CN112688895A - 非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

描述了关于用户设备和网络装置的非陆地网络(NTN)通信中的随机接入信道(RACH)前导码设计的方法及装置。装置可以发起RACH过程。该装置可以确定跨前导码序列组的分数频率偏移模式或覆盖码。该装置可以根据分数频率偏移模式和覆盖码中的至少一个生成RACH前导码信号。该装置可以向网络节点发送RACH前导码信号。根据本发明所提供的非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计方法及装置，可以减少相邻序列的冲突/相关性并避免资源效率低下。

Description

非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计的方法和装置
相关申请的交叉引用
本发明是要求于2019年10月17日提交的申请号为62/916,355号美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本发明。
技术领域
本发明总体上涉及移动通信，并且更具体地，涉及关于移动通信中的用户设备和网络装置的非陆地网络(non-terrestrial network，NTN)通信中的随机接入信道(randomaccess channel，RACH)前导码设计。
背景技术
除非本发明另外指出，否则本节中描述的方法不是下面列出的权利要求的现有技术，并且包括在本节中但不被承认为现有技术。
非陆地网络(non-terrestrial network，NTN)是指使用卫星或无人飞行器系统(unmanned aircraft system，UAS)平台上的射频(radio frequency，RF)资源的网络或网络段。NTN提供对用户设备(user equipment，UE)的接入的典型场景包括具有卫星或UAS平台作为中继的NTN透明有效载荷，或具有卫星或UAS平台上的基站(例如gNB)的NTN再生有效载荷。
在长期演进(Long-Term Evolution，LTE)或窄带物联网(Narrowband Internetof Things，NB-IoT)中，引入了RACH过程以建立与网络节点的连接并从网络节点获取资源。在RACH过程的第一步中，UE需要向网络节点发送RACH前导码信号(例如，消息1)。物理层随机接入前导码基于单子载波跳频符号组。NB-IoT的当前物理RACH(physical RACH，PRACH)设计使用跳频模式来标识不同的PRACH序列。对于前导码格式0/1，跳频序列由初始子载波确定，但是跳频模式每2个子载波间隔(sub-carrier spacing，SCS)重复一次。对于前导码格式2，被6个索引分隔的PRACH序列的模式是相同的，仅移位了6个SCS。但是，对于NTN部署，可能会出现波束内的较大的差分延迟和残留频率偏移。现有的NB-IoT前导码设计更难以处理手上的最大残留频率偏移。由于较大的残留频率偏移，网络节点无法区分具有相同跳频模式2SCS或跳频模式6SCS的两个序列。这可能会导致网络端的检测性能不佳，并可能中断RACH过程或导致RACH过程失败。
因此，对于NTN通信中可能的较大残留频率偏移，如何设计RACH前导码信号以改善接收机处的检测性能成为新开发的无线通信网络中的重要问题。因此，有必要提供适当的RACH前导码设计，以实现更好的检测性能，以满足严格的NTN部署方案下的性能要求。
发明内容
以下发明内容仅是说明性的，而无意于以任何方式进行限制。即，提供以下发明内容以介绍本发明所述的新颖和非显而易见的技术的概念、重点、益处和优点。选择的实施方式在下面的详细描述中进一步描述。因此，以下发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于确定所要求保护的主题的范围。
本发明的目的是提出解决方案或方案，该解决方案或方案用于解决关于移动通信中的用户设备和网络装置的NTN通信中的RACH前导码设计的前述问题。
在一个方面，一种方法可以包括装置发起RACH过程。该方法还可以包括该装置确定分数(fractional)频率偏移模式。该方法可以进一步包括该装置根据分数频率偏移模式生成RACH前导码信号。该方法可以进一步包括该装置将该RACH前导码信号发送到网络节点。
在另一方面，一种方法可以包括装置发起RACH过程。该方法还可以包括装置确定跨前导码序列组的覆盖(cover)码。该方法可以进一步包括该装置根据该覆盖码生成RACH前导码信号。该方法可以进一步包括该装置向网络节点发送该RACH前导码信号。
根据本发明所提供的非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计方法及装置，可以减少相邻序列的冲突/相关性并避免资源效率低下。
值得注意的是，尽管本发明提供的描述可能是在某些无线电接入技术、网络和网络拓扑(例如LTE、高级LTE(LTE-Advanced)、增强高级LTE(LTE-Advanced Pro)、第五代(5thGeneration，5G))、新无线电(New Radio，NR)、物联网(Internet-of-Things，IoT)，窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)和工业物联网(Industrial Internetof Things，IIoT))的上下文中，提议的概念、方案以及任何变体/衍生物可以在其他类型的无线电接入技术、网络和网络拓扑中实现，作为和由其他类型的无线电接入技术、网络和网络拓扑来实现。因此，本发明的范围不限于本发明描述的示例。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本发明并构成本发明的一部分。附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。可以理解的是，附图不一定按比例绘制，因为为了清楚地示出本发明的概念，某些组件可能被显示为与实际实现中的尺寸不成比例。
图1是描绘根据本发明实施方式的方案下的示例随机接入符号组和随机接入前导码参数的图。
图2是描绘根据本发明的实施方式的方案下的示例NB-IoT前导码格式1的图。
图3是描绘根据本发明实施方式的方案下的示例场景的图。
图4是描绘根据本发明实施方式的方案下的示例场景的图。
图5是描绘根据本发明实施方式的方案下的示例场景的图。
图6是描绘根据本发明实施方式的在方案下的示例发射机实施方式的图。
图7是描绘根据本发明的实施方式的方案下的示例性接收机实施方式的图。
图8是描绘根据本发明实施方式的方案下的示例场景的图。
图9是描绘根据本发明的实施方式的方案下的RACH前导码检测性能的表。
图10是示出根据本发明的实施方式的方案下的应用覆盖码的示例NB-IoT前导码格式1的图。
图11是根据本发明的实施方式的示例通信装置和示例网络装置的框图。
图12是根据本发明的实施方式的示例进程的流程图。
图13是根据本发明的实施方式的示例进程的流程图。
具体实施方式
本发明公开了要求保护的主题的详细实施例和实施方式。然而，应当理解，所公开的实施例和实施方式仅是可以以各种形式体现的所要求保护的主题的说明。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于在此阐述的示例性实施例和实施方式。相反，提供这些示例性实施例和实施方式是为了使本发明的描述透彻和完整，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在下面的描述中，可以省略公知的特征和技术的细节，以避免不必要地混淆所呈现的实施例和实施方式。
总览
根据本发明的实施方式涉及关于移动通信中的用户设备和网络装置的NTN通信中的RACH前导码设计的各种技术、方法、方案和/或解决方案。根据本发明，可以单独地或联合地实现多种可能的解决方案。即，尽管可以在下面分别描述这些可能的解决方案，但是可以以一种或另一种组合来实现这些可能的解决方案中的两个或多个。
图1示出了根据本发明的实施方式的方案下的示例随机接入符号组和随机接入前导码参数。物理层随机接入前导码基于单子载波跳频符号组。符号组在图1中示出，它由长度为Tcp的循环前缀(cyclic prefix，CP)和总长度为TSEQ的N个相同符号的序列组成。前导码重复单元中的符号组的总数由P表示。时间连续符号组的数量由G给出。在图1中还列出了帧结构类型1的随机接入前导码参数值。NB-IoT中定义的最小时间单位(例如，采样持续时间)用TS表示。
图2示出了根据本发明的实施方式的方案下的示例NB-IoT前导码格式1。每个符号组包括一个CP和5个相同的符号。前导码重复单元中的符号组的总数是4。时间连续的符号组的数目是4(图2中未示出)。当前用于NB-IoT的物理PRACH设计使用跳频模式来标识不同的PRACH序列。前导码格式0/1具有3.75kHz的SCS。跳频序列由初始子载波确定，但跳频模式每2个SCS重复一次。例如，偶PRACH序列的模式是相同的，仅移位了2个SCS(例如2*SCS＝7.5kHz)。对于前导码格式2，由6个索引分隔的PRACH序列的模式是相同的，仅偏移了6个SCS(例如6*SCS＝7.5kHz)。现有的NB-IoT前导码设计更难以处理手上的最大残留频率偏移。
由于残留频率偏移较大(例如，7.67kHz>2SCS，其中SCS＝3.75kHz)，网络节点无法区分两个跳频模式相同且相距2SCS的2个序列。对于具有SCS＝1.25kHz的前导码格式2，同样的考虑也是有效的，在该格式中，跳频模式每6个SCS重复一次，在这种情况下，网络节点无法区分相距6SCS的2个序列。这可能会导致网络端的检测性能不佳。
图3示出了根据本发明实施方式的方案下的示例场景300。场景300包括UE和网络节点，其可以是无线通信网络(例如，LTE网络、5G网络、NR网络、IoT网络、NB-IoT网络或NTN网络)的一部分。场景300示出了窄带PRACH(narrowband PRACH，NPRACH)前导码格式0/1的偶数序列。对于取决于波束大小的NTN部署，波束内(例如，小区内)频率偏移可能为+/-3.75kHz或更高。假设在间隔为7.5kHz倍数的序列中重复NB-IoT前导码的跳频模式，因此当前的NB-IoT设计将混淆频率偏移>+/-3.75kHz的序列。例如，在序列#8的频率偏移为-3.75kHz且序列#6的频率偏移为+3.75kHz的情况下，序列#8和序列#6将相互冲突/重叠，从而导致在接收机侧的困惑。本发明中提出的RACH前导码设计的目的是消除这种歧义。
图4示出了根据本发明实施方式的方案下的示例场景400。场景400包括UE和网络节点，其可以是无线通信网络(例如，LTE网络、5G网络、NR网络、IoT网络、NB-IoT网络或NTN网络)的一部分。场景400示出了NPRACH前导码格式0/1的相邻序列。在不相同的PRACH序列之间(例如，甚至与前导码格式0/1的奇数序列相比)，这些序列可以与较大的频率偏移具有大的相关性。如图4所示，由于+3.75kHz或-3.75kHz的频率偏移，偶数和奇数相邻序列可能具有50％的冲突/相关性。例如，对于序列#8和序列#9，在序列#9的频率偏移为-3.75kHz的情况下，50％的组将彼此碰撞/重叠。如此高的冲突/相关性将影响接收机(例如，gNodeB)的检测性能。一种简单的解决方案是在RACH前导码资源之间在频域中配置最大残留频率偏移+/-2倍的间隙。该解决方案可避免由于+3.75kHz或-3.75kHz的最大残留频率偏移而导致RACH前导码之间可能发生冲突。但是，该解决方案不是资源有效的，并且可能浪费无线电资源。本发明中提出的RACH前导码设计的目的是减少相邻序列的冲突/相关性并避免资源效率低下。
鉴于以上内容，本发明提出关于UE和网络装置的与NTN通信中的RACH前导码设计有关的多种方案。根据本发明的方案，可以通过引入每个前导码的分数频率偏移模式来使用前导码序列设计的低影响变化。当启动RACH过程时，UE可以使用分数频率偏移模式来确定RACH前导码信号。可选地或共同地，UE还可以使用覆盖码来确定RACH前导码信号。UE可以将覆盖码应用于RACH前导码序列。这种新的RACH前导码设计可使RACH前导码信号对残留频率偏移具有鲁棒性。因此，接收机(例如，网络节点)可能能够很好地区分序列。通过使用新的RACH前导码设计，可以显着改善接收机的检测性能，并满足严重NTN部署方案下的性能要求。
图5示出了根据本发明实施方式的方案下的示例场景500。场景500包括UE和网络节点，其可以是无线通信网络(例如，LTE网络、5G网络、NR网络、IoT网络、NB-IoT网络或NTN网络)的一部分。为了与网络节点同步并从网络节点获得资源，UE可以被配置为发起RACH过程。RACH过程中的第一步是向网络节点发送RACH前导码信号(例如，消息1)。具体地，为了生成RACH前导码信号，UE可以被配置为确定分数频率偏移模式。然后，UE可以根据分数频率偏移模式生成RACH前导码信号。UE可以向网络节点发送RACH前导码信号。在生成RACH前导码信号时，UE可以基于分数频率偏移模式的循环移位分配跨前导码序列的分数频率偏移模式。UE可以确定循环移位量以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的分数频率偏移模式。
分数频率偏移模式可以包括由p/N表示的分数频率偏移序列。N表示随机接入符号组中的符号数。p表示-N/2和N/2之间的整数序列。对于RACH前导码信号的每个符号组，可以在N个符号上以总持续时间N·Nfft+Ncp个码片发送一个符号组。Nfft表示快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)的数量。Ncp表示循环前缀的数量。UE可以将FFT后的分数频率偏移模式应用于RACH前导码信号中的随机接入符号组。
假设持续时间是N个符号，则UE可以应用分数频率偏移f＝(p/N)·SCS，其中-N/2≤p≤N/2。UE可以通过使用相量
Figure BDA0002702292610000061
(其中n＝-Ncp,-Ncp+1,...,N·Nfft-1)来应用FFT后的相位偏移。TC可以例如等于1/240kHz，Nfft可以例如等于64。对于这样的分数相量，由于
Figure BDA0002702292610000062
可以保留CP前缀。
修改后的前导码基带信号可以写为以下等式/表示。
Figure BDA0002702292610000063
Figure BDA0002702292610000064
是分数频率偏移的序列，其取决于重复
Figure BDA0002702292610000065
中的第一个子载波，其中
Figure BDA0002702292610000066
和ΔfRA＝SCS。对于前导码格式0/1，N＝5和G＝4。对于前导码格式2，N＝3和G＝6。t的值在0≤t≤TSEQ+TCP的范围内。βNPRACH是幅度缩放因子，以便符合发射功率PNPRACH。
Figure BDA0002702292610000067
且K＝Δf/ΔfRA解释了随机接入前导码和上行链路数据传输之间子载波间隔的差异。由参数
Figure BDA0002702292610000071
控制频域中的位置。变量ΔfRA由1.25kHz或3.75kHz给出。
图6示出了根据本发明的实施方式的方案下的示例性发射机实施方式600。在发射机(例如，UE)处，UE可以被配置为在子载波
Figure BDA0002702292610000072
上发送前导码信号。UE可以使用ΔfRA＝SCS执行正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)。然后，UE可以通过
Figure BDA0002702292610000073
执行频移。此外，UE可以将CP添加到前导码信号并且将前导码信号发送到射频(radio frequency，RF)前端。该实施方式可以有效地对应于每个符号组应用的具有频率
Figure BDA0002702292610000074
的相位斜坡(ramp)。序列
Figure BDA0002702292610000075
与前导码序列有关。使得SCS小于等于ΔfRA＝SCS/N且分数频率偏移被重新解释为子载波
Figure BDA0002702292610000076
的分配的可选实施方式也可能对应于si(t)。
图7示出了根据本发明的实施方式的方案下的示例性接收机实施方式700。所示的接收机700由两个主要阶段组成。一个主要阶段可以包括非相干组合和前导码序列检测。另一个主要阶段可以包括具有频率偏移和定时估计的相干组合。在初始定时误差大于CP的情况下，可以通过每次将CP持续时间移动离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)窗口来多次运行检测算法。接收机可以使用具有与该组的N个符号相对应的大小的DFT来对序列进行解调。
在一些实施方式中，模式
Figure BDA0002702292610000077
的各种设计是可能的。一个示例是从长度为G的基本模式p生成
Figure BDA0002702292610000078
然后
Figure BDA0002702292610000079
该分配可以保证，为了在以相同奇偶校验的子载波号开始的另一序列上重复该模式，两个序列相隔至少2×(G-1)个子载波。模式p被设计成使相邻序列之间的冲突最小化。图8示出了根据本发明实施方式的方案下的示例场景800。场景800示出了前导码格式0/1中的序列#8
Figure BDA00027022926100000710
和序列#6
Figure BDA00027022926100000711
Figure BDA00027022926100000712
的示例，其中SCS＝3.75kHz，N＝5以及G＝4。该设计可以对应于Costas阵列。UE可以使用Costas阵列设计基本序列p＝[-1 1 0 -2]。UE可以基于Costas阵列来确定分数频率偏移模式。在此示例中，尽管序列可能由于7.5kHz的频移而发生冲突，但是它们仍然具有不同的模式。对于前导码格式2(即，SCS＝1.25kHz，N＝3并且G＝6)，UE可以使用基本序列p＝[0 1 0-1 1 -1]的类似设计。例如，序列可以包括第一序列
Figure BDA0002702292610000081
和第二序列
Figure BDA0002702292610000082
尽管序列可能由于6个SCS的频移而发生冲突(例如6*1.25kHz＝7.5kHz)，但是它们仍然具有不同的模式。
图9示出了根据本发明的实施方式的方案下的RACH前导码检测性能。如上所述，使用对前导码设计的这种相对较小的更改，消除了歧义，并且如图9所示，性能得到了显着改善。前导码格式1或2的检测概率可以达到近100％，残留频率偏移为7.67kHz。在本发明中提出的新的RACH前导码设计包括两个主要优点。一是它对前导码设计的影响很小，因为分数频率偏移可以在FFT之后应用，而不会影响RACH容量或频谱效率。另一个是可以解决所有可能的残留频率偏移的频率偏移歧义，从而支持所有潜在的波束大小。如图9所示，对RACH前导码的正确前导码检测允许网络节点准确地估计UE的定时和频率偏移。在初始检测步骤之后，可以通过定时提前命令校正残留定时偏移。对于残留频率偏移，可能需要引入用于频率偏移上行链路校正的新信令以允许UE间上行链路频率同步。
在一些实施方式中，UE可以使用覆盖码来确定RACH前导码信号。图10示出了根据本发明的实施方式的在方案下应用覆盖码的示例性NB-IoT前导码格式1。这个想法是使用覆盖码来区分序列。具体地，UE可以被配置为发起RACH过程。UE可以确定跨前导码序列组的覆盖码。然后，UE可以根据覆盖码生成RACH前导码信号。UE可以将RACH前导码信号发送到网络节点。UE可以分配覆盖码以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的码。覆盖码是单位模数(unit modulus)，每个组可以具有单个相位。覆盖码可以以与分数偏移模式类似的方式在整个前导码序列中循环。覆盖码可以包括例如但不限于Hadamard码(例如Hadamard序列的置换列)或DFT码(例如DFT的置换列)。例如，Hadamard码和DFT码可以包括如下所示的矩阵。
Figure BDA0002702292610000083
Figure BDA0002702292610000091
在一些实施方式中，UE可以组合覆盖码与分数频率偏移模式以生成RACH前导码信号。通过这种方式，分数偏移模式允许通过频率偏移进行区分，而覆盖码允许通过代码域进行区分。通过组合覆盖码和分数频率偏移模式，可以在接收机处进一步提高检测性能。
说明性实施方式
图11示出了根据本发明的实施方式的示例性通信装置1110和示例性网络装置1120。通信装置1110和网络装置1120中的每一个可以执行各种功能以实现本发明所描述的包括上述场景/方案以及下面描述的进程1200和进程1300的关于移动通信中的用户设备和网络装置的NTN通信中的RACH前导码设计的各种方案、技术、进程和方法。
通信装置1110可以是电子装置的一部分，该电子装置可以是诸如便携式或移动装置、可穿戴装置、无线通信装置或计算装置之类的UE。例如，通信装置1110可以被实现在智能电话、智能手表、个人数字助理、数字照相机或诸如平板计算机、膝上型计算机或笔记本计算机之类的计算设备中。通信装置1110也可以是机器类型装置的一部分，该机器类型装置可以是诸如不动或固定装置的IoT、NB-IoT、IIoT或NTN装置、家用装置、有线通信装置或计算装置。例如，通信装置1110可以被实现在智能恒温器，智能冰箱，智能门锁，无线扬声器或家庭控制中心中。可选地，通信装置1110可以以一个或多个集成电路(integrated-circuit，IC)芯片的形式实现，例如但不限于，一个或多个单核处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个精简指令集计算(reduced-instruction set computing，RISC)处理器，或一个或多个复杂指令集计算(complex-instruction-set-computing，CISC)处理器。通信装置1110可以包括图1所示的那些组件中的至少一些。诸如处理器1112之类的图11的示例。通信装置1110可以进一步包括与本发明的所提出的方案不相关的一个或多个其他组件(例如，内部电源、显示设备和/或用户接口设备)，并且因此，为了简化和简洁起见，通信装置1110的这样的组件均未在图11中示出也未在下面进行描述。
网络装置1120可以是电子装置的一部分，该电子装置可以是诸如基站、小小区、路由器或网关的网络节点。例如，网络装置1120可以在LTE、高级LTE或增强高级LTE网络中的eNodeB中或在5G、NR、IoT、NB-IoT、IIoT或NTN网络中的gNB中实现。可选地，网络装置1120可以以一个或多个IC芯片的形式实现，例如但不限于，一个或多个单核处理器、一个或多个多核处理器，或一个或多个RISC或CISC处理器。网络装置1120可以包括图11所示的诸如处理器1122之类的那些组件中的至少一些。网络装置1120可以进一步包括与本发明的所提议的方案不相关的一个或多个其他组件(例如，内部电源、显示设备和/或用户接口设备)，并且因此，为了简化和简洁起见，通信装置1120的这样的组件均未在图11中示出也未在下面进行描述。
在一方面，处理器1112和处理器1122中的每一个可以以一个或多个单核处理器、一个或多个多核处理器或一个或多个CISC处理器的形式实现。也就是说，即使在本发明中使用单数术语“处理器”来指代处理器1112和处理器1122，根据本发明，处理器1112和处理器1122中的每一个在一些实施方式中可包括多个处理器，而在其他实施方式中可包括单个处理器。在另一方面，处理器1112和处理器1122中的每一个可以以具有电子部件的硬件(以及可选地，固件)的形式实现，该电子部件包括例如但不限于一个或多个晶体管、一个或多个二极管、一个或多个电容器、一个或多个电阻器、一个或多个电感器、一个或多个忆阻器和/或一个或多个变容二极管，其被配置和布置为实现根据本发明的特定目的。换句话说，在至少一些实施方式中，处理器1112和处理器1122中的每一个都是专门设计、布置和配置为执行包括减少根据本发明的各种实施方式的设备(例如，由通信装置1110表示)以及网络(例如，由网络装置1120表示)中的功耗的特定任务的专用机器。
在一些实施方式中，通信装置1110还可包括耦接到处理器1112并且能够无线发送和接收数据的收发器1116。在一些实施方式中，通信装置1110可以进一步包括存储器1114，存储器1114包括非易失性或易失性的计算机可读存储介质，该存储器1114耦接到处理器1112并且能够被处理器1112接入并且在其中存储数据。在一些实现中，网络装置1120还可以包括耦接到处理器1122并且能够无线发送和接收数据的收发器1126。在一些实施方式中，网络设备1120可以进一步包括存储器1124，存储器1124包括非易失性或易失性的计算机可读存储介质，该存储器1124耦接到处理器1122并且能够被处理器1122接入并且在其中存储数据。因此，通信装置1110和网络装置1120可以分别经由收发器1116和收发器1126彼此无线通信。为了帮助更好地理解，在移动通信环境的上下文中提供以下对通信装置1110和网络设备1120中的每一个的操作、功能和能力的描述，在该通信环境中，通信装置1110在通信装置或UE中实现，或作为通信装置或UE实现。网络装置1120在通信网络中网络的网络节点中实现或作为通信网络的网络节点实现。
在一些实施方式中，处理器1112可以被配置为发起RACH过程。在RACH过程的第一步中，处理器1112可以被配置为经由收发器1116向网络设备1120发送RACH前导码信号(例如，消息1)。具体地，为了生成RACH前导码信号，可以配置处理器1112确定分数频率偏移模式。然后，处理器1112可以根据分数频率偏移模式生成RACH前导码信号。处理器1112可以经由收发器1116向网络装置1120发送RACH前导码信号。在生成RACH前导码信号时，处理器1112可以基于分数频率偏移模式的循环移位分配跨前导码序列的分数频率偏移模式。处理器1112可以确定循环移位量以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的分数频率偏移模式。
在一些实施方式中，分数频率偏移模式可以包括由p/N表示的分数频率偏移序列。N表示随机接入符号组中的符号数。p表示-N/2和N/2之间的整数序列。对于RACH前导码信号的每个符号组，可以在N个符号上以总持续时间N·Nfft+Ncp个码片发送一个符号组。Nfft表示FFT的数量。Ncp表示循环前缀的数量。处理器1112可以将FFT后的分数频率偏移模式应用于RACH前导码信号中的随机接入符号组。
在一些实施方式中，处理器1112可以应用分数频率偏移f＝(p/N)·SCS，其中-N/2≤p≤N/2。处理器1112可以通过使用相量
Figure BDA0002702292610000111
(其中n＝-Ncp,-Ncp+1,...,N·Nfft-1)来应用FFT后的相位偏移。处理器1112可以确定TC例如等于1/240kHz，Nfft例如等于64。利用这样的分数相量，由于
Figure BDA0002702292610000112
可以保留CP前缀。
在一些实施方案中，处理器1112可根据以下等式/表示产生经修改的前导码基带信号。
Figure BDA0002702292610000113
Figure BDA0002702292610000114
是分数频率偏移的序列，其取决于重复
Figure BDA0002702292610000115
中的第一个子载波，其中
Figure BDA0002702292610000116
和ΔfRA＝SCS。对于前导码格式0/1，N＝5和G＝4。对于前导码格式2，N＝3和G＝6。t的值在0≤t≤TSEQ+TCP的范围内。βNPRACH是幅度缩放因子，以便符合发射功率PNPRACH。
Figure BDA0002702292610000117
且K＝Δf/ΔfRA解释了随机接入前导码和上行链路数据传输之间子载波间隔的差异。由参数
Figure BDA0002702292610000121
控制频域中的位置。变量ΔfRA由1.25kHz或3.75kHz给出。
在一些实施方式中，通信装置1110可以包括如图6所示的实施方式600。例如，处理器1112可以被配置为在子载波
Figure BDA0002702292610000122
上发送前导码信号。处理器1112可以使用ΔfRA＝SCS执行OFDM。然后，处理器1112可以通过
Figure BDA0002702292610000123
执行频移。此外，处理器1112可以将CP添加到前导码信号并且将前导码信号发送到RF前端(例如，收发器1116)。该实施方式可以有效地对应于每个符号组应用的具有频率
Figure BDA0002702292610000124
的相位斜坡。序列
Figure BDA0002702292610000125
与前导码序列有关。使得SCS小于等于ΔfRA＝SCS/N且分数频率偏移被重新解释为子载波
Figure BDA0002702292610000126
的分配的可选实施方式也可能对应于si(t)。
在一些实施方式中，网络装置1120可以包括如图7所示的实施方式700。网络装置1120可以由两个主要阶段组成。一个主要阶段可以包括非相干组合和前导码序列检测。另一个主要阶段可以包括具有频率偏移和定时估计的相干组合。在初始定时误差大于CP的情况下，可以通过每次将CP持续时间移动DFT窗口来多次运行检测算法。网络装置1120可以使用具有与该组的N个符号相对应的大小的DFT来对序列进行解调。
在一些实施方式中，处理器1112可以使用模式
Figure BDA0002702292610000127
的各种设计。处理器1112可以从长度为G的基本模式p生成
Figure BDA0002702292610000128
然后
Figure BDA0002702292610000129
该分配可以保证，为了在以相同奇偶校验的子载波号开始的另一序列上重复该模式，两个序列相隔至少2×(G-1)个子载波。处理器1112可以决定模式p以使相邻序列之间的冲突最小化。例如，处理器1112可以将前导码格式0/1中的序列#8确定为
Figure BDA00027022926100001210
并且将序列#6确定为
Figure BDA00027022926100001211
其中SCS＝3.75kHz，N＝5以及G＝4。该设计可以对应于Costas阵列。处理器1112可以使用Costas阵列设计基本序列p＝[-1 1 0 -2]。处理器1112可以基于Costas阵列确定分数频率偏移模式。在此示例中，尽管序列可能由于7.5kHz的频移而发生冲突，但是它们仍然具有不同的模式。对于前导码格式2(即，SCS＝1.25kHz，N＝3并且G＝6)，处理器1112可以使用具有基本序列p＝[0 1 0 -1 1 -1]的类似设计。例如，处理器1112可以将第一序列确定为
Figure BDA0002702292610000131
并且将第二序列确定为
Figure BDA0002702292610000132
尽管序列可能由于6个SCS的频移而发生冲突(例如6*1.25kHz＝7.5kHz)，但是它们仍然具有不同的模式。
在一些实施方式中，处理器1112可以使用覆盖码来确定RACH前导码信号。处理器1112可以使用覆盖码来区分序列。具体地，处理器1112可以被配置为发起RACH过程。处理器1112可以确定跨前导码序列组的覆盖码。然后，处理器1112可以根据覆盖码生成RACH前导码信号。处理器1112可以经由收发器1116将RACH前导码信号发送到网络节点。处理器1112可以分配覆盖码，以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的码。覆盖码是单位模数，每个组可以具有单个相位。处理器1112可以以与分数偏移模式类似的方式在整个前导码序列中循环覆盖码。覆盖码可以包括例如但不限于Hadamard码(例如Hadamard序列的置换列)或DFT码(例如DFT的置换列)。
在一些实施方式中，处理器1112可以组合覆盖码与分数频率偏移模式以生成RACH前导码信号。除了使用分数频率偏移模式或覆盖码之外，处理器1112还可以使用分数频率偏移模式和覆盖码两者来生成RACH前导码信号。
图12示出了根据本发明的实施方式的示例进程1200。进程1200可以是关于本发明的NTN通信中的RACH前导码设计的部分或全部的以上场景/方案的示例实施方式。进程1200可以代表通信装置1110的特征的实施方式的一个方面。进程1200可以包括一个或多个操作、动作或功能，如框1210、1220、1230和1240中的一个或多个所示。尽管被示为离散的方框，取决于期望的实施方式，可以将进程1200的各个框划分为另外的框、组合为更少的框或将其消除。此外，进程1200的框可以以图12中所示的顺序执行，或可选地，以其他顺序执行。进程1200可以由通信装置1110或任何合适的UE或设备来实现。仅出于说明性目的而非限制，下面在通信装置1110的上下文中描述进程1200。进程1200可以在框1210处开始。
在1210，进程1200可以包括装置1110的处理器1112发起RACH过程。处理1200可以从1210进行到1220。
在1220，进程1200可以包括处理器1112确定分数频率偏移模式。进程1200可以从1220进行到1230。
在1230，进程1200可以包括处理器1112根据分数频率偏移模式生成RACH前导码信号。进程1200可以从1230进行到1240。
在1240，进程1200可以包括处理器1112向网络节点发送RACH前导码信号。
在一些实施方式中，分数频率偏移模式可以包括由p/N表示的分数频率偏移序列。N表示随机接入符号组中的符号数。p表示-N/2和N/2之间的整数序列。
在一些实施方案中，进程1200可包括处理器1112将FFT后的分数频率偏移模式应用于RACH前导码信号中的随机接入符号组。
在一些实施方案中，进程1200可包括处理器1112在N个符号上以总持续时间N·Nfft+Ncp个码片发送RACH前导码信号的随机接入符号组。Nfft表示FFT的数量。Ncp表示循环前缀的数量。
在一些实施方案中，进程1200可包括处理器1112基于Costas阵列确定分数频率偏移模式。
在一些实施方案中，进程1200可包括处理器1112基于基本分数频率偏移模式的循环移位跨前导序列分配分数频率偏移模式。
在一些实施方案中，进程1200可涉及处理器1112确定循环移位量以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的分数频率偏移模式。
图13示出了根据本发明的实施方式的示例进程1300。进程1300可以是关于本发明的NTN通信中的RACH前导码设计的部分或全部的以上场景/方案的示例实施方式。进程1300可以表示通信装置1110的特征的实施方式的一个方面。进程1300可以包括如由框1310、1320、1330和1340中的一个或多个所示出的一个或多个操作、动作或功能。尽管被示为离散的框，取决于期望的实现，可以将进程1300的各个框划分为另外的框、组合为更少的框或将其消除。此外，进程1300的框可以以图13中所示的顺序执行，或可选地，以其他顺序执行。进程1300可以由通信装置1110或任何合适的UE或设备来实现。仅出于说明性目的而非限制，下面在通信装置1110的上下文中描述进程1300。进程1300可以在框1310处开始。
在1310，进程1300可以包括装置1110的处理器1112发起RACH过程。处理1300可以从1310进行到1320。
在1320，进程1300可以涉及处理器1112确定跨前导码序列组的覆盖码。进程1300可以从1320进行到1330。
在1330，进程1300可以包括处理器1112根据覆盖码生成RACH前导码信号。处理1300可以从1330进行到1340。
在1340，进程1300可以包括处理器1112向网络节点发送RACH前导码信号。
在一些实施方式中，覆盖码可以包括Hadamard码或DFT码。
在一些实施方案中，进程1300可包括处理器1112分配覆盖码以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的码。
附加说明
本发明所述的主题有时例示了包含于不同其它部件之内或与不同其它部件连接的不同部件。应理解，这种所描绘的架构仅是示例，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其他架构。在概念意义上，实现相同功能的部件的任意排列被有效地“关联”为使得实现期望的功能。因此，无论架构或中间部件如何，本发明被组合为实现特定功能的任意两个部件都可以被看作彼此“关联”，使得实现期望的功能。同样，如此关联的任意两个部件也可被视为彼此“在工作上连接”或“在工作上耦接”，以实现期望的功能，并且能够如此关联的任意两个部件还可被视为彼此“在工作上可耦接”，以实现期望的功能。在工作上可耦接的具体示例包括但不限于：物理上能配套的和/或物理上交互的部件和/或可无线交互的和/或无线交互的部件和/或逻辑上交互的和/或逻辑上可交互的部件。
进一步地，关于本发明任意复数和/或单数术语的大量使用，本领域技术人员可针对上下文和/或应用酌情从复数转化为单数和/或从单数转化为复数。为了清楚起见，本发明可以明确地阐述各种单数/复数互易。
而且，本领域技术人员将理解，通常，本发明所用的术语且尤其是在所附权利要求(例如，所附权利要求的正文)中所用的术语通常意为“开放”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”，等等)。本领域技术人员还将理解，如果刻意引入的权利要求列举的特定数目，则这种意图将在权利要求中明确地列举，并且在这种列举不存在时不存在这种意图。例如，作为理解的帮助，本发明所附权利要求可以包含引入权利要求列举的引入性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用。然而，这种短语的使用不应该被解释为暗示：一个权利要求列举由不定冠词“一”或“一个”的引入将包含这种所引入的权利要求列举的任意特定权利要求限于只包含一个这种列举的实施方式，即使当同一权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词(诸如“一”或“一个”)(例如，“一”和/或“一个”应被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)的时候；这同样适用于用来引入权利要求列举的定冠词的使用。另外，即使明确列举了特定数量的所引入权利要求列举，本领域技术人员也将认识到，这种列举应被解释为意指至少所列举的数量(例如，在没有其它的修饰语的情况下，“两个列举”的无修饰列举意指至少两个列举、或两个或多个列举)。此外，在使用类似于“A、B以及C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常，这种解释在本领域技术人员将理解这个句式意义例如意指：“具有A、B以及C中的至少一个的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、一同具有A和B、一同具有A和C、一同具有B和C和/或一同具有A、B以及C等的系统。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常，这种解释在本领域技术人员将理解这个句式意义例如意指：“具有A、B或C中至少一个的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、一同具有A和B、一同具有A和C、一同具有B和C和/或一同具有A、B以及C等的系统。本领域技术人员还将理解，无论是在说明书、权利要求还是附图中，实际上呈现两个或多个另选项的任意转折词语和/或短语应当被理解为设想包括这些项中的一个、这些项中的任一个或两者的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
根据上述内容，将理解，本发明已经为了例示的目的而描述了本发明的各种实施方式，并且可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行各种修改。因此，本发明所公开的各种实施方式不旨在限制，真正的范围和精神由所附权利要求来表示。

Claims (21)

1.一种非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计方法，包括：
发起随机接入信道过程；
确定分数频率偏移模式；
根据所述分数频率偏移模式生成随机接入信道前导码信号；以及
向网络节点发送所述随机接入信道前导码信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分数频率偏移模式包括由p/N表示的分数频率偏移的序列，其中，N表示随机接入符号组中的符号的数量，并且其中，p表示-N/2和N/2之间的整数序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成步骤包括：将快速傅立叶变换后的分数频率偏移模式应用于所述随机接入信道前导码信号中的所述随机接入符号组。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发送包括：在N个符号上以总持续时间N·Nfft+Ncp个码片发送所述随机接入信道前导码信号的随机接入符号组，其中，Nfft表示快速傅立叶变换的数量，并且其中，Ncp表示循环前缀的数量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定包括：基于Costas阵列确定所述分数频率偏移模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
基于基本分数频率偏移模式的循环移位跨前导序列分配所述分数频率偏移模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
确定循环移位量以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的分数频率偏移模式。
8.一种非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计方法，包括：
发起随机接入信道过程；
确定跨前导码序列组的覆盖码；
根据所述覆盖码生成随机接入信道前导码信号；以及
向网络节点发送随机接入信道前导码信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述覆盖码包括Hadamard码或离散傅立叶变换码。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
分配所述覆盖码以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的码。
11.一种用于非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计的装置，包括：
收发器，用于在操作过程中与无线网络的网络节点进行无线通信；以及
通信地耦接到所述收发器的处理器，以便在操作期间，所述处理器执行以下操作：
发起随机接入信道过程；
确定分数频率偏移模式；
根据所述分数频率偏移模式生成随机接入信道前导码信号；以及
经由所述收发器向网络节点发送所述随机接入信道前导码信号。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述分数频率偏移模式包括由p/N表示的分数频率偏移的序列，其中，N表示随机接入符号组中的符号的数量，并且其中，p表示-N/2和N/2之间的整数序列。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在生成所述随机接入信道前导码信号时，所述处理器将快速傅立叶变换后的分数频率偏移模式应用于所述随机接入信道前导码信号中的所述随机接入符号组。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在发送所述随机接入信道前导码信号时，所述处理器在N个符号上以总持续时间N·Nfft+Ncp个码片发送所述随机接入信道前导码信号的随机接入符号组，其中，Nfft表示快速傅立叶变换的数量，并且其中，Ncp表示循环前缀的数量。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在确定分数频率偏移模式时，所述处理器基于Costas阵列确定所述分数频率偏移模式。
16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在操作期间，所述处理器还执行以下操作：
基于基本分数频率偏移模式的循环移位跨前导序列分配所述分数频率偏移模式。
17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在操作期间，所述处理器还执行以下操作：
确定循环移位量以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的分数频率偏移模式。
18.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在操作期间，所述处理器还执行以下操作：
确定前导码序列组中的覆盖码；以及
根据所述覆盖码生成随机接入信道前导码信号。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述覆盖码包括Hadamard码或离散傅立叶变换码。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，在操作期间，所述处理器还执行以下操作：
分配所述覆盖码以避免重复跨相邻的前导码序列的相同的码。
21.一种非易失性计算机可读存储介质，存储有程序指令和数据，当所述程序指令和数据被用于非陆地网络通信中的随机接入信道前导码设计的装置的处理器执行时，使得所述装置执行如下操作：
发起随机接入信道过程；
确定分数频率偏移模式；
根据所述分数频率偏移模式生成随机接入信道前导码信号；以及
向网络节点发送所述随机接入信道前导码信号。
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