用于物理随机接入信道重传的装置与方法与流程

本申请要求于2017年5月12日递交的美国临时申请案no.62/505,150的优先权，在此合并参考上述申请案的全部内容。并且本申请要求于2017年6月26日递交的美国临时申请案no.62/524,663的优先权，在此合并参考上述申请案的全部内容。

本发明总体上有关于物理随机接入信道(physicalrandomaccesschannel，prach)设计，更具体地，有关于用于prach重传(retransmission)的装置与方法。

背景技术：

第五代(5g)新无线电(newradio，nr)技术是对第四代(4g)长期演进(longtermevolution，lte)技术的改进，其通过利用更高的免执照(unlicensed)频谱带(例如，高于30ghz，俗称毫米波(mmwave))，为无线宽带通信提供极高的数据速度和容量。由于毫米波波长处存在巨大的路径和穿透损耗，因而采用了称为“波束成形(beamforming)”的技术，并且波束成形技术在建立和维持稳健的通信链路中起着重要作用。

波束成形通常需要一个或多个天线阵列，每个天线阵列包括多个天线。通过适当地设定天线权重，可以将发送/接收的灵敏度形成为在特定波束成形方向上具有特别高的值，其中天线权重定义了每个天线对发送或接收操作的贡献度。通过应用不同的天线权重可以实现不同的波束图案(beampattern)，例如，可以顺序地采用不同的定向波束(directivebeam)。

对于发送(tx)操作，波束成形可以将信号导向感兴趣的接收器。同样，在接收(rx)操作期间，波束成形可以在接收源自感兴趣的发送器的信号时提供高灵敏度。由于传统实践不采用波束成形并且几乎依赖于各向同性传输，而波束成形中传输功率可以各向异性地(anisotropically)聚焦成为例如感兴趣的立体角(solidangle)，因而与传统实践相比，波束成形由于其需要较低的tx功率和具有较高的接收信号功率，可以提供更好的链路预算(linkbudget)。

例如，在rach过程期间，使用者设备(userequipment，ue)可以根据用于5gnr技术的3gpp规范，对prach重传应用波束切换或应用功率斜坡(powerramping)。对于波束切换，ue简单地切换到不同的tx波束(或称为空间域传输滤波器)以执行prach重传，而不增加传输功率。对于功率斜坡，ue增加传输功率以在相同的tx波束上执行prach重传(即，使用相同的空间域传输滤波器)，使得功率斜坡计数器增加1。

技术实现要素：

除了波束切换和功率斜坡之外，本申请提出了ue可以切换prach资源以执行prach重传，从而可以减少应用功率斜坡的频次，并且可以减少对其他ue的干扰。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括无线收发器和控制器的使用者设备(ue)。无线收发器被配置为执行与蜂窝站的无线发送和接收。控制器用于使用第一物理随机接入信道(physicalrandomaccesschannel，prach)资源执行第一prach传输或重传，并在第一prach传输或重传之后切换为使用第二prach资源执行第二prach重传。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于prach重传的方法，所述方法由无线连接到蜂窝站的ue执行。所述方法包括如下步骤：使用第一prach资源进行第一prach传输或重传；以及在所述第一prach传输或重传之后切换为使用第二prach资源执行第二prach重传。

通过阅读以下ue、蜂窝站、用于prach重传的方法的具体实施例的描述，本申请的其他方面和特征对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

在阅读参照附图所做的详细描述和示例后，将更全面地理解本发明。

图1是根据本申请实施例的无线通信环境的框图。

图2是示出根据本申请实施例的ue110的框图。

图3a和图3b示出了根据本申请实施例的用于prach重传的方法的流程图。

图4是示出根据本申请实施例的用于prach重传的切换prach资源的示意图。

具体实施方式

在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域普通技术人员应可理解，电子设备制造商可能会用不同的名词来称呼同一组件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置电性连接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

图1是根据本申请实施例的无线通信环境的框图。无线通信环境100包括使用者设备(ue)110和5gnr网络120，其中ue110无线连接到5gnr网络120。

ue110可以是支持5gnr网络120所使用的蜂窝技术(即，5gnr技术)的功能电话、智能电话、面板个人计算机(pc)、膝上型计算机或任何无线通信设备。特别地，ue110可以将波束成形技术用于无线传输和/或接收。

5gnr网络120包括无线电接入网络(ran)121和下一代核心网络(ng-cn)122。

ran121负责处理无线电信号、终止无线电协议、并且将ue110与ng-cn122连接。另外，ran121负责周期性地广播最小si，以及通过周期性地广播或者基于ue110的要求提供其他si。ran121可以包括支持高频带(例如，高于24ghz)的一个或多个蜂窝站(例如，gnb)，并且每个gnb可以进一步包括一个或多个传输接收点(transmissionreceptionpoint，trp)，其中每个gnb或trp可以被称为5g蜂窝站(cellularstation)。一些gnb功能可能分布在不同的trp中，而另一些则可能是集中式的，从而使特定部署的灵活性和范围满足特定情况的要求。

ng-cn122通常由各种网络功能组成，包括接入和移动功能(accessandmobilityfunction，amf)、会话管理功能(sessionmanagementfunction，smf)、策略控制功能(policycontrolfunction，pcf)、应用功能(applicationfunction，af)、认证服务器功能(authenticationserverfunction，ausf)、用户平面功能(userplanefunction，upf)和用户数据管理(userdatamanagement，udm)，其中每个网络功能可以被实现为专用硬件上的网络组件，或者被实现为专用硬件上运行的软件实例，或者被实现为在适当平台上实体化的虚拟化功能，例如云基础设施。

amf提供基于ue的认证、授权、移动性管理等。smf负责会话管理并且将因特网协议(internetprotocol，ip)地址分配给ue。它还选择和控制upf进行数据传输。如果ue具有多个会话，则可以将不同的smf分配给每个会话以单独管理它们，并且可以在每个会话中提供不同的功能。为了支持服务质量(qos)，af向负责策略控制的pcf提供关于数据包流的信息。基于这些信息，pcf确定有关移动性和会话管理的策略，以使amf和smf正常运行。ausf存储用于ue认证的资料，而udm存储ue的订阅资料。

应该注意的是，图1中描绘的5gnr网络120仅用于说明性目的，并非旨在限制本申请的范围。本发明可以应用于其他蜂窝技术，例如5gnr技术的未来增强版。

图2是示出根据本发明实施例的ue110的框图。ue110包括无线收发器10、控制器20、存储设备30、显示设备40和输入/输出(i/o)设备50。

无线收发器10被配置为执行与ran121的无线发送和接收。具体地，无线收发器10包括射频(rf)设备11、基带处理设备12和天线13，其中天线13可以包括用于波束成形的一个或多个天线。基带处理设备12被配置为执行基带信号处理并控制使用者识别卡(未示出)与rf设备11之间的通信。基带处理设备12可以包含多个硬件组件以执行基带信号处理，例如模拟数字转换(analog-to-digitalconversion，adc)/数模拟转换(digital-to-analogconversion，dac)、增益调节、调制/解调、编码/译码等。rf设备11可以经由天线13接收rf无线信号，将接收到的rf无线信号转换为由基带处理设备12处理的基带信号，或者从基带处理设备12接收基带信号并且将接收的基带信号转换为之后由天线13发射的rf无线信号。rf设备11还可以包括多个硬设备以执行射频转换。例如，rf设备11可以包括混频器，以将基带信号与在所支持的蜂窝技术的射频中振荡的载波相乘，其中该射频可以是在5gnr技术中使用的任何调频(例如，用于毫米波的)或其他调频，取决于所使用的蜂窝技术。

控制器20可以是通用处理器、微控制单元(microcontrolunit，mcu)、应用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)等，其包括用于提供以下功能的各种电路：数据处理和计算、控制无线收发器10以与ran121进行无线通信、向存储设备30存储数据和从存储设备30获取数据(例如，程序代码)、发送一系列帧数据(例如文本消息、图形、图像等)到显示设备40并且从i/o设备50接收信号。特别地，控制器20协调无线收发器10、存储设备30、显示设备40和i/o设备50的前述操作，用于执行prach重传的方法。

在另一个实施例中，控制器20可以被合并到基带处理设备12中，以用作基带处理器。

如本领域普通技术人员将理解的那样，控制器20的电路通常包括晶体管，晶体管被配置为根据本申请描述的功能和操作来控制电路的操作。如将进一步理解的，晶体管的特定结构或互连将典型地由诸如寄存器传送语言(registertransferlanguage，rtl)编译程序的编译程序确定。rtl编译程序可以由处理器在脚本上操作，将脚本编译为用于布局或制作最终电路的形式。事实上，rtl在促进电子和数字系统的设计过程中的作用和用途已广为人知。

存储设备30是非瞬时性的机器可读存储介质，其包括诸如flash存储器或非易失性随机存取存储器(non-volatilerandomaccessmemory，nvram)的存储器，或者诸如硬盘或磁带之类的磁存储设备，或者光盘或其任何组合，以用来存储应用程序、通信协议，和/或用于prach重传的方法的指令和/或程序代码。

显示设备40可以是用于提供显示功能的液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器或电子纸显示器(epd)等。或者，显示设备40还可以包括设置在其上或其下方的一个或多个触摸传感器，用于感测物体(诸如手指或指示笔)的触摸、接触或接近。

i/o设备50可以包括用作人机接口(man-machineinterface，mmi)的一个或多个按钮、键盘、鼠标、触摸板、摄像机、麦克风和/或扬声器等，与用户进行交互。

应该理解的是，图2的实施例中描述的组件仅用于说明的目的，并非旨在限制本申请的范围。例如，ue110可以包括更多组件，诸如电源或全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)设备，其中电源可以是向ue110的所有其他组件供电的移动/可替换的电池，gps设备可以提供ue110的位置信息以用于一些基于位置的服务或应用。

图3a和图3b示出了根据本申请实施例的用于prach重传的方法的流程图。在该实施例中，用于prach重传的方法被应用于无线连接到蜂窝站(例如，ran121的gnb或trp)的ue(例如，ue110)，并且prach传输/重传指的是rach过程的消息-1(即，随机存取前导码)的传输/重传。

首先，ue使用第一prach资源来执行第一prach传输或重传(步骤s310)。在一个实施例中，ue可以通过执行第一prach传输来发起rach过程。在另一实施例中，ue可以在rach过程期间执行第一prach重传。

每个第一prach资源可以包括一个或多个prach前导码和/或一个或多个rach时机(occasion)，其中每个rach时机指的是利用单个特定tx波束(或者称为空间域传输滤波器)，以配置的prach前导码格式发送rach过程的消息-1的时间频率资源。

接着，对于在第一prach传输或重传之后的第二prach重传，ue确定是否满足以下条件中的至少一个(步骤s320)。

具体地，这些条件包括：(1)与第一prach资源关联的下行链路参考信号的测量结果优于与第二prach资源关联的下行链路参考信号的测量结果，其中，下行链路参考信号可以包括信道状态信息参考信号(channelstateinformation-referencesignal，csi-rs)或同步信号/物理广播信道块(synchronizationsignal/physicalbroadcastchannelblock，ssb)；(2)第二prach资源的下次出现时刻比第一prach资源的下次出现时刻更接近当前时间(即，第二prach资源比第一prach资源更早)；(3)用于第一prach传输或重传的传输功率等于ue的最大传输功率(可以由蜂窝站和/或ue配置)，而prach传输或重传的总数量没有达到蜂窝站配置的最大传输数量；(4)与搜索空间相关联的传输配置指示(transmissionconfigurationindication，tci)状态已经改变，其中该tci状态用于监视对第一prach传输或重传的响应。

在步骤s320之后，如果满足上述条件中的至少一个，则ue切换为使用第二prach资源执行第二prach重传(步骤s330)，与第二prach资源相关联的下行链路参考信号(例如，csi-rs或ssb)不同于与第一prach资源相关联的下行链路参考信号。接下来，ue响应于第二prach重传，将前导码传输计数器(即，3gpp规范ts38.321中的preamble_transmission_counter)递增1并且不递增功率斜坡计数器(即，3gpp规范ts38.321中的preamble_power_ramping_counter)(步骤s340)，之后该方法结束。也就是说，通过切换到使用与先前选择的下行链路参考信号不同的下行链路参考信号相关联的prach资源，ue不需要增加第二重传的传输功率。

请注意，在本申请中，当ue发送prach前导码并由ue检测到prach前导码时，下行链路参考信号与prach资源之间的关联可以将ue选择的下行链路参考信号指示给蜂窝站。

在步骤s320之后，如果上述条件都没有满足，则ue切换到使用第三prach资源执行第二prach重传，与第三prach资源相关联的下行链路参考信号(例如，csi-rs或ssb)和与第一prach资源相关联的下行链路参考信号相同(步骤s350)。接下来，响应于第二prach重传，ue将前导码传输计数器递增1(步骤s360)，并且确定是在相同的波束还是不同的波束上(即，使用相同的空间域传输滤波器还是不同的空间域传输滤波器)执行第一prach传输或重传以及第二prach重传(步骤s370)。

在步骤s370之后，如果是在不同的波束上执行第一prach传输或重传以及第二prach重传，则ue不递增功率斜坡计数器(步骤s380)。也就是说，通过波束切换和prach资源切换(切换为使用与先前选择的下行链路参考信号相同的下行链路参考信号相关联的prach资源)，ue不需要增加第二重传的传输功率。否则，如果在相同波束上执行第一prach传输或重传以及第二prach重传，则ue将功率斜坡计数器递增1(步骤s390)，并且该方法结束。也就是说，尽管切换到使用与先前选择的下行链路参考信号相同的下行链路参考信号相关联的prach资源，但ue需要增加用于第二重传的传输功率，因为它保持在相同的波束上。

同样地，第二和第三prach资源中的每一个可以包括一个或多个prach前导码和/或一个或多个rach时机(occasion)，其中每个rach时机指的是利用单个特定tx波束(或者称为空间域传输滤波器)，以配置的prach前导码格式发送rach过程的消息-1的时间频率资源。

图4是示出根据本申请实施例的用于prach重传的切换prach资源的示意图。

在该实施例中，在下行链路参考信号和prach资源之间存在关联。例如，第一ssb与第一prach资源相关联，第二ssb与第二prach资源相关联，第三ssb与第三prach资源相关联，第四ssb与第四prach资源相关联。

如图4所示，在rach过程期间，ue使用第三prach资源在tx波束(或称为空间域传输滤波器)上执行prach传输/重传(例如，消息-1(msg1)传输)，但是，没有接收到对prach传输/重传的响应(例如，随机存取响应(radomaccessresponse，rar))。随后，ue切换到使用第一prach资源在相同的tx波束上(即，使用相同的空间域传输滤波器)执行prach重传，并且当接收到对prach重传的响应时，rach过程结束。

鉴于前述实施例，应当理解，本申请提供了ue执行prach重传的替代方案。除了诸如波束切换和功率斜坡的传统选项之外，ue可以切换prach资源以执行prach重传。有利地，可以减少应用功率斜坡的频次，并且可以减少对其他ue的干扰。此外，由于允许ue在prach重传期间切换prach资源，因此可以减少ue的访问延迟时间(accesslatency)。

尽管已经通过示例并且根据优选实施例描述了本申请，但是应该理解，本申请不限于此。在不脱离本申请的范围和精神的情况下，本技术普通技术人员仍可进行各种改变和修改。因此，本申请的范围应由权利要求及其等同物限定和保护。

在权利要求中使用了诸如“第一”、“第二”等的序数词来区分权利要求组件，这本身并不意味着一个权利要求组件相对于另一个权利要求组件的任何优先级、优先权或顺序，也不意味着执行的方法步骤的时间顺序，而是仅用作标记以将具有特定名称的一个权利要求组件与具有相同名称的另一个组件(使用序数词)区分，以区分权利要求组件。