CN111919489A - 电信网络中的随机接入中的以及与电信网络中的随机接入有关的改进 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在电信网络中管理用户设备(UE)的随机接入的方法，该方法包括以下步骤：UE从基站(BS)接收关于响应延迟间隔的信息；UE将前导码发送到BS；在监视来自BS对前导码的响应之前，UE在响应延迟间隔期间进入省电模式。

Description

电信网络中的随机接入中的以及与电信网络中的随机接入有 关的改进
技术领域
本发明涉及电信网络中的随机接入，特别是初始无线电接入中的改进。尽管其他网络类型也可以受益，本发明特别地但非排它地应用于第五代(5G)或新无线电(NR)系统。
背景技术
为了满足在4G通信系统的商业化后对无线数据通信量的增加的需求，已经努力研发了改进的5G或预5G(pre-5G)通信系统。5G或预5G通信系统也可以被称为超4G网络通信系统或后长期演进(LTE)系统。
为了实现高数据速率，已经考虑了在超高频(mmWave)频带(例如，60GHz频带)中的5G通信系统的实施。为了在超高频频带中减轻无线电波的路径损耗并增加无线电波的传输距离，已经讨论了用于5G通信系统的诸如波束成形、大规模多输入和多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形以及大规模天线的技术。
另外，为了5G通信系统中的网络改进，已经对演进小型小区、高级小型小区、云无线接入网络(RAN)、超密网络、设备到设备通信(D2D)、无线回程、移动网络、协同通信、协作多点(CoMP)、接收干扰消除进行了技术研发。除此之外，在5G系统中，已经研发了对应于高级编码调制(ACM)系统的混合移频键控(FSK)与正交幅度调制(QAM)(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及对应于高级连接技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址接入(SCMA)。
此外，作为人在其中生成和消费信息的以人为中心的连接网络的互联网现在正在演进成为分布式的实体(即，事物)在其中交换和处理信息的物联网(IoT)。作为通过与云服务器的连接的IoT技术和大数据处理技术的组合的万物网(IoE)也已经出现。由于诸如感测技术、有线/无线通信和网络基础设施、服务接口技术、以及安全性技术的技术元素已经被要求用于IoT实施，所以用于机器到机器连接、机器到机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等的传感器网络最近已经被研究。
IoT环境可以提供通过收集和分析在连接的事物之间生成的数据给人类生活创造新的价值的智能互联网技术服务。IoT可以通过现有信息技术(IT)和各种工业之间的融合和组合而被应用于包括智能家庭、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、健康保健、智能家电和先进医疗服务的各种各样的领域。
因此，已经做出了各种尝试以便将5G通信系统应用于IoT网络。例如，传感器网络、M2M通信以及MTC的技术已经通过用于对应于5G通信技术的波束成形、MIMO和阵列天线的技术而被实施。作为如上所述的大数据处理技术，云无线电接入网(RAN)的应用可以作为5G技术和IoT技术之间的融和的一个示例。
5G系统被期望于相比于现有的4G系统支持增加的各种服务。例如，最具代表性的服务可以是增强型移动宽带(eMBB)、超可靠和低延时通信(URLLC)、大规模机器类型通信(mMTC)、演进多媒体广播/多播服务(eMBMS)等等。提供URLLC服务的系统可以被称为“URLLC系统”，并且提供eMBB服务的系统可以被称为“eMBB系统”。
发明内容
技术问题
本发明的实施例旨在解决与这种延迟相关联的问题。具体地，本发明的实施例寻求减少不必要的大的UE监视间隔并在BS具有大的响应延迟时节省UE电力。
技术方案
根据本发明提供了如所附权利要求中阐述的一种装置和方法。本发明的其他特征将会从从属权利要求以及下面的描述中变得清楚。
在本发明的实施例中，延迟信息被予以考虑并且在UE完成同步过程后BS将会经由系统信息块(SIB)将这个信息传达给UE。这允许UE将其操作适应于扩展的延迟时段，允许其更长时间地保持在更低的电力状态中并因此节省电力。
尽管本发明的一些优选的实施例已经被示出和描述，本领域的技术人员将会理解可以进行各种改变和修改而不脱离如所附权利要求中定义的本发明的范围。
有益效果
本发明的实施例提供解决与这种延迟相关联的问题。具体地，本发明的实施例寻求减少不必要的大的UE监视间隔并当BS具有大的响应延迟时节省UE电力。
附图说明
为了更好地理解本发明，并示出本发明的实施例如何执行而产生效果，仅仅通过举例来参考随附示意图，其中：
图1示出UE执行无线电接入过程的表示；
图2a和图2b示出NTN的两种类型的表示；
图3示出在RA(random access，随机接入)期间的扩展的监视间隔的表示；
图4示出IAB网络中的多跳传输的表示；
图5具有长响应延迟的网络中的RA过程的表示；
图6示出在RA期间的时域中的各种事件的表示；
图7a示出根据本发明的实施例的延迟估计器的表示；
图7b示出包括根据本发明的实施例的延迟估计器的BS；
图8示出NTN网络中的延迟估计的表示；以及
图9示出IAB网络中的响应延迟估计的表示。
具体实施方式
在下文中，将会参考附图详细描述本公开的各种实施例。在附图中，相同附图参考标号可以用于遍及各个附图的相同元件。另外，合并于此的熟知功能或配置将会被省略以避免用不必要的细节模糊本公开的主题。
尽管这里使用的术语是考虑到本实施例中的功能来定义的，术语可以根据用户或者运营商或者客户的意图而被改变。因此，不应该只是通过使用的术语，而是应该基于本公开的整体描述的内容来理解本公开。
在下面所描述的本公开的实施例中，尽管包括在本公开中的组成元件可以以单数形式或者以复数形式表示，这样的单数或者复数表达被选择以适合于为了说明的方便而呈现的情形，并且因此本公开不受限于这样的单数或复数组成元件。即使复数组成元件可以以单数形式表示，以及即使单一的组成元件可以以复数形式表示。
尽管由3GPP组织的通信标准在描述本公开的实施例中被引用，本发明也可以通过稍加修改而应用于具有相似的技术背景或信道类型的其他通信系统。
这里，术语切片、服务、网络切片、网络服务、应用切片、以及应用服务可以互换地使用。
此外，术语“服务”和“系统”可以在此可互换地使用。
在现有技术中，用户设备(UE)在向网络的基站(BS)传送前导码后不久就开始监视随机接入响应(RAR)。然而，这不适合于具有大响应延迟的BS。这些大响应延迟可以包括在非地面网络(NTN，具有使用例如卫星链路的类型)中的大传播延迟和/或集成接入回程(IAB)网络中的多跳转发延迟。还有也可以引入比通常更长的延迟的其他网络配置和实体，并且本发明的实施例也可以处理与这些有关的问题。
图1示出了现有技术中的随机接入(RA)的表示。UE发送前导码10并在此后不久开始监视以Msg2 20形式的来自BS的响应。从UE开始监视时起，时间间隔——ra-ResponseWindow(随机接入响应窗口)——运行，在此期间UE主动监视并期望接收Msg2。
在NTN的情况下，BS可以是卫星或高海拔平台站(HAPS，诸如气球或飞艇)，两者都具有比地面BS高的多的高度。这当然增加了UE和BS之间的传播延迟。这在图2a和图2b中被示出，图2a和图2b示出了UE 1与卫星2或HAPS 3通信的两种场景。
在任一种情况下，NTN在上行链路和下行链路中引入了大的传播延迟。遵循现有技术过程，BS需要配置大的RA响应窗口，其中UE在该RA响应窗口中监听Msg2。然而，这种大的响应窗口造成不必要的UE功耗。
这在图3中被示出，它与图1相似，但是包括了一个大的多的响应窗口31。
相似的问题存在于采用BS可以在其中经由多跳(例如中继收发点)向UE发送信息的集成接入回程(IAB)网络的系统中。这些也被熟知为中继节点(RN)。大的转发延迟可以出现在这些rTRP中。这在图4中被示出，它示出经由两个rTRP 4与BS 5通信的UE 1。这些多跳可以引入延迟。如前面在图3中所示，这导致大的延迟。
本发明的实施例旨在解决与这种延迟相关联的问题。具体地，本发明的实施例寻求减少不必要的大的UE监视间隔并在BS具有大的响应延迟时节省UE电力。
本发明的实施例旨在最小化在NR网络中的初始接入阶段中的不必要的UE监视间隔以及UE功耗。总体的过程涉及BS估计响应延迟并经由物理广播信道(PBCH)中的SIB向UE广播该信息。然后，在小区搜索阶段，UE可以解码SIB并获得该信息并因此相应的修改它的行为。
在UE在物理随机接入信道(PRACH)上发送前导码后，UE不会开始监视随机接入响应(RAR)直到时间间隔超过已经由BS声明的响应延迟为止。
如图5所示，在NR网络的初始化中，BS首先估计它的响应延迟(S100)。然后，这个响应延迟信息经由系统信息块(SIB)被广播到网络中的UE。在UE完成它的同步过程后，UE将会解码SIB并获取响应延迟信息(S110)。
接下来，UE向BS发送前导码(Msg1)并进入省电模式直到响应延迟期满(S120)。然后，UE开始为其随机接入响应(RAR)而监视PDCCH/PDSCH(S130)。剩下的过程遵循与现有技术系统相同或相似的步骤并涉及已知的消息Msg2、Msg3、Msg4的交换。
图6示出在时间域中的图5的过程。这里，UE发送前导码110并且然后在时间段130期间进入省电模式。如前所述，一旦BS计算出省电模式130的时段，该时段则被BS指示给UE。省电模式130的时段基于延迟时段150，延迟时间段150同样由BS确定。
一旦省电模式结束，UE在时间段140期间可操作以监听Msg2。在接收Msg2后，操作如图5所示按照现有技术继续。
在实施例中，系统信息块(SIB)包括响应延迟信息。这可以被实现为一毫秒的倍数。当UE从BS获取这个信息时，它可以在这个间隔期满前进入省电模式。下面示出支持高达1024毫秒的SIB的示例。
SystemInformationBlockType(系统信息块类型)信息元件
Figure BDA0002701367520000061
下面是上面的数据结构中的字段respose-delay(响应延迟)的定义。
Figure BDA0002701367520000062
图7a示出用于在BS确定响应延迟的响应延迟估计过程的表示。这一过程接收各种输入，处理它们并输出响应延迟信息，如前所述，响应延迟信息可以接下来被传递给UE。
在图7a中，响应延迟估计过程接收一个或多个输入，这些输入可以包括：BS高度；BS目标覆盖；三维地理布局；rTRP的负载和跳间延迟信息；以及BS处理能力。不是所有这些变量都会应用在每一个情况中并且可以有将会影响响应延迟的其他的变量，这些其他的变量将会在任一给定的场景中被技术人员所知晓。
图7b示出根据本发明的实施例的合并了响应延迟估计器200的BS 5。该延迟估计器是BS 5中的模块，该模块实施在此阐述的方法以基于所描述的因素中的一个或多个来估计响应延迟。
BS可以基于它的高度、目标小区大小、地理区域的三维布局等等来估计响应延迟：NTN BS的高度是预配置的或在网络形成前由运营商设置并因此而被BS所知。并且，目标小区大小取决于用于NTN BS中的传输功率和天线模式而被设置。因此，NTN BS可以基于这个信息估计响应延迟。
图8中示出了示例。给定高度h和目标小区大小(半径)r，NTN BS可以经由
Figure BDA0002701367520000063
而具有响应延迟的第一估计。为了某一安全容限和延迟传播，广播响应延迟τ可以通过例如
Figure BDA0002701367520000064
或
Figure BDA0002701367520000065
来计算，该值定义基于实验或经验而被选择的范围。此处所指定的范围(即，
Figure BDA0002701367520000066
到
Figure BDA0002701367520000067
)仅仅是示范性的，并意图定义将会在大多数环境中操作的合适的范围。技术人员将会了解该范围可以被调整以适应不同的需求。
此外，如果NTN BS的运营商有区域的3D地理布局的先验信息，该信息也可以通过进一步考虑建筑物的高度而被输入到传播延迟估计器中。
BS可以基于负载和由rTRP提供的跳间延迟信息等来估计响应延迟：在图4所示的IAB网络中，存在用于在UE 1和BS 5之间中继消息的若干rTRP4。如图9所示，为了估计转发延迟，这些rTRP 4将会向BS 5报告它们的负载信息和跳间延迟信息。让rTRP的负载为{L1，L2，...，LN}比特并让rTRP的处理能力为P bps以及让跳间延迟为{T1→2，T2→3，...，TN→BS}。估计的转发延迟可以被计算为
Figure BDA0002701367520000071
另外，例如，BS可以基于它的负载和它的处理能力来估计响应延迟。让BS的负载为LBS比特以及BS的处理能力为PBS bps，则BS处理延迟可以被估计为LBS/PBS。
本发明的实施例能够减少UE的不必要的监视并因此而减少总体的功耗。这是借助由BS向UE提供的信息来实现的，使得UE能够适配其操作，以使其在响应延迟间隔期间不主动地监视来自BS的传输，所述响应延迟间隔的详细信息已经从BS发送给它。此外，BS可操作以考虑一个或多个参数，以便在将所述信息传递给UE之前计算响应延迟。
在此描述的示例实施例中的至少一些可以部分地或全部地使用专用的特殊用途的硬件来构建。这里所使用的诸如“组件”、“模块”或“单元”的术语可以包括但不限于执行特定的任务或提供相关联的功能的硬件设备，诸如分立或集成组件形式的电路、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在一些实施例中，所描述的元件可以被配置成驻留在有形的、持久的、可寻址的存储介质上，并且可以被配置成运行在一个或多个处理器上。在一些实施例中，这些功能元件可以包括，举例来说，组件(诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件)、进程、功能、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库，数据结构、表、数组和变量。虽然已经参考这里讨论的组件、模块和单元来描述了示例实施例，但是这些功能元件可以组合成更少的元件或分离成额外的元件。这里已经描述了可选特征的各种组合，并且将会理解所描述的特征可以以任何合适的组合来组合。特别地，任一示例实施例的特征可以酌情与任何其他实施例的特征组合，除非这些组合在其中是相互排斥的。贯穿本说明中，术语“包括”或“包含”是意味着包括指定的(多个)组件，但不排除其他组件的存在。
应该注意，与关于本申请的这个说明书同时提交或者在其之前提交的、向对本说明书的公共调查开放的所有文件和文档、以及所有这样的文件和文档的内容通过引用合并于此。
在本说明书(包括所附任何权利要求、摘要、和附图)中公开的所有特征、和/或以这种方式公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合(除了其中这样的特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合之外)被组合。
在本说明书(包括所附任何权利要求、摘要、和附图)中公开的每个特征可以被服务于相同、等同、或者相似目的的替换性特征替代，除非明确地另外陈述。因此，除非明确地另外陈述，所公开的每个特征仅仅是一般的一系列等同或者相似特征的一个示例。
本发明不限于前述(多个)实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括所附任何权利要求、摘要、和附图)中公开的特征的任何新的一个特征或者任何新的特征组合，或者扩展到以这种方式公开的任何方法或过程的步骤的任何新的一个步骤或者任何新的步骤组合。

Claims (10)

1.一种管理电信网络中的用户设备(UE)的随机接入的方法，包括以下步骤：
UE从基站(BS)接收关于响应延迟间隔的信息；
UE向BS发送前导码；
在监视来自BS对前导码的响应之前，UE在响应延迟间隔期间进入省电模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，UE从基站(BS)接收关于响应延迟间隔的信息的步骤包括：BS基于所涉及的与BS有关的至少一个参数估计响应延迟间隔。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个参数包括以下各项中的一个或多个：
BS高度；
BS目标覆盖；
3D地理布局；
与集成接入回程(IAB)网络中的一个或多个中继点相关联的负载；以及
BS处理能力。
4.根据前面任一权利要求所述的方法，其中BS要么是非地面网络(NTN)中的BS，要么是形成集成接入回程(IAB)网络的一部分的BS。
5.根据前面任一权利要求所述的方法，其中，UE从基站(BS)接收关于响应延迟间隔的信息的步骤包括：BS在物理广播信道(PBCH)上发送关于响应延迟间隔的信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，BS经由系统信息块(SIB)在物理广播信道(PBCH)上发送关于响应延迟间隔的信息。
7.一种用于电信网络的基站(BS)中的响应延迟间隔估计器，可操作以估计与扩展的信号传播时间相关联的延迟，其中延迟间隔基于以下各项中的一个或多个来估计：
BS高度；
BS目标覆盖；
3D地理布局；
与集成接入回程(IAB)网络中的一个或多个中继点相关联的负载；以及
BS处理能力。
8.一种包括根据权利要求7所述的响应延迟估计器的基站。
9.一种用户设备(UE)，可操作以在作为随机接入过程的一部分将前导码发送到BS后进入省电模式，其中，省电模式的持续时间基于来自基站(BS)的与所述响应延迟间隔有关的信息来确定。
10.根据权利要求9所述的UE，其中，省电模式涉及不监视来自BS的传输直到响应延迟间隔期满。
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