CN110710307B - 降低存取延迟的方法及其用户设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种在无线电资源控制(RRC)重新配置进程期间加速上行链路数据存取的方法。UE首先发送RRC请求，并且作为响应从BS接收RRC重新配置消息。接着，UE解码该RRC重新配置消息并且执行重新配置操作。UE也等待用于发送RRC重新配置消息与UL数据(如果可用)的UL授权。在实施例中，在UE执行该重新配置操作的同时，BS在通用搜索空间提供该UL授权，并且UE无需等到完成该重新配置操作之后的该UL授权。换句话说，该重新配置操作与该UL授权并行发生，其降低UL数据的存取延迟。在替换实施例中，BS在RRC重新配置消息中提供UL授权，从而使得在UE执行该重新配置操作时不必接收UL授权。

Description

降低存取延迟的方法及其用户设备

交叉引用

本发明要求如下优先权：编号为62/668,882，申请日为2018年5月9日，名称为“Method to Reduce Access Delay”的美国临时专利申请。上述美国临时专利申请在此一并作为参考。

技术领域

本发明涉及无线通信系统。特别地，本发明涉及当执行无线电资源控制(RRC)连接恢复进程时降低用户设备(UE)的存取延迟。

背景技术

由于简单网络结构，3GPP长期演进(LTE)系统提供高峰数据率、低延迟、改善型系统容量以及低操作成本。3GPP LTE系统也提供先前无线网络(例如，GSM、CDMA以及UMTS)的无缝整合。考虑增强LTE系统，从而使得它们满足或超过先进IMA第四代(4G)标准。一个关键增强功能是支持高至100MHz的带宽，并且后向兼容现存的无线网络系统。在LTE/LTE-A系统中，进化通用陆地无线电存取网络(E-UTRAN)包含与多个移动站(称为用户设备UE)进行通信的多个进化节点B(eNodeB或者eNB)。

在3GPP LTE/LTE-A系统中，操作可被划分为两种无线电资源控制(RRC)状态：RRC_CONNECTED与RRC_IDLE。在RRC_CONNECTED模式中，eNB将保持UE的上下文(安全性、ID)并且为UE处理无线电资源管理(radio resource management，RRM)。这里的RRM包含资料调度、链路监测(MCS适用)、切换等。当UE处于RRC_CONNECTED模式时，确保UE与eNB进行无缝数据传输。在接收到指示伺服小区的信号质量不佳后，eNB可命令UE执行RRM测量并且做出切换(handover，HO)决定。在RRC_CONNNECTED模式中，将处理关于交换UE信息的eNB间谈判。

由于限制无线电资源并且也限制网络负载，因此不可能保持所有UE皆处于RRC_CONNECTED模式。eNB可释放部分UE，并且命令它们进入RRC_IDLE模式。一旦UE进入RRC_IDLE模式，eNB将释放UE信息或者仅维持最小UE信息。因此，RRC_IDLE模式具有最低能耗。当UE发现其驻留小区正变弱时，UE将执行小区重选并且尝试与新小区重新同步。当数据到来时，空闲UE将试着通过RRC连接恢复进程恢复其RRC连接。上述进程包含：a)随机存取进程，以同步上行链路时序，b)功能谈判授权以及网络执行许可控制，以及c)如果允许UE存取网络则建立操作参数。此外，对于通过上行链路(UL)传输的RRC消息处理，UE需要请求网络的UL授权。

基于当前LTE标准，可以预见的是，RRC状态转换将消耗许多信令并且引起许多延迟。为了降低存取延迟，3GPP尝试将整个LTE RRC连接恢复进程限制在20毫秒。具体地，需要降低用于RRC连接恢复消息的UE RRC处理时间。在完成RRC连接恢复后，UE可立即接收下行链路(DL)数据。然而，当UE正在执行RRC连接恢复的重新配置时，较低层不能使用新配置接收UL授权。因此，UE必须等待重新配置后的UL授权，其会产生UL数据传输的额外延迟。

为了加速UL数据存取，寻求一种更早将UL授权传给UE的方案。

发明内容

本发明提出一种在无线电资源控制(RRC)重新配置进程期间加速上行链路数据存取的方法。基于控制平面(CP)延迟评估，可降低RRC重新配置进程的处理时间。UE首先发送RRC连接请求，并且作为响应从BS接收RRC重新配置(或者恢复)消息。接着，UE解码该RRC重新配置消息并且执行重新配置操作。UE也等待用于发送RRC重新配置消息与UL数据(如果可用)的UL授权。在实施例中，在UE执行该重新配置操作的同时，BS在通用搜索空间提供该UL授权，并且UE无需等到完成该重新配置操作之后的该UL授权。换句话说，该重新配置操作与该UL授权并行发生，其降低UL数据的存取延迟。在替换实施例中，BS在RRC重新配置消息中提供UL授权，从而使得在UE执行该重新配置操作时不必接收UL授权。

在实施例中，在无线通信网络中，用户设备(UE)发送无线电资源控制(RRC)连接请求。在从该网络接收并且解码无线电资源控制连接重新配置消息后，该UE执行重新配置操作。在该重新配置操作期间，该UE接收上行链路授权，并且该UE在通用搜索空间通过物理下行链路控制信道(PDCCH)搜索该上行链路授权。基于该上行链路授权，该UE向该网络发送无线电资源控制连接重新配置完成消息。

在实施例中，在无线通信网络中，基站(BS)从用户设备(UE)接收无线电资源控制(RRC)连接请求。该BS向该用户设备发送无线电资源控制连接重新配置(或恢复)消息。在从该用户设备接收无线电资源控制连接重新配置完成消息之前，该BS发送上行链路授权，其中，在通用搜索空间通过物理下行链路控制信道(PDCCH)向该用户设备提供该上行链路授权。该BS从该用户设备接收该无线电资源控制连接重新配置完成消息。

本发明提到的降低存取延迟方法及其用户设备可降低用户设备的存取延迟。

其它实施方式和优点在下面的详细描述中描述。该发明内容并不打算限定本发明。本发明由权利要求书限定。

附图说明

附图示出了本发明的实施方式，在附图中相似的标号指示相似的组件。

图1依据新颖方面描述了移动通信网络中用户设备(UE)执行具有降低存取延迟的无线电资源控制(RRC)连接恢复进程。

图2是依据新颖方面的支持本发明实施例的BS与UE的简化区块图。

图3是依据新颖方面描述具有降低存取延迟的RRC连接恢复进程的消息流。

图4描述RRC连接恢复进程的不同组件的延迟贡献。

图5是依据新颖方面描述的降低RRC连接恢复进程的存取延迟的实施例。

图6是无线通信网络中，UE视角下降低RRC连接恢复进程的存取延迟的方法流程图。

图7是无线通信网络中，BS视角下降低RRC连接恢复进程的存取延迟的方法流程图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的一些实施方式，其示例示出于附图中。

图1依据新颖方面描述了移动通信网络100中用户设备(UE)执行具有降低存取延迟的无线电资源控制(RRC)连接恢复进程。在LTE/LTE-A系统中，进化通用陆地无线电存取网络(E-UTRAN)包含与多个移动站(称为用户设备)进行通信的多个基站，称为进化节点B。在下一代5G新无线电(NR)系统中，可将基站称为gNodeB或gNB。在本发明中，eNB与gNB皆可称为基站(BS)。UE的操作可被划分为两种无线电资源控制(RRC)状态：RRC_CONNECTED与RRC_IDLE。在RRC_CONNECTED模式中，UE建立与网络的专用连接。当UE处于RRC_CONNECTED模式时，确保UE与BS进行无缝数据传输。一旦UE进入RRC_IDLE模式，BS将释放UE信息或仅维持最小UE信息。因此，RRC_IDLE模式具有最低能耗。

在图1中，移动通信网络100是包含BS 102与UE 101的OFDM/OFDMA系统。最初，UE101驻留小区并且处于RRC_IDLE模式。对于数据传输，UE 101需要与BS 102建立RRC连接，并且进入RRC_CONNECTED模式。当存在从BS待发送至UE的下行链路分组时，每个UE得到下行链路分配，例如，物理下行链路共享信道(PDSCH)中的无线电资源集。当UE需要在上行链路中向BS发送分组时，UE从BS得到分配物理上行链路共享信道(PUSCH)的授权，其中，PUSCH由上行链路无线电资源集组成。UE从物理下行链路控制信道(PDCCH)得到明确指向该UE的下行链路或上行链路调度信息。可将PDCCH承载的下行链路分配与上行链路授权称为下行链路控制信息(downlink control information，DCI)。对于UE特定搜索空间中的DCI，UE需要监测PDCCH。

由于限制了无线电资源与网络容量，因此不可能保持所有UE皆处于RRC_CONNECTED模式。因此，将闲置UE释放至RRC_IDLE模式。空闲UE可接收BS广播的系统信息。当数据到达时，空闲UE将尝试通过RRC连接恢复进程恢复其RRC连接。基于当前LTE标准，可以预见的是，RRC状态转换将消耗许多信令并且引起许多延迟。为了降低存取延迟，3GPP尝试将整个LTE RRC连接恢复进程限制在20毫秒。具体地，需要降低用于RRC连接恢复消息的UERRC处理时间。在完成RRC连接恢复后，UE可立即接收下行链路(DL)数据。然而，当UE正在执行RRC连接恢复的重新配置时，由于在UE特定搜索空间(UE-specific search space)发送UE授权，因此较低层不能使用新配置接收UL授权。因此，UE必须等待重新配置后的UL授权，其会产生UL数据传输的额外延迟。

依据新颖方面，提出一种在RRC恢复进程期间加速UL数据存取的方法。在图1的示例中，描述RRC连接恢复进程110作为示例。然而，相同方法也可应用于其他进程，例如，RRC连接重新配置进程。在步骤111，UE 101向BS 102发送RRC连接恢复请求。在步骤112，BS 102向UE 101发送RRC连接恢复消息。在步骤113，UE 101基于RRC连接恢复消息执行第1层与第2层(L1/L2)重新配置。同时，UE 101也等待来自BS 102的UL授权。在有益方面，当UE 101正在执行L1/L2重新配置的同时，BS 102在通用搜索空间提供UL授权，并且UE 101无需等待L1/L2重新配置完成后的UL授权。换句话说，L1/L2重新配置与UL授权并行发生，这样降低用于UL数据传输的存取延迟。在步骤114，UE 101向BS 102发送RRC连接恢复完成与UL数据。在替换实施例中，BS 102在RRC重新配置消息中提供UL授权，例如，步骤112中的RRC连接恢复消息，从而使得在步骤112执行L1/L2重新配置时UE 101不必接收UL授权。

图2是依据新颖方面的支持本发明实施例的BS 201与UE211的简化区块图200。对于无线BS 201，天线207与208发送与接收无线电信号。耦接天线的RF收发器206从天线接收RF信号，将其转换为基带信号并且将其发送至处理器203。RF收发器206也转换来自处理器的已接收基带信号，将其转换为RF信号并且发送至天线207与208。处理器203处理已接收基带信号并且调用BS 201中的不同功能模块与电路执行功能。存储器202存储程序指令与数据210，以控制BS 201的操作。

相似地，对于UE 211，天线217与218发送与接收RF信号。耦接天线的RF收发器模块216从天线接收RF信号，将其转换为基带信号并且将其发送至处理器213。RF收发器216也转换来自处理器的已接收基带信号，将其转换为RF信号并且发送至天线217与218。处理器213处理已接收基带信号并且调用UE 211中的不同功能模块与电路执行功能。存储器212存储程序指令与数据220，以控制UE 211的操作。举例来说，合适的处理器包含特定目的处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路以及其他类型集成电路(IC)及/或状态机。可使用与软件相关联的处理器(例如，处理器213)实施并配置UE 201的各种功能。

BS 201与UE 211也包含可实施并配置执行本发明实施例的几种功能模块与电路。在图2的示例中，BS 201包含连接处理器205、调度器204、RACH处理电路209、配置与控制电路221。相似地，UE 211包含连接处理器215、解码器电路214、RACH处理电路219、配置与控制电路231。软件、固件、硬件以及上述任意组合可实施与配置不同功能模块与电路。当处理器203与213执行(例如，通过执行程序代码210与220)时，功能模块与电路允许BS 201与UE211相应执行本发明实施例。

在示例中，UE 211通过RRC连接处理器215执行与BS 201的RRC连接恢复进程。UE211等待RACH时机并且通过RACH处理电路219发送RACH前导码。接着，UE 211准备并且向BS201发送RRC连接恢复请求。一旦接收并且通过解码器214解码RRC连接恢复消息，UE 211执行较低层L1/L2重新配置，并且也通过在通用搜索空间(common search space)监测PDCCH等待UL授权。并行执行重新配置与UL授权接收，以降低存取延迟。最后，UE 211向BS 201发送RRC连接恢复完成消息。

图3是依据新颖方面描述具有降低存取延迟的RRC连接恢复进程的消息流。在步骤311，UE 301处于RRC空闲模式并且等待随机存取信道(RACH)时机，以转换为RRC连接模式。通过网络的寻呼或者上层移动始端(mobile originated，MO)数据，可触发上述转换。在步骤312，UE 301通过所选RACH资源发送RACH前导码。在步骤313，BS 302检测并解码RACH前导码。在步骤314，BS 302将RACH响应(RAR)发送回UE 301。在步骤315，UE 301准备RRC连接恢复请求消息。在步骤321，UE 301向BS 302发送具有UE ID的RRC连接恢复请求消息。在步骤322，BS 302解码RRC连接恢复请求消息。在步骤323，BS 302向UE 301发送RRC连接恢复消息。RRC连接恢复消息包含用于UE恢复RRC连接的L1/L2参数，包含无线电承载配置、测量配置等。

在步骤324，UE 301解码RRC连接恢复消息。在步骤325，UE 301处理RRC连接恢复消息，其包含较低层L1/L2重新配置，并且等待具有UL授权的物理下行链路控制信道(PDCCH)。当UE 301正执行L1/L2重新配置时，如果通过专用搜索空间发送上行链路授权，则不能使用新配置接收UL授权。在完成较低层重新配置前，由于UE不准备进行提前传输，UE不能通过专用搜索空间解码PUCCH。因此，UE 301需要等待完成重新配置后的UL授权。在有益方面，在步骤326，BS 302通过通用搜索空间提供PDCCH承载的UL授权。因此，当执行L1/L2重新配置的同时，UE 301能并行通过通用搜索空间监测UL授权的PDCCH，其中，该通用搜索空间与UE特定RNTI相关联。因为UE 301能并行执行RRC重新配置以及UL授权的PDCCH监测，所以降低了RRC连接恢复消息的处理时间。在步骤331，UE 301向BS 302发送RRC连接恢复完成消息，并且完成RRC连接恢复进程。

图4描述RRC连接恢复进程的不同组件的延迟贡献。基于控制平台(controlplane，CP)可降低RRC连接恢复进程的处理时间。图4的列表410显示在LTE或新无线电(NR)系统中RRC连接恢复进程的目标CP延迟，其为20毫秒。可观察到，处理时间相关组件，例如，组件5、7、9占大部分的存取延迟。组件5对应图3的步骤315，组件7对应图3的步骤322，以及组件9对应图3的步骤324与325。基于LTE第8版标准，可将组件9的延迟定义为15毫秒，其目标为9毫秒。组件9贡献了RRC连接恢复进程几乎50％的CP延迟时间。

对于组件9，UE必须执行下列操作：1)解码包含RRC连接恢复消息的DL分组；2)解析RRC ASN.1码并且获取RRC参数；3)检查RRC参数是否有效以及UE是否能够遵循新配置；以及4)重新配置L1/L2模块。如果可降低重新配置时间，则可大大降低CP延迟时间。值得注意的是，涉及硬件模块的某些重新配置(例如，安全引擎)可为附加的处理时间。从UE实施视角来看，重新配置花费很少毫秒以完成所有必须步骤。最消耗时间的操作是那些涉及跨层重新配置以及L1/MAC重新配置的操作。降低RRC处理时间的一种方式是简化重新配置操作。例如，在RRC连接恢复进程期间，如果仅配置L1/L2基线设定以及将不触发DRX、SPS、CA或MIMO重新配置，则将降低处理时间。在UE进入RRC连接模式后，可执行该附加重新配置。此外，在本发明中，在网络接收RRC响应消息之前，可通过具有DCI格式0的通用搜索空间发送RRC连接恢复完成传输的UL授权与上行链路数据。在该场景中，通过消除接收UL授权的等待时间，可降低UE RRC处理延迟。

图5是依据新颖方面描述的降低RRC连接恢复进程的存取延迟的实施例。在图5的示例中，在RRC连接恢复消息中，网络在子帧N-1提供UL授权(例如，图3的步骤323)。UE将在子帧N+7发送RRC连接恢复完成消息(例如，图3的步骤331)。如果UL授权足够大并且存在可用上行链路数据，则UE可随着RRC连接恢复完成消息发送上行链路数据。在这种场景中，当执行重新配置(例如，图3的步骤325)时，UE无需等待并且接收UL授权。值得注意的是，UL授权是用于RRC响应消息与UL数据。例如，UL授权包含多个参数，其包含资源区块(RB)位置、调制与编码方案(MCS)、HARQ数量、时序、授权有效时间。指定接收RRC连接恢复消息后的预定时序。在预定子帧中，UE发送RRC连接恢复完成消息与UL数据(如果可用)(例如，本示例中的8子帧或8毫秒)。

图6是无线通信网络中，UE视角下降低RRC连接恢复进程的存取延迟的方法流程图。在步骤601，UE在无线通信网络中发送无线电资源控制(RRC)连接请求。在步骤602，在从网络接收并解码RRC连接重新配置消息后，UE执行重新配置。在步骤603，在重新配置期间，UE接收上行链路授权，并且UE在通用搜索空间搜索物理下行链路控制信道(PDCCH)上的上行链路授权。在步骤604，基于上行链路授权，UE向网络发送RRC连接重新配置完成消息。在一个实施例中，RRC连接重新配置消息是RRC连接恢复消息，并且RRC连接重新配置完成消息是RRC连接恢复完成消息。

图7是无线通信网络中，BS视角下降低RRC连接恢复进程的存取延迟的方法流程图。在步骤701，在无线通信网络中，BS从用户设备(UE)接收无线电资源控制(RRC)连接请求。在步骤702，BS向UE发送RRC连接重新配置消息。在步骤703，在从UE接收RRC连接重新配置完成消息之前，BS发送上行链路授权，其中，为UE在通用搜索空间中提供物理下行链路控制信道(PDCCH)上的上行链路授权。在步骤704，BS从UE接收RRC连接重新配置完成消息。在一个实施例中，RRC连接重新配置消息是RRC连接恢复消息，并且RRC连接重新配置完成消息是RRC连接恢复完成消息。

尽管上面出于指导目的结合特定的具体实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，在不脱离如权利要求书中所阐述的本发明范围的情况下，可实践所描述的实施方式的各种特征的各种修改、更改和组合。

Claims (14)

1.一种降低存取延迟方法，包括：

在无线通信网络中，由处于空闲模式的用户设备(UE)发送无线电资源控制(RRC)连接请求至基站；

在从该无线通信网络的该基站接收并且解码无线电资源控制连接重新配置消息后，执行涉及第一层(PHY)与第二层(MAC)的重新配置操作；

在该重新配置操作期间，从该基站接收上行链路授权，其中，该用户设备在通用搜索空间通过物理下行链路控制信道(PDCCH)搜索该上行链路授权，无需等待该重新配置操作完成；以及

基于该上行链路授权，向该无线通信网络发送无线电资源控制连接重新配置完成消息。

2.如权利要求1所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该用户设备并行执行该重新配置操作以及通过该物理下行链路控制信道搜索该上行链路授权。

3.如权利要求1所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该无线电资源控制连接重新配置消息是无线电资源控制连接恢复消息，以及该无线电资源控制连接重新配置完成消息是无线电资源控制连接恢复完成消息。

4.如权利要求1所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该重新配置操作涉及第一层(PHY)与第二层(MAC)重新配置参数。

5.如权利要求1所述的降低存取延迟方法，其特征在于，通过该物理下行链路控制信道的该上行链路授权与该通用搜索空间中用户设备特定无线电网络临时标识(RNTI)相关联。

6.如权利要求1所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该上行链路授权承载参数，该参数包含资源区块位置、调制与解码方案(MCS)、混合自动重传请求(HARQ)数量、时序以及授权有效时间。

7.如权利要求5所述的降低存取延迟方法，其特征在于，基于该上行链路授权，该用户设备在发送该无线电资源控制连接重新配置完成消息的同时，发送上行链路数据。

8.一种用户设备(UE)，用于降低存取延迟，其中该用户设备处于空闲模式，包括：

发送器，用于在无线通信网络中发送无线电资源控制(RRC)连接请求至基站；

重新配置电路，用于在从该无线通信网络的该基站接收并且解码无线电资源控制连接重新配置消息后，执行涉及第一层(PHY)与第二层(MAC)的重新配置操作；以及

接收器，用于在该重新配置操作期间，从该基站接收上行链路授权，其中，该用户设备在通用搜索空间通过物理下行链路控制信道(PDCCH)搜索该上行链路授权，无需等待该重新配置操作完成；并且其中，基于该上行链路授权，该用户设备向该无线通信网络发送无线电资源控制连接重新配置完成消息。

9.一种降低存取延迟方法，包括：

在无线通信网络中，由基站从处于空闲模式的用户设备(UE)接收无线电资源控制(RRC)连接请求；

向该用户设备发送无线电资源控制连接重新配置消息，使得该用户设备执行涉及第一层(PHY)与第二层(MAC)的重新配置操作；

在从该用户设备接收无线电资源控制连接重新配置完成消息之前发送上行链路授权，其中，在通用搜索空间通过物理下行链路控制信道(PDCCH)向该用户设备提供该上行链路授权，使得该用户设备搜索该上行链路授权，无需等待该重新配置操作完成；以及

从该用户设备接收该无线电资源控制连接重新配置完成消息。

10.如权利要求9所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该基站同时发送该上行链路授权与该无线电资源控制连接重新配置消息。

11.如权利要求9所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该无线电资源控制连接重新配置消息是无线电资源控制连接恢复消息，以及该无线电资源控制连接重新配置完成消息是无线电资源控制连接恢复完成消息。

12.如权利要求9所述的降低存取延迟方法，其特征在于，通过该物理下行链路控制信道的该上行链路授权与该通用搜索空间中用户设备特定无线电网络临时标识(RNTI)相关联。

13.如权利要求9所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该上行链路授权承载参数，该参数包含资源区块位置、调制与解码方案(MCS)、混合自动重传请求(HARQ)数量、时序以及授权有效时间。

14.如权利要求13所述的降低存取延迟方法，其特征在于，该基站在接收该无线电资源控制连接重新配置完成消息的同时，接收上行链路数据。

Images