小区范围扩展的系统及方法与流程

本申请涉及扩展无线通信系统中无线基站的覆盖范围。

背景技术：

长期演进(lte)是由第3代合作伙伴计划(3gpp)发展出来的一种无线通信技术。目前的lte标准(已更新至第13版)支持最大小区半径约为107km，其对应于自第8版起制定的最大耦合损耗(mcl)。lte技术现已将其原始用途扩展至最新的无线通信领域，例如机器类型通信(mtc)、物联网(iot)以及空对地通信。这些技术都有可能需要扩大覆盖范围。

改进方案已经使无线用户设备(ue)在更高mcl下工作成为可能，因此在距离基站或接入点更远范围处工作的能力成为可能。例如，即使位于当前最大小区半径约4倍的距离，具有增加mcl～15db的能力的覆盖增强ue仍然能够检测并同步到lte小区。

然而，当前lte标准的其他方面无法让ue在增加大小的小区中工作。

以下描述的示例并不限于解决已知系统的任一或全部缺陷的实施方式。

技术实现要素：

一种支持无线基站与第一无线设备之间的范围扩展通信的方法，包括：在无线基站侧：

接收来自所述第一无线设备的信息，所述信息指示所述无线基站与所述第一无线设备之间的距离或时间延时；

根据接收到的信息，判断所述第一无线设备是否位于第一范围之外；以及

如果确认所述第一无线设备位于所述第一范围之外，则：

确定与所述第一无线设备进行通信的第一保护间隔，其中所述第一保护间隔长于与位于所述第一范围之内的无线设备进行通信的第二保护间隔；以及

将所述第一保护间隔的指示发送至所述第一无线设备。

可选地，所述确定第一保护间隔包括确定所述第一保护间隔的子帧的整数数量。

可选地，所述第一保护间隔是从多个不同数值中选出的，每个值是子帧的整数数量。

可选地，所述方法包括：利用所述第一保护间隔与所述第一无线设备进行通信；以及利用所述第二保护间隔与第二无线设备通信，其中所述第二无线设备位于所述第一范围之内。

可选地，自所述第一无线设备接收的信息包括所述无线基站与所述无线设备之间的往返时间的指示。

可选地，所述往返时间的指示是在上行随机接入信道上接收的。

可选地，所述往返时间的指示指示所述往返时间为子帧的整数数量。

可选地，所述往返时间的指示是由与无线设备位于第一范围内所使用的前导序列信号不同的前导序列发信的。

可选地，所述往返时间的指示是上行物理随机接入信道(physicalrandomaccesschannel，prach)上的连接请求消息中接收的。

可选地，自所述第一无线设备接收的信息包括指示所述第一无线设备位于所述第一范围之外的标志。

可选地，自所述第一无线设备接收的信息包括粗粒度的往返时间的第一指示以及比所述第一指示精细粒度的往返时间的第二指示。

可选地，所述往返时间的第二指示是在时间提前量已经发送至无线设备之后接收的。

可选地，在与所述第一无线设备连接的期间，重复确定第一保护间隔并发送所述第一保护间隔的更新指示至所述第一无线设备。

可选地，所述第一保护间隔用于时分双工(timedivisionduplex，tdd)或半双工频分双工(halfduplex-frequencydivisionduplex，hd-fdd)操作，所述方法包括在下行链路子帧与上行链路子帧之间采用所述第一保护间隔。

可选地，所述方法还包括在下行链路子帧n期间，发送调度指示以调度上行链路数据传输；根据n以及所述第一保护间隔，确定期望的上行链路子帧以接收数据。

可选地，所述方法还包括在下行链路子帧n期间，发送下行链路数据；以及根据n以及所述第一保护间隔，确定期望的上行链路子帧以接收混合自动重传请求确认(hybridautomaticrepeatrequest-acknowledge，harq-ack)。

可选地，所述确定第一保护间隔包括：计算如下

其中，是保护间隔子帧的整数数量；tgp是非扩展性小区的前导格式中的保护间隔的长度；是自无线设备接收的往返延时。

本申请还提供了一种支持无线基站与第一无线设备之间的通信范围扩展的方法，其特征在于，包括：在无线设备侧：

确定指示所述无线设备与所述无线基站之间距离的测量；

根据测量，确定指示所述距离的数据；

将所述数据发送至所述无线基站；

接收在与所述无线基站通信时所使用的保护间隔的指示，其中，当所述无线设备位于所述无线基站的第一范围之外时，所述保护间隔具有第一数值；当所述无线设备位于所述无线基站的所述第一范围之内时，所述保护间隔具有第二数值，其中第二数值小于第一数值。

可选地，所述数据包括所述无线基站与所述无线设备之间的往返时间的指示。

可选地，所述往返时间的指示是上行随机接入信道上发送的。

可选地，所述往返时间的指示指示所述往返时间为子帧的整数数量。

可选地，存在与不同的子帧整数数量对应的多个前导序列，所述方法包括：选择并使用前导序列应以用于往返时间。

可选地，往返时间的指示是上行物理随机接入信道(prach)上的连接请求消息发送的。

可选地，所述方法还包括根据指示所述距离的数据，判断所述第一无线设备是否位于所述第一范围之外；以及发送指示所述第一无线设备是否位于所述第一范围之外的标识。

可选地，自所述第一无线设备发送的信息包括粗粒度的往返时间的第一指示以及比所述第一指示精细粒度的往返时间的第二指示。

可选地，所述往返时间的第二指示通过下式计算：

其中，trtt＝估计的往返时间；grtt＝对所述无线基站与所述无线设备已知的颗粒度。

可选地，所述方法还包括从所述无线基站接收时间提前量；更新往返时间；以及根据所述更新的往返时间，发送往返时间的第二指示。

可选地，所述方法还包括在与所述无线基站连接的期间，接收保护间隔的更新指示。

可选地，所述方法还包括所述保护间隔的指示信息是子帧的整数数量。

可选地，子帧的整数数量由下式计算：

其中，ngp是子帧的整数数量；tgp是非扩展小区的前导格式中的保护间隔的长度；trtt是从所述无线设备处接收的往返延时。

可选地，所述第一保护间隔用于tdd或hd-fdd操作，所述方法包括：在下行链路子帧与上行链路子帧之间使用所述第一保护间隔。

可选地，所述方法还包括在下行链路子帧n期间，接收调度指示以调度上行链路数据传输；根据n以及所述保护间隔，确定上行链路子帧以发送所述数据。

可选地，所述方法还包括在下行链路子帧n期间，接收下行链路数据；以及根据n以及所述保护间隔，确定上行链路子帧，以发送混合自动重传请求确认(harq-ack)。

本申请还提出一种可实现本公开或本权利要求所述方法的无线基站。

本申请还提出一种可实现本公开或本权利要求所述方法的无线设备。

本申请所提供的至少一个实施例有助于在ue位于网络小区覆盖范围之外时用户设备(ue)和lte小区(enodeb)之间的链接的建立和维持。ue上报描述该链接的往返时间的度量，以允许ue和enodeb之间的可靠通信。

本申请所提供的至少一个实施例最小化或避免了增加enodeb处理信号的额外工作。本申请所提供的至少一个实施例没有损失通信系统的频谱效率。本申请所提供的至少一个实施例向下兼容现行的3gpp标准。

本申请所提供的实施例可应用于lte的频分全双工(fdd)、时分双工(tdd)以及半双工fdd情况。本申请所提供的实施例可应用于常规和/或扩展循环前缀(cyclicprefix，cp)。本申请所提供的实施例可应用于具有覆盖增强(coverageenhancement，ce)能力的ue，包括但不限于宽带受限/覆盖增强(bandwidthlimited/coverageenhancement，bl/ce)、机器类型通信(mtc)、窄带物联网(nb-iot)以及ue支持空对地通信。

虽然，实施例重在对lte的版本13的架构进行改进，但通常随着新空口环境下考虑的lte演进，本申请可应用于其他同步无线通信系统。

本文描述的功能可以通过硬件、处理设备可执行软件、或硬件与软件的结合体的形式实现。处理设备可包括计算机、处理器、状态机、逻辑阵列或其他合适的处理设备。所述处理设备可以是通用处理器，其能够运行软件使得通用处理器执行所需任务。或者，所述处理设备也可以专门用于实现所需功能。本发明的另一个方面是提供一种机器可读指令(软件)，当处理器执行该指令时，可实现本文所描述的方法。所述机器可读指令可存储于电子存储装置、硬盘、光盘或其他机器可读的存储介质中。所述机器可读介质可以为机器可读永久性介质。术语“机器可读永久性介质”包括除了临时性传播信号之外的所有机器可读介质。所述机器可读指令可以通过网络连接下载到存储介质中。

示例、实施例和/或任何示例或实施例的特征都能以任何形式进行组合，除非特征之间不能兼容。

附图说明

本申请的实施例通过示例的方式，并结合附图进行描述。

图1展示了具有服务位于不同范围处的ue的无线基站的无线通信系统。

图2展示了无线基站与ue之间的上行链路与下行链路。

图3展示了图1的网络中的操作的方法示例。

图4展示了lte随机接入过程。

图5展示了在prach接收窗口内的尝试传输。

图6展示了支持范围增强的示例中所使用的数据的表格。

图7展示了用于发信度量值的前导序列。

图8展示了具有第一往返时间的随机接入过程中的消息。

图9展示了具有长于图8中的第一往返时间的第二往返时间的随机接入过程中的消息。

图10展示了随机接入过程中所使用的消息的示例。

图11展示了随机接入过程中的消息。

图12展示了fdd模式下的调度的实施例。

图13展示了具有不同数量的保护子帧的修改后的帧架构类型2的示例。

图14至17展示了用于修改后的帧架构类型2的调度时间数据。

图18至21展示了具有修改后的帧架构类型2的harq-ack操作的时间数据。

图22示意性展示了无线基站或无线设备处的示例装置。

具体实施方式

下面仅以示例的方式描述本申请的实施例。这些示例代表了实施本发明的最佳方式，尽管其并不是实现本申请的唯一方式，但其目前对申请人已知。这些描述阐述了示例的功能以及步骤的顺序以用于构造并操作示例。但是，相同或等同的功能和操作流程可以由不同的示例来完成。

需要说明的是，在本申请范围内，以下段落、权利要求书和/或说明以及附图中所描述的各种方面、实施例、示例及其替换方案，尤其是其单个特征，均可以独立或组合实施。即是说，所有的实施例和/或任一实施例的特征都能够以各种形式和/或组合进行组合，除非特征之间是不可兼容的。

图1示意性展示了无线基站10(例如，无线基站、无线接入点、enobeb、enb)与无线设备ue1和ue2之间的无线通信系统。无线设备也叫做用户设备(ue)或终端。无线基站10定义了具有第一半径12的覆盖范围或小区。该第一半径被称为已配置小区半径，相当于lte标准规定的最大小区半径，比如107km。图中所示的无线设备ue1位于已配置小区半径12之内。无线基站10也可用于服务位于区域16内的无线设备，该区域位于第一小区半径12之外以及第二小区半径14之内。第二半径14可以为最大小区半径。在示例中，第二半径可以对应于第一小区半径(100km)的50％(150km)、200％(300km)或350％(450km)的小区半径。需要理解的是，其他数值也是可能的。图中所示的无线设备ue2位于区域16内。

在本申请的一示例中，无线基站10可以为位于第一小区半径12之内的无线设备服务，例如ue1，也可以为位于第一小区半径12与第二小区半径14之间的区域16的无线设备服务，例如ue2。利用与第一小区半径相关的通信参数，无线基站10继续为位于第一小区半径12之内的无线设备ue1服务。例如，在tdd或hd-fdd系统中，ue1利用半径12的小区的保护间隔进行通信。利用与第二小区半径14相关的通信参数，无线基站10为位于区域16内的无线设备ue2服务。例如，在tdd或hd-fdd系统中，ue2利用小区半径14的更长的保护间隔进行通信。这允许传统设备将被服务，而无需改变其操作，也能够更好地利用频谱资源。虽然本示例仅展示了两个ue，但应该理解的是，enb可以为更多的ue进行服务。

图2展示了被无线基站10服务的无线设备ue。无线通信包括从无线基站10到ue的下行链路传输以及从ue到无线基站10的上行链路传输。下行链路上传输的信号具有传输延时delaydl，上行链路上传输的信号具有传输延时delayul。总往返时间rtt＝delaydl+delayul。

lte支持时分双工(timedivisionduplex，tdd)和频分双工(frequencydivisionduplex，fdd)。lte还支持半双工频分双工(hd-fdd)。在hd-fdd中，设备在第一时间段内dl频带上进行接收，然后在第二时间段内ul频带上进行发送。该设备不能同时进行发送和接收。在这方面，hd-fdd与tdd类似。hd-fdd适用于低复杂度的ue。

以上所述的传输延时对tdd模式以及fdd模式下的操作有影响。以tdd模式进行操作的无线设备，不能同时接收和发送。该设备必须等待直至接收到下行链路子帧之后，才能够发送上行链路子帧。lte提供下行链路子帧与上行链路子帧之间的保护间隔，以允许传输延时。该保护间隔被提供为ts36.211的第4.2节中的表2所定义的特殊子帧(specialsubframe)的一部分。lte针对不同小区大小设置了不同数量的特殊子帧配置(0,1,2，...8)。特殊子帧的长度总是为一个子帧。通常情况下，小区内的所有ue都在同一特殊子帧配置下进行操作。例如，在最大支持的小区大小107km内，所有的ue都使用特殊子帧配置0，其中保护间隔为10个ofdm字符。

ts36.211中规定的保护间隔不适用于支持超过107km的距离处的tdd模式。本申请的示例中，位于第一小区半径12之外的无线设备采用更长的保护间隔。保护间隔在长度上可以是整数个子帧，例如，1个、2个或3个子帧。更长的保护间隔允许下行链路子帧到达无线设备，并且允许无线设备发送上行链路子帧，该上线链路子帧与其他更近的设备所发送的子帧同步到达基站。设备利用时间提前量发送上行链路子帧以实现同步操作。

以fdd模式进行操作的无线设备能够同时进行接收和发送。然而，无线设备受到一些时间限制。下行链路子帧n期间接收到调度授权的设备应当在子帧n+4期间发送上行链路子帧。类似地，下行链路子帧n期间接收到下行链路数据的设备应当在上行链路子帧n+4期间发送混合自动重传请求确认，即harq-ack。这意味着该设备有大约三个子帧(3ms)来准备应答。在更大的小区内，往返时间rtt缩短了这一可用时间。所以，距离enb越远的设备需要越长的间隔，以用于这些处理中的每个。

该方法利用自无线设备接收的信息。该信息指示了无线基站与无线设备之间的距离。这允许无线基站选择适合每个无线设备的保护间隔。例如，图1中的enb能够为ue1选择常规保护间隔，而为ue2选择扩展保护间隔。

图3展示了由无线设备(ue)和无线基站(enb)执行的方法的示例。在步骤101中，ue确定ue和enb之间的距离以及传输延时。不同技术是可能的。在一示例中，ue可以测量自enb接收到的信号。通过了解信号的发送功率和接收功率，ue能够确定该信号的路径损耗。路径损耗与距离以及传输延时有关。通过利用存储的数据，比如存储在ue中的查询表，或是从enb或其他数据源处获得的数据，ue能够从路径损耗得出距离。确定距离/延时的其他技术为到达观察时间差法(observedtimedifferenceofarrival，otdoa)、到达上行链路时间差法(uplinktimedifferenceofarrive，utdoa)、以及增强小区id(enhancedcell-id，ecid)。另一种技术是使用来自于例如gps的全球定位系统接收器的信息。ue确定ue与基站之间的距离。所确定的距离可以被转化为延时，比如往返时间(rtt)或单程延时(enb-ue或ue-enb)。所述“往返时间”和“往返延时(rtd)”指的是相同的数值。往返时间rtt的初始估计值被计算为：

trtt,init＝2d/c

其中，d为距离(例如enb至ue)，c为光速。

rtt为对ue以及enb来说很有用的数值。该数值代表了ue在与enb通信时将经历的时间延时。rtt可以用于选择负时间偏移，以用于向enb发送随机接入尝试。ue可以发送rtt度量，或者更普遍来说，可以发送指示距离的信息(步骤102)。

因此enb需要尽早得知延时/距离。与enb通信的第一阶段即为随机接入(randomaccess，ra)过程。可以在ra过程中将延时/距离发信至enb。以下将描述一些可行的发信该值的技术。延时/距离可以被转化为具有粗粒度的度量。简便的粒度为1ms(＝1个子帧)。ue可以将rtt发信为子帧数量ngp。这种的优势是，降低了需要发信的数据量，并允许延时/距离的指示尽早发送出去。发信延时/距离的替代方案即是简单地发信ue位于第一小区半径(即图1中的第一小区半径12)之外。这种方法需要尽量少的单个数据比特(比如，设置成“1”的标志代表ue位于第一小区半径之外)。

在ra过程中，ue尝试在上行物理随机接入信道(physicalrandomaccesschannel，prach)上发送信号，这样信号在prach上的时间窗口内到达enb。可选地，该通信系统可采用与lte的版本13规定的相同的最大长度的prach窗口。这种的优点是不需要额外的频谱资源来支持位于小区半径之外的ue。ue可以使用利用以上描述的方法所计算的rtt的初始值来定时上行链路传输，以使其在prach检测窗口内到达。ue可能需要具有不同rtt值的多次尝试。

在步骤103中，根据上行链路物理随机接入信道(prach)窗口期间自ue接收的信号，ra过程确定用于ue的时间提前量ta。该ta是该ue使用以与其他ue同步的时间偏移，因此来自于ue的上行链路传输可以与其他ue的上行链路传输同步达到。在步骤104中，将该ta发送至该ue。结合在步骤101中其所计算的任一rtt(即子帧数量，ngp)，该ue开始采用ta。enb向该ue发送测量请求。

在步骤105中，ue更新rtt的初始估计值trtt,init(在步骤101中所计算的)，其在prach窗口内达到是成功的：

trtt＝trtt,init+ta

其中，trtt,init为ue所使用以成功发送msg1的rtt初始估计值；trtt是通过利用接收到的ta值的rtt的精细微调值。

ue确定延时/距离的另一指示符，例如rtt。这一指示符代表了比步骤101中所计算的度量更精细的粒度的延时/距离。该指示符被发送至enb(步骤106)。在步骤107中，使用自ue接收到的信息，enb确定用于支持ue的保护子帧数量

其中，tgp是非扩展小区的前导格式中保护间隔的长度。若往返时间小于tgp，那么ue位于enb的常规范围内(即图1所示的12)，并且能够正常工作。若往返时间大于tgp，那么ue需要用额外的保护间隔来工作。该等式定义了用于往返时间大于tgp的向上取整函数(ceilingfunction)。例如，1.2ms的rtt被取整为2ms(＝2子帧)；2.2ms的rtt被取整为3ms(＝3子帧)，等。

在步骤108中，将保护子帧数量发送至ue。在步骤109中，ue接收的值。ue在与基站通信期间开始采用的值。的值可在如下的一个或多个期间内使用：在下行链路和上行链路子帧之间的保护间隔子帧数量；确定发送数据的上行链路子帧；确定发送确认(例如，harq-ack)的上行链路子帧。

由于ue和enb之间的距离/延时改变，enb会更新ta以保证持续同步。在步骤110中，enb计算更新后的ta值。enb判断保护子帧数量是否需要改变。将新的ta值和更新后的的值(如果需要的话)发送至ue(步骤112)。enb和ue均了解连接过程中所需的的值。在步骤113中，ue采用了更新后的ta和的值。

考虑到距离enb约300km的飞机上的ue。初始地，随后，ue将距离enb足够近，以需要的改变。当ue移动至“常规”小区半径(即图1中的12)之内的时候，基站可配置一旦ue经过并远离enb，增加的值的逆向过程可以进行，其中从0→1→2进行改变。通过广播系统信息(systeminformation，si)中的指示，enb可以通知各ue其支持范围扩展。

下面将描述一些其他细节。

随机接入(ra)进程

图4和图5展示了在ue和enb之间建立连接的随机接入(ra)过程。

msg1:ue选择64个可用prach前导序列中的一个，并在预定义的上行链路prach子帧之一期间将其发送。该序列具有由前导配置(由上层控制的)所定义的特定长度。基于经验的下行链路时间，ue发送该序列，目的是基站侧在prach子帧期间对其进行检测。实际上，这信号将在基站处在一延时后被接收，该延时等于rtt。在prach子帧中，所述enodeb开放prach前导检测窗口，其中，其通过相关机制尝试检测全部64个序列。检测窗口的长度不仅适用于前导序列的长度，而且适用于网络已配置的最大rtt。所以，prach检测窗口的总长度为tw＝tcp+tseq+tgt，其中tgt是与最大往返时间相对应的保护间隔。位于小区边缘的ue将经历最大往返时间，并且它们的前导序列将达到enodeb检测窗口的最末端。每一个前导格式对应于不同的gt长度，因此，对应于不同的小区大小。最小的小区大小为～14km(前导格式0)，最大的小区大小为～107km(前导格式3)。更多细节可参考3gppts36.211的第5.7节。ue计算随机接入无线网络临时标识(ra-rnti)。如果ue已经发送prach，但还没有从网络接收到任何回应，那么ue将以固定步值增加其功率(或增加prach的重复次数)，然后再次发送prach前导。

msg2：enodeb在下行链路共享信道(downlinksharedchannel，dl-sch)上向ue发送寄给(addressed)ra-rnti(randomaccessradionetworktemporaryidentity)的随机接入响应，其中，ra-rnti是自前导被发送的时隙计算的。该消息携带以下信息：

临时小区无线网络临时标识(c-rnti)；

时间提前量(ta)值：enodeb还会通知ue改变其定时，使该ue能够补偿由于ue和enb之间的距离引起的往返时间；

上行链路授权资源：网络(enodeb)将初始资源分配至ue，使该ue能够使用上行共享信道(ul-sch)。ta为ue将应用于上行链路传输定时的rtt校正值。这是因为上行链路在各ue之间是同步的，即enodeb要求所有的ue时间对齐(timealign)它们的上行链路传输。

msg3：利用ul-sch，ue发送rrc连接请求消息至enodeb。

msg4：enodeb用竞争解决(contentionresolution)消息回复消息被成功接收的ue。

在msg4之后，数据通信便可有效进行。ue能够扫描用于任何上行链路或下行链路dci的物理下行控制信道(physicaldownlinkcontrolchannel，pdcch)，并分别发送或接收数据包。

若ue在msg1中发送粗粒度rtt度量，那么enb便会发送msg2和msg4，其包括该ue稍后响应这些信号所需的子帧数量的指示。该enb可以采用ue最早上报的rtt值来修改调度。enb调度调度对msg2和msg4的响应，允许适合使得ue有足够时间回复的子帧数量。

位于小区配置半径(图1中的12)以外的ue需要采用一种发送前导的改进方法。这是因为前导和前导格式适用多达107km的小区。该ue能够根据图3的步骤101中所计算的确定的距离/延时，以确定前导的时间。具体适用的方法在申请号为16306567.5的欧洲专利中有详细描述。假设该ue能够成功发送可检测的msg1，并且ue能够成功接收msg2。

一旦检测到msg2，ue从enodeb处获取时间提前量(ta)的值，其对应于其rtt估计值的精细微调值：

trtt＝trtt,init+ta

其中，trtt,init是ue用于成功发送msg1的初始rtt估计值；trtt是利用接收的ta值的rtt的精细微调值。

该ue确定精确度为±16ts的rtt，其对应于msg2ta值的粒度，其中ts＝1/30720000秒。

粗往返时间度量

该度量是用于ue的初始注册(attachment)，并且目的在于向enodeb指示扩展rtt的粗估计值。由于lte操作是基于以1ms持续时间的子帧，所以粗rtt度量的一种简便粒度是整数个子帧。这就减少了发信该值的数据量。该度量也被叫做“子帧数量”，ngp，并通过以下公式计算得到：

其中，trtt是ue处的已估计的往返时间，0≤ngp≤ngp，并且，

其中，trtt,max是小区范围扩展功能将支持的最大往返时间。

trtt,max以及ngp均是ue和enb已知的预设值。图6展示了ngp和ngp的值以及enb的最大覆盖范围的表格。例如，当ngp＝2时，ngp的值可以为0,1,2，并且最大覆盖范围为300km。

在注册过程中的粗往返时间指示

1.msg1中的粗往返时间

度量ngp可以尽早被指示给enodeb，即在msg1中。在ra过程中，enodeb尝试检测64种前导序列。为了指示ngp，可以定义一些额外的前导序列，可以组成大小为s的前导序列集，其中每个前导序列对应一个特定的ngp值。其中该集的大小s为数量级低于64的值，例如4或8。支持小区范围扩展的enodeb可以从其可以提取ngp的序列开始额外地扫描这些序列。图7展示了适用于最大范围为450km的小区的前导序列。rtt的长度可以为0,1,2或3个子帧。前导序列集{64,...,64+s}发信(signal)长度为1个子帧的rtt。前导序列集{65+s,...,65+2s}发信长度为2个子帧的rtt。前导序列集{66+2s,...,66+3s}发信长度为3个子帧的rtt。在本实施例中，ngp＝3。

本方法的优势是尽早指示ngp。然而，这加重了enobeb侧的复杂度，因为额外扫描额外的前导序列，并且需要ue实施该新的前导序列集。

2.msg3中的往返时间粗略值

ue可以在msg3或ra过程中发送ngp。当在子帧n中成功检测到随机接入响应(randomaccessresponse，rar)时，该ue将在子帧n+k1中传输msg3，其中k1≥6。

最差情况的情景是，该ue仅有5ms的时间预算以用于rtt以及msg3的准备的组合。通常来说，该ue在dl接收结束和ul传输开始之间有3ms的时间预算，以为了接收dl数据包并准备ul数据包。这样，留给rtt的时间为5-3＝2ms。该时间与最大覆盖范围300km相对应。需要注意的是，一旦接收到msg2，该ue不再监控下行链路，所以该ue能够将全部的k1个子帧用于rtt+msg2接收+msg3准备。因此，对于2ms的rtt而言，目前的lte标准不需要改变。这一情况的描述详见图8。

如果最大小区范围设置为450km，那么最大rtt为3ms。假设最差情况下k1＝6，那么msg2接收和msg3准备的时间仅为6-3＝3ms。这一情况的描述详见图9。该时间预算对于一些ue来说可能是挑战。在这种情况下，enodeb在子帧n+k1中不会接收msg3，并且ra过程会自我重复，导致对其他ue产生上行链路干扰。那么，可以有以下两种方案：

(i)该ue可选择相同的prach子帧用于msg1传输，并选择相同的ra前导以得到相同的ra-rnti以重新发送msg1。这是因为ra-rnti依赖于3gppts36.211的第5.1.4章节定义的特殊前导的传输子帧。这样，该enodeb就会得知可能是同一个ue在重新尝试注册(attach)。支持范围扩展特征的enodeb可以存储ra-rnti，其成功发送msg1但从不用msg3回复，并保证调用返回ra-rnti的msg3，其中k1≥7。这种方案enodeb调度器增加了一些的复杂度，但潜在地加快完成ra过程。

(ii)该ue进行常规的ra过程，直至enobeb选择k1≥7。这种方案不需要任何额外复杂度，但是有可能会增加完成ra过程的时间。

如图10所示，按照3gppts36.331的第6.2.2章节的规定，ngp值可以位于msg3和rrc连接请求(rrcconnectionrequest，rrc-cr)消息内。注意的是，在本实施例中，保护间隔子帧的最大数量为ngp＝2，因此，ngp的范围是{0,1,2}。相应的定义为：

rrcconnectionrequest字段描述

numberofgp-subframes

其提供多个子帧中的有经验的往返时间。当调度上行链路资源至该ue时，enb被期望允许将至少numberofgp-subframe个子帧作为保护间隔。

图11展示了一种当rtt＝2时典型的ra流程，其中展示了相应的enobeb和ue之间上行链路和下行链路的相对时间以及其他信息。

3.注册过程中没有粗略往返时间反馈

在本可选方案中，ngp在初始注册(attachment)时没有被发信。相反，该ue等待直至初始注册完成，并直接发送精细rtt(如上文所述)。为了做到这一点，在enodeb在上行链路子帧中调度任何pusch传输(例如，msg3)的情况中，其中，该ue由于已增加的rtt而无法符合时间要求，那么该ue可能不得不尝试多次注册。在精细rrt被指示给enodeb之前，该ue可以多次尝试重新注册。

4.较短的粗略往返时间度量

不是发信ngp，该ue可以将更短的信息发送给enodeb，以仅通知enodeb该ue位于常规小区半径之外。该ue可以发送单个比特的“范围扩展”标志，enb可以在注册的初始阶段，假定最大的支持扩展rtt，直至该ue可以通信更精细rtt估计值。

精细往返时间测量

这一度量表示在ue的初始注册后，给enodeb的更精细的rtt估计值。在ue初始注册后，这一度量可以与ue在初始注册后指示给enodeb的其他参数一同发送。由于这些消息更长，更精细rtt可能被发送，即比1ms更精细的粒度。如果grtt是对ue和enodeb均已知的选定的rtt粒度，那么更精细的往返时间度量的定义为：

适宜的粒度范围可以为几百微秒，例如，grtt＝100μs。

该更精细的rtt估计值被发送至enodeb，以为了提供优于1ms的rtt准确度。在lte中，精细rrt值为ue提供给enodeb的测量报告的一部分。在enodeb处被获取之后，其通常会根据enodeb估计并通过dci指示给ue的ta值进行更新。通过推导如下，现在enodeb可以本地估计作为保护间隔的子帧数量：

其中，tgp是非扩展小区的前导格式中，保护间隔的长度。该方程定义了大于tgp的往返时间的向上取整函数。例如，1.2ms的rtt向上取整为2ms(＝2个子帧)，2.2ms的rtt向上取整为3ms(＝3个子帧)，以此类推。

随后，值将作为初始注册之后且两端之间数据交换之前的连接参数发信至ue。例如，可以为rrc配置参数。

由于ue的移动性(例如，空对地通信)，rtt在连接的过程中被期望发生变化。当rtt导致与已配置的不同的时，enodeb将通过专用信令重新配置这是足够的，因为的变化速率非常低(至少几十分钟)，并且重新配置并不是延时关键。例如，增加或减少1，该ue必须移动约150km。对于移动速度为1200km/h的飞机来说，这需要7.5分钟。

可以与用于各调度的上行链路和/或下行链路数据包的下行控制信息(downlinkcontrolinformation，dci)中携带的信息一起发信。这样可以避免需要专用信令，并避免需要避免的重新配置。

不是dci可以可选地指示k，即子帧n中dci接收与n+k子帧中dl数据包接收或ul数据包传输之间的子帧中的延时。这种情况下，该enodeb在推导k时，必须考虑

范围扩展作为覆盖增强参数

范围扩展可能仅对能够采用范围增强的ue而言。除了3gppts36.306的第4.3.29章节所定义的，这些ue将采用新的范围增强参数以指示支持范围扩展。例如，关于现行的cemodea和modeb的ue，版本14中将可以引入以下字段：

rangeextension-ce-modea-r14

该字段定义了当ue在cemodea模式下工作时，是否支持范围扩展。如果ce-modea-r14能够得到支持，那么它对于该版本下的ue是必选的。

rangeextension-ce-modeb-r14

该字段定义了当ue在cemodeb模式下工作时，是否支持范围扩展。如果ce-modea-r14能够得到支持，那么它对于该版本下的ue是必选的。

小区范围扩展的ul-sch调度

这部分描述关于上行共享信道(uplinksharedchannel，ul-sch)调度所需的必要操作，其中假定自enodeb的已配置的值。enodeb和ue需要考虑的值。在调度上行链路授权(通过ul相关的dci)时，enodeb利用ue利用确定何时发送相应的ul-sch。

(i)帧结构类型1(fdd)中的ul-sch调度

通常来说，对于帧结构类型1，当enodeb在子帧n中发送了上行链路授权时，根据3gppts36.213的8.0部分规定，ue需要在n+4子帧时传输相应的上行链路数据包，使得4个子帧用于dci接收和ul-sch准备以及传输。对于能够进行小区范围扩展的ue来说，新的ul-sch传输时间是其中为保护间隔子帧的最终配置数量。图12展示了以上操作。在步骤201中，ue存储了的值。在步骤202中，该ue在子帧n中接收了调度授权。在步骤203中，该ue准备数据以在上行链路上发送。在步骤204中，该ue在子帧期间在上行链路上发送数据。关于fdd，术语“保护间隔子帧的数量”意为在dl上接收调度授权和ul上发送数据之间等待的额外的子帧数量。

(ii)帧结构类型2(tdd，hd-fdd)中的ul-sch调度

一般来说，对于能够进行小区范围扩展的ue，3gppts36.211中的表4.2.2可以由图13代替。如果子帧n没有被指示为图13中的上行链路子帧(u)，那么，enodeb不被允许调度该子帧n中的上行链路传输，以用于ul/dl配置以及的组合。

通常，对于帧结构类型2(tdd)来说，根据3gppts36.211协议的8.0部分规定，当enodeb于子帧n中发送了上行链路授权，那么ue就需要在子帧n+k中将其发送，其中k由ul/dl配置而定。

对于能够进行小区范围扩展的ue来说，k的值被定义以用于各ul/dl配置以及各其中，为保护间隔子帧的最终配置数量。这是因为，该ue指示了哪些特殊子帧或有可能的ul子帧可以作为额外的保护间隔。这是必需的，因为该ue需要监控dl，并需要能够满足同步上行链路传输。所以，它需要由指示的额外的往返时间。

建立这些表格有五个要求，其中定义了子帧k，其中子帧n中接收的上行链路授权需要在子帧n+k中发送，如下：

1.在接收到上行链路授权后，ul-sch将发生于至少个子帧。

2.ul-sch不能发生于ue用作保护间隔的子帧中。

3.相同的ul/dl配置的上行链路授权不能指向用于ul-sch传输的子帧。

4.ul-sch传输不能在特殊子帧期间发生，因此，上行链路授权不能指向特殊子帧。

5.上行链路授权应指向不与上述要求发生冲突的第一个可用子帧以用于ul-sch。

非范围扩展的ue在dl和ul之间继续使用特殊子帧。范围扩展的ue可以使用该特殊子帧作为保护子帧。

图14至17展示了分别提供用于ul/dl配置0-6以及和3时的k值的表格。在这些表格中，(d)代表dl子帧，(s)代表特殊子帧，(u)代表ul子帧，(sg)代表用作gp的特殊子帧，(ulg)代表用作gp的ul子帧。

注意的是，tddul/dl配置以及的一些组合甚至不允许单个ul子帧，所以ul传输是不可能的(在表中，用“x”标注)。因此，根据图16或17，如果一个ue检测到一个小区，并且在该ue处的ul/dl配置与已估计的不允许每帧单个ul子帧，那么：

选项1，该ue将不会尝试在该小区内进行注册。

选项2，该ue将尝试在该小区内注册，并发送ngp(或扩展范围的指示)。通过接收ngp，enodeb也能知道有用的上行链路子帧的缺失，并且能够拒绝该ue或将其tddul/dl配置重新配置成该ue能够发送ul传输的配置。这可能由msg3中的服务请求决定，比如，如果ue发送了establishmentcause::＝emergency，那么enodeb将切换到允许该ue发送紧急信号的ul/dl配置。对于msg3中的其他服务，例如，establishmentcause::＝mo-data，enodeb将通过rrcconnectionreestablishmentreject拒绝该ue，详见3gppts36.331的第6.2.2节。这种enodeb行为可以为lte规范的一部分，也可以开放给enodeb实施。

具有小区范围扩展的ue上报

具有小区范围扩展的上报csi的ue过程

1.具有小区范围扩展的利用pusch的非周期csi上报

非周期上报csi是在pusch中执行的。因此，这种类型的上报不会受范围扩展的影响。

2.具有小区范围扩展的利用pucch的周期csi上报

enodeb将根据以下选项配置周期csi上报的周期：

(i)考虑最终配置的采用可用上行链路子帧以用于pucch周期上报。在新的值情况下，需要enodeb进行重新配置从而将周期上报调整至新的值。

(ii)考虑最可能的值，采用可用上行链路子帧以用于pucch周期性上报。这样，当计算得到新的的值时，也不需要重新配置。然而，这一方案限制了pucch上报的子帧数量。

或者，假定只有上报子帧中的子集受到影响，即仍存在一些上报ul子帧，该ue可以舍去与用作保护间隔的ul子帧相冲突的任何周期上报。

在小区范围扩展下上报harq-ack的ue过程

在帧结构1中的harq-ack上报

混合自动重传请求(hybridautomationrepeatrequest，harq)是一种ue确认其是否在下行链路上正确接收到数据的机制。一般来说，对于帧结构类型1，根据3gppts36.213的第7.3节规定，当enodeb在子帧n-4中发送了dldci，那么ue需要在子帧n中传输相应的ack/nack值，使得4个子帧用于dci接收和harq-ack准备以及传输。

对于能够进行小区范围扩展的ue，如果相应的dldci在子帧n-4-中已被接收，那么将在子帧n中传输harq-ack。

在帧结构2中的harq-ack上报

帧结构类型2采用harq-ack捆绑，即如果所有数据包均是成功的，则发送一个代表性的ack值，以用于一捆下行链路数据包，或者如果该捆中的至少一个数据包是不成功的，则发送nack。每个上行链路子帧的捆大小以及由于接收的dl数据包编号如图18所示。例如，对于tddul/dl配置#1以及子帧n＝2来说，该捆是早期接收6个和7个子帧的两个数据包的组合。

在范围扩展的情况下，用作保护间隔的上行链路子帧不能用于harq-ack指示。所以，该捆绑需要根据配置的值进行重新设计。图18-21分别展示了当时的k值，其中k为接收pdsch数据包和传输harq-ack之间的延时(以子帧为单位)。k可以指向dl或者特殊子帧。属于同一harq-ack子帧的索引k形成harq-ack捆k：{k0，k1，km-1，}，其中m为该捆的长度。

图22展示了位于无线基站(例如，基站)侧的装置和/或ue，其可以被实施为任何形式的计算设备和/或电子设备，并且上述系统和方法实施例可以在其中被实施。处理装置300包含一个或多个处理器301，其可以为微型处理器，控制器或能够执行指令以控制设备操作的任意其他适当类型的处理器。处理器301与该设备的其他部件通过一个或多个总线306相连。使用任意电脑可读介质，例如存储器302，可以提供处理器可执行的指令303。处理器可执行的指令303可以包含实现以上方法功能的指令。所述存储器302可以为任一适用型存储器，例如只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、以及任一类型的存储装置，例如磁性或光学存储装置。处理器所使用的数据304可以被存储在存储器302中。数据304包括以上所述的定时数据。处理装置300包含无线收发器308。

以上实施例仅是示例性的。本申请的公开不受图中所示和文中所描述的各步骤的特定组合的限制，但包括以任何适当顺序执行的各个步骤的任何适当子集或组合，或选取部分步骤的操作。所述方法中的部分可以同时进行。

本文引用的术语“用户设备”(ue)指的是任何具有处理以及电子通信能力的设备，使得其可以执行根据本文所述的实施例的方法以及功能。本领域内技术人员需意识到，该处理和电子通信能力可以被集成到许多不同的设备中，因此术语“用户设备”包括移动电话、个人数字助理、个人电脑以及众多其他设备。

虽然本申请重点在于构建达到版本13的lte标准，但是相同的概念也可以用于其他的或将来的通信系统(例如，3gpp新空口-nr)。

对本领域技术人员来说显而易见的是，在不损失所探索的效果的情况下，本文所提供的任何范围或设备值可以被拓展或改变。

在不损失所探索的效果的情况下，本领域技术人员可以采用示例以在任何电子通信网络中进行使用，例如2g、3g、4g、5g或任何其他的电子通信标准。

可以理解的是，上述的有益效果和优点可以涉及一个实施例，或者涉及几个实施例。实施例不限于解决任何或所有的所阐述的问题的这些，或者具有任何或所有的所阐述的有益效果和优点的这些。

对'一个'项目的引用指的是这些项目中的一个或多个。本文所使用的'包括'意味着包括所识别的方法步骤或者元素，但是这些步骤和元素不包括排他列表，并且一方法和装置可以包括额外的步骤和元素。

本文描述的方法的步骤可以以任何合适的顺序执行，或者在适当的情况下同时执行。此外，单个步骤可以自任何方法删除，而不脱离本文所描述的主题的精神与范围。上述的任何示例的各方面可以与所述描述的任何其他示例的方面进行组合以形成进一步的示例，而不会失去所要的效果。

可以理解的是，优选实施例的上述描述仅以示例的方式被给出，本领域技术人员可以作出各种变形。尽管以一定的具体性，或者用一个或多个单个实施例，已描述了各种实施例，但是本领域技术人员可以对所公开的实施例进行很多改变而不脱离本发明的范围。