CN108781422B - 传输时间间隔控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种响应于新的服务请求确定将被用于用户设备装置与基站之间的通信的传输时间间隔长度的方法，其中，所述传输时间间隔长度是取决于将被所述用户设备装置用于与所述基站的通信的时序提前值来选择的。

Description

传输时间间隔控制
技术领域
本发明涉及控制移动通信系统中的传输时间间隔的长度。
背景技术
在蜂窝移动通信系统中，通常，对移动装置(用户设备，UE)的上行链路(UL)和下行链路(DL)进行时间对齐。时序对齐指基站BS处的发送和接收。即，被认为在下行链路方向上在相同的时隙中被发送的信号是由基站同时地发送的；而在上行链路方向上在相同的时隙中被发送的信号是由UE以单个的时序提前发送的，单个的时序提前造成基站处的同时的接收。
通过BS中的时序测量和使用介质访问控制协议(MAC)向UE的明确的信号通知在UE与基站(BS)之间建立和维护时序提前(TA)。例如在移动通信标准文档3GPP 5S 25.321中对此作出了描述。
在初始接入时，即，在UE或者BS中不存在任何可用的相对时序信息时，UE通过精确地在下行链路帧边界处发送RACH前导码来执行初始随机接入过程。BS测量下行链路子帧边界与所接收的信号的子帧边界之间的偏移，计算TA值，以及将TA值发回UE以调整任何进一步的传输的时序。
在连续的UL传输事件中，基站可以再次对时序进行测量，以及如果必要则对TA进行调整。可以在3GPP TS 36.213的4.2.3小节中找到关于6比特时序提前命令如何被用于或者提前或者延迟UE的上行链路传输时序的细节。每当TA信息被接收时，UE开启计时器，并且一旦计时器到期，则UE认为时序是未对齐的，并且对于接下来的传输以随机接入过程开始。
传输时间间隔(TTI)是用于对一个层2数据单元(PDU)的传输的时间的间隔。TTI包括相同的编码和调制被应用于其的用于传输的资源块的组。其也是可以在其上估计误比特率(BER)的最短的时段。因此，在利用链路适配技术的无线通信系统中，具有短的TTI以便能够快速地与无线链路的改变的状况适配一般是有益的。
在LTE中，TTI长度被固定为1毫秒。在UMTS和HSPA中，其是2毫秒、10毫秒(或者对于一些信道，是20毫秒、40毫秒、80毫秒)，并且对于给定的信道来说是固定的。
对于下一代(5G)无线接口，设想了短得多的和灵活的TTI长度以及用于不同的用户或者相同的频带内(或者相同的时间/频率资源格内)的不同的信道的不同的TTI长度值的共存。可以预期为LTE TTI长度的1/5到1/10的数字(即，0.1ms到0.2ms)的TTI。
由于一个TTI内的全部数据比特是被一起地编码和发送的，所以对数据的任何转发必须等待对全部比特的解码。进一步地，任何依赖于解码结果(成功的/不成功的)的反馈机制(例如，对于像HARQ这样的纠错机制)将必须等待解码。因此，为了减少数据路径中的传输等待时间，更短的TTI对于允许更快的反馈和对数据的转发是有益的。
另一方面，伴随着缩短TTI，存在缺点。在具有较短的TTI的情况下，符号长度也将被减小(为了将符号装入TTI中)。然而，具体地说在像LTE这样的基于OFDM的系统中，为了克服符号间干扰，需要循环前缀(或者后缀，CP)。CP的长度取决于多径链路的最大预期延迟扩展，即，CP不可以容易地随着缩短了的TTI被缩短。
伴随缩短TTI的另一个缺点在于，在每个TTI内被发送的基本上恒定的量的控制信息，例如以用于对DL-TTI资源进行调度(指示TTI属于谁)、对UL进行调度和提供其它必要的控制信息的。控制信息的量多数是按照每TTI而非每比特的，以使得必须在TTI内携带相同的量的控制开销。
因此，减小TTI长度同时保持CP长度和控制信息的量减少每TTI的数据，但保持开销的数量级不变，即，有用数据与开销的比率被降低。该比率对于高效的传输系统是关键的参数，并且因此其不可以被忽略。
US 2014/0321440 A1描述了一种为数据的传输定义至少两个不同的TTI长度的移动蜂窝通信系统。描述了动态选择，其中，对于小区内的多个移动装置执行单个的动态选择，即，不同的移动装置可以具有不同的TTI设置。
给出了示例，在示例中，TTI可以在传输条件良好(例如，UE接近BS，几乎不存在干扰)的情况下是较短的以及在传输条件恶劣(例如，UE被放置在节点B小区边缘处，存在大量干扰)的情况下是较长的。
US 2014/0321440中没有任何内容描述了基于(例如，通过时序提前所测量的)UE与BS之间的实际距离的TTI选择。甚至在提到将为接近BS的UE和位于小区边缘处的UE选择不同的TTI时，这仅是对不同的接收特性(或者用文档的语言来说，不同的链路预算)而非由传播延迟所给出和使用时序对齐过程及其结果所测量的实际距离的描述。
US 2014/0185441 A1描述了一种基于资源占用改变TTI长度(例如，从2毫秒改变为10毫秒或者反之亦然)以在用户的服务质量(QoS)与小区容量之间达到平衡的系统。考虑了仅负载和可用的资源，UE与BS之间的距离和时序提前值都未被提到将被使用。
US 7,515,579描述了一种用于动态地选择两个TTI(例如，2毫秒和10毫秒)中的一个TTI的系统。通信系统被配置为使得移动装置在于其中较高质量的无线信道环境存在的时段期间使用2毫秒TTI，以及在于其中较低质量的无线信道条件存在的时段期间使用10毫秒TTI。
US 2015/0016431 A1描述了一种用于确定TTI长度的方法，其中，UE发送对具体的TTI的请求，其中，在基站中对请求进行处理。US 2012/0039182描述了根据循环前缀配置改变TTI长度，其中，循环前缀配置信息是由UE发送的。来自3GPP会议TSG RAN WG1#84的文档R1-160937描述了用于缩短等待时间的TTI缩短。E.
Figure BDA0001792219700000031
等人在IEEE ICC‘14中在名称为“Achieving low latency and energy consumption by5G TDD modeoptimization”的论文中描述了5G移动通信系统中的调度等待时间和对造成较短的帧的较短的循环前缀和保护时段的使用。
发明内容
本发明提供一种响应于新的服务请求确定将被用于用户设备装置与基站之间的通信的传输时间间隔长度的方法，其中，所述传输时间间隔长度是取决于将被所述用户设备装置用于与所述基站的通信的时序提前值来选择的。
根据从属方法权利要求提供了本发明的所述方法的优选的方面。
本发明提供一种被布置为实现本发明的所述方法的相对应的无线接入网节点和核心网实体。在一个仍然进一步的方面中，本发明提供一种适于使用从基站接收的时序提前参数确定传输时间间隔长度的用户设备装置。
借助于本发明，允许多个不同的TTI长度值(例如，在相同的时间/频率资源格内)被同时地应用的、对系统中的TTI长度值的明智的选择是可能的。
如上面指出的，较短的TTI显著地缩短数据路径的等待时间，这对于像游戏、交互式会谈等这样的特定的服务是可取的。由于物理层配置的效率随着较短的TTI而降低，特别是在多径延迟扩展(以及因此的CP长度)和控制开销保持不变或者增大时，所以仅应当在可以保持效率位于最小可取值以上的情况下使用较短的TTI。如果系统效率变得更差(例如，下降到特定的门限以下)，则不准使用较短的TTI。较长的TTI向传输路径引入更多的延迟，但由于更高的延迟扩展而提高效率。
本发明允许在将针对相应用户和信道的预期的延迟扩展和服务需求考虑在内的情况下的对TTI值的恰当选择。
所述选择是首先基于UE与BS之间的距离被完成。如从例如由Larry J.Greenstein等人所著的论文“A new path-gain/delay-spread propagation model for digitalcellular channels”，IEEE学报车载技术，卷46，1997年5月2日，第477-485页中已知的，所述延迟扩展和距离是与彼此相关的，以使得所述距离可以被用作对所述预期的多径延迟扩展的测量，并且因此提供所需的CP长度。为了保持所述系统的效率位于可取值以上，所估计的CP长度导致产生应当被配置的最小TTI长度。
对所述UE与所述BS之间的所述距离的测量是如在背景技术部分中描述的由所述BS通过借助测量所接收的UL信号的时序来控制的TA值。因此，所述TA值可以被用于定义所述最小可能TTI长度。
然后在所估计的最小可能值与基于所述服务质量需求和所需的效率(即，最大可接受CP和控制开销)定义的最大值之间选择实际使用的TTI长度。
进一步对于所述距离，为了估计所述预期的最大延迟扩展，可以将所述基站和所述UE的地理或者地质环境考虑在内。即，在像接近海岸线的海域这样的具有非常有限的多径传播的环境中，UE与BS之间的较长的距离可以接受较短的CP，以及因此的较短的TTI。在山区环境中，所述多径传播可以是极端可能的，并且产生高的延迟扩展，因此需要较长的CP和TTI。
因此，本发明的一个进一步的方面是对用于导出可能的TTI长度值的环境的估计。尽管像海洋或者山区区域这样的环境是固定的并且是根据所述BS的位置被网络操作员理解的，但是可能存在其它的需要将UE定位信息考虑在内的环境。所述BS可以对UE位置进行估计，或者其可以从所述UE接收定位信息。所述定位信息可以包括在地面上方的高度，以使得可以与基于地面的UE不同地对待基于飞机的UE。
本发明的一个进一步的方面是在被用于选择所述TTI的所述参数中的任意参数或者多个参数显著地改变的情况下改变所选择的TTI。利用对所述TTI长度的切换，所述系统变得高度地动态，并且是与导致UE与BS之间的距离的改变的所述用户的移动性或者所述区域的环境特性适配的。
附图说明
现在将仅作为示例参考附图描述本发明的优选的实施例，其中：
图1示出了一个现有技术消息序列；
图2示出了本发明的第一实施例的一个流程图；
图3示出了本发明的第二实施例的一个流程图；
图4示出了本发明的第三实施例的一个流程图；
图5示出了使用本发明的一个消息序列图；
图6示出了一个替代的消息序列图；以及
图7示出了一个进一步的替代的消息序列图。
具体实施方式
在图1中示出了基站与UE之间的现有技术初始时间对齐过程。由UE向基站BS发送随机接入(RA)前导码。
UE处的发送时间是精确地已经从早先由BS发送的DL信号导出的帧边界(FB)。关于BS处的相应的边界将如在UE处被估计的FB(例如，图1中的FB1)延迟由UE与BS之间的间隔产生的DL传播延迟Tp-DL。通过对进一步的下行链路信号的接收或者使用UE内部的时序来定义进一步的帧边界(例如，FB2’,FB3’,…)。
随机接入前导码发送时间因此被延迟，并且对RA前导码的接收在于BS处被接收之前遭受相同的或者相似的传播延迟Tp-UL。因此，基站接收关于图1中的FB2被延迟Tp-ULDL的RA前导码。
BS根据Tp-ULDL和潜在的其它的产生影响的参数对时序提前(TA)值进行估计，并且发送除了对于初始接入过程必要的其它信息元素之外还包含TA值的RA响应。
UE如由TA值指示的那样调整其进一步的UL传输中的全部UL传输的时序，以使得来自UE的任何UL信号精确地伴随预期的时序被BS接收。
TA是对UL中的传播延迟Tp-UL(其是与DL中的传播延迟Tp-DL相同的)的测量。因此，TA也是对UE与BS之间的距离的测量。
携带例如控制信息或者用户数据的来自UE的进一步的UL信号可以由基站针对它们的时序进行分析，并且通过MAC信令对TA的进一步的适配是可能的。
图2示出了根据本发明的关于新的服务的配置的一个简化的过程流。
新的服务可以是对于数据传输来说在UE中所需的。与新的服务相关联的可以是用户、服务的用户预期的具体的服务质量(QoS)和/或优先级。下面作为示例考虑了三种不同的类型的服务：
服务1：用于具有高数据速率和为仅10毫秒或者20毫秒的通过无线电的最大单向延迟的会谈视频的数据承载。
服务2：被用于具有最大的单向的大约2毫秒的低延迟需求的游戏应用的承载。
服务3：能容忍延迟(100毫秒)的视频流传送服务。
可以根据服务的被请求的QoS对能够可靠地支持所需的延迟约束的最大TTI进行估计。相应地，可以在确定合适的TTI时可选地将被请求的QoS考虑在内。
对于上面的示例，服务1可以最佳地使用0.5毫秒的TTI，而服务2需要0.1毫秒的TTI，并且服务3可以接受全部TTI长度值。
在新的服务请求出现之前或者之后的任意点处，已经例如如在上面描述的那样作为初始随机接入过程的部分或者在UE与BS之间的进一步的数据交换期间导出时序提前(TA)值。还可以例如作为从BS到UE的MAC信令的部分接收TA值。应当指出，为了在图2中的“估计/接收TA”方框中导出TA，需要这些选项中的仅一个选项。
TA值现在被用于估计为了保持传输效率位于特定的可配置的门限以上所需的最小TTI。可以在将对于预期的多径传播必要的CP长度考虑在内的情况下计算由不同的TTI和控制开销选项产生的效率。效率计算因此可以使用开销信息的传输所需的时间与具有特定的长度的TTI内的用于有用数据的传输的剩余时间之间的比率。如在图2中示出的，所需的效率可以是被输入到计算的可配置的值。
接下来，将两个TTI值(即，为了提供最小效率或者根本上在UE与BS之间的给定的距离下提供服务所需的最小TTI和为了提供服务的QoS命令所需的最大TTI)汇集在一起。
如果存在与全部两个条件相匹配的一个或多个可用的TTI值，则这些TTI值充当候选项，可以从所述候选项中选择一个TTI。优选地，应当使效率最大化，并且因此，从TTI的交集中选择最大TTI。
如果没有任何与全部两个条件相匹配的TTI存在，则必须找到折中方案，或者拒绝服务请求。提供被稍微折中的效率同时提供或者稍微错过延迟约束的TTI可以是可接受的。
在找到合适的TTI之后，利用使用由上面的过程产生的TTI配置的资源来配置服务。
在图3中示出了一个类似的替代过程。所需的效率可以不是已配置的系统参数，而其可以是从所请求的服务的本质导出的。换句话说，某个服务可以具有对于它们的将被提供的等待时间需求来说的较高的优先级，以使得对于这些服务来说，低于正常的传输效率是可接受的。其它的服务可以具有较低的优先级，以使得仅在传输效率不变糟的情况下提供所请求的等待时间需求。
图3示出了可以将服务的本质以及还有服务的请求者(用户、订户、人或者机器……)考虑在内的对于系统效率的导出步骤。假设由请求者作出的公平的服务请求，则请求者自身也可以定义可以影响导出的针对请求的优先级。
在图4中示出了又另一个替代方案。为了对最小TTI进行估计，可以将环境数据考虑在内。环境数据可以允许导出对预期的多径延迟扩展以及因此的无符号间干扰数据接收所需的CP长度。然后将在计算TTI约束时将CP长度考虑在内。
可以从接收自各种信息源的各种输入参数导出环境数据。
一个示例参数是基站(其可以是固定的或者移动的)的位置和/或UE的位置。连同像UE或者BS的拓扑或者高度这样的地理知识，位置可以给出关于预期的多径延迟扩展的知识，并且因此影响CP长度和TTI长度选择。
此外，可以通过测量对多径环境进行估计。基站可以根据去往其它的UE的连接或者去往相同的UE的其它的链路对多径延迟扩展进行测量。像其它的BS这样的网络实体可以向BS报告测量以允许对延迟扩展的估计。
可以将其它的上下文信息(例如，时间、日期或者像天气、业务量等这样的环境情况)考虑在内。
在本文中给出并且在图2到4中被描绘替代方案中的任意替代方案可以以所给出的技术的任意组合来使用。
所给出的方法和其中的步骤在图2中被描绘为将在无线接入网(RAN)节点(诸如BS)或者核心网(CN)实体中执行。但这是仅一个示例，因为过程关于它们在哪个实体中被执行不是受限的。实际上，可以在BS中或者在UE中或者在UE与BS之间以协作的方式执行方法。
图5描绘了具有在BS中被完成的主要的估计和计算步骤的方法。UE发送指示所请求的QoS的服务请求，并且BS使用可用的信息导出最优的TTI，最优的TTI然后是回到UE的服务授权中的资源的基础。从UE到BS的服务请求可以包含可以帮助BS作出关于所需的CP长度以及因此的可能的TTI长度的决策的UE位置信息(诸如纬度、经度、海拔高度和准确度)。
图6示出了具有UE中的根据所请求的QoS的TTI导出的类似的方法。现在，服务请求将包含所请求的TTI，并且BS在将请求与在将来自环境信息的时序对齐和CP约束考虑在内之后剩余的选项相匹配之后对TTI进行授权。
根据本文中公开的方法，使eNB(或者另一个节点)能够确定将在无线通信系统中被同时地应用的不同的TTI长度值。那表示，可以(例如，如上面讨论的那样，取决于各种准则)使时间/频率资源格内的不同的资源与不同的TTI长度对齐。
图7示出了具有在UE中被完成的主要的步骤的方法。伴随服务请求最终的TTI，并且BS最终基于UE的关于相应资源是否空闲的TTI决策对资源进行授权。
尽管已经结合确定传输时间间隔描述了本发明，但对时序提前参数的使用也可以被用于确定用于循环前缀或者循环后缀的合适的长度。相应地，其是在其中用循环前缀或者后缀的特征替换传输时间间隔的特征的本发明的公开内容。因此，本发明进一步提供一种响应于新的服务请求，确定将被用于用户设备装置与基站之间的通信的循环后缀或者前缀长度的方法，后缀或者前缀长度是取决于将被用户设备装置用于与基站的通信的时序提前值来选择的。随后的独立的和从属的权利要求将是在细节上作必要的修改后适用的。

Claims (10)

1.一种响应于新的服务请求选择将被用于用户设备装置与基站之间的通信的传输时间间隔长度的方法，所述传输时间间隔是用于对数据单元的传输的时间的间隔，其中，使用时序提前值来确定最小传输时间间隔长度，以确保传输效率在门限以上，并且所选择的将被用户设备装置用于与所述基站的通信的传输时间间隔长度大于所述最小传输时间间隔长度，以及其中，所述传输效率包括开销信息的传输所需的时间与具有特定的长度的TTI内的用于有用数据的传输的剩余时间之间的比率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述传输时间间隔长度的所述选择是额外地取决于将被执行的通信的类型的。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的方法，其中，对所述传输时间间隔长度的所述选择是额外地取决于从与影响符号间干扰的环境数据相关地被获得的信息中导出的约束的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述环境数据包括所述基站的位置、所述用户设备装置的位置、测量的多径延迟扩展、时间、日期、天气和业务量中的至少一项。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，服务度量的质量被用于确定最大传输时间间隔长度，所选择的传输时间间隔长度具有小于所述最大传输时间间隔长度的长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述门限是预定的门限。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述门限是使用所述新的服务请求被确定的。
8.一种适于选择传输时间间隔长度的用户设备装置，所述传输时间间隔是用于对一个数据单元的传输的时间的间隔，其中，使用从基站接收的时序提前参数来确定最小传输时间间隔长度，以维持传输效率在门限以上，并且所选择的传输时间间隔长度大于所述最小传输时间间隔长度，以及其中，所述传输效率包括开销信息的传输所需的时间与具有特定的长度的TTI内的用于有用数据的传输的剩余时间之间的比率。
9.根据权利要求8所述的用户设备装置，其中，所述用户设备装置适于另外使用与所需的通信服务相关的信息选择所述传输时间间隔长度。
10.根据权利要求8或者权利要求9所述的用户设备装置，其中，所述用户设备装置适于选择所述传输时间间隔长度，以及向所述基站发送用于请求对具有所选择的传输时间间隔长度的通信资源的分配的请求，其中，所选择的传输时间间隔长度最大化传输效率，同时实现请求的通信服务。
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