动态循环前缀配置的制作方法

本发明涉及用于配置用于使用基于正交频分复用（ofdm）的无线电接入技术的蜂窝网络上的传输的循环前缀的方法、从使用ofdm所接收的传输符号建立延迟扩展的方法。还提供了与这些方法相关联的蜂窝网络设备。

背景技术：

正交频分复用（ofdm）是公知的无线电接入技术（rat），尤其是在蜂窝网络中。第三代合作伙伴计划（3gpp）已经标准化了使用ofdmrat的长期演进（lte）架构。它还研究第五代（5g）架构，其也意图使用ofdmrat，如3gpprp-160671中确定的。

然而，5g无线电结构意图工作在高于6ghz的频带处，诸如30ghz或70ghz。与使用较低频率的早期架构相比，这样的频带具有欠佳的无线电传播特性，使得更难以实现宏蜂窝覆盖并能够服务于远离基站站点的设备。鉴于该问题，要理解的是，在基站和用户终端（用户设备或ue）两者中将可能需要大型天线阵列。还可能需要波束成形，使得朝向设备引导下行链路信号，并且在上行链路中反之亦然。

ofdm中的关键实现细节是在时间上每个发送信号之后使用循环前缀（cp）以防止符号间干扰（isi）。已知的是，isi受到信道之上的延迟扩展影响，其取决于信号的反射的存在。因此，所需cp的长度取决于延迟扩展。在lte中，cp被设置为固定值，但是已经假设5g系统将利用符号周期来缩放cp。在较高频带处，可能将使用较短的符号周期，因为设备中的rf接收机的特性意味着将可能需要增加ofdm副载波的间隔。如果可能的话，较短的cp是有利的，因为它将减少系统中的开销并且然后可以实现较高的频谱效率。

国际（pct）专利申请号wo-2013/010247建议cp的长度（持续时间）应被选择为长于多径延迟扩展。然而，上行链路信道可以具有不同的相应的多径延迟扩展。不是为所有上行链路信道设置长于最大多径延迟扩展的相同的cp，而是在基站处标识用于每个上行链路信道的多径延迟扩展，并相应地设置用于每个上行链路信道的cp。在实践中，该方法将任何预均衡视为信道的一部分，因为它可能具有减小多径延迟扩展的长度的效果。因此，基站接收机处的信道估计被用于确定cp，并且不需要计算特定的延迟扩展。

该特定方法可能是对使用固定cp的改进。然而，它特定于上行链路信道，并且仅建议特定解决方案。因此，找到在更广泛的情境中解决该问题的其他方法是合期望的。

技术实现要素：

针对该背景，本发明提供了根据权利要求1的用于配置用于使用基于正交频分复用（ofdm）的无线电接入技术（rat）或空中接口的蜂窝网络上的传输的循环前缀的方法、以及根据权利要求13的从使用基于ofdm的传输技术所接收的传输符号建立延迟扩展的方法。还提供了根据权利要求16的蜂窝网络设备，诸如移动终端（ue）、基站控制器、基站或其他网络实体。本发明还可以采用计算机程序（其可以存储在计算机可读介质上）、可编程逻辑、固件或其他可配置系统的形式来体现。参考权利要求并在以下描述中公开了其他优选特征。

在蜂窝网络的ue处，确定用于计算延迟扩展的信息。该延迟扩展用于从蜂窝网络的基站发送并在ue处接收的传输符号。然后，基于所确定的信息来标识用于蜂窝网络上的未来（后续）传输的循环前缀（cp）。因此，用于下行链路传输符号的延迟扩展被用于标识用于后续上行链路或下行链路传输（上行链路特别适用于时分双工实现）的cp。这可以是特别有益的。被用于所确定的信息的一些或所有下行链路传输符号可以是导频符号，其有利地以相同的功率电平发送。本发明的方法可以适用于宽范围的频率处的使用，而特别是6ghz以上或甚至更高的那些频率，10、20或25ghz以上。在较高频率处使用的情况下，本发明的益处可能甚至更大。

通常计算用于传输符号的延迟扩展，但是在一些情况下，可以在不具体计算延迟扩展的情况下确定循环前缀。提供了用于确定延迟扩展的两种通用技术。可以基于用于每个传输符号的信道系数是否变化大于预定义阈值来确定相干带宽，然后可以使用所确定的相干带宽来建立延迟扩展。特别地，延迟扩展可以近似于相干带宽的倒数。

替代方法包含确定与传输符号相关联的循环前缀与在ue处接收的传输符号的信号与干扰加噪声比（sinr）之间的关系。实际上，可以测量用于传输符号的第一子集的sinr，其中传输符号的第一子集与第一循环前缀一起发送。然后，可以确定用于传输符号的第n子集的sinr，其中n初始被设置为2。传输符号的第n子集与比第一循环前缀短的第n循环前缀一起发送。如果用于传输符号的第n子集的sinr不比用于传输符号的第一子集的sinr小至少预定量，则可以针对n=n+1重复测量用于传输符号的第n子集的sinr的步骤。在此，第（n+1）循环前缀有益地小于第n循环前缀（例如，通过使第n循环前缀减小预定量。如果用于传输符号的第n子集的sinr比用于传输符号的第一子集的sinr小至少预定量，则可以基于（例如，等于）第（n-1）循环前缀来建立延迟扩展。

可以组合这两种方法。此外，可以独立于上面讨论的循环前缀标识方法来实现这些方法。

有利地从ue向基站报告延迟扩展或所确定的信息（其可以用于计算延迟扩展）。替代地，ue可以从所确定的信息和/或所计算的延迟扩展来确定cp，然后可以将其报告给基站。一旦设置了cp，就可以在ue处标识延迟扩展的改变。然后，ue可以向基站传送应进行对用于传输的循环前缀的调整的指示。在所有情况下，基站有利地确定、标识和/或调整要在后续传输上使用的cp，然后向ue传送设置或调整用于在ue处发送后续上行链路传输和/或接收后续下行链路传输的循环前缀的指令。以这种方式，基站可以保持对设置的cp的控制，这出于同步原因可能是有益的。

为了确定延迟扩展，非常合期望的是载波内符号间干扰是对从基站到ue的传输符号的主要干扰源。该检查可以通过估计用于基站的传输符号中的每个的相应sinr并且确认用于在时间上首先发送的传输符号的snir高于用于多个后续传输符号中的每个的相应snir来实现。附加地或替代地，可以采取步骤来使载波内符号间干扰成为对从基站到ue的传输符号的主要干扰源，特别是通过配置它们的传输。实现此的方法可以包括以下中的一个或多个：基于用于ue的预定最差可能延迟扩展来设置与全部副载波或副载波子集上的传输符号相关联的循环前缀；在全部副载波或副载波子集上的传输符号之后插入保护时段（通过使传输符号之后的符号的至少部分静默）；以及使全部副载波或副载波子集上的传输符号中的一些静默。

在一些场景中，ue可以例如使用协作多点（comp）技术来与多个基站通信。然后，基站可以是第一基站，并且所确定的信息是第一信息，并且ue可以被配置成同时与第一基站和蜂窝网络的第二基站通信。然后，ue可以确定用于计算用于从第二基站到ue的传输符号的延迟扩展的第二信息。cp可以基于第一信息和第二信息来标识，特别是将指示用于两个（或更多个）基站的更长延迟扩展的信息。

附图说明

本发明可以以各种方式付诸实践，现在将仅通过示例并参考附图来描述其中的一种，其中：

图1示出了指示根据本发明的第一操作方法的流程图；以及

图2示出了指示根据本公开的第二操作方法的流程图。

具体实施方式

由于高频（例如，5或6ghz以上）处的窄波束的性质以及对这些频带中的环境和反射的更高敏感性，已经发现延迟扩展通常在这样的频率处更加可变。在一些情况下，接收的第二路径实际上可能具有比接收的第一路径更高的信号电平。将cp值设置得太短将无法应对这样的延长的延迟扩展，并且可能由于高isi而导致恶化的链路性能。相比而言，设置太高的cp值将应对isi，但将无缘无故地浪费频谱效率，因为cp是开销。如果设备同时从多个基站接收下行链路传输，则会出现另一个问题。在此，存在两个信号之间可能发生不同延迟的危险。应对一个信号上的isi的短cp可能无法应对另一个上的isi。

因此，已经认识到，为无线电接口设置的最优循环前缀可以取决于移动设备（为了便于参考，下面将其称为ue，但是可以考虑任何类型的用户网络终端）的特定环境。基站可以确定上行链路信道上的延迟扩展，但是预均衡可以使该信息对下行链路信道不太有用，并且将需要在基站处的附加信道估计步骤。更好的解决方案针对使用下行链路信道在ue处确定的延迟扩展。在现有技术中，ue测量信道并将该信息报告给基站，因此延迟扩展的测量和/或报告很好地适合于这样的系统。此外，可以使用下行链路信道上的测量来对上行链路信道进行确定，这反过来不一定是可能的。一旦基站获取了ue所经历的实际延迟扩展的信息，它就可以适配循环前缀以适合观察到的实际延迟扩展。这可能有助于链路性能并在吞吐量和覆盖方面改进最终用户体验。

为了实现这种方法，存在两个主要步骤：从在ue处从基站接收的传输中获得信息，其将允许确定（实际上，计算、检测、测量或估计）延迟扩展；以及基于该信息来标识用于后续传输（下行链路和/或上行链路）的cp。有利地，实际确定延迟扩展。下面将首先讨论确定延迟扩展的方式和这样的确定所需的信息。然后，将考虑用于基于该延迟扩展来设置cp的机制。

在开始这些讨论之前，该概念可以概括地表达为用于配置用于使用基于ofdm的无线电接入技术（rat）的蜂窝网络上的传输的循环前缀的方法。该方法包括：在蜂窝网络的用户设备ue处确定用于计算从蜂窝网络的基站到ue的传输符号的延迟扩展的信息；以及基于所确定的信息来标识用于传输的循环前缀。可选地，该方法还包括基于所确定的信息来建立延迟扩展。

首先参考图1，示出了指示根据本公开的第一操作方法的流程图。流程图开始于初始化步骤100。然后，执行初始配置步骤110，以便允许确定延迟扩展。

现在将讨论通过在ue处测量无线电信道来确定延迟扩展。通常，基于已知导频信号的信道估计来标识无线电信道的特性。为了标识针对特定波束将观察什么种类的信道，应针对导频信道和后续数据信道两者发送相同的传输方法。

为了有助于确保由设备对导频信号所经历的延迟扩展的良好检测，非常合期望的是在检测时段期间在信道的任何部分上存在低干扰。如果存在对信道的超过低水平的干扰，则载波内isi可能将不是信道中的干扰的主要源。然而，干扰的总量通常将取决于观察到的站点间干扰的水平。因此，可以使用以某种方式的对信道的静默来确保在延迟扩展检测时间段期间不存在干扰。这在初始配置步骤110中执行。之后，在检查步骤120中进行检查以确认可以测量延迟扩展，这例如通过检查在检测时段期间在信道的至少部分上的干扰接近于零。如果否，则该过程在结束步骤125处停止。

在上面讨论的一般方面中，从蜂窝网络的基站到ue的传输符号因此可以包括（或潜在地包含）导频符号。然而，可以替代地或附加地使用其他类型的符号。

通常，还可以提供附加的方法步骤，以确认所获得的信息可以用于确定延迟扩展。例如，该方法还可以包括：检查载波内符号间干扰是对从基站到ue的传输符号的主要干扰源。附加地或替代地，该方法还可以包括：将从基站到ue的传输符号配置成使得载波内符号间干扰是对从基站到ue的传输符号的主要干扰源。

为了实现载波内isi将不是主要干扰源的条件，在设备中考虑许多方法。实际上，这些使信道静默以便减少除载波内isi之外的干扰源。这些将在假设使用导频符号进行测量的情况下讨论，但是这些可以等效地应用于其他符号。在第一方法中，可以在一些副载波上的导频符号之后使用长（大）cp，以减轻用于那些副载波上的导频估计的任何isi。在这种情况下，可以根据用户可能经历的最差可能延迟扩展来决定长cp的长度。在第二方法中，使用名义上短的cp，并且在全部副载波或副载波子集上的导频符号之后插入保护时段。该保护时段可以通过使后续符号或后续符号的部分静默来创建。第三方法还使用名义上短的cp，并且导频符号的第二部分在全部副载波或副载波子集上静默，以在cp之前生成保护时段。这样的方法形成配置步骤110的部分。

可以在已知的时间和副载波位置处周期性地进行经由更长的cp或插入的保护时段使信道静默。附加地或替代地，ue可以在每个符号的基础上估计信号与干扰加噪声（sinr）比。然后，如果检测到为该ue发送的第一符号具有比后续符号更高的sinr，则这可以指示载波内是主要干扰源。如果第一和第二符号两者都是导频符号，则将可以标识所经历的sinr是否在两者上相同，或者例如第一符号是否具有比第二符号更高的sinr。为了提供增加的确定性，可以在做出决定之前多次测量该方法（无论是否使用导频符号或以其他方式）。

这些方法有助于更准确地确定延迟扩展。换句话说，它们避免了可能影响延迟扩展确定的其他环境影响。在该情境中，保护时段主要用于消除延迟扩展之外的环境影响，而不是用于同步目的。

一般而言，配置传输符号的步骤因此可以包括以下中的一个或多个：基于用于ue的预定最差可能延迟扩展来设置与全部副载波或副载波子集上的传输符号相关联的循环前缀；在全部副载波或副载波子集上的传输符号之后插入保护时段（例如，通过使传输符号之后的符号的至少部分静默）；以及使全部副载波或副载波子集上的传输符号中的一些静默。附加地或替代地，检查的步骤可以包括：针对每个传输符号，估计相应的sinr。然后，检查的步骤还可以包括：检查用于在时间上首先发送的传输符号的snir高于用于（在特定序列或消息中）多个后续传输符号中的每个的相应snir。

延迟扩展的确定在测量步骤130中执行，并且可以以多种方式执行。现在将考虑两种具体方法。如前所述，将假设测量导频符号来讨论这些，但是作为代替，可以附加地或替代地测量其他符号。在第一方法中，针对频域相干性通过比较跨信道的导频符号的信号电平来估计延迟扩展。导频符号跨频域分散。然后，可以使用以下关系计算延迟扩展：

延迟扩展≈1/（相干带宽）。

换句话说，延迟扩展（以秒为单位）近似为相干带宽（以hz为单位）的倒数。如果测量的符号跨信道带宽扩展，则测量相干带宽是可能的。例如，在lte中，导频符号在频域之上扩展（在每4个副载波中一个导频），以确保捕获信道的所有变化。因此，有利地使用导频符号。为了测量相干带宽，可以针对这些导频符号中的每个观察信道，检查它是否变化大于预定义阈值。可以将阈值定义得足够低以具有准确的估计。例如，开始于导频符号1（在rf频率中最低），测量该符号的信道系数。然后，测量用于导频符号2（在频率中下一个最低）的信道系数，并且如果两个符号之间的信道系数改变小于阈值，则测量下一个导频。这以相同的标准继续，直到用于所测量的符号的信道系数（从第一导频符号的信道系数）改变大于阈值。相干带宽将被认为等于其信道系数相差大于阈值的两个导频之间的频率差。

因此，如果导频信号在各种副载波中跨信道均匀地定位并且假设全部导频符号以相同的功率电平发送，则ue可以基于由阈值给出的定义的容限水平来确定相干带宽。

一般而言，可以认为所确定的信息包括用于每个传输符号的信道系数是否变化大于（或至少）预定义阈值。然后，建立的步骤可以包括基于所确定的信息来确定相干带宽并且使用所确定的相干带宽来建立延迟扩展。

在另一个一般方面中，可以考虑从使用基于ofdm的传输技术（无线电接入技术或空中接口）所接收的传输符号建立延迟扩展的方法。该方法包括：基于用于每个传输符号的信道系数是否变化大于预定义阈值来确定相干带宽，使用所确定的相干带宽来建立延迟扩展。在任一方面中，可以通过确定相应的信道系数变化大于（或至少）预定义阈值的两个传输符号之间的频率差来建立相干带宽。在任何情况下，有利地基于相干带宽的倒数来建立延迟扩展。

使用相干带宽可以允许在近似意义上确定延迟扩展。然而，它可能不允许系统确切地知道延迟扩展的不同信号尖峰的相对水平。因此，可以考虑另一种方法，其使用cp与用于基站传输符号的接收sinr之间的关系。这可以允许确定不同信号尖峰的相对水平。

在该方法中，初始为基站所发送的符号选择大的cp。然后，在ue处接收的符号（例如，导频）的sinr。然后，逐步（递增地）减小cp长度，直到检测到接收的sinr的改变。特别地，如果cp小于延迟扩展，则sinr可能减小，因为增加了来自信道的不同路径的干扰。然后，延迟扩展将等于先前步骤的cp长度。可以周期性地使信道静默，以允许使用该方法。

在本文使用的一般方面中，可以理解的是，所确定的信息可以包括与传输符号相关联的循环前缀与在ue处接收的传输符号的sinr之间的关系。例如，这样的关系可以指示绝对量和/或当cp改变时的sinr的相对改变。可以使用所确定的关系来建立延迟扩展。

在另一个通用方面中，可以考虑从使用ofdm所接收的传输符号建立延迟扩展的方法。该方法包括：确定与传输符号相关联的循环前缀与所接收的传输符号的sinr之间的关系，使用所确定的关系来建立延迟扩展。

在任一方面中，该关系有益地通过以下来确定：测量用于传输符号的第一子集的sinr，传输符号的第一子集与第一循环前缀一起发送；测量用于传输符号的第n子集的sinr，n初始设置为2，传输符号的第n子集与比第一循环前缀短的第n循环前缀一起发送；如果用于传输符号的第n子集的sinr不比用于传输符号的第一子集的sinr小至少预定量，则针对n=n+1重复测量用于传输符号的第n子集的sinr的步骤，第（n+1）循环前缀小于第n循环前缀；以及如果用于传输符号的第n子集的sinr比用于传输符号的第一子集的sinr小至少预定量，则基于第（n-1）循环前缀来建立延迟扩展。

在步骤140中设置动态cp标志（以允许基站知道cp要被改变），并且在报告步骤150中通过网络向基站报告延迟扩展或用于确定延迟扩展的信息。延迟扩展可以被包括在信道状态信息（csi）中或单独发信号通知。替代地，ue甚至可以基于该信息来确定适当的cp，而不是直接传送延迟扩展。例如，可以向ue提供与索引相关联的一组潜在cp。然后，ue可以报告似乎最适合其当前信道的cp。该方法可以节省信息比特。一般而言，该方法还可以包括：从ue向基站传送以下中的一个或多个的指示：所确定的信息；从所确定的信息计算的延迟扩展；以及基于所确定的信息的循环前缀的指示。

然后，基站将基于从ue接收的信息来确定（决定）要使用的适当cp。然后，它将向ue传送指令以及要使用的cp。这发生在配置步骤160中。可以使用包括激活时间（例如，映射到先前经由同步信道而标识的下行链路符号或子帧定时）的信令来实现利用新cp配置ue。这将由设备在接收到信道时遵循。相同的机制也可以用于基站以在上行链路方向上从设备请求cp的改变。一般而言，该方法因此还可以包括向ue发送和/或在ue处接收设置或调整用于在ue处发送和/或接收传输的循环前缀的来自基站的指令。然后该过程以结束步骤170完成。

如上所述，延迟扩展的准确测量可能需要对信道的静默，这将增加开销。为了限制由使信道静默或确保零或低isi的任何方法所导致的开销，系统可能具有一些预处理，通过该预处理可以检测潜在的问题。这可以基于设备报告或基于在基站处检测一些其他事件。在此，在这种情况下，低（例如，低于阈值）的站点间共信道干扰也将是非常合期望的。换句话说，一旦确定了合适的cp长度，可能就没有必要频繁地计算延迟扩展。作为代替，可以在不使信道静默的情况下检测潜在问题（诸如信道系数的改变）。可以通过评估用于确定延迟扩展的测量结果来标识潜在问题，但是在该情况下没有实际确定延迟扩展。例如，可以使用在每个符号的基础上估计sinr，并且检测到为该ue发送的第一符号具有比后续符号更高的sinr可能指示问题。现在参考图2，示出了指示根据本公开的第二操作方法的流程图。这开始于初始化步骤200。

随后在检查步骤210中，可以执行以下操作。首先，基站或ue可以将当前cp与潜在需要的cp进行比较。这可以基于允许基站意识到怀疑关于cp的问题的来自设备的一些报告。这可以经由第1层、mac层或rrc层进行报告。然后，基站可以配置更长的cp以检查是否真实存在isi问题。如果没有标识出问题，则该过程停止并结束步骤220。否则，在步骤230中重新开始图1的重新协商过程。

一般而言，该方法还可以包括基于所确定的信息来标识延迟扩展的改变。然后，该方法还可以包括从ue向基站传送应当进行对用于传输的循环前缀的调整的指示。该方法然后可以包括在ue处传送（发送和/或接收）调整用于在ue处发送和/或接收传输的循环前缀的来自基站的指令。

ue可以同时与多个基站通信，例如在协作多点（comp）系统中。然后，可以通过查看来自两个基站的组合信号的最长测量延迟扩展来决定cp。可以知道信道的延迟扩展的变化。例如，当在特定频带中操作时，可以预期在已知范围内的延迟扩展，并因此可以初始选择与最高延迟扩展对应的cp用于comp操作。

一般而言，基站可以被认为是第一基站，并且所确定的信息被认为是第一信息。然后，ue有利地被配置成同时与第一基站和蜂窝网络的第二基站通信。本文，该方法还可以包括：在ue处确定用于计算用于从第二基站到ue的传输符号的延迟扩展的第二信息。标识用于传输的循环前缀的步骤然后有益地基于第一信息和第二信息。优选地，标识用于传输的循环前缀的步骤基于：第一信息，如果从第一信息计算的延迟扩展长于从第二信息计算的延迟扩展的话；以及第二信息，如果从第二信息计算的延迟扩展长于从第一信息计算的延迟扩展的话。

尽管现在已经描述了具体实施例，但是技术人员将理解到，各种修改和变化是可能的。例如，向基站报告可以替代地被替换为以某种其他方式向网络报告。尽管本文描述的方法是通过ue确定延迟扩展（或用于计算它的信息）来实现的，但是将认识到在一些实施例中基站也可以确定延迟扩展（或用于计算它的信息）。本文描述的方法适用于使用循环前缀的任何ofdmrat或空中接口，诸如滤波ofdm（f-ofdm）或加窗ofdm（w-ofdm）。

还提供了参考一个实施例（或一般公开）或参考多个实施例（一般公开）而示出的任何方面、特定特征的组合，即使该组合未在本文中明确详述。本文公开的任何方法可以以计算机程序的形式提供，该计算机程序被配置成在由处理器操作时执行相应的方法。还可以提供存储这样的计算机程序的计算机可读介质。此外，可以考虑被配置成执行本文公开的任何方法的用于在蜂窝网络中操作的实体（蜂窝网络设备）。这样的实体可以是蜂窝设备（终端或ue）或基站（或小区）控制器。还可以考虑包括这样的控制器的基站或小区。实体可以具有结构性特征，诸如发送机、接收机和/或处理器，其被配置成执行本文所讨论的各个方法步骤。