CN109479322A - 用于免授权数据传输的网络节点、用户设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种网络节点和用户设备。网络节点(100)包括收发器(102)，其被配置为接收与多个用户设备(300a，300b，……，300n)相关联的多个参考信号(502a，502b，……，502n)；处理器(104)，被配置为基于接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)将多个用户设备(300a，300b，……，300n)分组为至少一个用户设备(310n)组，将用于免授权数据传输的无线资源分配给用户设备组(310n)，基于接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)和分配的无线资源为该组用户设备(310n)计算接收机滤波器(106)；其中收发器(102)被配置为在分配的无线资源中接收来自用户设备组(310n)中的用户设备(300n)的多个免授权数据传输，其中处理器(104)被配置为基于计算的接收机滤波器(106)，分离来自用户设备组中的用户设备(300n)的免授权数据传输。用户设备(300)包括：收发器(302)，被配置为将至少一个参考信号(502n)发送到网络节点(100)，从网络节点(100)接收第一控制消息(504n)，其中第一控制消息(504n)指示用于免授权数据传输的无线资源，从网络节点(100)接收第二控制消息(506n)，其中第二控制消息(506n)指示与指示的无线资源相关联的至少一个MCS，使用指示的MCS在用于免授权数据传输的指示的无线资源中向网络节点(100)发送数据分组。此外，本发明还涉及相应的方法、计算机程序和计算机程序产品。

Description

用于免授权数据传输的网络节点、用户设备及其方法
技术领域
本发明涉及网络节点和用户设备。此外，本发明还涉及相应的方法、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
在典型的无线网络中，例如在长期演进(long-term evolution,LTE)中，用于上行链路(uplink,UL)数据传输的共享物理信道的选择基于调度(或授权)机制。这种机制发生在基站(base station,BS)。具体而言，用户设备(user equipment,UE)在UL控制信道上向BS发送调度请求或授权。在接收到调度请求或授权时，BS在下行链路(downlink,DL)控制信道上向UE发送UL授权，指示用于UL数据传输的资源分配。这些资源例如可以是时间、频率、编码信道等。之后，UE在这种授权资源上发送UL数据。
在传统的基于竞争的方法中，不控制传输介质访问，因此使用相同物理资源的传输可能以不能成功接收传输的方式冲突。
已经提出了一种传统解决方案，其描述了用于免授权UL数据传输的方案。然而，这种传统的解决方案是基于竞争的方案，类似于IEEE 802.11标准中使用的方案。特别地，在传统解决方案中，网络在时间、频率和/或代码域方面定义用于基于竞争的UL数据传输的物理资源。这使得能够在没有调度和相关的分配信令延迟的情况下发送数据分组。然而，由于冲突UL数据传输的高风险，基于竞争的访问方案在物理资源的使用方面是低效的。因此，传统的解决方案不适合产生高流量负载的用户。
基于调度或授权请求的方案的限制是大的信令开销，尤其是在传输的UL数据很小的情况下。例如，对于小到20比特的数据分组，基于调度或授权请求的典型机制所使用的资源大约为30％甚至50％。这种方案的另一个限制是调度请求和确认传输之间的高延迟。例如，在LTE中，UE首先必须通过在上行链路控制信道上的下一可能时机中调度请求来向网络通知上行链路资源的需求。然后，UE必须等待可能的上行链路分配。一旦接收到上行链路分配，UE必须在传输之后仍然等待分配的子帧和确认。由这种与调度相关的信令引起的这种延迟的减少对于延迟敏感的通信是至关重要的。
基于竞争的解决方案的局限性总是与UL数据冲突的高风险相关联。在UL数据冲突的情况下，数据不能被正确解码并且需要重传。这增加了延迟并使基于竞争的方案对于延迟敏感通信没有吸引力。此外，由于用于UL数据传输的容量需要大于实际使用以便具有低冲突概率，所以基于竞争的机制在无线资源的使用方面是低效的。因此，基于竞争的机制最适合于偶然的小型传输。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种解决方案，其减轻或解决了传统解决方案的缺点和问题。
本发明实施例的另一目的是提供一种用于免授权UL传输的系统和方法，其克服了基于竞争的解决方案的限制。这允许高效的免授权传输，而不管数据分组大小和数据负载如何，而不会降低无线通信系统中的网络性能。
本说明书和相应权利要求书中的“或”应被理解为涵盖“和”和“或”的数学OR，并且不被理解为XOR(异或)。
本公开和权利要求中的不定冠词“一”不限于“一个”，也可以理解为“一个或多个”，即复数。
上述目标通过独立权利要求的主题来解决。本发明的其它有利的实现形式可以在从属权利要求中找到。
根据本发明的第一方面，利用用于无线通信系统的网络节点来实现上述和其它目的，所述网络节点包括：
收发器，被配置为：
接收与多个用户设备相关联的多个参考信号；
处理器，被配置为：
基于所述接收的多个参考信号将所述多个用户设备分组为至少一个用户设备组，
将用于免授权数据传输的无线资源分配给用户设备组，
基于所述接收的多个参考信号和分配的无线资源，为所述用户设备组计算接收机滤波器；
其中所述收发器被配置为：
在所述分配的无线资源中接收来自所述用户设备组中的用户设备的多个免授权数据传输，
其中所述处理器被配置为：
基于计算的接收机滤波器，分离来自所述用户设备组中的用户设备(300n)的所述免授权数据传输。
根据第一方面，网络节点提供了许多优点。通过将用户设备分组为一个或多个组并计算接收机滤波器，实现了超低的冲突概率，其提供了高频谱效率。此外，像传统解决方案中那样由于缺少调度请求和调度等待时间，所以免授权传输就可以实现低延迟。
在根据第一方面的网络节点的第一可能的实现形式中，处理器被配置为：
确定该组用户设备中的至少一个用户设备的第一控制消息，其中所述第一控制消息指示所分配的无线资源，
其中所述收发器被配置为：
将所述第一控制消息传输给所述用户设备。
第一实现形式提供了一种信令机制，用于向所述用户设备通知所指示的为免授权传输分配的无线资源。
在根据第一方面或第一方面的第一实现形式的网络节点的第二可能实现形式中，所述处理器被配置为：
基于接收的多个参考信号导出所述多个用户设备的位置信息，
基于导出的所述多个用户设备的位置信息对所述多个用户设备进行分组。
第二种实现形式支持基于用户设备位置的分组。这种使用位置信息的方法可以用来分离(在空间域中)在相同的时间-频率-代码资源上发生的同步的免授权传输，从而提高频谱效率。当用户设备和网络节点之间的视线传播即将到来时尤其如此。
在根据第一方面的前述实现形式中的任一个或根据第一方面的网络节点的可能实现形式中，所述处理器被配置为：
导出所述接收的多个参考信号的空间相关性，
基于所述导出的空间相关性对所述多个用户设备进行分组。
在该实现形式中，通过使用空间相关性，可以在空间上对所述用户设备进行分组。因此，可以最小化传输冲突并且进一步提高频谱效率。当没有足够的自由度来同时服务所有活跃的用户设备时，例如多用户MIMO系统中时，尤其如此。
在根据第一方面的第一或第二实现形式的网络节点的第三可能实现形式中，所述处理器被配置为：
基于所述接收的多个参考信号来确定至少一个调制和编码方案MCS，
其中所述收发器被配置为：
向所述用户设备传输第二控制消息，其中，所述第二控制消息指示所述用户设备在所述免授权数据传输中使用的所述MCS。
通过基于所述接收的参考信号确定所述用户设备要使用的MCS，实现了提高的频谱效率。
在根据第一方面的第三实现形式的网络节点的第四种可能的实现形式中，所述第二控制消息还指示MCS更新指令，MCS更新指令用于指示所述用户设备更新用于所述免授权数据传输的所述MCS。
第四种实现形式还提供了MCS更新机制，用于使所述MCS适应变化的传播和/或干扰状况。从而能够提高频谱效率。
在根据第一方面的第三或第四实现形式的网络节点的第五可能实现形式中，所述第二控制消息还指示用户设备在免授权数据传输中针对不同无线资源使用的不同或多个MCS。
第五实现形式通过将不同的无线资源与不同的MCS相关联来优化频谱效率，因为相同的用户设备的不同的无线资源的信道条件和/或干扰条件将是不同的。
在根据第一方面或第一方面的前述实现形式中的任一个的网络节点的第六可能实现形式中，所述处理器被配置为：
将所述多个用户设备中的至少一个用户设备分组成至少两个不同的用户设备组。
第六种实现形式提供了给予不同用户设备不同的无线资源量的机制。例如，与活跃性较弱的用户设备相比，活跃的用户设备可以被给予更多的无线资源。从而，实现了提高的频谱效率。
在根据第一方面的任何前述实现形式或第一方面的网络节点的第七可能实现形式中，所述处理器被配置为：
估计来自所述用户设备组中的用户设备的多个接收的免授权数据传输中的数据分组的到达时间间隔，
基于接收的多个参考信号和所述估计的到达时间间隔重新计算用户设备组的接收机滤波器。
第七种实现形式利用接收数据分组的到达时间间隔的估计来计算接收机滤波器。从而，在接收机滤波器计算中使用从用户设备的到达时间间隔的估计导出的活跃程度，以提高频谱效率。
在根据第一方面或根据第一方面的前述实现形式中的任一个的网络节点的第八可能实现形式中，收发器被配置为：
接收与所述多个用户设备相关联的多个新参考信号，
其中所述处理器被配置为：
基于所述接收的多个新参考信号重新计算所述用户设备组的接收机滤波器。
第八实现形式使用从新接收的参考信号导出的更新的信道状态信息来计算接收机滤波器。因此，由于所述接收机滤波器适于改变传播和/或干扰条件，因此能够实现提高的频谱效率。
在根据第一方面的前述任一实现形式或第一方面的网络节点的第九可能实现形式中，所述收发器被配置为：
接收与所述多个用户设备相关联的多个新参考信号，
其中所述处理器被配置为：
基于所述接收的多个新参考信号将所述多个用户设备重新分组为至少一个新的用户设备组。
第九实现形式提供了一种考虑所述用户设备移动的分组机制。从而能够提高频谱效率。
在根据第一方面的前述实现形式中的任一者或第一方面的网络节点的第十可能实现形式中，其中为不同用户设备组分配的无线资源彼此正交。
第十实现形式通过针对不同的组使用正交的无线资源来减少或完全消除组间干扰。
根据本发明的第二方面，利用用于无线通信系统的用户设备来实现上述和其它目的，所述用户设备包括如下配置的收发器：
将至少一个参考信号发送到网络节点，
接收来自所述网络节点的第一控制消息，其中所述第一控制消息指示免授权数据传输的无线资源，
接收来自所述网络节点的第二控制消息，其中所述第二控制消息指示与指示的无线资源相关联的至少一个MCS，
使用所述指示的MCS在用于免授权数据传输的所述指示的无线资源中向所述网络节点发送数据分组。
根据第二方面的用户设备提供了许多优点。根据第二方面的用户设备能够进行由于没有调度请求和调度延迟而意味着低延迟的免授权传输。此外，所指示的无线资源中的传输将导致协调干扰。通过在指示的MCS中进行传输，还可以实现改善的频谱效率。
在根据第二方面的用户设备的第一可能实现形式中，所述第二控制消息还指示MCS更新指令，所述MCS更新指令指示所述用户设备更新用于所述免授权数据传输的所述MCS，
其中所述收发器被配置为：
使用另一个MCS在指示的无线资源中向所述网络节点传输数据分组。
第一种实现形式进一步提供了适应于改变的传播和/或干扰条件的MCS更新机制。从而，实现了提高的频谱效率。
在根据第二方面的第一可能实现形式或第一方面的用户设备的第二可能实现形式中，第二控制消息还指示所述用户设备在所述免授权数据传输中针对不同无线资源使用的不同MCS，
其中所述收发器被配置为：
使用用于不同无线资源的MCS在指示的无线资源中向所述网络节点传送数据分组。
第二实现形式通过将不同的无线资源与不同的MCS相关联来优化频谱效率，因为对于相同的用户设备不同无线资源的信道条件将不同。
根据本发明的第三方面，上述和其它目的通过一种方法来实现，该方法包括：
接收与多个用户设备相关联的多个参考信号，
基于接收的多个参考信号将所述多个用户设备分组为至少一个用户设备组，
将用于免授权数据传输的无线资源分配给用户设备组，
基于所述接收的多个参考信号和分配的无线资源，为所述用户设备组计算接收机滤波器，
在分配的无线资源中接收来自所述用户设备组中的用户设备的多个免授权数据传输，
基于计算的接收机滤波器，分离来自所述用户设备组中的用户设备(300n)的所述免授权数据传输。
在根据第三方面的方法的第一可能实现形式中，所述方法包括：
确定该组用户设备中的至少一个用户设备的第一控制消息，其中所述第一控制消息指示所分配的无线资源，
将所述第一控制消息传输给用户设备。
在根据第三方面或第三方面的第一实现形式的方法的第二可能实现形式中，所述方法包括：
基于接收的多个参考信号导出所述多个用户设备的位置信息，
基于所导出的所述多个用户设备的位置信息对多个用户设备进行分组。
在根据第三方面或第三方面的任何前述实现形式的方法的可能的实现形式中，所述方法包括：
导出接收的多个参考信号的空间相关性，
基于导出的空间相关性对所述多个用户设备进行分组。
在根据第三方面的第一或第二实现形式的方法的第三可能实现形式中，所述方法包括：
基于所述接收的多个参考信号来确定至少一个调制和编码方案MCS，
向所述用户设备发送第二控制消息，其中，所述第二控制消息指示所述用户设备在所述准许数据传输中使用的所述MCS。
在根据第三方面的第三实现形式的方法的第四可能实现形式中，所述第二控制消息还指示MCS更新指令，MCS更新指令用于指示所述用户设备更新用于所述免授权数据传输的所述MCS。
在根据第三方面的第三或第四实现形式的方法的第五可能实现形式中，所述第二控制消息还指示用户设备在免授权数据传输中针对不同无线资源使用的不同或多个MCS。
在根据第三方面或第三方面的前述任一实现形式的方法的第六可能实现形式中，所述方法包括：
将所述多个用户设备中的至少一个用户设备分组成至少两个不同的用户设备组。
在根据第三方面或第三方面的前述任一实现形式的方法的第七可能实现形式中，所述方法包括：
估计来自用户设备组中的用户设备的多个接收的免授权数据传输中的数据分组的到达时间间隔，
基于接收的多个参考信号和所述估计的到达时间间隔重新计算用户设备组的接收机滤波器。
在根据第三方面或第三方面的前述任一实现形式的方法的第八可能实现形式中，所述方法包括：
接收与所述多个用户设备相关联的多个新参考信号，
基于所述接收的多个新参考信号重新计算用户设备组的接收机滤波器。
在根据第三方面或第三方面的前述任一实现形式的方法的第九可能的实现形式中，所述方法包括：
接收与所述多个用户设备相关联的多个新的参考信号，
基于接收的多个新参考信号将多个用户设备重新分组为至少一个新的用户设备组。
在根据第三方面的任何前述实现形式或第三方面的方法的第十可能实现形式中，其中，为不同用户设备组分配的无线资源彼此正交。
根据本发明的第四方面，上述和其它目的通过一种方法来实现，所述方法包括：
将至少一个参考信号发送到网络节点，
接收来自所述网络节点的第一控制消息，其中所述第一控制消息指示免授权数据传输的无线资源，
接收来自所述网络节点的第二控制消息，其中所述第二控制消息指示与所述指示的无线资源相关联的至少一个MCS，
使用所述指示的MCS在用于免授权数据传输的所述指示的无线资源中向所述网络节点发送数据分组。
在根据第四方面的方法的第一可能的实现形式中，所述第二控制消息还指示MCS更新指令，所述MCS更新指令指示所述用户设备更新用于所述免授权数据传输的所述MCS，所述方法包括：
使用所述另一MCS在指示的无线资源中向所述网络节点传输数据分组。
在根据第四方面或第四方面的第一可能实现形式的方法的第二可能实现形式中，所述第二控制消息还指示所述用户设备在所述免授权数据传输中针对不同无线资源使用的不同MCS，所述方法包括：
使用用于不同无线资源的MCS在指示的无线资源中向所述网络节点传送数据分组。
根据第三和第四方面的任一方法的优点分别与根据第一和第二方面的网络节点和用户设备的优点相同。
本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于代码装置，当由处理装置运行时，所述计算机程序使所述处理装置执行根据本发明所述的任一方法。此外，本发明还涉及一种包括计算机可读介质和所述计算机程序的计算机程序产品，其中，所述计算机程序包括在计算机可读介质中，并且包括以下群组中的一个或多个：只读存储器(Read-Only Memory)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除EPROM)和硬盘驱动器。
通过以下详细描述，本发明的其它应用和优点将变得显而易见。
附图说明
附图旨在阐明和解释本发明的不同实施例，其中：
图1示出了根据本发明实施例的网络节点。
图2示出了根据本发明实施例的方法的流程图。
图3示出了根据本发明实施例的用户设备。
图4示出了根据本发明实施例的方法的流程图。
图5示出了无线通信系统中的本发明的实施例。
图6示出了本发明的一个实施例的流程图。
图7示出了本发明的一个实施例的流程图。
图8示出了用于两个不同的用户设备组的正交无线资源。
图9示出了接收机滤波器优化。
图10示出了本发明实施例的信令方面。
图11示出了本发明的实施例的性能结果。
具体实施方式
本发明的实施例涉及网络节点、用户设备和相应的方法，其使得用户设备能够以免授权的方式进行传输而不需要求助于基于竞争的传输。
图1示出了根据本发明实施例的网络节点100。网络节点100包括可通信地耦合到处理器104的收发器102，其中所述处理器104和所述收发器102通过图1中的箭头示出的通信方式110耦合。该实施例中的网络节点100还包括配置用于无线通信系统500(例如LTE)中的无线通信的天线106。例如，天线可以是是一个多用户多输入多输出(multi-usermultiple input multiple output,MU-MIMO)天线阵列。
根据本解决方案，网络节点100的收发器102被配置为接收与多个用户设备300a，300b，……，300n相关联的多个参考信号502a，502b，……，502n(参见图5)。网络节点100的处理器104被配置为基于接收的多个参考信号502a，502b，……，502n将多个用户设备300a，300b，……，300n分组为至少一个用户设备组310n。处理器104还被配置为将用于免授权数据传输的无线资源分配给用户设备组310n。处理器104还被配置为基于接收的多个参考信号502a，502b，……，502n和分配的无线资源，为用户设备组310n计算接收机滤波器106。收发机102还被配置为在分配的无线资源中接收来自用户设备组310n中的用户设备300n的多个免授权数据传输。处理器104还被配置为基于计算的接收机滤波器106，分离来自用户设备组中的用户设备300n的免授权数据传输。在图1中示出处理器104如何将用户设备分组成一个或多个用户设备组310a，310b，……，310n。
图2示出了根据本发明实施例的相应方法200，其可以在例如图1所示的网络节点100中执行。方法200包括接收202与多个用户设备300a，300b，……，300n相关联的多个参考信号502a，502b，……，502n。方法200还包括基于多个接收的参考信号502a，502b，……，502n将多个用户设备300a，300b，……，300n分组204为至少一个用户设备组310n。方法200还包括将用于免授权数据传输的无线资源分配206给用户设备组310n。方法200还包括基于接收的多个参考信号502a，502b，……，502n和分配的无线资源，为该组用户设备310n计算208接收机滤波器106。方法200还包括在分配的无线资源中接收210来自用户设备组310n中的用户设备300n的多个免授权数据传输。方法200还包括基于计算的接收机滤波器106，分离212来自所述用户设备组中的用户设备300n的免授权数据传输。
这里描述的网络节点100还可以表示为接入节点或接入点或基站，例如无线基站(Radio Base Station,RBS)，其在一些网络中可以被称为发射机、“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”、“gNB”或“B节点”，具体取决于所使用的技术和术语。接入网络节点可以是不同的类，例如宏eNodeB、、家庭eNodeB或微微基站，基于传输功率，从而也可以是小区大小。接入网络节点可以是站(Station,STA)，其是包含接入无线介质(Wireless Medium,WM)的符合IEEE 802.11的媒体访问控制(Media Access Control,MAC)和物理层(Physical Layer,PHY)接口的任何设备。接入网络节点300a、300b也可以是有线通信系统中的网络节点。此外，支持由IEEE、因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)、国际电信联盟(International Telecommunications Union,ITU)、3GPP标准、第五代(fifth-generation,5G)标准等发布的标准。在各种实施例中，网络节点400可以根据一个或多个IEEE 802标准包括用于WLAN的IEEE 802.11标准(例如，802.11a、b、g/h、j、n和变体)和/或用于WMAN和/或3GPP LTE标准的802.16标准(例如，802.16-2004、802.16.2-2004、802.16e、802.16f和变体)来传送信息。接入网络节点300a、300b可以根据地面数字视频广播(Digital Video Broadcasting Terrestrial,DVB-T)广播标准和高性能无线局域网(Highperformance radio Local Area Network,HiperLAN)标准中的一个或多个传送信息。
在一个实施例中，网络节点100的处理器104被配置为确定用户设备组310n中的至少一个用户设备300n的第一控制消息504n。第一控制消息504n指示用于免授权传输的所分配的无线资源。收发器102还被配置为将第一控制消息504n传输到用户设备300n。因此，该实施例涉及将所分配的无线资源用信号通知给用户设备以进行免授权传输。
在一个实施例中，假定每个用户设备300周期性地向网络节点100发送UL参考信号，例如，通过传输所谓的信标信号。这种UL参考信号在物理资源上传输，并且它们在用户设备300a，300b，……，300n之间不重叠(即，正交)。这些UL参考信号用于获取发射机处的信道状态信息(channel state information at the transmitter,CSIT)。或者，可以使用这种UL参考信号来估计和跟踪用户设备300n的位置以导出位置信息。UL参考信号以这样的方式分配，即只要用户设备300n发送免授权的UL数据，就可以假定最新的CSIT或粗略位置估计。
特别地，网络节点100可以从周期性传输的UL参考信号估计和跟踪用户设备300n的信道和/或位置。这使得网络节点100能够以如下方式计算其MU-MIMO能力的天线阵列的接收机滤波器权重，只要用户设备300n的信道和/或位置不同，网络节点100就可以接收在相同时间和频率资源上发送的用户设备传输。因此，来自多个用户设备的UL传输可以在空间上分离并以无差错的方式接收。
为了进一步减少控制信令，默认情况下由用户设备300进行的UL免授权传输可以使用鲁棒的调制和编码方案(modulation and coding scheme,MCS)。然而，为了优化所提出的方案的整体性能，网络节点100可以为用户设备单独更新MCS，并且当网络节点100检测到用于确定MCS的信号与干扰加噪声比(signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)已经过时时，进一步重新更新。
在进一步的实施例中，处理器104还被配置为基于多个接收的参考信号502a，502b，……，502n来确定至少一个MCS。此外，收发器102被配置为向用户设备300n发送第二控制消息506n。第二控制消息506n指示用户设备300n在免授权数据传输中使用的MCS。
在一个实施例中，第一控制消息504n和第二控制消息506n在不同的时间实例中被传输。在另一个实施例中，第一控制消息504n和第二控制消息506n在相同的时间实例中被传输，例如，在相同的控制信号中。
在一个实施例中，第二控制消息506n还指示MCS更新指令，指示用户设备300n更新用于免授权数据传输的MCS。从而提供MCS更新机制。
在一个实施例中，第二控制消息506n还指示由用户设备300n用于免授权数据传输中的不同无线资源的不同或者多个MCS。
图3示出了根据本发明实施例的用户设备300。用户设备300包括可通信地耦合到处理器304的收发器302，其中处理器304和收发器302通过图1中箭头示出的通信方式310耦合。本实施例中的用户设备300还包括配置用于无线通信系统500中的无线通信的天线306。
根据本解决方案，用户设备300的收发器302被配置为将至少一个参考信号502n发送到网络节点100。收发器302还被配置为接收来自网络节点100的第一控制消息504n。第一控制消息504n指示免授权数据传输的无线资源。收发器302还被配置为接收来自网络节点100的第二控制消息506n。第二控制消息506n指示与指示的无线资源相关联的至少一个MCS。收发器302还被配置为使用指示的MCS在用于免授权数据传输的指示的无线资源中向网络节点100发送数据分组。
图4示出了根据本发明实施例的对应方法400，其可以在诸如图3所示的用户设备300中执行。方法400包括将至少一个参考信号502n传输402到网络节点100。方法400还包括接收404来自网络节点100的第一控制消息504n，其中第一控制消息504n指示免授权数据传输的无线资源。方法400还包括接收406来自网络节点100的第二控制消息，其中第二控制消息506n指示与指示的无线资源相关联的至少一个MCS。方法400进一步包括使用指示的MCS在指示的无线资源中向网络节点100发送408数据分组。
这里描述的用户设备300可以是能够在无线通信系统(有时也称为蜂窝无线系统)中无线通信的用户设备(User Equipment,UE)、移动台(mobile station,MS)、无线终端或移动终端中无线通信的任何设备。UE可以进一步被称为移动电话、蜂窝电话、计算机平板电脑或具有无线能力的膝上型电脑。在本上下文中的UE例如可以是手提式的、便携式的、手持式的、计算机包括的或车载的移动设备，其能够经由无线接入网络与另一个实体通信语音或数据，例如另一个接收机或服务器。UE可以是站(STA)，其是包含到无线介质(WM)的符合IEEE 802.11的媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)接口的任何设备。此外，支持由IEEE、因特网工程任务组(IETF)、国际电信联盟(ITU)、3GPP标准、第五代(5G)标准等发布的标准。在各种实施例中，网络节点400可以根据一个或多个IEEE 802标准包括用于WLAN的IEEE802.11标准(例如，802.11a、b、g/h、j、n和变体)和/或用于WMAN和/或3GPP LTE标准的802.16标准(例如，802.16-2004、802.16.2-2004、802.16e、802.16f和变体)来传送信息。接入网络节点300a、300b可以根据地面数字视频广播(DVB-T)广播标准和高性能无线局域网(HiperLAN)标准中的一个或多个传送信息。
为了适应关于网络侧的可用自由度的高用户设备密度，用户设备300a，300b，……，300n被分成单独的用户设备组310a，310b，……，310n。这些组可以被分配非重叠的时间或频率或码资源块以用于免授权UL传输。但是，在每个组内，同一组的用户设备共享这样的资源块。要注意的是，至少一个用户设备300可以被分配给两个或更多个组。例如，各种调度度量可以用于用户分组。这些度量可以是例如用户之间的空间正交性、过去的平均用户吞吐量、SINR估计、自上次信道状态信息(Channel State Information,CSI)测量以来的时间等。
如前所述，一个这种度量基于接收的多个参考信号502a，502b，……，502n。基于可能意味着一些替代品。一个例子是与信号强度和干扰有关的所有方面。其它例子可涉及位置和空间相关性，例如，可以从接收的参考信号502a，502b，……，502n导出。
因此，在一个实施例中，网络节点100的处理器104被配置为基于接收的多个参考信号502a，502b，……，502n来导出用于用户设备300a，300b，……，300n的位置信息。处理器104还被配置为基于导出的多个用户设备300a，300b，……，300n的位置信息对多个用户设备300a，300b，……，300n进行分组。
因此，在另一实施例中，网络节点100的处理器104被配置为导出多个接收的参考信号502a，502b，……，502n的空间相关性，并基于导出的空间相关性对用户设备300a，300b，……，300n进行分组。
图5示出了无线通信系统500中的本解决方案。网络节点100接收与用户设备300a，300b，……，300n相关联的参考信号502a，502b，……，502n。网络节点100基于接收的参考信号502a，502b，……，502n对用户设备300a，300b，……，300n进行分组。此后，网络节点100分配无线资源并计算一个或多个接收机滤波器106。在图5中进一步示出了网络节点100如何将第一控制消息504n和第二控制消息506n发送到用户设备300n。在接收到第一控制消息504n和第二控制消息506n时，用户设备300n在到网络节点100的上行链路(UL)中以免授权的方式进行传输。在第一控制消息504n中指示的无线资源中执行免授权传输。进一步在第二控制消息504n中指示的MCS中执行所述免授权传输。
图6示出了本发明的一个实施例的流程图，其中用户设备被分组为不同的组。在步骤602处，网络节点100生成可以发送UL数据的潜在活跃用户设备的列表。在步骤604，网络节点100将潜在活跃的用户设备分组为一个或多个组。如果网络节点100可以支持所有可能活跃的用户设备，则一个组就足够了。否则，网络节点100将潜在活跃的用户设备分组为多个组。在步骤606，网络节点100将正交无线资源分配给不同的组。正交无线资源可以是非重叠的时间、频率、代码等。然而，同一组内的无线资源不是正交的。
图7示出了用于网络节点100处的接收机滤波器重新计算和MCS索引更新过程的机制。在步骤702，网络节点100从用户设备接收新的参考信号502a'，502b'，……，502n'(也参见图5)。基于新的参考信号502a'，502b'，……，502n'，网络节点100可以将用户设备重新分组成用户设备组的新星座。在步骤704，网络节点100重新计算每个组的接收机滤波器。在步骤706，网络节点100估计组中所有用户设备的SNIR。在步骤708，网络节点100基于估计的SNR检查用信号通知组中的用户设备的MCS是否仍然有效。如果已经用信号通知的MCS是有效的，则不执行进一步的动作，即，图7中的是。然而，如果已经用信号通知的MCS无效，即图7中的否，则网络节点100在步骤710更新用于组中的用户设备的MCS并在第二控制消息中向用户设备发信号通知更新的MCS(图7中未示出)。
如图7所示，步骤704由步骤702触发，即当新的CSIT被采集(例如，测量上行链路导频信号)时，或者用户设备的位置被更新，或用户设备是移除或添加到组中，网络节点100在步骤704重新计算多天线接收机滤波器。接收机滤波器用于在存在干扰和噪声的情况下以空间选择性的方式接收感兴趣的信号。分别为每个用户组完成接收机滤波器更新。一旦多天线接收机滤波器由网络节点100计算，就在步骤706中为所有用户设备更新SINR估计。在步骤708，如果针对给定用户设备的新计算的SINR估计导致与用户设备所使用的MCS值显著不同的MCS值，网络节点100在DL控制信道上向用户设备发送更新的MCS指令(例如，更新索引)以供用户设备用于随后的免授权UL数据传输。
因此，在一个实施例中，网络节点100的收发器102被配置为接收与多个用户设备300a，300b，……，300n相关联的多个新的参考信号502a'，502b'，……，502n'。此外，网络节点100的处理器104被配置为基于接收的多个新参考信号502a'，502b'，……，502n'来重新计算接收机滤波器106。
在另一施例中，网络节点100的收发器102被配置为接收与多个用户设备300a，300b，……，300n相关联的多个新的参考信号502a'，502b'，……，502n'。此外，网络节点100的处理器104被配置为基于多个接收的新参考信号502a'，502b'，……，502n'将多个用户设备300a，300b，……，300n重新分组为至少一个新的用户设备组310n。
由此呈现对图7的一些进一步评论。首先，假设活跃用户设备周期性地传输UL参考信号，使得网络节点可以跟踪MIMO信道和/或用户设备的位置。其次，图7中所示的网络节点过程可以由基站或控制网络内的基站的其它网络设备执行，例如无线网络控制器等控制设备。最后，图7中的实施例假设“最坏情况”情形，因为假设在计算接收机滤波器时以及在估计用于选择MCS的SINR时，组内的所有UE可以同时发送。
如上所述，可以将用户设备300同时分配给多个组。这意味着分配给多个组的用户设备300可以利用分配给多个组的无线资源来发送免授权UL传输。然而，网络节点100因此必须为用户设备300被分配给的每个组计算单独的用户特定MCS。用户设备300可以通过控制信令动态地配置，或者例如与RRC信令一起分配使用具有预定义组索引的预定义无线资源。然后，只有对应于所分配的无线资源的UL组索引(或多个索引)可以用信号通知给UE。
物理资源分配的简化示例在图8中示出。如图8中的示例所示，存在两组用户设备，其被分配正交无线资源，因为它们被允许在不同时刻发送。
在一个实施例中，网络节点100估计每个用户设备300的UL分组到达时间间隔。因此，网络节点100能够优化接收机滤波器和SINR估计，因为它可以成功地预测用户设备最可能不会传输的时间段。为了提高可预测性，还可以通过为各个用户设备分配半持久UL传输窗口来强制用户设备仅使用特定时间窗口。
在图9中，通过示出用户1、2、3和4的UL传输时间窗口(使用相同的频率)来说明接收机滤波器计算优化。网络节点通过估计数据分组的到达时间间隔来推断这种UL传输。在图9中的处理框A中，接收机滤波器和MCS在时隙边缘处被更新。这允许在每个时间段计算用户设备的最佳MCS。然而，为了从该过程获益，每当接收机滤波器改变时，网络节点100需要为用户设备指示新的MCS。这可以通过例如以下方式完成，针对每个用户设备的每个时隙给出不同的MCS值。MCS或者由DL控制信号更新，或者由用户设备300从预先分配的MCS分配表中独立地更新。例如，如果在特定时间段内有N个时隙，则可以在该时间段内分配N个不同的MCS。如果假设当应用不同的接收机滤波器时用户设备的SINR估计值发生显著变化，则还应该改变MCS以便达到最佳性能。在图9中，可以看出，用户4需要为5个相邻时隙分配5个不同的MCS，以便优化相应的接收机滤波器。如果在这5个时隙期间信道没有显著老化，则SINR估计不会改变，并且用户4可以再次重用相同的MCS分配。因此，不需要改变。还可以看出，用户3仅用1MCS值就能达到最佳性能。用户1和2将需要2MCS值。如前所述，如果需要较少的MCS指示信令，则还可以根据最坏情况场景(即，假设每个用户同时发送)为每个用户设备分配单个MCS。为了优化性能，必须针对每组不同的用户设备更新接收机滤波器。这也导致用户设备经历的SINR变化，这意味着接收机滤波器中每个不同的用户设备集合需要最可能不同的MCS。这意味着如果性能最大化是目标，则每个用户设备300需要多个MCS。另一种选择是仅使用单一(“最坏情况”)接收机滤波器来最小化MCS更新。
应该注意的是，网络节点100还可以应用多个接收机滤波器，即通过使用可能发送的用户的不同组合来针对接收到的信号来计算多个接收机滤波器选项并且使用最优接收机滤波器。然而，问题在于用户设备300不知道该过程并且因此MCS已经事先被指示给用户设备300。为了在可靠性和性能之间进行折衷，MCS选择对于SINR估计和估计的由例如由用户移动性引起的信道老化可能是悲观的或乐观的。频道老化最可能导致实际传输的SINR较低，这是从前一段时间发送的导频估算的。
图10示出了本发明的一些其它重要的信令方面。网络节点100从用户设备300接收参考信号500n。根据实施例，网络节点100将第一控制消息504和第二控制消息506发送到用户设备300。所提到的控制消息504和506的内容先前已被描述过。用户设备300分别根据第一和第二控制消息504和506执行免授权(grant-free,GF)传输。用户设备300继续发送参考信号，在图10中表示为新的参考信号502n'。基于新的参考信号502n'，网络节点100可以重新组合用户设备300，重新计算接收机滤波器106，重新计算MCS等等。只要用户设备300是活跃的，图10中示出的更新和反馈机制就可以继续。
本发明的实施例的效果是活跃用户设备能够在没有调度和授权信令负担的情况下发送其UL数据。用户设备可以独立地利用可用的UL无线资源，因为它们看起来最好，这意味着传输可以开始和停止，例如，在任何OFDM符号处。此外，与传统解决方案相比，在本解决方案中不需要或不必要基于竞争的方案，其带来无线通信系统500中的频谱效率提高。
利用动态5G TDD系统级模拟器也证明了本解决方案的有效性。模拟器对超密集网络进行建模，该网络由每个有20个天线的网络节点(或基站)组成。假设用户设备移动50km/h，密度为1000个用户/km2。DL和UL资源之间的分割为50-50，以便于DL和UL之间的性能比较。在仿真中，UL传输的相同物理资源被分配给仿真区域内的所有用户设备。所有用户设备都是活跃的，因此以导频的形式发送UL参考信号。网络使用这种导频传输来保持所有用户设备的信道状态信息是最新的。每当新的信道测量可用时，网络节点就独立地更新其接收机滤波器。每次重新计算接收机滤波器时更新SINR估计值，并且如果SINR估计值发生显著变化，则向用户设备发信号通知MCS。为了模拟最坏的情况，所有用户设备始终使用完整缓冲区发送UL数据。
如上所述的模拟研究的性能结果在UL吞吐量CDF中示出为图11。图11中的X轴表示以Mbps为单位的用户吞吐量，图11中的Y轴表示概率。从图11可以看出，本解决方案运行良好。在模拟期间，只有1％的用户经历上行链路传输的全部中断。但是，必须记住的是，实际上，数据业务具有突发性质，这会减少同时传输的量，从而减少干扰。此外，通过对用户设备进行分组并为单独的用户设备组分配单独的时间或频率或代码资源，可以减少干扰以实现更均匀的吞吐量分配。5G超密集网络中建议的免费上行链路解决方案的最差情况性能，用户移动速度为50km/h。应该进一步注意的是，传统的基于竞争的免授权解决方案的性能已经在很小的上行链路业务负载下已经崩溃。该模拟研究表明，本免授权解决方案至少在所研究的环境中，即在超密网络中，将适用于所有UL数据传输。
此外，根据本发明的任意方法可以在具有代码装置的计算机程序中实现，当所述计算机程序由处理装置运行时使所述处理装置执行所述方法的步骤。计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质基本上可以包括任意存储器，例如，只读存储器(Read-Only Memory)、PROM(可编程序只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)或硬盘驱动器。
此外，本领域技术人员认识到，本发明的网络节点100和用户设备300包括用于执行本发明解决方案的必要通信能力，例如，以功能、装置、单元、元件等形式存在。其它这种装置、单元、元件和功能的示例是：处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、解速率匹配器、映射单元、乘法器、决策单元、选择单元、交换机、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收机单元、发送器单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、电源单元、馈电器、通信接口、通信协议等，其被适当地设置在一起用以执行本发明解决方案。
特别地，本发明网络节点100和用户设备300的处理器包括，例如，中央处理器(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或可以解释并执行指令的其它处理逻辑中的一个或多个实例。因此，表述“处理器”可以表示包括多个处理电路的处理电路，例如，上述任一、部分或全部处理电路。处理电路还可以执行用于输入、输出以及包括数据缓冲和设备控制功能的处理数据的数据处理功能，例如，呼叫处理控制、用户界面控制等。
最后，应当理解，本发明并不限于上述实施例，而是涉及并包括在所附独立权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种用于无线通信系统(500)的网络节点，所述网络节点(100)包括：
收发器(102)，被配置为：
接收与多个用户设备(300a，300b，……，300n)相关联的多个参考信号(502a，502b，……，502n)；
处理器(104)，被配置为：
基于所述接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)将所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)分组为至少一个用户设备组(310n)；
将用于免授权数据传输的无线资源分配给所述用户设备组(310n)，
基于所述接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)和所述分配的无线资源，为所述用户设备组(310n)计算接收机滤波器(106)；
其中所述收发器(102)被配置为：
在所述分配的无线资源中接收来自所述用户设备组(310n)中的用户设备(300n)的多个免授权数据传输，
其中所述处理器(104)被配置为：
基于所述计算的接收机滤波器(106)，分离来自所述用户设备组中的用户设备(300n)的所述免授权数据传输。
2.根据权利要求1所述的网络节点(100)，其中所述处理器(104)被配置为：
确定所述用户设备组(310n)中的至少一个用户设备(300n)的第一控制消息(504n)，其中所述第一控制消息(504n)指示所述分配的无线资源，
其中所述收发器(102)被配置为：
将所述第一控制消息(504n)传输给所述用户设备(300n)。
3.根据权利要求1或2所述的网络节点(100)，其中，所述处理器(104)被配置为：
基于所述接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)导出所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)的位置信息，
基于所述导出的所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)的位置信息对所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)进行分组。
4.根据权利要求2或3所述的网络节点(100)，其中所述处理器(104)被配置为：
基于所述接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)确定至少一个调制和编码方案MCS，
其中所述收发器(102)被配置为：
向所述用户设备(300n)发送第二控制消息(506n)，其中所述第二控制消息(506n)指示所述用户设备(300n)在所述免授权数据传输中使用的所述MCS。
5.根据权利要求4所述的网络节点(100)，其中，所述第二控制消息(506n)还指示MCS更新指令，所述MCS更新指令用于指示所述用户设备(300n)更新用于所述免授权数据传输的所述MCS。
6.根据权利要求4或5所述的网络节点(100)，其中，所述第二控制消息(506n)还指示所述用户设备(300n)在所述免授权数据传输中针对不同无线资源使用的不同MCS。
7.根据前述权利要求中任一项所述的网络节点(100)，其中，所述处理器(104)被配置为：
将所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)中的至少一个用户设备(300n)分组为至少两个不同的用户设备组(310a，310b，……，310n)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的网络节点(100)，其中，所述处理器(104)被配置为：
估计来自所述用户设备(310n)组中的用户设备(300n)的多个接收的免授权数据传输中的数据分组的到达时间间隔，
基于所述多个接收的参考信号(502a，502b，……，502n)和所述估计的到达时间间隔重新计算所述用户设备组(310n)的接收机滤波器(106)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的网络节点(100)，其中，所述收发器(102)被配置为：
接收与所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)相关联的多个新参考信号(502a'，502b'，……，502n')，
其中所述处理器(104)被配置为：
基于所述接收的多个新参考信号(502a'，502b'，……，502n')重新计算所述用户设备组(310n)的所述接收机滤波器(106)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的网络节点(100)，其中，所述收发器(102)被配置为：
接收与所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)相关联的多个新参考信号(502a'，502b'，……，502n')，
其中所述处理器(104)被配置为：
基于所述接收的多个新参考信号(502a'，502b'，……，502n')将所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)重新分组为至少一个新的用户设备组(310n)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的网络节点(100)，其中，为不同用户设备组(310a，310b，……，310n)分配的无线资源彼此正交。
12.一种用于无线通信系统(500)的用户设备，所述用户设备(300)包括：
收发器(302)，被配置为：
将至少一个参考信号(502n)发送到网络节点(100)，
接收来自所述网络节点(100)的第一控制消息(504n)，其中所述第一控制消息(504n)指示免授权数据传输的无线资源，
接收来自所述网络节点(100)的第二控制消息(506n)，其中所述第二控制消息(506n)指示与所述指示的无线资源相关联的至少一个MCS，
使用所述指示的MCS在用于免授权数据传输的所述指示的无线资源中向所述网络节点(100)发送数据分组。
13.根据权利要求12所述的用户设备(300)，其中，所述第二控制消息(506n)还指示MCS更新指令，所述MCS更新指令指示所述用户设备(300)更新用于所述免授权数据传输的所述MCS，
其中收发器(302)配置为：
使用所述另一MCS在所述指示的无线资源中向所述网络节点(100)传输数据分组。
14.根据权利要求12或13所述的用户设备(300)，其中，所述第二控制消息(506n)还指示所述用户设备(300n)在所述免授权数据传输中针对不同无线资源使用的不同MCS，
其中收发器(302)被配置为：
使用用于不同无线资源的所述MCS在所述指示的无线资源中向所述网络节点(100)传输数据分组。
15.方法(200)，包括：
接收(202)与多个用户设备(300a，300b，……，300n)相关联的多个参考信号(502a，502b，……，502n)，
基于所述接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)将所述多个用户设备(300a，300b，……，300n)分组(204)为至少一个用户设备(310n)组，
将用于免授权数据传输的无线资源分配(206)给所述用户设备组(310n)，
基于所述接收的多个参考信号(502a，502b，……，502n)和所述分配的无线资源，为所述用户设备组(310n)计算(208)接收机滤波器(106)，
在所述分配的无线资源中接收(210)来自所述用户设备组(310n)中的用户设备(300n)的多个免授权数据传输，
基于所述计算的接收机滤波器(106)，分离来自所述用户设备组中的用户设备(300n)的所述免授权数据传输。
16.方法(400)，包括：
将至少一个参考信号(502n)发送(402)到网络节点(100)，
接收(404)来自所述网络节点(100)的第一控制消息(504n)，其中所述第一控制消息(504n)指示免授权数据传输的无线资源，
接收(406)来自所述网络节点(100)的第二控制消息(506n)，其中所述第二控制消息(506n)指示与所述指示的无线资源相关联的至少一个MCS，
使用所述指示的MCS在所述指示的无线资源中向所述网络节点(100)发送(408)数据分组。
17.一种具有程序代码的计算机程序，用于当所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求15或16所述的方法。
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