用于传输小区系统信息的方法和设备与流程

本公开的实施例总体上涉及通信技术，更具体地，涉及用于传输小区系统信息的通信方法以及相应的网络设备和终端设备。

背景技术：

频率范围高达100ghz的毫米波技术被认为是用于满足针对第五代(5g)新无线电系统的不断增加的性能需求的关键技术。但是，支持诸如毫米波频段的高载波频率也带来了无线电传播质量上的挑战，例如存在较大的路径损耗以及由于环境中的各种物体而导致的信号阻塞及信号吸收等。

针对毫米波频段上的数据传输，可以通过采用高方向性的发射和接收波束赋形以及使用大规模多入多出(mimo)技术以在方向上自适应地对齐相应的波束来减小信号衰减。然而，由于缺乏有关最佳发射和接收波束对的信息，传统的初始接入程序(包括下行同步以及小区系统信息获取)不能够完全地利用波束赋形的增益。因此，在毫米波频段上，传统的初始接入程序可能由于较大的路径损耗和信号衰减而无法正常工作。

技术实现要素：

总体上，本公开的实施例提出用于传输小区系统信息的通信方法以及相应的网络设备和终端设备。

在第一方面，本公开的实施例提供一种通信方法。该方法包括：在网络设备侧，将小区系统信息包括在一组连续广播信道传输块中，该连续广播信道传输块中的广播信道传输块包括至少一个正交频分复用(ofdm)符号；以及使用不同的波束赋形方向图，通过物理广播信道周期性地向终端设备传输该连续广播信道传输块。

在第二方面，本公开的实施例提供一种通信方法。该方法包括：在终端设备侧，通过物理广播信道周期性地从网络设备接收一组连续广播信道传输块，该连续广播信道传输块中的广播信道传输块包括至少一个ofdm符号并且该连续广播信道传输块使用网络设备侧的不同的波束赋形方向图来被传输；以及从该连续广播信道传输块中获取小区系统信息。

在第三方面，本公开的实施例提供一种网络设备。网络设备包括控制器，被配置为：将小区系统信息包括在一组连续广播信道传输块中，该连续广播信道传输块中的广播信道传输块包括至少一个ofdm符号。网络设备还包括收发器，被配置为：使用不同的波束赋形方向图，通过物理广播信道周期性地向终端设备传输该连续广播信道传输块。

在第四方面，本公开的实施例提供一种终端设备。终端设备包括：收发器，被配置为：通过物理广播信道周期性地从网络设备接收一组连续广播信道传输块，该连续广播信道传输块中的广播信道传输块包括至少一个ofdm符号并且该连续广播信道传输块使用网络设备侧的不同的波束赋形方向图来被传输。该终端设备还包括控制器，其被配置为从该连续广播信道传输块中获取小区系统信息。

通过下文描述将会理解，根据本公开的实施例，通过在诸如基站的网络设备侧使用不同的方向性波束赋形方向图来传输包括小区系统信息的广播信道传输块，初始接入程序能够利用波束赋形的增益来克服较大的路径损耗和信号衰减。因此，根据本公开的实施例的物理广播信道(pbch)传输机制能够被应用到毫米波技术中。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开的实施例可以在其中实施的示例通信网络；

图2示出了根据本公开的某些实施例的示例通信方法的流程图；

图3示出了根据本公开的通过pbch来传输小区系统信息的示意图；

图4示出了根据本公开的某些其他实施例的示例通信方法的流程图；

图5示出了根据本公开的某些实施例的装置的框图；

图6示出了根据本公开的某些其他实施例的装置的框图；以及

图7示出了根据本公开的某些实施例的设备的框图。

在所有附图中，相同或相似参考数字表示相同或相似元素。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在此使用的术语“网络设备”是指在基站或者通信网络中具有特定功能的其他实体或节点。“基站”(bs)可以表示节点b(nodeb或者nb)、演进节点b(enodeb或者enb)、远程无线电单元(rru)、射频头(rh)、远程无线电头端(rrh)、中继器、或者诸如微微基站、毫微微基站等的低功率节点等等。在本公开的上下文中，为讨论方便之目的，术语“网络设备”和“基站”可以互换使用，并且可能主要以enb作为网络设备的示例。

在此使用的术语“终端设备”或“用户设备”(ue)是指能够与基站之间或者彼此之间进行无线通信的任何终端设备。作为示例，终端设备可以包括移动终端(mt)、订户台(ss)、便携式订户台(pss)、移动台(ms)或者接入终端(at)，以及车载的上述设备。在本公开的上下文中，为讨论方便之目的，术语“终端设备”和“用户设备”可以互换使用。

在此使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

在传统的长期演进(lte)系统中，在ue进入到lte网络中之前，ue需要首先执行小区搜索以获取下行同步和小区系统信息。ue所需要获取的小区系统信息主要包括使用pbch传输的主信息块(mib)消息以及使用物理下行共享信道(pdsch)传输的系统信息块(sib)消息。mib包括小区的一些重要系统信息，诸如系统带宽、系统帧号(sfn)、物理混合自动重传指示信道(phich)配置以及天线端口号等。在时域上，对应于mib的广播信道(bch)传输块被每隔40毫秒(ms)传输一次。bch被映射在4个连续帧(也称为无线帧)中的每一帧的第一个子帧中，并且bch在第一个子帧的第二个时隙的头4个ofdm符号内被传输。在频域上，pbch传输占据系统带宽中央的1.08mhz的带宽。ue可以通过4个子帧的集合来接收和解码bch传输块以获取mib消息。

然而，由于毫米波频段上的无线电传播存在较大的路径损耗和信号衰减，上述传统的小区接入程序可能无法正常工作。因此，需要一种行之有效的方式使得pbch的传输能够克服较大的路径损耗和信号衰减。

为了至少部分地解决这些以及其它潜在问题，本公开的实施例提供了一种通信方法。根据该方法，在网络设备侧，将小区系统信息包括在一组连续bch传输块中并且使用不同的波束赋形方向图，通过pbch周期性地向终端设备传输该连续bch传输块。以此方式，初始接入程序能够利用波束赋形的增益来克服较大的路径损耗和信号衰减，从而能够被应用到毫米波技术中。

图1示出了本公开的实施例可以在其中实施的示例通信网络100。通信网络100包括网络设备110和终端设备120。网络设备110可以与终端设备120通信。应当理解，图1所示的网络设备和终端设备的数目仅仅是出于说明之目的而无意于限制。网络100可以包括任意适当数目的网络设备和终端设备。

网络100中的通信可以根据任何适当的通信协议来实施，包括但不限于，第一代(1g)、第二代(2g)、第三代(3g)、第四代(4g)和第五代(5g)等蜂窝通信协议、诸如电气与电子工程师协会(ieee)802.11等的无线局域网通信协议、和/或目前已知或者将来开发的任何其他协议。而且，该通信使用任意适当无线通信技术，包括但不限于，码分多址(cdma)、频分多址(fdma)、时分多址(tdma)、频分双工(fdd)、时分双工(tdd)、多输入多输出(mimo)、正交频分多址(ofdm)、和/或目前已知或者将来开发的任何其他技术。

终端设备120在接入到通信网络100之前，需要首先执行小区搜索程序以获取下行同步和小区系统信息。终端设备120可以根据测量的接收信号强度指示来扫描并检测适当的载波频率。然后，终端设备120可以在检测到的载波频率中央的若干资源块中检测主同步信号和辅助同步信号，从而获取与小区在时域及频域上的同步。在获得下行同步之后，终端设备120可以从网络设备110获取小区系统信息。

根据本公开的实施例，网络设备110可以将小区系统信息包括在一组连续bch传输块中。网络设备110可以使用不同的波束赋形方向图，通过pbch周期性地向终端设备120传输该连续bch传输块。附加地或者备选地，网络设备110还可以使用与bch传输块相对应的波束赋形方向图来向终端设备120传输与该bch传输块相对应的参考信号以用于pbch的解调。另一方面，终端设备120可以通过pbch周期性地从网络设备110接收连续bch传输块。附加地或者备选地，终端设备120可以从网络设备110接收用于pbch的解调的参考信号，并且基于该参考信号来解码与该参考信号相对应的bch传输块。此外，终端设备120可以从经解码的bch传输块中获取小区系统信息。

下面将结合图2至图4分别从网络设备110和终端设备120的角度，对本公开的原理和具体实施例进行详细说明。首先参考图2，其示出了根据本公开的某些实施例的示例通信方法200的流程图。可以理解，方法200可以例如在如图1所示的网络设备110处实施。为描述方便，下面结合图1对方法200进行说明。

如图所示，在210，网络设备110将小区系统信息包括在一组连续bch传输块中。每个bch传输块根据所承载的小区系统信息的大小而由一个或多个odfm符号组成。小区系统信息包括用于小区接入的必要系统信息。在某些实施例中，小区系统信息可以包括至少部分mib消息。mib消息可以包括小区的一些重要系统信息，诸如系统带宽、sfn、phich配置以及天线端口号等。在某些实施例中，小区系统信息还可以包括至少部分sib消息，例如与上行随机接入有关的部署消息等。应当理解，与传统方案相比，本公开的实施例将在mib和/或sib中定义的必要系统信息利用pbch传输以缩短小区接入的进程。剩余的小区系统信息可以通过较低载波频率传输，或者在下行小区接入和上行同步之后通过pdsch来传输。

在220，网络设备110使用不同的波束赋形方向图，通过pbch周期性地向终端设备传输该连续bch传输块。在此方面，作为示例，图3示出了根据本公开的通过pbch来传输小区系统信息的示意图。

如图3所示，在时域上，承载小区系统信息的多个连续bch传输块被形成在具有最小一个子帧310的持续时间的pbch传输尝试中。pbch传输尝试具有可配置的pbch传输周期320，诸如40ms或者更长。每个bch传输块可以使用网络设备侧的不同波束赋形方向图330而被传输，以覆盖小区的不同方向上的所有终端设备。波束赋形方向图可以从预定义的波束赋形向量集或者码本中选择，以减少系统信息获取时间并且达到一定的波束赋形增益。波束赋形方向图的索引可以直接与pbch传输尝试340内的bch传输块350的索引相关联。

在频域上，pbch传输被集中在系统中央频段。针对毫米波而言，终端设备在首次进行pbch接收时可能不知道确切的下行小区带宽。因此，在某些实施例中，网络设备110可以利用针对毫米波定义的最小带宽来进行pbch传输。由于毫米波频段具有丰富的频率资源，其最小下行带宽可以远大于lte中的1.08mhz。因此，网络设备110可以将小区系统信息安排在bch传输块350中，并且通过pbch周期性地传输。

在某些实施例中，网络设备110还可以向终端设备传输用于pbch的解调的参考信号。因为不同的bch传输块采用不同的波束赋形方向图，pbch解调参考信号也应当被安排在每个bch传输块的时间资源和频率资源的范围内。网络设备110可以使用用于传输每个bch传输块的波束赋形方向图来传输与该bch传输块相对应的参考信号。针对毫米波而言，pbch解调参考信号的设计还可以基于帧结构、时间资源和/或频率资源分配、pbch子帧结构和最小下行带宽定义等。当支持的天线端口数目增加时，pbch解调参考信号的开销可能较大。因此，网络设备110可以利用具有单个天线端口的单个射频(rf)链来传输每个bch块和其对应的参考信号。这样，可以减小参考信号的开销并提高pbch的传输功率，从而提高针对初始小区接入的小区系统信息的检测精度。

图4示出了根据本公开的某些实施例的示例通信方法400的流程图。可以理解，方法400可以例如在如图1所示的终端设备120处实施。为描述方便，下面结合图1对方法400进行说明。

如图所示，在410，终端设备120通过pbch周期性地从网络设备110接收一组连续bch传输块。在某些实施例中，每个bch传输块根据所承载的小区系统信息的大小而由一个或多个odfm符号组成。承载小区系统信息的多个连续bch传输块可以被形成在具有最小一个子帧的持续时间的pbch传输尝试中。pbch传输尝试具有可配置的传输周期，诸如40ms或者更长。因此，终端设备120可以在pbch的传输周期中，在至少一个子帧内从网络设备110接收该连续bch传输块。在频域上，pbch传输被集中在系统中央频段。针对毫米波而言，在某些实施例中，网络设备110可以利用针对毫米波定义的最小带宽来进行pbch传输。因此，终端设备120也可以基于针对毫米波定义的最小带宽来在pbch上接收该连续广播信道传输块。

此外，连续bch传输块可以由网络设备120使用不同的波束赋形方向图来被周期性地传输。由于bch块的多次重复传输以及对波束赋形增益的利用，使得终端设备120能够可靠地接收该连续bch传输块。在一个完整的pbch传输尝试后，终端设备120可以确定并记录具有最大接收功率的最佳发射波束赋形方向图(例如，该波束赋形方向图的索引，其可以与pbch传输尝试内的bch传输块的索引相关联)，并且在后续的上行随机接入程序以及数据传输中应用该最佳发射波束赋形方向图。在某些实施例中，终端设备120可以在每个pbch传输尝试中更新该最佳发射波束赋形方向图。

附加地或者备选地，当终端设备120具有多个rf链(例如，具有多个天线)时，终端设备120可以通过在多个rf链中采用不同的接收波束赋形方向图来从网络设备120接收该连续bch传输块。终端设备120可以确定并记录具有最大接收功率的最佳接收波束赋形方向图，并且将其应用到后续的上行随机接入程序以及数据传输中。

在420，终端设备120从连续bch传输块中获取小区系统信息。在某些实施例中，终端设备120可以从网络设备110接收用于pbch的解调的参考信号。因此，终端设备120可以基于该参考信号来解码与该参考信号相对应的bch传输块。然后，终端设备120可以从经解码的bch传输块中获取小区系统信息。在某些实施例中，小区系统信息可以包括至少部分mib消息。mib消息可以包括小区的一些重要系统信息，诸如系统带宽、sfn、phich配置以及天线端口号等。在某些实施例中，小区系统信息还可以包括至少部分sib消息，例如与上行随机接入有关的部署消息等。

应当理解，上文结合图2至图4的示意图描述的网络设备110所执行的操作和相关的特征同样适用于终端设备120所执行的方法400，并且具有同样的效果，具体细节不再赘述。

图5示出了根据本公开的某些实施例的装置500的框图。可以理解，装置500可以实施在图1所示的网络设备110侧。如图5所示，装置500(例如网络设备110)包括：控制单元510，被配置为将小区系统信息包括在一组连续bch传输块中，该连续bch传输块中的bch传输块包括至少一个ofdm符号；以及第一传输单元520，被配置为使用不同的波束赋形方向图，通过pbch周期性地向终端设备传输该连续bch传输块。

在某些实施例中，小区系统信息包括至少部分mib消息。在某些实施例中，小区系统信息还包括至少部分sib消息，该至少部分sib消息包括与上行随机接入有关的消息。

在某些实施例中，第一传输单元520进一步被配置为在pbch的传输周期中，在至少一个子帧内向终端设备传输该连续bch传输块。在某些实施例中，该传输周期是可配置的。

在某些实施例中，第一传输单元520进一步被配置为利用针对毫米波定义的最小带宽来在pbch上传输该连续bch传输块。

在某些实施例中，装置500还可以包括第二传输单元，被配置为向终端设备传输用于pbch的解调的参考信号。在某些实施例中，第二传输单元被进一步配置为对于该连续bch传输块中的bch传输块，使用用来传输该bch传输块的波束赋形方向图，来传输与该bch传输块相对应的参考信号。

图6示出了根据本公开的某些实施例的装置600的框图。可以理解，装置600可以实施在图1所示的终端设备120一侧。如图所示，装置600(例如终端设备120)包括：第一接收单元610，被配置为通过pbch周期性地从网络设备接收一组连续bch传输块，该连续bch传输块中的bch传输块包括至少一个ofdm符号并且，该连续bch传输块使用网络设备侧的不同的波束赋形方向图来被传输；控制单元620，被配置为从该连续bch传输块中获取小区系统信息。

在某些实施例中，第一接收单元610进一步被配置为在pbch的传输周期中，在至少一个子帧内从网络设备接收该连续bch传输块。在某些实施例中，该传输周期是可配置的。

在某些实施例中，第一接收单元610进一步被配置为基于针对毫米波定义的最小带宽来在pbch上接收该连续bch传输块。

在某些实施例中，控制单元620被配置为获取至少部分mib消息。在某些实施例中，控制单元620还被配置为获取至少部分sib消息，该至少部分sib消息包括与上行随机接入有关的消息。

在某些实施例中，装置600还可以包括第二接收单元，被配置为从网络设备接收用于pbch的解调的参考信号。在某些实施例中，控制单元620还被配置为基于参考信号来解码包括在连续bch传输块中的与该参考信号相对应的bch传输块；以及从经解码的该bch传输块中获取小区系统信息。

应当理解，装置500和装置600中记载的每个单元分别与参考图1至图4描述的方法200和400中的每个步骤相对应。因此，上文结合图1至图4描述的操作和特征同样适用于装置500和装置600及其中包含的单元，并且具有同样的效果，具体细节不再赘述。

装置500和装置600中所包括的单元可以利用各种方式来实现，包括软件、硬件、固件或其任意组合。在一个实施例中，一个或多个单元可以使用软件和/或固件来实现，例如存储在存储介质上的机器可执行指令。除了机器可执行指令之外或者作为替代，装置500和装置600中的部分或者全部单元可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件来实现。作为示例而非限制，可以使用的示范类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)，等等。

图5和图6中所示的这些单元可以部分或者全部地实现为硬件模块、软件模块、固件模块或者其任意组合。特别地，在某些实施例中，上文描述的流程、方法或过程可以由网络设备或者终端设备中的硬件来实现。例如，网络设备或者终端设备可以利用其发射器、接收器、收发器和/或处理器或控制器来实现方法200和400。

图7示出了适合实现本公开的实施例的设备700的方框图。设备700可以用来实现网络设备，例如图1中所示的网络设备110；和/或用来实现终端设备，例如图1中所示的终端设备120。

如图所示，设备700包括控制器710。控制器710控制设备700的操作和功能。例如，在某些实施例中，控制器710可以借助于与其耦合的存储器720中所存储的指令730来执行各种操作。存储器720可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统。尽管图7中仅仅示出了一个存储器单元，但是在设备700中可以有多个物理不同的存储器单元。

控制器710可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微控制器、数字信号控制器(dsp)以及基于控制器的多核控制器架构中的一个或多个多个。设备700也可以包括多个控制器710。控制器710与收发器740耦合，收发器740可以借助于一个或多个天线750和/或其他部件来实现信息的接收和发送。

当设备700充当网络设备110时，控制器710和收发器740可以配合操作，以实现上文参考图2描述的方法200。当设备700充当终端设备120时，控制器710和收发器740可以配合操作，以实现上文参考图4描述的方法400。上文参考图2和图4所描述的所有特征均适用于设备700，在此不再赘述。

一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。

作为示例，本公开的实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。

用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行系统、装置或设备的程序的任何有形介质。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或其任意合适的组合。机器可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。

另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定实施例的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施例中。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施例或在任意合适的子组合中实施。

尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题并不限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而被公开的。