆盖增强区域内，即使使用最大传输功率P_Max也不能发送至基站，在传输前导码N_Switch次后，UE3切换至覆盖增强的PRACH过程。

根据本发明的另一个方面，提出了一种在MTC UE中使用的方法，该MTC UE能够运行在覆盖增强的模式。MTC UE首先确定切换条件是否被触发。如果切换条件被触发，则该MTC UE从标准的PRACH过程切换至执行覆盖增强的PRACH过程。关于切换条件的细节在上文中已有详细描述，在此不作赘述。

需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本发明的限制。任何不背离本发明精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内，这包括使用在不同实施例中出现的不同技术特征，装置方法可以进行组合，以取得有益效果。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其他权利要求或说明书中未列出的装置或步骤。

Claims

1.一种在MTC用户设备中使用的方法，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，所述方法包括以下步骤：

-确定所述MTC用户设备是否位于边界区域；

-如果所述MTC用户设备位于所述边界区域，则开始执行标准的PRACH过程；

-确定在所述标准的PRACH过程中切换条件是否被触发；

-如果所述切换条件被触发，则切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

-从基站接收标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的路损P_Border以及所述MTC用户设备位于所述覆盖增强区域时的测量误差ΔE_N和所述MTC用户设备位于所述标准的覆盖区域时的测量误差ΔE_C；

-确定所述MTC用户设备测量到的路损P_Measure是否满足以下方程

P_Border-ΔE_N<P_Measure<P_Border+ΔE_C；

3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

-如果所述MTC用户设备测量到的所述路损P_Measure满足方程P_Measure≤P_Border-ΔE_N，那么执行标准的PRACH过程；

-如果所述MTC用户设备测量到的所述路损P_Measure满足方程P_Measure≥P_Border+ΔE_C，那么执行覆盖增强的PRACH过程。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

-从基站接收标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的与所述基站的参考信号相关的参数S_Border以及所述MTC用户设备位于所述覆盖增强区域时的测量误差ΔE_N和所述MTC用户设备位于所述标准的覆盖区域时的测量误差ΔE_C；

S_Border-ΔE_C<S_Measure<S_Border+ΔE_N；

5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：

-如果所述MTC用户设备测量到的所述参数S_Measure满足方程S_Measure≥S_Border+ΔE_N，那么执行标准的PRACH过程；

-如果所述MTC用户设备测量到的所述参数S_Measure满足方程S_Measure≤S_Border-ΔE_C，那么执行覆盖增强的PRACH过程。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述切换条件与所述MTC用户设备的前导码传输功率和/或计时器的计时有关。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述切换条件被触发包括以下任一项：

-所述计时器的计时已停止；

8.一种在MTC用户设备中使用的装置，所述MTC用户设备能够运行在覆盖增强的模式，所述装置包括：

第一确定单元，用于确定所述MTC用户设备是否位于边界区域；

第一执行单元，用于如果所述MTC用户设备位于所述边界区域，则开始执行标准的PRACH过程；

第二确定单元，用于确定在所述标准的PRACH过程中切换条件是否被触发；

第二执行单元，用于如果所述切换条件被触发，则切换至执行覆盖增强的PRACH过程。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括：

第一接收单元，用于从基站接收标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的路损P_Border以及所述MTC用户设备位于所述覆盖增强区域时的测量误差ΔE_N和所述MTC用户设备位于所述标准的覆盖区域时的测量误差ΔE_C；

其中，所述第一确定单元还用于：确定所述MTC用户设备测量到的路损P_Measure是否满足以下方程

P_Border-ΔE_N<P_Measure<P_Border+ΔE_C。

10.根据权利要求8所述的装置，还包括：

第二接收单元，用于从基站接收标准的覆盖区域与覆盖增强区域之间的边界的与所述基站的参考信号相关的参数S_Border以及所述MTC用户设备位于所述覆盖增强区域时的测量误差ΔE_N和所述MTC用户设备位于所述标准的覆盖区域时的测量误差ΔE_C；

其中，所述第一确定单元还用于：确定所述MTC用户设备测量到的与所述基站的参考信号相关的参数S_Measure是否满足以下方程

S_Border-ΔE_C<S_Measure<S_Border+ΔE_N。