CN107113261B - 用于生成以及检测随机接入前导的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一个实施例涉及一种用于在终端设备处在传输子帧中传输随机接入前导的方法。该方法(200)包括：创建随机接入前导，使得其包括多个随机接入序列(S210)；将该多个随机接入序列划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列(S220)；基于从预定义码集合针对该终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于该多个随机接入序列的组执行码分复用(S230)；以及将码分复用后的信号变换到时域以生成针对该终端设备的随机接入前导(S240)。提供了相对应的方法和设备。

Description

用于生成以及检测随机接入前导的方法和设备
技术领域
本公开总体上涉及无线通信，特别地涉及用于生成以及检测随机接入前导的方法和设备。
背景技术
在蜂窝系统中，诸如用户设备(UE)的终端设备被允许最初请求与诸如增强型NodeB(eNodeB)的网络设备的连接建立。这样的过程通常被称为“随机接入”。
在长期演进(LTE)中，随机接入过程有两种形式，这允许接入是基于竞争的或无竞争的。在基于竞争的随机接入过程中，UE需要在第一步骤(消息1)中在物理随机接入信道(PRACH)上向其服务eNodeB传输随机接入前导。在eNodeB中接收时，该前导应当以高精度被检测，使得eNodeB可以执行基于竞争的随机接入过程中的后续步骤。
新兴的5G技术以许多新的特征作为特色，例如更高的载波频率和数量有所增加的天线元件。因此，在设计5G通信系统的随机接入前导时必须要考虑到一些新的要求，例如，降低较高载波频率的相位噪声和频率误差，以及在具有多个天线的情况下降低硬件复杂度。
发明内容
根据本公开的一个或多个方法和装置实施例旨在提供一种或多种用于传输和接收随机接入前导的解决方案。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于操作终端设备的方法，该终端设备在传输子帧中传输随机接入前导。该子帧在时域中包括一数目的正交频分复用OFDM符号。该方法包括：创建序列，使得该序列包括多个随机接入序列；将该多个随机接入序列划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列；基于从预定义码集合针对该终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于该多个随机接入序列的组执行码分复用；以及将码分复用后的信号变换到时域以生成针对该终端设备的随机接入前导。
根据本公开的第一方面的一个或多个实施例，该随机接入前导的多个随机接入序列是多个相同的随机接入序列。
根据本公开的第二方面，提供了一种用于操作网络设备的方法，该网络设备在接收子帧中接收一个或多个随机接入前导。该子帧在时域中包括一数目的OFDM符号。该方法包括：接收可能承载分别由一个或多个终端设备所使用的一个或多个随机接入前导的子帧，其中每个随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列；将所接收的子帧的OFDM符号划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号；处理每个组内的OFDM符号，以从该数目为Nc的组得到数目为Nc的经码分复用的频域矢量；基于预定义码集合，关于频域中的数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用；以及基于该码分解复用后的信号来检测该一个或多个随机接入前导。
根据本公开的第二方面的一个或多个实施例，所检测到的一个或多个随机接入前导中的每个随机接入前导包括多个相同的随机接入序列。
根据本发明的第三方面，提供了一种终端设备。该终端设备被配置为在传输子帧中传输随机接入前导，该子帧在时域中包括多个OFDM符号。该终端设备包括：序列创建单元，被配置为创建序列，使得该序列包括多个随机接入序列；分组单元，被配置为将该多个随机接入序列划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列；码分复用单元，被配置为基于从预定义码集合针对该终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于该多个随机接入序列的组执行码分复用；以及变换单元，被配置为将码分复用后的信号变换到时域以生成针对该终端设备的随机接入前导。
根据本发明的第四方面，提供了一种网络设备。该网络设备被配置为在接收子帧中接收一个或多个随机接入前导，该子帧在时域中包括一数目的OFDM符号。该网络设备包括：接收单元，被配置为接收可能承载分别由一个或多个终端设备所使用的一个或多个随机接入前导的子帧，其中每个随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列；分组单元，被配置为将所接收的子帧的OFDM符号划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号；OFDM处理单元，被配置为处理每个组内的OFDM符号，以从该数目为Nc的组得到数目为Nc的经码分复用的频域矢量；码分解复用单元，被配置为基于预定义码集合关于频域中的数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用；以及检测单元，被配置为基于该码解复用后的信号来检测该一个或多个随机接入前导。
根据本发明的第五方面，提供了一种终端设备。该终端设备被配置为在传输子帧中传输随机接入前导，该子帧在时域中包括多个OFDM符号。根据本公开的实施例，该终端设备包括处理部件，其被适配为：使得创建序列，使得该序列包括多个随机接入序列；使得将该多个随机接入序列划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列；使得基于从预定义码集合针对该终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于该多个随机接入序列的组执行码分复用；以及使得将码分复用后的信号变换到时域以生成针对该终端设备的随机接入前导。根据本公开的实施例，该处理部件包括处理器和存储器，并且该存储器可以包含由该处理器可执行的指令。
根据本发明的第六方面，提供了一种网络设备。该网络设备被配置为在接收子帧中接收一个或多个随机接入前导，该子帧在时域中包括一数目的OFDM符号。该网络设备包括处理部件，其被适配为：使得接收可能承载分别由一个或多个终端设备所使用的一个或多个随机接入前导的子帧，其中每个随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列；使得将所接收的子帧的OFDM符号划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号；使得处理每个组内的OFDM符号以从数目为Nc的组得到数目为Nc的经码分复用的频域矢量；使得基于预定义码集合关于频域中的数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用；以及使得基于该码解复用后的信号来检测该一个或多个随机接入前导。根据本公开的实施例，该处理部件包括处理器和存储器，并且该存储器可以包含由该处理器可执行的指令。
根据本公开的一个或多个实施例，针对UE选择正交覆盖码，以关于频域中的前导的分组随机接入序列来执行码分复用。以这种方式，随机接入冲突概率将由于码域的扩展而降低，使得随机接入能力能够在性能没有大幅损失的情况下得到很好地改进。
附图说明
所附权利要求中给出了被视为本发明特性的发明特征。然而，通过参考附图而阅读以下对示例性实施例的详细描述，本发明、其实施模式、其它目标、特征和优点将更好地被理解，其中：
图1是示意性图示能够基于其而实施本公开的各个实施例的随机接入前导格式的示图；
图2是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的用于操作终端设备的方法的示例性流程图的示图；
图3是示意性图示根据如图2所示的一个或多个实施例的具体示例的示图；
图4是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的用于操作网络设备的方法的示例性流程图的示图；
图5是示意性图示根据如图4所示的一个或多个实施例的具体示例的示图；
图6是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的终端设备的框图；
图7是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的网络设备的框图。
具体实施方式
随后，将参考附图对本公开的实施例进行描述。在以下描述中，示出了许多具体细节以便更全面地理解本公开。然而，对于本领域技术人员明显的是，本发明的实施方式可以并不具有这些细节。此外，应当理解的是，本发明并不限于这里所介绍的特定实施例。相反，可以考虑以下特征和要素的任何组合来实施和实践本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。例如，虽然以下出于说明的目的而以5G蜂窝通信系统为背景进行了描述，但是本领域技术人员将认识到，本公开的一个或多个实施例也可以应用于各种其它类型的蜂窝通信系统。因此，以下的方面、特征、实施例和优点仅是出于说明性目的，而并不应被理解为所附权利要求的要素或限制，除非在权利要求中另有明确规定。
为了抑制针对较高载波频率的相位噪声和频率误差并且降低具有大规模天线阵列的硬件的复杂度，根据同一申请人所提交的且在本申请的提交日前尚未公布的第PCT/EP2014/055898号PCT申请，针对5G蜂窝通信系统提出了一种增强型PRACH前导格式。图1是示意性图示出上述在前申请中所提出的随机接入前导格式的示图。参考图1，示出了具有物理上行链路共享信道(PUSCH)42的UE处的一个子帧36，针对每个UE，所提出的增强型随机接入前导27被设计为使得其包括多个短随机接入序列S(n)33(图1中仅指示了几个)的序列。每个随机接入序列S(n)可以被设计为在时域中具有与用于所有其它物理信道的诸如用户和控制数据以及参考信号的每个OFDM符号20a、20b、20c(图1中仅指示了几个)相同的长度。在接收器侧的相对应的前导检测器被配置有多个FFT处理窗口23a、23b、23c、23d(图1中仅指示了几个)，以收集接收信号以在FFT处理中使用。每个FFT处理窗口23具有与短随机接入序列(S(n)33)的时域表示(样本)相同的大小。如果短随机接入序列33被设计为在时域中具有与OFDM符号20a、20b、20c中的每一个相同的长度，则在接收器侧的检测器中使用的FFT处理窗口23a、23b、23c、23d的大小可以与用于其它上行链路信道和信号的那些相同。以这种方式，针对多天线系统，特殊的随机接入相关处理和硬件支持的量明显减少，并且检测器针对来自其它上行链路信道和信号的载波间干扰也是鲁棒的。此外，所提出的前导检测器方案能够在具有大量相位噪声和频率误差的情形中使用。第PCT/EP2014/055898号PCT申请的全部公开内容通过引用并入本文。
然而，由于没有循环前缀(CP)的短随机接入序列(S(n))33，即使在非常小的覆盖内，由循环移位所构成的正交序列的数目也会非常小。理论上，用于保持ZC序列的零相关的循环移位值的长度能够通过以下得到
其中r是预期小区大小(km)，τds是最大延迟扩展，NZC和TSEQ分别是序列长度和持续时间，并且ng是由于接收器脉冲整形滤波器而导致的附加保护样本的数量。
在使用前导设置NZC＝71，TSEQ＝13.3us并假设ng＝0的仿真环境中，可以基于等式1)获得具有不同循环移位的可用正交序列的数目，其中考虑了不同的最大延迟扩展。
仿真结果表明，在半径大于1km的小区中，仅能够能支持一个序列，即无循环移位。如果小区约为500m，则能够支持大约3个正交序列，这比LTE中的(即64个)小得多。
因此，发明人注意到，随机接入前导的这种增强型设计仅能提供非常小数目的正交前导序列，这可以明显增大接入冲突概率从而降低接入容量。
通常，可以为PRACH中的随机接入前导的传输保留更多诸如资源块、子帧和波束的物理资源从而提高容量。然而，当在每个帧中部署非常高度灵活的下行链路和上行链路子帧分配时，系统可能具有少数上行链路子帧以用于PRACH传输。
此外，如果在eNodeB侧部署了大量天线(例如，5G中的大规模MIMO)，则需要实施接收波束成形以提高接收性能。为了尽可能多地在有限数量的上行链路PRACH子帧中测量随机接入请求，将使用宽波束。因此，宽波束的接入冲突概率远高于窄波束。
总之，基于具有非常小数目的可用正交前导序列的PRACH前导的设计，用于PRACH的小数目的上行链路子帧和宽波束接收将由于高冲突概率而大大限制接入容量。
为了解决如上所述的至少一个现有问题，本公开的一个或多个实施例旨在提供一个或多个生成并检测随机接入前导的新颖且创新的解决方案。
在本公开中，终端设备(也称为移动终端、无线终端和/或用户设备(UE))被使能与无线通信系统中的网络节点进行无线通信，无线通信系统有时也被称为蜂窝无线电系统。例如，终端设备可以是但不限于：移动电话、智能电话、传感器设备、仪表、车辆、家用电器、医疗设备、媒体播放器、照相机，或者任意类型的消费电子设备，例如但不限于电视、无线电、照明装置、平板电脑、笔记本计算机或个人计算机。通信设备可以是能够通过无线或有线连接来传送语音和/或数据的便携式的、可口袋存储的、手持式的、计算机内置的或车载的移动设备。
通常，网络设备可以服务或覆盖无线通信系统中的一个或多个小区。也就是说，网络节点设备在(一个或多个)小区中提供无线电覆盖，并且通过空中接口与在其范围内的、在无线电频率上工作的通信设备进行通信。根据所使用的技术和术语，某些无线通信系统中的网络设备也可以被称为“基站(BS)”、“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B节点”。在本公开中，网络设备也可以被称为eNodeB。基于传输功率从而也基于小区大小，网络节点设备可以是不同类别，作为示例，诸如宏eNodeB、家庭eNodeB或微微基站，或者中继节点。
参考图2-7对本公开的各个实施例进行详细描述。
图2是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的用于操作终端设备的方法200的示例性流程图的示图。在随机接入过程期间，终端设备被配置为在传送子帧中传输随机接入前导。
如图2所示，在步骤210，序列被创建，使得其包括多个随机接入序列。
根据本公开的一个或多个实施例，随机接入前导的多个随机接入序列可以是多个相同的随机接入序列。可以基于Zadoff-Chu根序列如下来生成每个相同的随机接入序列：
Figure BDA0001335070660000081
其中u表示循环移位值，NZC是根序列的长度。在被映射到子载波之前，该时域序列su(n)需要由离散傅里叶变换(DFT)模块处理，得到频域矢量Su。
根据本公开的一个或多个实施例，每个随机接入序列可以对应于OFDM符号中的每个OFDM符号，并且具有与OFDM符号中的每个OFDM符号相同的长度。本领域技术人员可以意识到，对于本公开的各种实施例而言，OFDM符号与多个短随机接入序列之间的一一对应关系可以并不是必需的。在一些其它实施例中，每个随机接入序列还可以对应于固定数目的OFDM符号，即，使用多于一个的OFDM符号来承载每个短随机接入序列。这种配置可以针对特定系统预先确定，并且终端和网络侧都应该对此有所了解。
在步骤S220，多个随机接入序列su(n)被划分为数目为Nc的组，这些组中的每一个组包括两个或更多个随机接入序列。
事实上，经分组的随机接入序列可以通过使用任意适当的预定义的分组方式来获得，这将不会构成对本发明的解决方案的限制因素。出于简化的目的，这里描述了每个随机接入序列对应每一个OFDM符号的示例。根据该示例，多个随机接入序列可以被划分为Nc个组，使得前Nc-1个组的大小为
Figure BDA0001335070660000082
k＝{0,…,Nc-2}，而最后一个组的大小为
Figure BDA0001335070660000091
其中Ns表示子帧中的OFDM符号的数目；
Figure BDA0001335070660000092
表示将x舍入到小于或等于x的最接近整数的floor函数；mod(x,y)表示在x除以y之后获得余数的取模函数。
在步骤S230，基于针对终端设备从预定义的码集合中所选择的正交覆盖码，码分复用关于在频域中多个随机接入序列的组而执行。根据本公开的一个或多个实施例，该预定义码集合的正交覆盖码具有长度Nc，其与该随机接入序列的所划分组的数目相同。可以经由PRACH配置而将组的数目Nc从网络设备通知给终端设备。
根据本发明的一个或多个实施例，针对第ng组中的第ns个随机接入序列的频域矢量，可以通过将第ns个随机接入序列的频域矢量与正交覆盖码中的第ng个元素相乘来执行码分复用。
在其它一些实施例中，其中网络设备(诸如eNodeB)执行针对随机接入前导的盲检测，在步骤S230中被用来执行码分复用的正交覆盖码可以由终端设备随机选择。在一些其它实施例中，eNodeB可以从预定义的码集合中选择用于终端设备的特定正交覆盖码，并且经由PRACH配置信令将其通知终端设备。
在步骤S240，码分复用后的信号被变换至时域，以生成用于终端装置的随机接入前导。
如上文参考图2所述，在终端设备侧，所创建的多个随机接入序列被分成若干组。随后，可以基于从预定义码集合为终端装置所选择的正交覆盖码，关于所划分组来执行码分复用。由于将码分多路复用引入到随机接入前导的生成中，所以能够提高随机接入容量。
图3是示意性图示根据如图2所示的一个或多个实施例的具体示例的示图.
如图3所示，所创建的序列中所包含的相同随机接入序列可以被表示为时域矢量su。在映射到子载波之前，该时域矢量su可以通过离散傅里叶变换(DFT)操作(由图3中的“DFT”块示出)进行处理，产生被表示为Su的相对应的频域矢量。
在该示例中，每个随机接入序列对应于子帧中的OFDM符号中的每个，并且具有与OFDM符号中的每个相同的长度。假设有14个OFDM符号(即，Ns＝14)用于承载具有PRACH子帧中的14个随机接入序列的随机接入前导。在映射到每个OFDM符号中的专用子载波(由图3中的“子载波映射”块示出)之前，关于经分组的频域矢量Su执行码分复用。
该14个随机接入序列(即，该示例中的Ns＝14)被分成4个组，即Nc＝4。在图3中，不同的四组随机接入序列由PRACH 27中不同类型的阴影所图示。
可以预定义具有长度为4的正交覆盖码(OCC)集合，从而满足所划分组的数目4。例如，可以使用长度为4的Walsh码C4作为预定义码集合：
Figure BDA0001335070660000101
更具体地，矩阵中的第r行被选择作为OCC码，被表示为
Figure BDA0001335070660000102
具体地，在图3中，码分复用步骤由乘法器所图示。要被映射到属于第ng组的第ns个OFDM符号(ns＝{0,…,Ns-1})的随机接入序列的频域矢量被乘以所选择的正交覆盖码的第ng个元素，例如，
Figure BDA0001335070660000103
行的元素
Figure BDA0001335070660000104
如图3中的“乘法器”所示，该操作可以表示为
在映射到如“子载波映射”块所示的某个子载波之后，该信号通过执行快速傅立叶逆变换(IFFT)(如图3中的“IFFT”块所示)而被变换至时域，从而以生成要由终端设备的RF模块传输的随机接入前导。
为了促成该实施方式，组数目Nc＝4需要对网络和终端设备是可用的。根据实施例，网络设备可以经由PRACH配置而向UE通知参数Nc。在支持Walsh码的实施例中，候选Nc值可以仅为1、2和4，因此信令开销将非常小。另一方面，如果使用较大数目的Nc，则可以实现更大的容量，这是因为可以使用相同的循环移位值对更多的前导进行码分复用。然而，更大的数目也意味着在前导检测过程中较少的相干累积增益。因此，考虑到相干累积增益和负载之间的权衡，如果存在更多的访问负载，则网络设备可以配置较大的组数Nc，否则可以配置较小的Nc。
图4是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的用于操作网络设备的方法400的示例性流程图的示图。网络设备被配置为在接收子帧中接收来自相对应终端设备的一个或多个随机接入前导，从而对终端设备的接入请求作出响应。
如图4所示，在步骤S410中，网络设备接收可能承载分别由一个或多个终端设备使用的一个或多个随机接入前导的子帧。该子帧包括多个时域中的OFDM符号，并且每个随机接入前导(如果在该子帧中可用)包括多个经码分复用的随机接入序列。
根据一个或多个实施例，每个经复用的随机接入序列可以对应于OFDM符号中的每个，并且具有与OFDM符号中的每个相同的长度。然而，对于本公开的各种实施例而言，OFDM符号和多个短随机接入序列之间的一一对应关系可以并不是必需的。在一些其它实施例中，每个随机接入序列也可以对应于固定数目的OFDM符号，即，使用多于一个的OFDM符号来承载前导的每个短随机接入序列。这种配置可以针对具体系统预先设定，并且终端和网络侧都应该对此有所了解。
在步骤S420，为了检测随机接入前导，所接收到的子帧的OFDM符号被划分为数目为Nc的组，其中这些组中的每个组包括两个或更多个OFDM符号。网络设备需要采用与相对应终端设备相同的分组方式。
事实上，经分组的随机接入序列可以通过使用任意适当的预定义的分组方式来获得，这将不会构成对本发明的解决方案的限制因素。在每个随机接入序列对应每一个OFDM符号的情况下，这些OFDM符号可以被划分而使得前Nc-1个组的大小为
Figure BDA0001335070660000121
k＝{0,…,Nc-2}，而最后一个组的大小为
Figure BDA0001335070660000122
其中Ns表示子帧中的OFDM符号的数目；表示将x舍入到小于或等于x的最接近的整数的floor函数；mod(x,y)表示在x被除以y之后获得余数的取模函数。
在步骤S430，对各组内的OFDM符号进行处理，以从数目为Nc的组获得数目为Nc的经码分复用的频域矢量。
当在传输侧产生随机接入前导时，每个组与所选择的正交覆盖码中的相对应元素相乘。这意味着，在接收侧，网络设备将在一个组内接收到多个相同码分复用短序列。每个组内的相干合并可以有助于实现相干累积增益。根据本公开的一个或多个实施例，针对数目为Nc的组中的每一个，对组内的至少两个相邻OFDM符号中的每一个执行快速傅里叶变换(FFT)和匹配滤波(MF)。在将前导的一个短随机接入序列映射到多于一个的OFDM符号(例如2个OFDM符号)的实施例中，处理窗口应当选择2个OFDM符号。也就是说，可以基于至少两个连续的处理窗口来执行FFI和MF，每个处理窗口包含2个OFDM符号。随后，对组内所得到的信号进行相干合并从而获得相对应的经码分复用的频域矢量。
在步骤S440，基于预定义码集合关于频域中数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用。根据本公开的实施例，该预定义码集合的正交覆盖码可以具有长度Nc，其与所划分组的数目相同。网络设备可以预先定义组的数量Nc并在PRACH配置中通知终端设备。
根据所选择的用来执行码分复用的正交覆盖码是由终端设备随机选择还是由网络节点分配，网络设备可以采用不同的解复用方式。
在由终端随机选择正交覆盖码的情况下，网络设备必须以盲检测模式来执行解复用，因为它不知道哪个正交覆盖码可以被用来解复用所接收的前导。根据本公开的一个或多个实施例，针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量与预定义码集合中每个正交覆盖码的第ng个元素相乘。
在由网络设备将正交覆盖码分配给终端设备的情况下，网络设备可以仅使用已经被分配给终端设备的那些正交覆盖码而不是预定义码集合中的所有码。根据一个或多个实施例，针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量与分别从预定义码集合分配给一个或多个终端设备的一个或多个正交覆盖码中的每一个的第ng个元素相乘。
在步骤S450，基于码分解复用后的信号对一个或多个随机接入前导进行检测。如果终端设备在具有来自根序列的相同循环移位的相同前导上使用该正交覆盖码，则可以检测到突发。可以基于一些预定义的阈值来测量并标识具有相对应正交覆盖码的前导的存在。根据一个或多个实施例，所检测到的一个或多个随机接入前导中的每一个包括多个相同的随机接入序列。
图5是示意性图示根据如图4所示的一个或多个实施例的具体示例的示图。
在PRACH子帧中，网络设备将检测前导以检查是否存在随机接入请求。如图5所示，在接收子帧中承载有来自不同终端设备1、2的两个随机接入前导。根据本公开的各个实施例，这两个前导由针对终端设备1、2而从预定义码集合所选择的不同正交覆盖码进行码分复用，因此能够被网络设备检测到。
可以假设终端设备1、2和网络设备之间的最大传播延迟小于OFDM符号持续时间。随后，该网络设备将在具有循环前缀(CP)的一个OFDM符号之后开始处理可能承载PRACH前导的子帧。
根据可以在PRACH配置中通知的组数目Nc的值，执行Nc组的FFT和MF操作(图5中由“FFT&MF”块表示)，以检测每组中的前导的码分复用的随机接入序列。所得到的信号进而在每组内相干合并(如图5中的“合并”块所示)。
在图5的示例，组数目Nc被设置为4，并且每组包含针对14-OFDM符号子帧的至少三个OFDM符号。因此，可以针对一个组内的两个连续OFDM符号执行FFT和MF操作，以避免来自不同终端设备的两个连续组之间的重叠。FFT和MF操作后的两个连续值在每个组中被相干合并。类似地，如果组数目Nc被设置为2，则可以在相干合并之前关于一个组内的六个连续OFDM符号执行FFT和MF操作。根据本公开的一个或多个实施例，可以保留至少一个OFDM符号以避免来自不同终端设备的连续组之间的重叠。应当意识到的是，根据本公开，信号分段(组划分)可以基于PRACH分配，即没有CP的OFDM符号，这与传统上行链路共享信道有所不同。
在每组中的相干合并(如“合并”块所示)之后，来自所有组的Nc个数值都需要基于预定义码集合进行解复用。如关于图2和图3所解释的，为了提高随机接入容量，从预定义码集合中选择正交覆盖码以避免终端设备之间的冲突。
码分解复用步骤由数目为Nc的乘法器所图示，即Nc＝4。无论是在盲检测还是基于所分配的正交覆盖码进行的检测中，针对每个组，网络设备可以将由相干合并所产生的信号在频域中乘以候选正交覆盖码的相对应元素。
在图5所示的示例中，可以获得4个数值然后在“Σ”块处进行累加，从而执行后续的IFFT和检测操作(如“IFFT”和“检测”块所示)。根据一些预定义阈值，能够测量并标识具有正交覆盖码的前导的存在。
因此，利用基于正交覆盖码的码分复用，随机接入容量最多可以是不进行码分复用的方案的Nc倍。
图6是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的终端设备600的框图。
如图6所示，终端设备600被配置为在发起随机接入过程时在传输子帧中向其服务网络设备(诸如eNodeB)传输随机接入前导。该子帧在时域中包括一定数目的OFDM符号。终端设备600包括序列创建单元610、分组单元620、码分复用单元630和变换单元640。终端设备600还可以包括用于经由多个天线(图6中未示出)与一个或多个网络设备无线通信的适当的射频收发器。
终端设备600可以包括处理器60，处理器60包括一个或多个微处理器或微控制器以及其它数字硬件，其可以包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等。处理器60可以被配置为执行存储在存储器(图6中未示出)中的程序代码，存储器可以包括一种或多种类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等。存储在存储器中的程序代码包括用于执行一种或多种电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文在若干个实施例中所描述的一种或多种技术的指令。在一些实施方式中，处理器60可以被用来使得序列创建单元610、分组单元620、码分复用单元630和变换单元640执行根据本公开一个或多个实施例的相对应的功能。
序列创建单元610被配置为创建序列，使得该序列包括多个随机接入序列。根据一个或多个实施例，由序列创建单元610所创建的随机接入前导的多个随机接入序列可以是多个相同的随机接入序列。并且在一些实施例中，每个随机接入序列可以对应于OFDM符号中的每个OFDM符号，并且具有与OFDM符号中的每一个OFDM符号相同的长度。
分组单元620被配置为将该多个随机接入序列划分为数目数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列。根据本发明的一个或多个实施例，分组单元620可以被配置为将多个随机接入序列划分为Nc个组，使得前Nc-1个组的大小为
Figure BDA0001335070660000151
k＝{0,…,Nc-2}，并且最后一个组的大小为
Figure BDA0001335070660000152
其中Ns表示子帧中的OFDM符号的数目；
Figure BDA0001335070660000153
表示将x舍入到小于或等于x的最接近的整数的floor函数；mod(x,y)表示在x被除以y之后得到余数的取模函数。
关于多个随机接入序列的组，码分复用单元630被配置为基于针对该终端设备从预定义的码集合中所选择的正交覆盖码在频域中执行码分复用。根据本公开的一个或多个实施例，码分复用单元630可以被配置为，针对第ng组中的第ns个随机接入序列的频域矢量，将第ns个随机接入序列的频域矢量与该正交覆盖码中的第ng个元素相乘。在一些实施例中，码分复用单元630所使用的正交覆盖码可以从预定义的码集合中随机选择。在一些其它实施例中，其可以经由PRACH配置从网络设备向终端设备600进行通知。
根据本公开的一个或多个实施例，所选择的正交覆盖码具有长度Nc，其与由分组单元620所划分的组的数目相同。组数目Nc可以从网络设备经由PRACH配置向终端设备600通知，使得分组单元620和码分复用单元630可以相应地进行操作。
在被映射到某个子载波之后，从码分复用单元630所产生的信号进而被馈送到变换单元640并且被变换到时域，从而生成用于传输的随机接入前导。
图7是示意性图示根据本公开的一个或多个实施例的网络设备700的框图。
如图7所示，诸如eNodeB的网络设备700被配置为在接收子帧中从一个或多个诸如UE的终端设备接收一个或多个随机接入前导。该子帧在时域中包括一定数目的OFDM符号。网络设备700包括接收单元710、分组单元720、OFDM处理单元730、码分解复用单元740、检测单元750。网络设备700可以包括用于经由一个或多个天线(图7中未示出)与网络节点设备进行无线通信的适当的射频收发器。
网络设备700可以包括处理器70，处理器70包括一个或多个微处理器或微控制器以及其它数字硬件，其可以包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等。处理器70可以被配置为执行存储在存储器(图7中未示出)中的程序代码，存储器可以包括一种或多种类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等。存储在存储器中的程序代码包括用于执行一种或多种电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文在数个实施例中所描述的一种或多种技术的指令。在一些实施方式中，处理器70可以被用来使得接收单元710、分组单元720、OFDM处理单元730、码分解复用单元740、检测单元750执行根据本公开一个或多个实施例的相对应的功能。
接收单元710被配置为接收可能承载分别由一个或多个终端设备使用的一个或多个随机接入前导的子帧。所接收的随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列。根据一个或多个实施例，该随机接入前导的每个随机接入序列对应于该子帧的每个OFDM符号，并且具有与OFDM符号中的每个OFDM符号相同的长度。
分组单元720被配置为将所接收到的子帧的OFDM符号划分为数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号。网络设备700可以在PRACH配置中预定义组数目Nc。根据本公开的一个或多个实施例，分组单元720可以被配置为划分OFDM符号，使得前Nc-1个组的大小为
Figure BDA0001335070660000171
k＝{0,…,Nc-2}，并且最后一个组的大小为
Figure BDA0001335070660000172
其中Ns表示子帧中的OFDM符号的数目；
Figure BDA0001335070660000173
表示将x舍入到小于或等于x的最接近的整数的floor函数；mod(x,y)表示在x被除以y之后得到余数的取模函数。
OFDM处理单元730被配置为对每个组内的OFDM符号进行处理，以从数目为Nc的组获得数目为Nc的经码分复用的频域矢量。根据本公开的一个或多个实施例，该OFDM处理单元被配置为，针对数目为Nc的组中的每一个组，对相对应组内的至少两个连续OFDM符号中的每一个执行FFT和MF，并且对分别从该至少两个连续OFDM符号所产生的信号进行相干合并。
码分解复用单元740被配置为基于预定义码集合关于频域中数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用。在本公开的一个或多个实施例中，该预定义码集合的正交覆盖码可以具有长度Nc，其与所划分组的数目相同。
根据本公开的一个或多个实施例，码分解复用单元740可以被配置为，针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，将第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量与预定义码集合中每个正交覆盖码的第ng个元素相乘。
根据本公开的一个或多个实施例，该码分解复用单元被配置为，针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，将第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量分别与从预定义码集合分配给一个或多个终端设备的一个或多个正交覆盖码中的每一个正交覆盖码的第ng个元素相乘。在一些实施例中，该网络设备可以经由PRACH配置向终端设备通知针对其所分配的正交覆盖码。
检测单元750被配置为基于码解复用解复用后的信号对一个或多个随机接入前导进行检测。根据本公开的一个或多个实施例，所检测到的一个或多个随机接入前导中的每一个包括多个相同的随机接入序列。
根据本公开的一个或多个实施例，在终端侧，针对UE选择正交覆盖码，以关于频域中的前导的分组随机接入序列来执行码分复用。以这种方式，随机接入冲突概率将由于码域的扩展而有所降低，而使得随机接入能力能够在性能没有大幅损失的情况下得到很好地改进。
通常，各个示例性实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或者其任意组合来实施。例如，一些方面可以以硬件实施，而其它方面则可以以固件或者可由控制器、微处理器或其它计算设备可执行的软件来实施，虽然本公开并不局限于此。虽然本公开的示例性实施例的各个方面可以被图示并描述为框图、流程图，或者使用一些其它的图形表示形式，但是所要理解的是，本文所描述的这些模块、装置、系统、技术或方法作为非限制示例可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或者其它计算设备或者它们的一些组合来实施。
由此，应当意识到的是，本公开的示例性实施例的至少一些方面可以以诸如集成电路芯片和模块的各种组件来实践。如本领域所公知的，集成电路的设计总体上是高度自动的过程。
本公开也可以以计算机程序产品来体现，计算机程序产品包括能够实施如本文所描绘的方法并且可以在被加载到计算机系统时实施该方法的所有特征。
已经参考优选实施例对本公开进行了具体说明和解释。本领域技术人员应当理解的是，可以在不背离本公开的精神和范围的情况下对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (40)

1.一种用于操作终端设备的方法(200)，所述终端设备在传输子帧中传输随机接入前导，所述子帧在时域中包括一数目的正交频分复用OFDM符号，所述方法包括：
创建(S210)序列，使得所述序列包括多个随机接入序列；
将所述多个随机接入序列划分(S220)成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列；
基于从预定义码集合针对所述终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于所述多个随机接入序列的所述组执行(S230)码分复用；以及
将所述码分复用后的信号变换(S240)到时域，以生成针对所述终端设备的随机接入前导。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述多个随机接入序列是多个相同的随机接入序列。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法(200)，其中每个随机接入序列与所述OFDM符号中的每个OFDM符号相对应并且具有与所述OFDM符号中的每个OFDM符号相同的长度。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法(200)，其中所述正交覆盖码具有长度Nc。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法(200)，其中所述组的所述数目Nc经由物理随机接入信道PRACH配置而从网络设备被通知给所述终端设备。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法(200)，其中将所述多个随机接入序列划分(S220)成数目为Nc的组包括：
划分所述多个随机接入序列，使得前Nc-1个组的大小为
Figure FDA0002267381470000011
k＝{0，...，Nc-2}，并且最后一个组的大小为
Figure FDA0002267381470000012
其中Ns表示所述子帧中的OFDM符号的所述数目；
Figure FDA0002267381470000013
表示floor函数，所述floor函数将x舍入到小于或等于x的最接近的整数；mod(x，y)表示在x被除以y之后获得余数的取模函数。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法(200)，其中基于从预定义码集合针对所述终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于所述多个随机接入序列的组执行(S230)码分复用包括：
针对第ng组中的第ns个随机接入序列的频域矢量，
将第ns个随机接入序列的频域矢量与所述正交覆盖码的第ng个元素相乘。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法(200)，其中用于所述终端设备的所述正交覆盖码由所述终端设备随机选择或者经由PRACH配置从网络设备被通知给所述终端设备。
9.一种用于操作网络设备的方法(400)，所述网络设备在接收子帧中接收一个或多个随机接入前导，所述子帧在时域中包括一数目的正交频分复用OFDM符号，所述方法包括：
接收(S410)可能承载分别由一个或多个终端设备所使用的一个或多个随机接入前导的子帧，其中每个随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列，所述多个经码分复用的随机接入序列是通过基于从预定义码集合针对各个终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于多个随机接入序列所划分组执行码分复用而获得的；
将所接收的子帧的OFDM符号划分(S420)成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号；
处理(S430)所述组中的每个组内的OFDM符号，以从所述数目为Nc的组得到数目为Nc的经码分复用的频域矢量；
基于预定义码集合，关于频域中的所述数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行(S440)码分解复用；以及
基于所述码分解复用后的信号来检测(S450)所述一个或多个随机接入前导。
10.根据权利要求9所述的方法(400)，其中所检测到的一个或多个随机接入前导中的每个随机接入前导包括多个相同的随机接入序列。
11.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中每个随机接入序列与所述OFDM符号中的每个OFDM符号相对应，并且具有与所述OFDM符号中的每一个OFDM符号相同的长度。
12.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中所述预定义码集合的正交覆盖码具有长度Nc。
13.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中组的数目Nc在物理随机接入信道PRACH配置中被预定义。
14.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中将所接收的子帧的OFDM符号划分(S420)成数目为Nc的组包括：
划分所述OFDM符号，使得前Nc-1个组的大小为
Figure FDA0002267381470000031
k＝{0，...，Nc-2}，并且最后一个组的大小为
Figure FDA0002267381470000032
其中Ns表示所述子帧中的OFDM符号的所述数目；
Figure FDA0002267381470000033
表示floor函数，所述floor函数将x舍入到小于或等于x的最接近的整数；mod(x，y)表示在x被除以y之后得到余数的取模函数。
15.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中处理(S430)所述组中的每个组内的所述OFDM符号包括：
针对数目为Nc的所述组中的每个组，
对所述组内的至少两个连续OFDM符号中的每一个OFDM符号执行快速傅里叶变换FFT和匹配滤波MF；
对分别从所述至少两个连续OFDM符号所产生的信号进行相干合并。
16.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中基于预定义码集合关于频域中的数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行(S440)码分解复用包括：
针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，
将第ns个OFDM符号的所述经码分复用的频域矢量与所述预定义码集合中每个正交覆盖码的第ng个元素相乘。
17.根据权利要求9-10中任一项所述的方法(400)，其中基于预定义码集合关于频域中的数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行(S440)码分解复用包括：
针对第ng个组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，
将第ns个OFDM符号的所述经码分复用的频域矢量分别与从所述预定义码集合被分配给所述一个或多个终端设备的一个或多个正交覆盖码中的每个正交覆盖码的第ng个元素相乘。
18.根据权利要求17所述的方法(400)，其中所述网络设备经由PRACH配置将被分配给终端设备的正交覆盖码通知所述终端设备。
19.一种终端设备(600)，所述终端设备被配置为在传输子帧中传输随机接入前导，所述子帧在时域中包括一数目的正交频分复用OFDM符号，所述终端设备包括：
序列创建单元(610)，被配置为创建序列，使得所述序列包括多个随机接入序列；
分组单元(620)，被配置为将所述多个随机接入序列划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列；
码分复用单元(630)，被配置为基于从预定义码集合针对所述终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于所述多个随机接入序列的所述组执行码分复用；以及
变换单元(640)，被配置为将码分复用后的信号变换到时域，以生成针对所述终端设备的随机接入前导。
20.根据权利要求19所述的终端设备(600)，其中所述多个随机接入序列是多个相同的随机接入序列。
21.根据权利要求19-20中任一项所述的终端设备(600)，其中每个随机接入序列与所述OFDM符号中的每个OFDM符号相对应并且具有与所述OFDM符号中的每一个OFDM符号相同的长度。
22.根据权利要求19-20中任一项所述的终端设备(600)，其中所述正交覆盖码具有长度Nc。
23.根据权利要求19-20中任一项所述的终端设备(600)，其中所述组的所述数目Nc经由物理随机接入信道PRACH配置而从网络设备被通知给所述终端设备。
24.根据权利要求19-20中任一项所述的终端设备(600)，其中所述分组单元(620)被配置为划分所述多个随机接入序列，使得前Nc-1个组的大小为
Figure FDA0002267381470000051
k＝{0，...，Nc-2}，并且最后一个组的大小为
Figure FDA0002267381470000052
其中Ns表示所述子帧中的OFDM符号的所述数目；
Figure FDA0002267381470000053
表示floor函数，所述floor函数将x舍入到小于或等于x的最接近的整数；mod(x，y)表示在x被除以y之后得到余数的取模函数。
25.根据权利要求19-20中任一项所述的终端设备(600)，其中所述码分复用单元(620)被配置为：
针对第ng组中的第ns个随机接入序列的频域矢量，
将第ns个随机接入序列的频域矢量与所述正交覆盖码的第ng个元素相乘。
26.根据权利要求19-20中任一项所述的终端设备(600)，其中用于所述终端设备的所述正交覆盖码由所述终端设备随机选择或者经由PRACH配置从网络设备被通知给所述终端设备。
27.一种网络设备(700)，所述网络设备被配置为在接收子帧中接收一个或多个随机接入前导，所述子帧在时域中包括一数目的正交频分复用OFDM符号，所述网络设备进一步包括：
接收单元(710)，被配置为接收可能承载分别由一个或多个终端设备所使用的一个或多个随机接入前导的子帧，其中每个随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列，所述多个经码分复用的随机接入序列是通过基于从预定义码集合针对各个终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于多个随机接入序列所划分组执行码分复用而获得的；
分组单元(720)，被配置为将所接收的子帧的OFDM符号划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号；
OFDM处理单元(730)，被配置为处理所述组中的每个组内的OFDM符号，以从所述数目为Nc的组得到数目为Nc的经码分复用的频域矢量；
码分解复用单元(740)，被配置为基于预定义码集合关于频域中的所述数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用；以及
检测单元(750)，被配置为基于所述码分解复用后的信号来检测所述一个或多个随机接入前导。
28.根据权利要求27所述的网络设备(700)，其中所检测到的一个或多个随机接入前导中的每个随机接入前导包括多个相同的随机接入序列。
29.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中所述随机接入前导的每个随机接入序列与所述OFDM符号中的每个OFDM符号相对应并且具有与所述OFDM符号中的每一个OFDM符号相同的长度。
30.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中所述预定义码集合的正交覆盖码具有长度Nc。
31.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中组的数目Nc在物理随机接入信道PRACH配置中被预定义。
32.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中所述分组单元(720)被配置为：
划分所述OFDM符号，使得前Nc-1个组的大小为
Figure FDA0002267381470000061
k＝{0，...，Nc-2}，并且最后一个组的大小为
Figure FDA0002267381470000071
其中Ns表示所述子帧中的OFDM符号的所述数目；
Figure FDA0002267381470000072
表示floor函数，所述floor函数将x舍入到小于或等于x的最接近的整数；mod(x，y)表示在x被除以y之后得到余数的取模函数。
33.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中所述OFDM处理单元(730)被配置为：
针对数目为Nc的所述组中的每个组，
对所述组内的至少两个连续OFDM符号中的每个OFDM符号执行快速傅里叶变换FFT和匹配滤波MF；
对分别从所述至少两个连续OFDM符号所产生的信号进行相干合并。
34.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中所述码分解复用单元(740)被配置为：
针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，
将第ns个OFDM符号的所述经码分复用的频域矢量与所述预定义码集合中每个正交覆盖码的第ng个元素相乘。
35.根据权利要求27-28中任一项所述的网络设备(700)，其中所述码分解复用单元(740)被配置为：
针对第ng组中的第ns个OFDM符号的经码分复用的频域矢量，
将第ns个OFDM符号的所述经码分复用的频域矢量分别与从所述预定义码集合被分配给所述一个或多个终端设备的一个或多个正交覆盖码中的每一个正交覆盖码的第ng个元素相乘。
36.根据权利要求35所述的网络设备(700)，其中所述网络设备经由PRACH配置将被分配给移动终端的正交覆盖码通知所述终端设备。
37.一种终端设备，所述终端设备被配置为在传输子帧中传输随机接入前导，所述子帧在时域中包括数目为Ns的正交频分复用OFDM符号，所述终端设备包括处理部件，所述处理部件被适配为：
使得创建序列，以使得所述序列包括多个随机接入序列；
使得将所述多个随机接入序列划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个随机接入序列；
使得基于从预定义码集合针对所述终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于所述多个随机接入序列的所述组执行码分复用；以及
使得将码分复用后的信号变换到时域以生成针对所述终端设备的随机接入前导。
38.根据权利要求37所述的终端设备，其中所述处理部件可以包括处理器和存储器，并且所述存储器可以包含由所述处理器可执行的指令。
39.一种网络设备，所述网络设备被配置为在接收子帧中接收一个或多个随机接入前导，所述子帧在时域中包括数目为Ns的正交频分复用OFDM符号，所述网络设备包括处理部件，所述处理部件被适配为：
使得接收可能承载分别由一个或多个终端设备所使用的一个或多个随机接入前导的子帧，其中每个随机接入前导包括多个经码分复用的随机接入序列，所述多个经码分复用的随机接入序列是通过基于从预定义码集合针对各个终端设备所选择的正交覆盖码，在频域中关于多个随机接入序列所划分组执行码分复用而获得的；
使得将所接收的子帧的OFDM符号划分成数目为Nc的组，每个组包括两个或更多个OFDM符号；
使得处理所述组中的每个组内的OFDM符号以从所述数目为Nc的组得到数目为Nc的经码分复用的频域矢量；
使得基于预定义码集合关于频域中的所述数目为Nc的经码分复用的频域矢量执行码分解复用；以及
使得基于所述码分解复用后的信号来检测所述一个或多个随机接入前导。
40.根据权利要求39所述的网络设备，其中所述处理部件可以包括处理器和存储器，并且所述存储器可以包含由所述处理器可执行的指令。
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