CN110268792B - 用于自适应前导码长度的基站、用户设备和无线通信系统 - Google Patents

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CN110268792B CN201780085645.1A CN201780085645A CN110268792B CN 110268792 B CN110268792 B CN 110268792B CN 201780085645 A CN201780085645 A CN 201780085645A CN 110268792 B CN110268792 B CN 110268792B
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Abstract

一种基站，被配置为控制无线通信网络的无线通信网络小区。基站被配置为使用随机接入过程建立到第一用户设备和到第二用户设备的连接。为了建立到第一用户设备的连接，基站被配置为使用第一随机接入前导码的序列，该序列具有第一长度。为了建立到第二用户设备的连接，基站被配置为使用第二随机接入前导码的序列，该序列具有第二长度。

Description

用于自适应前导码长度的基站、用户设备和无线通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信网络或系统领域，更具体地，涉及基站、用户设备、用于操作该用户设备的方法、无线通信网络、无线电信号和计算机程序。本发明还涉及对蜂窝随机接入信道中的多个/自适应前导码序列长度的支持。
背景技术
出于若干不同的原因而需要当前蜂窝标准(例如3GPP LTE)中的随机接入过程或处理，包括对空闲移动站的初始接入、在无线电链路故障之后重新建立与基站的关联、切换到不同的小区，以及在去往/来自已经丢失时间同步的移动站的下行链路/上行链路数据传输的情况下[1]。
预计未来的蜂窝网络将处理大量的物联网(IoT)设备。快速有效的随机接入过程对于大规模机器类型通信的成功至关重要。此外，IoT设备通常由必须持续数年的电池供电。然而，要传送的数据量受到限制。这使得能效成为具有大量IoT设备的蜂窝通信系统的最顶层设计目标之一。今天的蜂窝网络(例如LTE)中的随机接入信道使用前导码序列。
在当前的蜂窝通信系统中，使用固定长度的正交序列作为随机接入信道(RACH)前导码。为了提高性能，重复RACH前导码多次[2，4]。重复补偿了不同小区大小的影响[2]，并且有可能根据所接收的功率推导出重复次数[5，6]。
例如，在LTE中，通常应用839个符号的Zadoff-Chu(ZC)序列[1]。特别地，在FDD(频分双工)模式中，定义了四种不同的标准前导码格式(0-3)，其在循环前缀(CP)的大小和序列的持续时间方面不同。
图8a示出了3GPP LTE中使用的随机接入前导码的示意性框图[2]。具有TCP持续时间的循环前缀1100之后是具有TSEQ持续时间的序列1200。
图8b示出了说明不同的前导码格式(0-4)的持续时间TCP和TSEQ的不同值的表。通过重复随机接入前导码的序列简单地生成格式2和格式3的较长序列，参见图7a。第五前导码格式(4)使用139个符号的序列长度，并且仅针对TDD(时分双工)中的帧结构2定义。根据所使用的前导码格式，前导码传输从1ms(前导码格式0)跨越到3ms(前导码格式3)以适应不同的大小。图7b示出了为Ts(其被定义为1/(15000×2048)秒)的倍数的循环前缀1100和序列1200的不同持续时间。
通过重复随机接入前导码的序列来生成图8a中的格式2和格式3的较长序列。第五前导码格式(4)使用139个符号的序列长度，并且仅针对帧结构2(TDD-时分双工)定义。根据所使用的前导码格式，前导码传输时间从1ms(前导码格式0)跨越到3ms(前导码格式3)以适应不同的小区大小。如[1]中所述，“然后从所需的前导码序列能量与热噪声比Ep/N0导出所需的PRACH前导码序列持续时间TSEQ，以满足目标漏检和虚警概率，如下：
其中，N0是热噪声功率密度(单位为mW/Hz)。PRA是在基站(eNB)处接收的PRACH信号功率，Nf是接收机噪声系数(线性标度)。
3GPP LTE中的前导码格式对偶数或任何系统帧号中的PRACH的出现以及对所使用的子帧索引设置了进一步的限制，参见图9a中帧结构类型1(FDD)的表和图9b中帧结构类型2(TDD)的表(在[2]中)。
LTE中使用的ZC序列具有许多有益特性。最重要的是，由相同根序列的循环移位生成的序列是正交的。从不同ZC序列的循环移位获得的序列不是正交的，但是如果不超过某个小区半径则具有低互相关[7]。因此，通过循环移位单个根序列获得的正交序列优于非正交序列。仅当单个根序列不能生成所需数量的序列时，才使用另外的根序列。可以从单个根序列生成的序列的数量由序列的长度与循环移位大小的比来给定。
所给定的LTE中的现有838个根序列，仅在一个小区中广播第一根序列的索引。UE从[3]中列出的预定义顺序导出可用的前导码签名池。来自可用池的一定数量的序列用于无竞争接入，同时UE可以使用剩余的序列，用于基于竞争的随机接入。从基于竞争的池中，UE随机选择序列。
需要增强随机接入过程。
发明内容
一个目的是改进随机接入过程。
该目的通过独立权利要求中限定的主题来实现。
发明人已经发现，通过在无线通信网络小区中同时使用不同长度的随机接入序列，可以节省能量，特别是对于在使用短序列时由基站识别的用户设备来说可以节省能量。同时，当使用允许在基站处识别的较长序列时，可能面临漏检(即，序列的重新传输)的用户设备可以节省能量，并因此而避免重新传输。避免重新传输和节省能量允许改进随机接入过程。
发明人已进一步发现，当考虑指示由用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息时，可以改进无线通信网络小区的控制。该持续时间信息可以指示随机接入过程的质量，并且可以允许在基站处重新配置随机接入过程，以及可以因此而允许改进随机接入过程。
根据实施例，基站被配置为控制无线通信网络的无线通信网络小区。基站被配置为使用随机接入过程建立到第一用户设备和到第二用户设备的连接。为了建立到第一用户设备的连接，基站被配置为使用第一随机接入前导码的序列，该序列具有第一长度。为了建立到第二用户设备的连接，基站被配置为使用第二随机接入前导码的序列，该序列具有第二长度。因为可以实现不同的标准，所以使用不同长度的序列可以允许建立通信信道的高灵活性和高效率。
根据实施例，基站被配置为在第一时间建立第一连接，同时不接受具有第二长度的序列，在第二时间建立第二连接，同时不接受具有第一长度的序列。通过在一个时间实例处接受特定长度的序列，可以避免不同长度序列之间的干扰，这可以允许低错误率，以及允许由于对重新传输的较少尝试而导致的高效率。
根据实施例，具有第一长度的序列和具有第二长度的序列相对于彼此无重复，即，较长的序列不包括具有较短长度的序列的两个或更多个拷贝的重复。
当在基站处检测序列时，使用相对于彼此无重复的序列允许高精度。
根据实施例，第一用户设备和第二用户设备对传输质量的要求或对传输延迟的要求彼此不同。因此，序列的不同长度可以与不同的传输标准相关联，并且这可以允许实现服务质量。
根据实施例，基站被配置为向第一用户设备发送无线电信号，该无线电信号包括指示如下内容的信息：命令第一用户设备使用包括第一长度的序列。因此，基站可以确定要使用的序列的长度，其可以允许基站在小区中分发负载。
根据又一实施例，基站被配置为向第一用户设备发送无线电信号，该无线电信号包括指示如下内容的信息：命令第一用户设备使用具有第一长度的序列或使用具有第二长度的序列。这可以允许用户设备做出关于使用哪个长度的决定，并且可以允许无线通信网络小区中的高灵活性。
根据实施例，基站被配置为动态地改变第一长度中的一个和第二长度中的一个。这可以允许例如在负载状态或环境条件改变时动态调整无线通信网络小区中的通信。
根据实施例，基站被配置为接收指示由用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息。基站被配置为基于持续时间信息来调整对无线通信网络小区的控制。持续时间信息允许得出有关用户设备执行随机接入过程的有效程度的结论。这可以允许改变无线通信网络小区的控制，以便减少随机接入过程的持续时间，并因此增加网络小区的性能。
根据实施例，用户设备被配置为在无线通信网络小区中操作。用户设备被配置用于建立到基站的连接，以在第一随机接入过程期间发送具有第一长度的第一序列，以及在第二随机接入过程期间发送具有第二长度的第二序列，其中第一序列和第二序列相对于彼此无重复。使用不同的序列长度可以允许适合于特定情况的序列，并且可以允许随机接入过程的低能耗或高可靠性。
根据实施例，用户设备被配置为从基站接收无线电信号，该无线电信号包括指示如下内容的信息：命令用户设备使用具有第一长度的序列或使用具有第二长度的序列。用户设备被配置为基于用户设备的操作参数来选择具有第一长度的序列或具有第二长度的序列。这可以允许实现优先级类或服务质量管理，因为用户设备可以在不同长度之间进行选择，其中不同长度可以允许增加检测概率或者减少能耗，使得在执行随机接入过程时可以考虑操作参数。
根据实施例，用户设备被配置为从基站接收无线电信号，该无线电信号包括指示如下内容的信息：命令用户设备使用具有第一长度的序列或命令用户设备使用具有第二长度的序列。用户设备被配置为根据命令使用序列。这可以允许基站对无线通信网络小区的高可控性。
根据实施例，用户设备被配置为在无线通信网络小区中操作。用户设备被配置为通过执行随机接入过程来建立到无线通信网络小区中的基站的连接。用户设备被配置为将指示由用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息发送给基站。这可以允许使基站能够使用持续时间信息来控制无线通信网络小区。
又一实施例涉及根据本文中所描述的实施例的包括基站和用户设备的无线通信网络。
又一实施例涉及一种无线电信号，包括持续时间信息，该持续时间信息指示由在基站操作的无线通信网络小区中的用户设备执行的随机接入过程的持续时间。
又一实施例涉及一种无线电信号，包括指示如下内容的信息：命令用户设备使用第一序列池和第二序列池中的一个序列池的序列。
又一实施例涉及一种用于操作基站以控制无线通信网络的无线通信网络小区的方法。该方法包括使用随机接入过程建立到第一用户设备和到第二用户设备的连接。为了建立到第一用户设备的连接，使用第一随机接入前导码的序列，该序列具有第一长度。为了建立到第二用户设备的连接，使用第二随机接入前导码的序列，该序列具有第二长度。
根据又一实施例，一种用于操作基站以控制无线通信网络的无线通信网络小区的方法包括接收指示由用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息。该方法包括基于持续时间信息调整对无线通信网络小区的控制。
根据又一实施例，用于操作用户设备以在无线通信网络小区中操作的方法包括：为了建立到基站的连接，在第一随机接入过程期间，发送具有第一长度的第一序列，以及在第二随机接入过程期间，发送具有第二长度的第二序列，其中第一序列和第二序列相对于彼此无重复。
又一实施例涉及一种用于操作用户设备以在无线通信网络小区中操作的方法。该方法包括通过执行随机接入过程来建立到无线通信网络小区中的基站的连接。该方法还包括将指示由用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息发送给基站。
又一实施例涉及一种非暂时性计算机程序产品，包括存储指令的计算机可读介质，当在计算机上执行该指令时，执行根据本文中所描述的实施例的方法。
其他实施例在其他从属权利要求中定义。
附图说明
现在参考附图进一步详细描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了根据实施例的无线通信系统的示例的示意图；
图2示出了根据实施例的由基站操作的图1的无线通信网络的无线通信网络小区的示意图；
图3示出了根据实施例的随机接入过程的至少一部分的示意流程图；
图4a示出了表示根据实施例的用于随机接入过程的序列的示意图，该序列包括不同的长度；
图4b示出了根据实施例的第一序列池和第二序列池的示意图；
图5示出了根据实施例的可能的帧结构的示意图；
图6示出了根据实施例的根据用户设备未被基站识别的场景而多次发送的消息的示意性流程图；
图7示出了根据实施例的图1的无线通信网络小区的示意图，其中IoT设备直接与基站通信；
图8a示出了根据现有技术的随机接入前导码的示意性框图；以及
图8b示出了例示图8a的不同前导码格式的持续时间的不同值的表。
在下面的描述中，即使在不同的图中出现，同样的或等同的元素或者具有同样的或等同的功能的元素也由同样的或等同的附图标记来表示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了多个细节以提供对本发明的实施例的更透彻的解释。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，以框图形式而不是具体地示出了公知的结构和设备，以避免对本发明的实施例造成混淆。此外，除非另外具体指示，否则下文所述的不同实施例的特征可以彼此组合。
本文所描述的实施例可以指代无线通信网络小区中的用户设备的行为。尽管结合用户设备提供了描述，但不限于此，可以将相同的原理应用于无线通信网络中的其他节点，例如IoT设备等。
在3GPP中，存在三种不同种类的低功率设备：使用窄带宽(NB)的物联网(IoT)中使用的设备，因此NB-IoT增强的机器类型通信(eMTC或LTE-M)和大规模机器类型通信(mMTC)。与传统LTE系统相反，在窄带IoT(NB-IoT)中，物理层随机接入前导码基于单载波跳频符号组[2]。由于随机接入过程仍然存在，因此该解决方案也可以适应这些种类。本文所描述的实施例涉及通过基于竞争的随机接入过程接入随机接入信道的装置。
IoT设备可以包括物理设备、车辆、建筑物和其中嵌入有电子器件、软件、传感器、致动器等的类似设备以及使这些设备能够跨现有网络基础设施收集和交换数据的网络连接。图1是这种网络基础设施的示例的示意图，如包括多个基站eNB1至eNB5的无线通信系统，每个基站服务于由相应小区1001至1005示意性表示的基站周围的特定区域。提供基站以服务于小区内的用户。用户可以是固定设备或移动设备。此外，连接到基站或用户的IoT设备可以接入无线通信系统。图1示出了仅五个小区的示例性视图，然而无线通信系统可以包括更多这样的小区。图1示出了小区1002中由基站eNB2服务的两个用户UE1和UE2，也称为用户设备(UE)。另一用户UE3在小区1004中示出，其由基站eNB4服务。箭头102、1022和1023示意性地表示用于从用户UE1、UE2和UE3向基站eNB2、eNB4发送数据或用于从基站eNB2、eNB4向用户UE1、UE2、UE3发送数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1示出了小区1004中的两个IoT设备1041和1042，其可以是固定设备或移动设备。IoT设备1041经由基站eNB4接入无线通信系统以接收和发送数据，如箭头1051示意性所示。IoT设备1042经由用户UE3接入无线通信系统以接收和发送数据，如箭头1052示意性所示。
无线通信系统可以是基于频分复用的任何单频或多载波系统，如正交频分复用(OFDM)系统、LTE标准定义的正交频分多址(OFDMA)系统或有或没有CP的任何其他基于IFFT的信号，例如DFT-S-OFDM。可以使用其他波形，如用于多路接入的非正交波形，例如，滤波器组多载波(FBMC)。
标准LTE设备，如用户UE1、UE2、UE3在第一带宽内操作，IoT设备1041和1042在比第一带宽窄的第二带宽内操作。可以根据LTE Rel.13标准的NB-IoT增强来定义第二带宽，以下也称为NB-IoT。根据LTE标准操作的无线通信系统可以具有1.4MHz、3.0MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz的系统带宽或由这些带宽的任何组合构成的聚合系统带宽，并且根据LTERel.13标准的NB-IoT增强的带宽可以是200kHz。
用于数据传输的OFDMA系统可以包括基于OFDMA的物理资源网格，其包括多个物理资源块(PRB)，每个物理资源块例如由12个子载波乘以7个OFDM符号定义，并且包括各种物理信道和物理信号映射成的一组资源元素。其他配置可以包括具有例如多达48个子载波的可扩展的数字。资源元素由时域中的一个符号和频域中的一个子载波组成。例如，根据LTE标准，1.4MHz的系统带宽包括6个PRB，根据LTE Rel.13标准的NB-IoT增强的200kHz带宽包括1个PRB。根据LTE和NB-IoT，物理信道可以包括：包括用户特定数据(也称为下行链路有效载荷数据)的物理下行链路共享信道(PDSCH)，包括例如主信息块(MIB)或系统信息块(SIB)的物理广播信道(PBCH)，包括例如下行链路控制信息(DCI)的物理下行链路控制信道(PDCCH)等。物理信号可以包括参考信号(RS)、同步信号等。LTE资源网格包括时域中的10ms帧，其在频域中具有特定带宽，例如1.4MHz。该帧具有10个1ms长度的子帧，并且每个子帧包括6个或7个OFDM符号的两个时隙，这取决于循环前缀(CP)长度。
诸如用户设备UE1、UE2和UE3之一和/或IoT设备1041或1042之类的装置可以请求对应的基站eNB2或eNB4分配一个或多个资源元素，例如，信道。当该装置对于基站来说为未知时，其可以使用物理随机接入信道。
图2是正在由eNB2操作的无线通信网络小区1002的示意图。仅作为非限制性示例，第一用户设备UE1和第二用户设备UE2在该小区中，并各自试图通过执行随机接入过程来访问资源。
仍如在示出随机接入过程的至少一部分的示意性流程图的图3中所示，用户设备通过向基站发送无线电信号106(即无线电信号1061或无线电信号1062)来向eNB发送随机接入(RA)前导码。在eNB成功检测到无线电信号106的情况下，eNB向相应的用户设备发送RA响应108。即，eNB2可以将响应于无线电信号1061的无线电信号1081发送给用户设备UE1，将响应于无线电信号1062的无线电信号1082发送给用户设备UE2。
用户设备UE1和UE2可以使用基于竞争的随机接入过程，即它们从序列池中选择序列，并且可以发送合并到前导码中的序列。
图4a示出了表示分别包括不同长度TSEQ1、TSEQ2、TSEQ3的序列112a至112c的示意图。
序列112a至112c可以被合并到发送给基站的前导码中，即，用户设备UE1或UE2可以将序列112a至112c中的一个序列分别合并到无线电信号1061、1062中。
序列112a、112b和112c的不同长度可以涉及相应序列传输所需的持续时间。这可以与要发送用于发送相应序列112a、112b或112c的符号或样本的数量同义。
图4b示出了第一序列池114a和第二序列池114b的示意图。例如，序列112a可以是序列池114a中的序列之一，其中序列112b可以是序列池114b中的序列之一。即，基站和/或用户设备可以使用或选择来自相应序列池114a或114b的序列。当与池114b中的每个序列相比时，池114a中的每个序列可以无重复。此外，当与每个其他池中的每个序列相比时，无线通信网络小区中使用的池中的每个序列可以无重复。可以将无重复理解为意指一个序列不可以表示为不同序列的重复，或者在较长长度的序列中不包含较短长度的序列。换句话说，较长的序列不仅仅由较短序列的重复构成。用于操作用户设备以在无线通信网络小区中操作的方法可以包括发送具有第一长度TSEQ1的第一序列112a，以建立到基站的连接。可以在第一随机接入过程期间发送第一序列。该方法还包括在第二随机接入过程期间发送具有第二长度TSEQ2的第二序列112b，其中第一序列112a和第二序列112b相对于彼此无重复。
一个池内的序列可以是正交的，或者可以包括低互相关。包括低互相关的序列可以是例如gold码(gold-codes)和KASAMI码(KASAMI-codes)等。例如，互相关的最大值可以是例如互相关的最大归一化值的至多0.5、0.4或0.3。
图5示出了根据实施例的可能的帧结构的示意图。图2中所示的无线通信网络小区1002中的基站和用户设备可以使用例如LTE帧结构，根据LTE帧结构，包括10个子帧2020至2029的10ms帧M之后是后续的10ms帧N+1。
一些子帧可以包括可以用于物理随机接入信道PRACH的资源。这些资源在图5中示出为116a、116b和116c。基站eNB2可以被配置为定义PRACH信道116a、116b和116c，使得特定长度的序列与PRACH 116a至116c中之一相关联。因此，基站被配置为在第一时间实例处建立到用户设备UE1的连接，而不接受具有用户设备UE2使用的长度的序列，以及在第二时间实例处建立到用户设备UE2的连接，而不接受具有用户设备UE1使用的长度的序列。例如，可以通过使用不同帧N或N+1的PRACH来获得不同的时间实例。尽管在时间方面使用，但术语时间实例也可以被理解为频率上的分离，如针对PRACH 116a和116b所示。因此，基站可以被配置为在频率和/或时间上将序列的不同长度与不同的PRACH或其部分相关联。
当与前导码格式的已知改变(即，图8b的前导码的改变)相比时，基站可以同时维持到已经使用不同长度序列的用户设备UE1和UE2的连接。备选地或附加地，基站eNB2可以被配置为动态地改变不同长度序列与不同PRACH的关联和/或被配置为动态地改变允许或命令的序列长度，即，不需要对无线通信网络小区1002的重新连接或重新启动。
例如，用户设备UE1和用户设备UE2可能在其传输方面具有不同的要求，其可能涉及传输质量和/或传输延迟。传输延迟可能很重要，例如当使用数据传输进行双向语音传输时，以及例如当使用IP语音(VoIP)服务时。尽管在使用语音传输时，传输质量也可能很重要，但在使用例如流传输服务等时传输质量也可能很重要。通常，用户设备UE1和UE2可能需要不同的数据传输优先级，这可以通过包括不同长度的序列来实现。例如，当与较短的序列相比时，使用较长的序列长度可以允许被基站识别的概率更高。因此，当需要高质量服务或具有高优先级的数据传输时，用户设备可以被配置为选择包括相对长持续时间的序列。
另一方面，包括到基站的距离近和/或信道或传播延迟良好的用户设备(例如，用户设备UE1)可以决定使用相对短的序列，因为由于传播特性良好，所以被基站识别的概率高。因此，可以节省能量，其可以用于增加也可以被理解为IoT设备等的用户设备的电池寿命。
基站可以动态地改变和/或单独确定要使用的序列的不同长度。基站eNB2可以被配置为在小区1002中发送或广播可以由用户设备接收的无线电信号。无线电信号可以包括指示如下内容的信息：命令用户设备使用具有第一长度或第二长度之一的序列。例如，基站可以指示序列的可能长度。然后，用户设备可以选择所允许的长度之一和/或具有所允许的长度的池中的序列之一。用户设备可以被配置为基于用户设备的操作参数来选择长度。这样的操作参数可以是例如电池的状态(例如，满或几乎为空)、SNR、到基站的距离等。例如，当用户设备具有舒适的电池充电状态时，可以选择具有第一漏检可能性的长度。当具有几乎为空的电池时，用户设备可以选择具有较低可能性的长度，因为漏检将导致比发送更高的能耗，例如，更长的前导码。
备选地或附加地，基站可以被配置为命令特定用户设备使用具有第一长度的序列或使用具有第二长度的序列。基站可以被配置为允许多个长度，使得用户设备可以自己选择特定长度，或者可以命令用户设备：命令用户设备使用具有特定长度的序列。为了允许使用序列池，基站可以被配置为向一个或多个用户设备发送无线电信号。该无线电信号可以包括指示分配给一个或多个用户设备(即，至少一个用户设备的组)的具有第一长度的序列的信息。备选地或附加地，基站可以发送无线电信号，以便包括指示将具有不同长度的序列分配给至少第二用户设备的信息，即，分配给用户设备的不同的组。
换句话说，基站可以基于不同的标准来调整随机接入前导码序列长度和对于用户的不同给定长度集合的分配。这些标准的示例可以是：
·(例如，由RSRP(参考信号接收功率)测量确定的)用户的信道质量和到服务基站的距离，
·当前小区负载，
·设备的类型和/或设备的优先级或对服务质量的要求
例如，为了避免由于长循环前缀而导致的开销，可以将较短的序列分配给靠近基站的用户。为了实现自适应RACH前导码方案(即，为了使用户能够知道他们被分配了哪些前导码集合)，基站可以向用户发信号通知以下信息：
·使用户能够导出他们所属组的消息，
·对应的RACH前导码长度或预定义序列长度集合的索引，以及
·RACH资源的哪个子集被分配给了哪个组。
可以周期性地或至少以时间间隔广播该信息，使得旨在与基站通信的用户设备能够导出与序列长度有关的信息。例如，在基于LTE的系统中，这可以使用系统信息块(SIB)来实现。
因此，本文中所描述的实施例与在蜂窝通信系统(例如，在LTE系统中)的随机接入信道中使用的前导码序列的长度有关。当与使用固定长度序列的已知系统相比时，不同长度和/或变化的长度可以包括许多优点。序列的长度可以包括对系统性能的关键影响。例如，长序列可以导致较高检测准确度，即较低检测错误，并且增加可用序列的数量，但它们也需要更多的时间和能量来传输。支持自适应前导码序列长度可以允许根据瞬时或至少变化的需求来动态地调整这种权衡。
已知过程的限制是前导码格式被配置用于整个小区。因此，随机接入过程不能用于不同的要求或不同的设备类型。这通过本文所描述的实施例来克服。描述了一种在蜂窝通信系统的RACH中实现不同长度的前导码序列的机制。因此，与3GPP内讨论的现有机制相反，较长的前导码不需要由较短前导码的简单重复组成。可用前导码长度集合可以由基站配置，并且可以向对应小区中的所有用户、用户组或单独的用户分配特定长度。基站或用户设备可以基于用户特定的服务质量(QoS)要求、小区特定的性能标准、其他标准或其组合来调整可用序列长度的集合以及对于用户或用户组的特定长度的序列集合的分配。
在相同小区内的不同用户应用不同长度的序列的情况下，可能不再保证良好的相关特性(例如，在经常使用的ZC序列的情况下)。可以通过使用不同的序列集合来提供解决方案，其中给定集合中的所有序列可以包括相同的长度，如已经结合序列池114a和114b所描述的。以这种方式，只有相同长度的序列可能一起出现。因此，可以在不同集合之间划分可用于RACH的总资源，从而将其分配给特定长度序列，如针对图5中的PRACH 116a至116c所描述的。可以实现用于划分资源的若干方案。在最简单的方案中，可用资源可以在集合之间均分，并且例如以循环方式分配。根据该方案，用户优选地知道哪个资源集合属于哪个前导码长度，使得它们知道何时发送。
可以使用不同的序列长度来启用不同的设备类。这可能超出了在无竞争和基于竞争的随机接入之间已经存在的序列池的分离，即可用序列的集合。这种进一步划分为具有不同冲突和检测概率的若干个池可以例如将延迟关键设备与容许延迟的设备分开。例如，可以将具有适合低延迟要求特性的单独的序列池分配给延迟关键设备。以类似的方式，可以将支持更多数量的用户的序列池分配给IoT设备，然而，这可能需要更少的PRACH资源，因为这些设备数据传输的大小和频率通常可能较低。
根据另一方面，用户设备可以被配置为确定随机接入过程的持续时间。当再次参考图3时，UE发送无线电信号106并接收RA响应108。无线电信号106的发送和无线电信号108的接收之间的时间可以至少影响或者可以是随机接入过程的持续时间。现在参考图6时，示出了用户设备多次未被基站识别的场景。例如，用户设备发送无线电信号106a，其可以是图3的无线电信号106。在错过来自基站的响应之后发生超时，这可能导致用户设备将无线电信号106a重新发送为重新传输106b。仅作为非限制性示例，eNB再次不能接收或不能确认信号106b的接收，使得在再一次超时之后，UE将其信号重新发送为无线电信号106c。在eNB处成功接收并解码该信号，由此UE发送和接收无线电信号108。备选地或附加地，eNB可以接收无线电信号106a或无线电信号106b，但后来发送的响应108丢失，这也导致超时。在任何情况下，消息的丢失或传播延迟都可以影响随机接入过程的持续时间118。
图7示出了图1的无线通信网络小区1004的示意图。例如，IoT设备1041和1042可以直接与基站eNB4通信。用户设备UE3也可以直接与基站eNB4通信。用户设备UE3和/或IoT设备1041和1042中的一个可以被配置为分别发送包括相应的持续时间信息118的无线电信号122a、122b、122c，其中持续时间信息可以指示分别由用户设备、由IoT设备执行的随机接入过程的持续时间。
尽管本文将实施例描述为涉及用户设备，但实施例也涉及在无线通信网络小区中通信的任何其他装置，例如，IoT设备。
基站eNB4可以被配置为基于持续时间信息118来调整对无线通信网络小区1004的控制。对无线通信网络小区的操作的控制可以包括多种可能性。例如，eNB4可以识别出无线通信网络小区的至少一个区域中的设备包括用于执行随机接入过程的较大持续时间。因此，基站可以被配置为调整滤波器等以增加与这样的区域有关的接收灵敏度。备选地或附加地，基站eNB4可以确定特殊设备类需要更长的持续时间并且可以优先考虑这样的设备种类。备选地或附加地，基站可以随时间监视或观察报告的持续时间信息，可以例如确定持续时间随时间增加或减少。基于此，基站可以基于导致低冲突量并且因此而导致随机接入过程的较低持续时间的节点的少量节点来确定调整与无线通信网络小区1004中的至少一个节点的通信，反之亦然。基站可以基于持续时间信息来调整对无线通信网络小区的任何其他控制。
使用不同长度的序列并将持续时间信息从设备发送给基站的方面可以单独执行，但也可以组合执行。因此，eNB4可以被配置为响应于接收到具有预定长度的序列来建立到用户设备UE3的连接。基站eNB4可以被配置为确定和/或调整预定的长度。即，基站可以确定或调整要由用户设备UE3使用的至少一个序列长度，如已经结合无线通信网络小区1002描述的。基站可以动态使用包括不同长度的序列，用于建立与用户设备UE3和/或到至少一个IoT设备1041或1042的连接，包括不同长度的序列是相对于彼此无重复的，如已经结合无线通信网络小区1002描述的。备选地或附加地，UE1和/或UE2可以被配置为向基站eNB2发送包括持续时间信息118的无线电信号。基站eNB2可以被配置为基于持续时间信息来调整对无线通信网络小区1002的控制，如已经结合无线通信网络小区1004描述的。
换句话说，在诸如LTE之类的当前蜂窝网络中，随机接入过程的总持续时间(包括所有冲突/超时)仅为用户所知。然而，为了调整系统配置，该信息对于基站可能是至关重要的。具体地，基于先前随机接入尝试的持续时间的知识，基站可以调整随机接入过程以便改进关键用户的性能。例如，这可以基于结合本文所描述的用于自适应RACH序列长度的实施例描述的方案来完成。以前的长随机接入过程意味着大量的冲突或超时。因此，对于具有太长随机接入过程的用户，给定用户的服务要求，基站可以调整前导码的大小以增加鲁棒性。备选地或附加地，基站可以重新组织对于用户的RACH资源组的分配，以便加速随机接入过程。
本文所描述的实施例提供了如下优点：由于随机接入过程而引起的通信开销可以缩减和/或适应于不同类的服务或设备的要求。较短的序列可以导致由于RACH而引起的开销减少，因为较短序列的传输可以导致较短的整体RACH过程。此外，可以减少所需的传输能量，这导致UE的能耗减少。此外，当与具有容许延迟设备的用户相比时，不同类的设备，即延迟关键设备可以与其他设备分离并被分配给不同的序列池。另外，如果系统设计允许，则较短的序列还允许在相同的PRACH资源中以降低的冲突概率(在非时隙的RACH的情况下)复用给定的数量的用户。或者，反之亦然，在给定的PRACH时隙中可以支持更多用户。
所提出的方案的可能的应用领域是未来的蜂窝网络，例如5G网络以及基于LTE-A的网络的演进。这里，网络可能必须服务于大量能量受限设备，其具有与传统蜂窝用户的要求基本不同的QoS要求。所提出的实施例允许调整不同设备的随机接入过程以反映不同的要求。为了增加鲁棒性，给定用户的服务要求，基站可以调整随机接入过程花费太多时间的用户的前导码的大小。备选地，基站可以重新组织用户到RACH资源组的分配，以便加速随机接入过程。本文所描述的实施例可以应用于在蜂窝网络的上行链路中使用基于竞争的RACH的蜂窝网络。
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但清楚的是，这些方面还表示对应方法的描述，其中，块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对对应的块或项或者对应装置的特征的描述。
根据特定实现要求，可以在硬件中或在软件中实现本发明的实施例。实现方式可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器)来执行，与可编程计算机系统协作(或能够协作)，使得执行相应方法。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，该电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作从而执行本文所述的方法之一。
通常，可以将本发明的实施例实现为具有程序代码的计算机程序产品，程序代码可操作以在计算机程序产品在计算机上运行时执行方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上的计算机程序，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。
换言之，本发明方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于在计算机程序在计算机上运行时执行本文所述的方法之一。
因此，本发明方法的另一实施例是其上记录有计算机程序的数据载体(或者数字存储介质或计算机可读介质)，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。
因此，本发明方法的另一实施例是表示计算机程序的数据流或信号序列，所述计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)传送。
另一实施例包括处理装置，例如，计算机或可编程逻辑器件，所述处理装置被配置为或适于执行本文所述的方法之一。
另一实施例包括其上安装有计算机程序的计算机，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文所述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，方法优选地由任意硬件装置来执行。
上述实施例对于本发明的原理仅是说明性的。应当理解的是：本文所述的布置和细节的修改和变形对于本领域其他技术人员将是显而易见的。因此，旨在仅由所附专利权利要求的范围来限制而不是由借助对本文实施例的描述和解释所给出的具体细节来限制。
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Claims (12)

1.一种基站(eNB2；eNB4)，被配置为控制无线通信网络的无线通信网络小区(1002；1004)；
其中，所述基站被配置为使用随机接入过程建立到第一用户设备(UE1)的第一连接和到第二用户设备(UE2)的第二连接；
其中，为了建立到所述第一用户设备(UE1)的第一连接，所述基站被配置为使用第一随机接入前导码的序列(112a)，所述序列具有第一长度(TSEQ1)，其中，所述基站被配置为接收指示由所述第一用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息；以及
其中，为了建立到所述第二用户设备(UE2)的第二连接，所述基站被配置为使用第二随机接入前导码的序列(112b)，所述序列具有第二长度(TSEQ2)，所述第二长度与所述第一长度不同，其中，所述基站被配置为接收指示由所述第二用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息；以及
其中，所述基站被配置为基于所述持续时间信息来调整对所述无线通信网络小区的控制。
2.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为在第一时间实例(116a)处建立所述第一连接，同时不接受具有所述第二长度(TSEQ2)的序列，在第二时间实例(116b，116c)处建立所述第二连接，同时不接受具有所述第一长度(TSEQ1)的序列。
3.根据权利要求1所述的基站，其中，具有所述第一长度(TSEQ1)的序列和具有所述第二长度(TSEQ2)的序列相对于彼此无重复。
4.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为同时保持到所述第一用户设备(UE1)和到所述第二用户设备(UE2)的连接。
5.根据权利要求4所述的基站，其中，所述第一用户设备(UE1)和所述第二用户设备(UE2)对于传输质量的要求或对于传输延迟的要求彼此不同。
6.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为向所述第一用户设备(UE1)发送无线电信号，所述无线电信号包括指示如下内容的信息：命令所述第一用户设备(UE1)使用包括所述第一长度(TSEQ1)的序列。
7.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为向所述第一用户设备(UE1)发送无线电信号，所述无线电信号包括指示如下内容的信息：命令所述第一用户设备(UE1)使用具有所述第一长度(TSEQ1)的序列或命令所述第一用户设备(UE1)使用具有所述第二长度的序列。
8.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为向所述用户设备发送无线电信号，所述无线电信号包括指示如下内容的信息：分配给所述第一用户设备(UE1)的具有所述第一长度(TSEQ1)的序列(114a)的分配，或分配给所述第二用户设备(UE2)的具有所述第二长度的序列(114b)的分配。
9.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为动态改变所述第一长度(TSEQ1)和所述第二长度(TSEQ2)中的一个长度。
10.根据权利要求1所述的基站，其中，所述基站被配置为操作多个具有所述第一长度(TSEQ1)的序列(114a)和多个具有所述第二长度(TSEQ2)的序列(114b)，其中，具有所述第一长度(TSEQ1)的序列彼此正交或包括低于阈值的彼此的互相关，以及其中，具有所述第二长度(TSEQ2)的序列彼此正交或包括低于所述阈值的彼此的互相关。
11.一种用于操作基站(eNB2)以控制无线通信网络的无线通信网络小区(1002)的方法，所述方法包括：
使用随机接入过程建立到第一用户设备(UE1)的第一连接和到第二用户设备(UE2)的第二连接；
接收指示由所述第一用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息；
接收指示由所述第二用户设备执行的随机接入过程的持续时间的持续时间信息；以及
基于所述持续时间信息来调整对所述无线通信网络小区的控制；
其中，为了建立到所述第一用户设备(UE1)的第一连接，使用第一随机接入前导码的序列，所述序列具有第一长度(TSEQ1)，以及
其中，为了建立到所述第二用户设备(UE2)的第二连接，使用第二随机接入前导码的序列，所述序列具有第二长度(TSEQ2)，所述第二长度与所述第一长度不同。
12.一种存储指令的计算机可读介质，当所述指令在计算机上执行时，执行权利要求11所述的方法。
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