CN109804673B - 基于传输功率在通信装置之间进行辨别 - Google Patents

基于传输功率在通信装置之间进行辨别 Download PDF

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Abstract

公开了一种在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置的方法。该方法包括确定通信系统的第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，参与涉及使用所确定的传输功率传输的所述信号的通信，并使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置可以包括在与通信系统的网络节点相关联的多个用户设备的相应用户设备中。第一无线通信装置可以包括在网络节点中。

Description

基于传输功率在通信装置之间进行辨别
技术领域
本发明大体上涉及无线通信领域。更具体地，其涉及在使用共享信道的不同无线通信装置之间进行辨别(discrimination)。
背景技术
无线(例如移动)数据业务量正在快速增长，在尝试递送高数据速率时遇到的一个困难是无线电传播信道的自然可变性(例如衰落)。
功率控制和自适应调制和编码是使信号质量和数据速率适应当前无线电信道条件的经典方法，可以应用于时间维度和频率维度之一或两者。需要在与信道变化所显现的相同的时间/频率标度(scale)上确定自适应，其通常可以对应于几毫秒和几百kHz，因此可能需要繁琐的信道估计和反馈机制。
在各种情况下，无线电信道条件可以在时间和/或频率上稳定或基本稳定。这样的条件可以被称为“非衰落”信道条件或硬化信道环境，并且它们可能由于无线电信道的物理特性而呈现(例如，对于迷你链路信道可以是这种情况)或者作为信号处理的结果而呈现(例如，对于应用大规模MIMO(多输入，多输出)的通信系统可以是这种情况)。例如，可以预期256天线系统中的信道增益变化为大约1dB，而在相同假设下的传统系统(即具有少量天线的系统)通常经历超过20dB的信道增益变化。通过限制时间和/或频率利用率，可以实现甚至更小的信道增益变化。
配备有大量天线的网络节点(如针对应用大规模MIMO的通信系统的情况)可以在相同的时间和/或在相同频带中同时调度多个用户设备，并使用线性信号处理方法与这些用户设备通信(例如，基于最大比(MR)和/或迫零(ZF)算法)。这使得能够对不断增加的数据业务量进行处理，而不需要更密集的网络部署。此外，每个网络节点可以控制其在应用大规模MIMO的通信系统中对其本地区域造成的干扰。
在网络节点处使用大量天线和适当选择的预编码导致在网络节点和用户设备(UE)之间的在时间和频率上稳定或基本稳定的有效信道。具有该特性的有效信道可以被称为硬化信道环境，用来实现它的方法可以被称为信道硬化。
信道硬化可以用于简化功率控制和自适应调制和编码。由于信道变化通过信道硬化被去除或至少(显著地)减少，因此可以在更大的时间/频率标度上确定自适应，这是大规模MIMO优于传统无线电接入技术的有益之处。
在大规模MIMO系统中，容量随着利用信道状态信息(CSI)进行预编码或波束赋形的所有信道的天线数量而增加。
然而，不利用发射机侧CSI的信道不能展示这种容量优点。不利用CSI的信道的示例是一些控制信道，例如UMTS LTE(通用移动电信标准长期演进，由第三代合作伙伴计划-3GPP倡导)中的调度请求(SR)信道和随机接入信道(RACH)。因此，当业务增加时，这些信道的相对开销也增加。通常，专用于这些信道的资源需要与用户设备的数量基本成比例地增加，以避免高冲突风险(例如，与可接受的错误率高度相关的风险)；例如，如果可接受的错误率为1％，则冲突率必须小得多，如果冲突率高于例如0.1％，则可以认为冲突风险高，而对于专用于利用CSI的信道的资源则不是这种情况。
因此，需要用来减少大规模MIMO系统中不利用发射机侧CSI的信道的相对开销的方法。
更一般地，需要能够或有助于在不同传输装置之间进行辨别(例如，解决冲突)的方法。
发明内容
应当强调的是，术语“包括”当在本说明书中使用时是用来指所提到的特征、整数(integers)、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、组件或其组群的存在或增加。
应当注意，在本文中，术语CSI广泛用于表示关于信道特性的信道探测和/或反馈，并且不意在仅限于UMTS LTE的CSI。
在本文中，术语用户设备用作指代可以与无线通信系统(例如，移动终端)相关地使用的任何无线通信设备，并且不应被解释为仅限于UMTS LTE的用户设备。
在本文中，当提及标识、UE标识、无线通信装置或用户设备的标识或类似表达时，这样的表达意在表示正在考虑的装置的广泛解释，包括但不限于在3GPP标准化的上下文中提及的UE标识(UE ID)。
此外，在本文中，UMTS LTE用作其中可适用实施例的系统的说明性示例，其也不应被解释为限制。相反，实施例可以同样适用于出现类似问题的其他通信系统。
在本文中，术语“RACH”和“SR”的使用意在指逻辑信道RACH和SR以及承载逻辑信道的对应的物理信道(如果适用的话)。通常，逻辑用语意在覆盖所有情况，而不管哪个物理信道正承载逻辑功能。例如，在UMTS LTE中，随机接入消息可以在物理随机接入信道(PRACH)上承载，调度请求消息可以在物理上行链路控制信道(PUCCH)上或在PRACH上承载。PUCCH是指派的信道，如果UE具有对应的资源并且是上行链路同步的，则UE可以在其上发送SR。如果UE不是上行链路同步的，则PRACH可以用于发送SR并启用上行链路同步。
一些实施例的目的在于解决或减轻上述或其他缺点中的至少一些。应当注意，实施例可以适用于期望在传输装置之间进行辨别并经历硬化信道环境的任何情况。因此，减少不利用CSI的信道的相对开销的优点不应被解释为限制。
根据第一方面，这通过在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置的方法来实现。
所述方法包括：确定通信系统的第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，参与涉及使用所确定的传输功率传输的所述信号的通信，以及使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。
硬化信道环境可以包括所使用的通信链路不经历信道变化或经历低信道变化的通信情况。这种情况可以是由于物理无线电通信信道本身的特性而导致的，和/或可以经由信号处理方法(例如，如上所例示的大规模MIMO)来实现。
低信道变化可以被定义为小于最大信道变化的变化。最大信道变化可以与用于编码信息的幅度差有关(例如，基本上小于幅度差)。例如，最大信道变化可以等于通过(基本上)小于1的因子缩放的幅度差。最大信道变化可以使得(由于信道变化)将接收机处的一个功率状态估计为另一个功率状态的错误概率保持在错误概率阈值以下。例如，可以使用瑞利信道中基础高斯随机变量的标准偏差来确定与最大信道变化相比较的变化。
通常，硬化信道环境可以指要使用的可能传输功率之间的最小差大于与信道变化相关联的值的情况。例如，该值可以是最大预期路径增益和最小预期路径增益之差、路径增益的标准偏差或其缩放版本。
涉及使用所确定的传输功率进行传输的信号的通信可以例如包括传输和/或接收信号。
在无线通信装置之间进行辨别可以例如包括解决无线通信装置之间的冲突和/或确定一个或多个无线通信装置的标识。例如，可以使用最强用户冲突解决(SUCR)方法来解决冲突。
在一些实施例中，传输功率可以被确定为与标称传输功率的传输功率偏移。
根据一些实施例，所确定的传输功率可以是专用于第二无线通信装置的。所确定的第二无线通信装置的传输功率可以与一个或多个第三无线通信装置要使用的相应传输功率不同。
在一些实施例中，确定传输功率可以包括传输功率的随机确定或伪随机确定。例如，该确定可以包括在多个可能的传输功率(或传输功率偏移)中随机选择传输功率(或传输功率偏移)。
在一些实施例中，所确定的传输功率可以根据传输功率模式而随时间变化。在这类实施例中，确定传输功率可以包括确定传输功率模式。例如，该确定可以包括在多个可能的传输功率模式中随机选择传输功率模式。
在一些实施例中，通信系统可以应用大规模多输入多输出(大规模MIMO)来提供硬化信道环境。在一些实施例中，大规模MIMO可以指应用大量天线。例如，大量可以包括与网络节点相关联的用户设备的(最大)数量的至少十倍或至少64个天线元件。大规模MIMO的其他已知或未来的定义也可以适用。
根据一些实施例，控制信息可以包括随机接入信道(RACH)和调度请求(SR)中的一个或多个。通常，控制信息可以是在用户设备和网络节点之间的上行链路中发送的信息。
在一些实施例中，使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别可以包括：使用最强用户冲突解决(SUCR)方法来解决第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间的冲突。
例如，在IEEE国际通信会议(ICC)的会议记录(5月23日至26日，马来西亚吉隆坡，2016年，第1-6页)中
Figure GDA0002020314510000051
Emil等人的“Random Access Protocol for MassiveMIMO：Strongest-User Collision Resolution(SUCR)(用于大规模MIMO的随机接入协议：最强用户冲突解决方案(SUCR))”中描述了SUCR方法-。
在一些实施例中，使用SUCR方法可以包括：网络节点接收使用所确定的传输功率传输的信号，基于所接收的信号来执行信道估计，以及使用基于信道估计的预编码来传输响应。响应可以例如是ACK/NACK消息。如果在信号的传输中，在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间发生了冲突，则信道估计是这些无线通信装置中的每个无线通信装置与网络节点之间的信道的叠加。
在一些实施例中，使用SUCR方法可以包括：第二无线通信装置接收响应并将响应的功率(或能量)与功率(或能量)阈值进行比较。通常，功率阈值可以与第二无线通信装置所使用的所确定的传输功率相关联(例如，可以等于所确定的传输功率的可能的缩放版本)。
如果所接收的功率超过阈值，则第二无线通信装置可以确定其信号在被网络节点接收时强于一个或多个第三无线通信装置的信号，并且通过根据正常过程(例如，如果响应是NACK消息则重新传输，如果响应是ACK消息则传输新分组)对响应作出反应来解决冲突。
如果所接收的功率未超过阈值，则第二无线通信装置可以确定其信号在被网络节点接收时弱于一个或多个第三无线通信装置的信号中的至少一个信号，并且通过允许一个或多个第三无线通信装置对响应作出反应来解决冲突。允许一个或多个第三无线通信装置对响应作出反应可以例如包括使用另一传输功率模式或其他传输签名来重新传输信号。备选地或附加地，允许一个或多个第三无线通信装置对响应作出反应可以例如包括在退避时段之后重新传输信号。
在一些实施例中，传输功率的确定可以基于第二无线通信装置的标识。
根据一些实施例，第一无线通信装置可以被包括在网络节点中，第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置可以被包括在与网络节点相关联的多个用户设备中的相应用户设备中。然后，确定第二无线通信装置要使用的传输功率可以包括：确定多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率，并且参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信可以包括接收该信号。
在一些实施例中，确定多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率可以包括：根据优先级在所述用户设备之间指派相应的传输功率，使得如果一个用户设备具有比另一用户设备更高的优先级，则向所述一个用户设备指派比所述另一用户设备更高的传输功率。
根据一些实施例，传输功率的确定可以基于第二无线通信装置的标识。然后，使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别可以包括：基于相应的所确定的传输功率和与每个用户设备相关的信道估计来确定至少第二无线通信装置的标识。在一些实施例中，还确定一个或多个第三无线通信装置的标识。
当第一无线通信装置被包括在网络节点中时，使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别可以包括：通过如下操作来解决第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间的冲突：基于所接收的信号执行信道估计，其中所述信道估计是冲突中涉及的无线通信装置中的每个无线通信装置之间的信道的叠加，并使用基于信道估计的预编码来传输响应。这可以被视为如本文中所提及和例示的使用SUCR方法的实施例。
根据一些实施例，第一无线通信装置和第二无线通信装置可以是被包括在与通信系统的网络节点相关联的多个用户设备中的用户设备中的同一个无线通信装置。一个或多个第三无线通信装置可以各自被包括在多个用户设备中的相应用户设备中。然后，参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信可以包括传输所述信号。
在一些实施例中，可以基于第二无线通信装置的传输缓冲区的状态来确定传输功率。例如，所述状态可以包括以下中的一个或多个：传输缓冲区中的数据量和传输缓冲区中的数据的优先级。
在一些实施例中，可以基于冲突风险来确定传输功率。例如，可以基于允许多少无线通信装置使用与第二无线通信装置相同的通信信道来估计冲突风险。
还可以考虑用传输缓冲区状态和冲突风险的组合来确定传输功率。
当第一无线通信装置和第二无线通信装置是包括在用户设备中的同一个无线通信装置时，使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别可以包括：通过如下操作来解决所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间的冲突：接收来自所述网络节点的响应(所述响应使用基于信道估计的预编码来传输，所述信道估计基于所传输的信号，其中，所述信道估计是所述冲突中涉及的每个无线通信装置之间的信道的叠加)，并基于所述响应的功率与阈值的比较来确定所述响应是否针对所述第一无线通信装置。
这可以被视为如本文中所提及和例示的使用SUCR方法的实施例。
第二方面是一种计算机程序产品，包括在其上具有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序能够被加载到数据处理单元中，并且当被数据处理单元运行时适于执行根据第一方面的方法。
第三方面是在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置。所述第一无线通信装置包括控制器，所述控制器适于：确定通信系统的第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信，以及使用所确定的传输功率在第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。
确定传输功率可以由包括在控制器中或在控制器外部但与控制器相关联的确定器来执行。
参与涉及所述信号的通信可以由包括在控制器中或在控制器外部但与控制器相关联的收发器来执行。
使用所确定的传输功率在第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别可以由包括在控制器中或在控制器外部但与控制器相关联的辨别器来执行。
第四方面是在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置。所述第一无线通信装置包括处理器和存储器，所述存储器包括可由处理器执行的指令，由此第一无线通信装置可被操作为：确定通信系统的第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信，以及使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。
第五方面是在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置。第一无线通信装置包括确定器、收发器和辨别器。所述确定器适于确定所述通信系统的第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率。所述收发器适于参与涉及使用所确定的传输功率传输所述信号的通信。所述辨别器适于使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。
第六方面是包括根据第三方面、第四方面或第五方面的第一无线通信装置的网络节点，第七方面是包括根据第三方面、第四方面或第五方面的第一无线通信装置的用户设备。
在一些实施例中，以上任一方面可以附加地具有与以上针对任一其他方面所述的各种特征中的任一特征相同或相对应的特征。
一些实施例的优点在于，可以实现不同的传输装置之间的辨别。
一些实施例的优点在于，在大规模MIMO系统中减少了不利用发射机侧CSI的信道的相对开销。
一些实施例的另一优点在于，可以以有效的方式解决冲突。
一些实施例的又一优点在于，即使发生冲突也可以确定所有传输无线通信装置的标识。
作为示例，对于给定量的资源，可以在大规模MIMO系统中显著地改善例如SR和/或RACH的容量，因此导致更少的开销和/或增加这些信道的容量。
附图说明
根据以下参考附图做出的对实施例的详细描述，其他目的、特征和优点将显而易见，在附图中：
图1是示出根据一些实施例的示例方法步骤的流程图；
图2是示出根据一些实施例的示例方法步骤和信令的组合流程图和信令图；
图3是示出根据一些实施例的示例方法步骤的流程图；
图4是示出根据一些实施例的示例方法步骤的流程图；
图5是示出根据一些实施例的示例传输功率的示意图；
图6是示出根据一些实施例的示例装置的示意框图；以及
图7是示出根据一些实施例的计算机可读介质的示意图。
具体实施方式
下面，将描述利用硬化信道环境，基于无线通信装置(例如，用户设备)相应的传输功率在传输所述无线通信装置之间进行辨别的实施例。
相应无线通信装置要使用的传输功率可以由网络节点确定并传送给无线通信装置。备选地，无线通信装置要使用的传输功率可以由无线通信装置自身确定。
要使用的传输功率的确定可以是随机的(或伪随机的)，或者可以基于无线通信装置的相应标识，基于无线通信装置之间的优先级层次结构(或者它们正在使用的服务，或者它们要传输的数据等)，基于无线通信装置的传输缓冲区状态，基于冲突风险或基于其组合。可以如何确定要使用的传输功率的其他示例也可以适用。
要使用的传输功率可以表示为绝对功率值或者表示为与标称功率值的偏移。例如，在3GPP标准化的背景下(特别参见3GPP技术规范(TS)36.213，第5.1.1.1、5.1.2.1、5.1.3.1节)，额外的偏移(例如以附加-正或负-项的形式)可以用于PUCCH(物理上行链路控制信道，传递SR)、RAR(随机接入响应)、PUSCH(物理上行链路共享信道)和SRS(探测参考符号)中的一个或多个的功率控制公式中。因此，该附加术语可以用作UE标识符(或用于传递其他信息)，如本文中详细描述的。
此外，传输功率可以根据传输功率模式而随时间变化。
无线通信装置之间的辨别利用硬化信道环境和所使用的传输功率。例如，该辨别可以包括应用SUCR方法来解决冲突和/或确定传输无线通信装置的标识，如下面将例示的。
在一个示例中，UE特定和时变功率偏移被用于大规模MIMO系统中的SR和/或RACH传输，并且功率偏移被用于竞争(冲突)解决，从而能够提高SR和/或RACH传输所使用的资源的利用率，因此，使系统中由于SR和/或RACH传输而引起的开销减少。
图1示出了根据一些实施例的在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置的示例方法100。
该方法包括：在步骤110中，确定通信系统的第二无线通信装置(用户设备，UE)要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率。
该方法还包括：在步骤120中，参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信。参与通信包括传输或接收信号。
在步骤130中，使用所确定的传输功率在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。
如将结合图3和图4所例示的那样，方法100可以由网络节点或由用户设备执行。因此，第一无线通信装置可以被包括在网络节点和用户设备之一中。此外，第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置可以被包括在与通信系统的网络节点相关联的多个用户设备中的相应用户设备中。
当第一无线通信装置被包括在网络节点中时，确定传输功率可以包括：确定多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率，以及参与通信可以包括：接收使用所确定的传输功率传输的信号。
当第一无线通信装置被包括在用户设备中时，第一无线通信装置和第二无线通信装置可以是同一个无线通信装置，参与通信可以包括使用所确定的传输功率来传输信号。
使用所确定的传输功率在无线通信装置之间进行辨别的一种方式是应用SUCR方法，例如，如以上提及的
Figure GDA0002020314510000111
Emil等人在“Random Access Protocol for MassiveMIMO：Strongest-User Collision Resolution(SUCR)(用于大规模MIMO的随机接入协议：最强用户冲突解决方案(SUCR))”所述。
图2示出了根据一些实施例的当应用SUCR时网络节点(NWN)210和两个用户设备(UE1、UE2)220、230之间的示例方法步骤和信令。该示例在阈值比较中使用能量，但使用功率值同样适用。
在该示例中，网络节点以向两个用户设备中的每个用户设备分配(251、252)传输功率开始。当方法100由网络节点(NWN 210)执行时，该分配可以作为步骤110的一部分执行。如果方法100由用户设备(UE1 220和UE2230中的任何一个或两者)执行，则可以不存在分配(251、252)，并且每个用户设备可以确定它们自己的传输功率。
该示例通过每个用户设备使用它们各自被分配的传输功率(如223、253和233和254所示)执行传输(例如，RACH或SR)来继续。
所述传输由网络节点接收，并且网络节点对接收传输的信道进行估计。如果发生冲突，则信道估计是由所使用的相应的传输功率加权的、UE1与网络节点之间的信道和UE2与网络节点之间的信道的叠加。
然后，网络节点发送针对所接收的传输的响应(例如，随机接入响应、调度许可或ACK/NACK，如果适用的话)，如215、255所示。该响应是基于信道估计的。如果信道估计是叠加，则该响应可以例如使用位于UE1和UE2的位置之间并且更靠近两者中使用最高传输功率的用户设备的波束来传输。
当在每个用户设备处接收到响应(如240所示)时，可以使用所接收的能量E(或备选地，所接收的功率)来解决任何冲突。例如，可以将所接收的能量与阈值(thr)进行比较，如241所示。
如果所接收的能量超过阈值(自步骤241的Y路径)，则该用户设备可以断定没有冲突，或者(如果发生了冲突)该用户设备使用了冲突的用户设备中的最高传输功率。然后，该用户设备可以以默认方式对响应做出反应，忽略可能已经发生的任何冲突，如242所示。
如果所接收的能量未超过阈值(自步骤241的N路径)，则该用户设备可以断定存在冲突，并且该用户设备未使用冲突的用户设备中的最高传输功率。然后，该用户设备可以通过允许另一用户设备(使用了最高传输功率)对响应作出反应并通过对传输233进行重新传输来解决冲突，如243所示。重新传输可以例如包括使用允许另一用户设备根据默认方式完成与网络节点的通信的退避时段。备选地或附加地，重新传输可以包括使用另一传输签名或传输功率模式。
使用所确定的传输功率在无线通信装置(用户设备)之间进行辨别的另一种方式是使用用户设备的相应传输功率来确定它们的标识。例如，网络节点可以将关于传输UE标识的多个假设中的每个假设的功率和与所接收的功率进行比较，并将差最小化。稍后将在本文中给出这种最小化问题的更详细的示例。根据一些实施例，该辨别可以与SUCR方法组合。
例如，如果网络节点已经确定了一组用户设备的相应传输功率，则所接收的信号可以与关于传输功率和硬化信道情况的知识一起使用以建立最小化问题，其解决方案是估计哪些用户设备对所接收的信号有贡献并因而参与了可能的冲突。嵌入在信号中的每个用户设备的标识序列可以实现这种辨别方法。
图3示出了根据一些实施例的示例方法300。当执行方法300的第一无线通信装置被包括在网络节点中，并且第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置被包括在与网络节点相关联的多个用户设备的相应用户设备中时，方法300可以被视为方法100的示例实现方式。
该方法包括，在步骤310(对比步骤110)中，确定多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率。例如，可以根据用户设备之间的优先次序、它们正在使用的服务或它们要传输的数据来指派传输功率。如步骤315所示，向每个用户设备通知所确定的传输功率分配。
该方法还包括，在步骤320(对比步骤120)中，接收使用所确定和分配的传输功率从多个用户设备中的一个或多个用户设备传输的信号。
然后，使用所确定的传输功率在对所接收的信号有贡献的用户设备之间进行辨别(对比步骤130)。该辨别可以包括使用SUCR解决冲突(步骤331，对比步骤215)和确定传输用户设备的标识(步骤332)中的任意一个或两者，两者都已经在上面进行了详细说明。
图4示出了根据一些实施例的示例方法400。当执行方法400的第一无线通信装置被包括在用户设备中，第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置也包括在多个用户设备的相应的用户设备中，且第一无线通信装置和第二无线通信装置是同一个(即，用户设备确定其自己的传输功率)时，方法400可以被视为方法100的示例实现方式。
该方法包括，在步骤410(对比步骤110)中，确定用户设备要使用的传输功率。该传输功率可以例如以随机(或伪随机)方式或基于传输缓冲区状态(缓冲区中的数据量、缓冲区中数据的优先级等)来确定。备选地或附加地，可以基于冲突风险来确定传输功率。例如，可以基于允许多少用户设备使用相同的通信信道来估计冲突风险。
该方法还包括，在步骤420(对比步骤120)中，使用所确定的传输功率向网络节点传输信号。
然后，将接收到的响应用于用户设备与潜在冲突的其他用户设备之间的辨别(对比步骤130)。该辨别可以包括使用SUCR解决冲突以确定是否使用所接收的响应(步骤430)，如已经在上面详细说明的(对比步骤241、242、243)。
图5示出了对三个用户设备520、530、540的示例传输功率确定，其中传输功率随由四个连续传输时间间隔(TTI)511、512、513、514示出的时间而变化。
在该示例中，网络节点可以分配三个不同的(绝对偏移或相对偏移)传输功率电平516、517、518。在第一个TTI 511中，UE 520被分配了最高传输功率电平516，UE 530被分配了最低传输功率电平518，UE 540被分配了中间传输功率电平517。在第二个TTI 512中，UE520被分配了中间传输功率电平517，UE 530被分配了最高传输功率电平516，UE 540被分配了最低传输功率电平518。在第三个TTI 513中，UE 520被分配了最高传输功率电平516，UE530被分配了中间传输功率电平517，UE 540被分配了最低传输功率电平518。在第四个TTI514中，UE 520被分配了中间传输功率电平517，UE 530被分配了最低传输功率电平518，UE540被分配了最高传输功率电平516。在一些实施例中，传输功率模式可以以4TTI的周期重复。
可以观察到，在该示例中，在用户设备520、530、540之间进行完全辨别(例如，在标识确定方面)是可能的，因为每个用户设备始终具有与其他两个用户设备不同的传输功率电平。
还可以观察到，用户设备520已被赋予比其他两个用户设备更高的优先级，因为其平均传输功率高于其他两个用户设备的平均传输功率。
图6是示出在硬化信道环境中操作的通信系统的示例第一无线通信装置600的示意图。示例装置600可以被包括在网络节点或用户设备中(如果适用的话)，并且可以例如适于执行如上(例如，结合图1至图4中的任何一个)所述的示例方法中的一个或多个。结合方法描述和例示的详细功能适用于装置600(已作必要修正)。
装置600包括控制器(CNTR)620，并且与收发器(TX/RX)610相关联或包括收发器(TX/RX)610。控制器适于使得(例如，通过确定器(DET)630)确定通信系统的第二无线通信装置要用于传输信号的传输功率。控制器还适于使得(例如，经由收发器610)参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信。控制器还适于使得使用所确定的传输功率(例如，通过辨别器(DISCR)640)在第二无线通信装置与一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别。根据各种实施例，确定器和/或辨别器可以被包括在控制器中，或者在控制器外部但与控制器相关联。控制器620可以由处理器实现，并且存储器(MEM)650也可以被包括在装置600中，所述存储器650包括可由处理器620执行的对本文所述操作的指令。
实施例在3GPP第五代(5G)系统中可以特别有益，在3GPP第五代(5G)系统中，它们可以例如被应用为基于UE标识的SR/RACH功率控制。
通常，传输功率确定涉及指派UE特定的传输功率，其可以或可以不随时间变化。在一些实施例中，每个UE具有与其他UE的传输功率不同的传输功率。在一些实施例中，UE的传输功率可以与一个或多个但不是所有其他UE的传输功率一致。
一般地，实施例利用如上所述的信道硬化现象。硬化信道环境导致在网络节点处接收的信号功率/能量(例如，SR/RACH的导频)或多或少地由用户设备的传输功率预先确定。因此，用户设备可以将信息调制到可以由网络节点识别的传输功率上。备选地或附加地，可以通过向不同用户分配不同的传输功率来实现网络对各用户设备的优先排序。备选地或附加地，网络可以在诸如SR/RACH之类的资源上过度分配(over-allocate)用户设备的数量，从而增加容量，因为冲突可以经由不同的传输功率来解决。
在一些实施例中，冲突解决可以是随机的或伪随机的(例如，使用RACH上基于UE标识的伪随机功率分配)。在这些实施例中，可以经由SUCR方法来实现冲突解决。
在一些实施例中，可以对冲突解决进行规划(例如，使用基于优先次序在SR资源上的功率分配)。在这类实施例中，网络节点可以使用所接收的信号的功率分布来确定UE标识和/或可以经由SUCR方法实现冲突解决。
在网络节点使用传输功率分配(以及因此而得到的所接收的信号的功率分布)来确定UE标识的示例中，网络节点可以具有关于UE和网络节点之间的信道条件的一些知识(例如，来自每个UE的预期接收功率(如果使用默认传输功率))。这样的示例特别适用于SR和指派的RACH资源(有时称为UL同步信号)。
在利用信道硬化特性的大规模MIMO系统的示例中，令βi为UEi的平均标称接收功率，并且令hi为UEi的M×1信道矢量。信道硬化意味着||hi||2≈Mβi。如果以对应的方式对另一个UE(UEk)进行建模，则遵循||hi+hk||2≈M(βi+βk)。
令C为要识别的传输信号的UE的索引集，并且令si＝[si，1，...，si，τ]为由UEi传输的τ长度序列(i∈C)，其中该序列由UE功率偏移(所确定的传输功率)确定。基站处的接收的信号将为yt＝∑i∈Chisi，t，t＝1，...，τ，根据信道硬化特性其满足
Figure GDA0002020314510000161
如果U是基站需要从其中识别子集C的可允许的UE的集合，则可以通过公式化优化问题来执行该识别。这种问题公式化的一个示例是最小二乘问题：
Figure GDA0002020314510000162
其中αi＝1表示UEi活跃的假设，αi＝0表示UEi空闲的假设。该问题可以通过用于最小二乘优化的任何合适的方法来解决，以导致对活跃UE的识别。这仅是一种可能的算法，并且可以使用其他合适的算法(例如，其他度量)来确定UE标识。
当冲突解决是基于UE的(例如，经由SUCR)时，网络节点可以不必知道是否存在冲突或不必知道传输UE的标识。这样的示例特别适用于RACH或在RACH被用作SR时特别适用。如上所述，网络节点可以执行SUCR协议以传输使用所接收的信号(例如，SR/RACH导频)进行波束形成的响应(对比331和215、255)，并且UE可以使用接收到的该响应的功率/能量来确定该响应是否用于其自身使用。
在网络节点确定UE的传输功率(例如，在功率偏移方面)的实施例中，可以与信道变化相关地确定功率偏移。即使在信道硬化的情况下，也可能存在一些信道变化(例如，由于干扰、路径增益负载、天线数量等)，并且如果网络节点知道或估计了这些信道变化，则可以选择功率偏移以补偿这种变化。例如，如果信道变化预期以高概率(例如99.9％)小于XdB，则可以选择功率偏移略微大于X dB。
备选地或附加地，网络节点可以如上面详细说明的那样确定UE标识，并且可以调整功率偏移以优化阈值检测器的概率，如结合SUCR所描述的(对比步骤241)。例如，如果一个UE表现出比其他UE更大和/或更快的变化，则可以为其指派比其他UE更高的传输功率(更大的偏移)。这种方法可以降低阈值检测器的错误概率，从而补偿由更大和/或更快的变化所导致的错误概率的增加。
当UE确定其自己的传输功率(例如，在偏移方面)并由此对序列传输(诸如SR或PRACH)执行幅度调制时，这可以用于传送除用户标识之外的其他类型的信息。
例如，可以经由对传输功率的选择来将传输缓冲区状态报告(BSR)嵌入到幅度调制中。如果传输缓冲区中的数据量高，则UE可以用高功率发送SR(正功率偏移)，如果传输缓冲区中的数据量低，则UE可以用低功率发送SR(负功率偏移)。
备选地或附加地，可以使用传输缓冲区中数据的优先级来确定传输功率。
如果两个(或更多个)用户设备传输冲突，则具有最大数据量和/或最高数据优先级的用户设备将选择最高的传输功率，并将因此最有可能赢得竞争。
根据一些实施例，幅度调制可以取决于UE是否是指派给特定SR/PRACH资源的唯一UE。如果UE是资源上的唯一UE，则可以将如在上面所详细说明的幅度调制用于传送BSR或数据优先级，如果UE不是资源上的唯一UE，则可以使用幅度调制来传递UE标识。
可以用软件或硬件或者其组合来实现所描述的实施例及其等同物。它们可以通过与通信设备相关联或者为一体的通用电路来执行，例如数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、协处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程硬件，或者由专用电路来执行，例如专用集成电路(ASIC)。所有这些形式预期包括在本公开的范围内。
实施例可以存在于电子设备(例如用户设备或网络节点)中，所述电子设备包括无线通信装置(布置/电路/逻辑/等)和/或执行根据任意实施例的方法。用户设备可以例如是无线通信终端、移动电话、智能电话、膝上型电脑等。例如，网络节点可以是基站、无线电接入节点等。
根据一些实施例，计算机程序产品包括计算机可读介质，如USB棒、插入式卡、嵌入式驱动器或只读存储器(ROM)(例如图7中所示出的CD-ROM700)。计算机可读介质可以在其上存储有包括程序指令的计算机程序。计算机程序可以加载到数据处理单元(PROC)720中，其可以例如被包括在诸如用户设备或网络节点之类的电子设备710中。当被加载到数据处理单元中时，所述计算机程序可以存储在与数据处理单元相关联或为一体的存储器(MEM)730中。根据一些实施例，当计算机程序载入数据处理单元并由数据处理单元运行时，该计算机程序可以导致对根据例如任意图1至图4所示出的方法的方法步骤的执行。
已经在本文中参照了各种实施例。然而，本领域技术人员应认识到，对所描述的实施例的多种变化仍然会落入权利要求的范围。
例如，本文描述的方法实施例通过一特定顺序执行的方法步骤来描述示例方法。然而，应当认识到，在不偏离权利要求的范围的情况下，这些事件顺序可以以另一顺序发生。此外，尽管某些方法步骤已经被描述为顺序执行，但它们可以并行执行。
通过相同的方式，应当注意的是，在实施例的描述中，将功能块划分为特定单元绝不是限制性的。相反，这些划分仅是示例性的。本文描述为一个单元的功能块可以划分为两个或更多个单元。通过相同的方式，在不偏离权利要求的范围的情况下，本文描述为实现为两个或更多个单元的功能块可以实现为单个单元。
因此，应当理解的是，描述的实施例的细节仅仅是用于示出的目的而不是限制。作为替代，落入权利要求范围内的所有变型都意在被包括在其中。

Claims (14)

1.一种用于在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置的方法，其中，所述第一无线通信装置被包括在网络节点中，并且第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置被包括在与所述网络节点相关联的多个用户设备中的相应用户设备中，所述方法包括：
确定(110、310、410)所述通信系统的所述第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，其中，确定第二无线通信装置要使用的传输功率包括：确定(310)所述多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率，其中，所述信号基于所述第二无线通信装置的标识；
参与(120、320、420)涉及使用所确定的传输功率传输的所述信号的通信，其中，所述参与包括：接收(320)所述信号；以及
使用(130、331、332、430)所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别，其中，所述使用(130、331、332、430)进一步包括：基于相应的所确定的传输功率和与每个用户设备相关的信道估计来确定(332)至少所述第二无线通信装置的所述标识；并且通过如下操作来解决(331)所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间的冲突：
基于所接收的信号来执行信道估计，其中所述信道估计是所述冲突中涉及的每个无线通信装置之间的信道的叠加；以及
使用基于所述信道估计的预编码来传输(215)响应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所确定的传输功率根据传输功率模式而随时间变化。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述通信系统应用大规模多输入多输出‘大规模MIMO’以提供硬化信道环境。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述控制信息包括随机接入信道RACH和调度请求SR中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输功率的确定是基于所述第二无线通信装置的所述标识的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率包括：根据优先级在所述用户设备之间指派相应的传输功率，使得如果一个用户设备具有比另一用户设备更高的优先级，则向所述一个用户设备指派比所述另一用户设备更高的传输功率。
7.一种计算机可读介质(800)，存储包括程序指令的计算机程序，所述计算机程序能够被加载到数据处理单元(710)中并适于当所述数据处理单元运行所述计算机程序时使得执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置，所述第一无线通信装置包括控制器(620)，其中，所述第一无线通信装置被包括在网络节点中，并且第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置被包括在与所述网络节点相关联的多个用户设备中的相应用户设备中，所述控制器(620)适于：
确定所述通信系统的所述第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，其中，确定第二无线通信装置要使用的传输功率包括：确定所述多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率，其中，所述信号基于所述第二无线通信装置的标识；
参与涉及使用所确定的传输功率传输的所述信号的通信，其中，所述参与包括：接收所述信号；以及
使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别，其中，所述控制器(620)适于通过基于相应的所确定的传输功率和与每个用户设备相关的信道估计来确定至少所述第二无线通信装置的所述标识，以使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别；并且通过如下操作来解决所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间的冲突：
基于所接收的信号来执行信道估计，其中所述信道估计是所述冲突中涉及的每个无线通信装置之间的信道的叠加；以及
使用基于所述信道估计的预编码来传输响应。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器适于使所述传输功率的确定根据传输功率模式而随时间变化。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述控制器适于：通过使得根据优先级在所述用户设备之间的指派相应的传输功率，从而如果一个用户设备具有比另一用户设备更高的优先级，则向所述一个用户设备指派比所述另一用户设备更高的传输功率，以确定多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率。
11.一种在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置，其中，所述第一无线通信装置被包括在网络节点中，并且第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置被包括在与所述网络节点相关联的多个用户设备中的相应用户设备中，所述第一无线通信装置包括处理器(620)和存储器(650)，所述存储器包括能够由所述处理器执行的指令，由此所述第一无线通信装置操作用于：
确定所述通信系统的所述第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，其中，确定第二无线通信装置要使用的传输功率包括：确定所述多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率，其中，所述信号基于所述第二无线通信装置的标识；
参与涉及使用所确定的传输功率传输的信号的通信，其中，所述参与包括：接收所述信号；以及
使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别，其中，所述第一无线通信装置进一步操作用于通过基于相应的所确定的传输功率和与每个用户设备相关的信道估计来确定至少所述第二无线通信装置的所述标识，以使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别；并且通过如下操作来解决所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间的冲突：
基于所接收的信号来执行信道估计，其中所述信道估计是所述冲突中涉及的每个无线通信装置之间的信道的叠加；以及
使用基于所述信道估计的预编码来传输响应。
12.一种在硬化信道环境中操作的通信系统的第一无线通信装置，其中，所述第一无线通信装置被包括在网络节点中，并且第二无线通信装置和一个或多个第三无线通信装置被包括在与所述网络节点相关联的多个用户设备中的相应用户设备中，所述第一无线通信装置包括：
确定器(630)，适于确定所述通信系统的所述第二无线通信装置要使用的用于传输承载控制信息的信号的传输功率，其中，确定第二无线通信装置要使用的传输功率包括：确定所述多个用户设备中的每个用户设备要使用的相应传输功率，其中，所述信号基于所述第二无线通信装置的标识；
收发器(610)，适于参与涉及使用所确定的传输功率传输的所述信号的通信，其中，所述参与包括：接收所述信号；以及
辨别器(640)，适于使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别，其中，为了使用所确定的传输功率在所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间进行辨别，所述辨别器(640)进一步适于基于相应的所确定的传输功率和与每个用户设备相关的信道估计来确定至少所述第二无线通信装置的所述标识；并且通过如下操作来解决所述第二无线通信装置与所述一个或多个第三无线通信装置之间的冲突：
基于所接收的信号来执行信道估计，其中所述信道估计是所述冲突中涉及的每个无线通信装置之间的信道的叠加；以及
使用基于所述信道估计的预编码来传输响应。
13.一种网络节点，包括根据权利要求8至10和11至12中任一项所述的第一无线通信装置(600)。
14.一种用户设备，包括根据权利要求8至10和11至12中任一项所述的第一无线通信装置(700)。
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