新无线电非授权频谱中随机接入信道的对话前监听和信道接入优先级等级的制作方法

交叉引用本发明根据35u.s.c.§119要求如下优先权：编号为62/736，513，申请日为2018年9月26日，名称为“lbttypeandcapcforrachinnr-u”的美国临时专利申请，上述美国专利文档在此一并作为参考。本发明的实施例一般涉及无线网络通信，并且，更具体地，涉及第五代(5thgeneration，5g)新无线电非授权频谱(newradiounlicensed，nr-u)无线通信系统中的物理随机接入信道(physicalrandomaccesschannel，prach)设计。
背景技术：
：第三代合作伙伴计划(thirdgenerationpartnershipproject，3gpp)和长期演进(long-termevolution，lte)移动电信系统提供了高数据速率、低延迟和改进的系统性能。随着“物联网(internetofthings，iot)”和其他新用户设备(userequipment，ue)的快速发展，对支持机器通信的需求呈指数增长。为了满足这种指数增长的通信需求，需要额外的频谱(即，无线电频谱)。授权频谱的数量是有限的。因此，通信供应商需要关注非授权频谱(unlicensedspectrum)，以满足通信需求的指数增长。一种建议的解决方案是用户许可证频谱和非授权频谱的组合。该解决方案称为“授权辅助接入，(licensedassistedaccess，laa)”。在这种解决方案中，如lte和5g新无线电(newradio，nr)等已建立的通信协议可在授权频谱上提供第一通信链路，lte还可以在非授权频谱上提供第二通信链路。在3gpplte网络中，演进通用地面无线接入网(evolveduniversalterrestrialradioaccessnetwork，e-utran)包括与多个称为ue的移动台通信的多个基站，如演进节点b(evolvednode-b，enb)。由于正交频分多址(orthogonalfrequencydivisionmultipleaccess，ofdma)对多路径衰落的鲁棒性(robustness)、更好的频谱效率以及带宽可扩展性，ofdma已经被选择用于lte下行链路(downlink，dl)无线接入方案。可以通过基于用户现有信道条件将系统带宽的不同子带(即，表示为资源区块(resourceblock，rb)的子载波组)分配给各个用户来实现下行链路的多重接入。在lte和5gnr网络中，物理下行链路控制信道(physicaldownlinkcontrolchannel，pdcch)可用于dl调度。物理下行链路共享信道(physicaldownlinksharedchannel，pdsch)可用于dl资料。类似地，物理上行链路控制信道(physicaluplinkcontrolchannel，pucch)可用于承载上行链路控制信息。物理上行链路共享信道(physicaluplinksharedchannel，pusch)可用于上行链路资料。此外，prach可用于基于laa载波的非竞争随机接入信道(randomaccesschannel，rach)。对话前监听(listen-before-talk，lbt)是一种用于无线电通信的技术，其中无线电发射机在开始任何传输之前先感知其无线电环境(信道)。无线设备可使用lbt找到允许其运行的信道或找到可运行的免费无线信道。在nr-u中，任何dl和上行链路(uplink，ul)接入都必须遵循lbt信道接入进程，因为其他网络(如无线保真(wirelessfidelity，wifi))也使用非授权频谱。3gpp已经根据四种不同lbt类别将不同lbt方案进行了分类。lbt类别的选择与判断(determine)合适的信道接入优先级等级(channelaccesspriorityclass，capc)密切相关。虽然近期有关于用户平面(ul和dl)数据传输的lbt和capc的建议，但控制信道的lbt和capc也需要讨论和解决。3gpp为ltelaa引入了四种不同capc。选择合适的lbt类别和判断合适的capc对于nr-u中控制消息的发送和接收非常重要，例如，rach进程中prach上的前导码(preamble)传输。rach的两个主要目的是(i)实现特定ue和下一代节点b(generationnode-b，gnb)之间的ul同步；以及(ii)获取消息3(message3，msg3，例如，无线资源控制(radioresourcecontrol，rrc)连接请求)的资源。在4-步的竞争随机接入(contention-basedrandomaccess，cbra)中，ue首先发送前导码rach(消息1(message1，msg1)或prach)，gnb在预定义随机接入响应(randomaccessresponse，rar)窗口内用随机接入响应(消息2(message2，msg2)或rar)进行响应。随后，ue发送msg3(ue识别(identification，id)或rrc连接请求消息)，gnb用消息4(message4，msg4，竞争解决)进行响应。或者，在非竞争随机接入(contention-freerandomaccess，cfra)中，在ue在ul中发送msg1之前，gnb首先将rach前导码(prach)显式地分配给ue。3gppnr引入了不同的随机接入(randomaccess，ra)进程，具有不同优先级等级：1)高优先级ra-ra由于(a)波束故障恢复(beamfailurerecovery，bfr)和(b)切换而启动；以及2)低优先级ra-ra由于全部其他原因(例如，初始接入、定时对准/不同步ue、rrc重新配置等)而启动。在5gnr-u中，ue和gnb需要执行lbt并为prach上的传输判断capc。寻求一种5gnr-u无线通信网络中允许ue选择合适lbt类别并为prach传输判断有效capc的解决方案。技术实现要素：提出了一种为5gnr-u中prach传输判断lbt类别和capc的方法。ue根据触发事件选择rach进程的优先级。ue还选择第4类(category4)lbt并基于prach传输的rach优先级判断合适的capc。然后ue使用与已判断capc值相关的一组lbt参数执行第4类lbt进程。如果rach进程由bfr进程或切换(handover，ho)进程触发，其具有较高优先级，并且为相应lbt分配高优先级capc。如果rach进程由全部其他原因触发，其具有低优先级，并且为相应lbt分配低优先级capc。在一个实施例中，ue使用非授权频带上5gnr网络中的rach进程准备要通过prach向基站发送的前导码。ue判断rach进程的优先级。ue使用与capc相关的一组lbt参数执行lbt进程。根据rach进程的优先级来判断capc。当成功完成lbt进程并且ue从基站接收到rar时，ue通过prach发送该前导码。下面的详细描述中描述了其他实施例和优点。该
发明内容并非旨在定义本发明。本发明由权利要求限定。附图说明图1描述了根据新颖方面的示例性laa无线通信系统，该系统采用lbt信道接入机制进行prach传输。图2是根据本发明的实施例的无线发送设备和接收设备的简化框图。图3描述了根据新颖方面的5gnr-u中ue和基站使用lbt类别和capc值进行调度和执行4-步rach进程的序列流图。图4描述了根据新颖方面的5gnr-u中ue和基站使用lbt类别和capc值进行调度和执行2-步rach进程的序列流图。图5是根据新颖方面的ue判断5gnr-u中prach传输的lbt类别和合适capc值的方法流程图。具体实施方式现在将详细参考本发明的一些实施例，其示例见附图。图1描述了根据本发明的实施例的示例性laa5gnr无线通信系统100，5gnr无线通信系统100采用lbt信道接入机制进行prach传输。5gnr无线通信系统100包括一个或更多个无线通信网络，每个无线通信网络都具有基本设置单元，例如，102和104。基本设置单元还可以指接入点、接入终端、基站、enb、gnb或本领域使用的其他术语。基站102和104的每一个服务一个地理区域。在此示例中，无线通信站102和104服务的地理区域重叠。基站102是通过授权频带与ue101进行通信的授权基站。在一个示例中，基站102通过lte无线通信与ue101进行通信，基站102向主小区103内的多个ue提供无线通信。基站104是通过非授权频带与ue101进行通信的非授权基站。在一个示例中，基站104通过lte无线通信与ue101进行通信。基站104可以与辅小区105内的多个ue进行无线通信。辅小区105也称为“小小区”。请注意，图1为示意图。基站102和基站104可以在地理上共存。数据消费的指数型增长产生了当前无线系统无法满足的大带宽需求。为了满足日益增长的数据需求，需要具有更大可用带宽的新无线系统。laa无线网络可用于提供更大可用带宽。除同时使用许可证频带之外，laa网络还使用非授权频带，从而为无线系统中的ue提供额外的可用带宽。例如，ue101受益于在laa网络中同时用户许可证频带和非授权频带。laa网络不仅为更大整体数据通信提供额外的带宽，还由于存在两个单独的数据链路而提供一致的数据连接。具有多个可用数据链路增加了ue在任意给定时刻与至少一个基站完成适当数据通信的可能性。此外，虽然laa仅利用非授权频谱通过载波聚合过程来增强下行链路，增强型laa(enhancedlaa，elaa)也允许上行链路流利用5ghz非授权频带。在nr-u中，不仅dl信道，如prach的ul信道也通过5ghz非授权频带发送。虽然非授权频谱的使用提供了更多的可用带宽，但非授权频谱的使用仍面临着需要解决的实际问题。为促进有效公平的频谱共享，nr-u中所有dl和ul传输都需要遵循称为lbt信道接入进程的动态频谱共享机制，因为其他网络(如wifi)也使用非授权频谱。3gpp已经根据四种不同lbt类别将不同lbt方案进行了分类。lbt类别的选择与判断合适的capc密切相关。3gpp为ltelaa引入了四种不同capc。选择合适的lbt类别和判断合适的capc对于nr-u中控制消息的发送和接收非常重要，例如，rach进程中prach上的前导码传输。prach是用于以下方面的ul物理信道(i)实现特定ue和gnb之间的ul同步；以及(ii)获取消息3(例如，rrc连接请求)的资源。3gppnr引入了不同的ra进程，具有不同的优先级等级：1)高优先级ra-ra由于(a)bfr和(b)切换而启动；以及2)低优先级ra-ra由于全部其他原因(例如，初始接入、定时对准/不同步ue、rrc重新配置等)而启动。根据一个新颖方面，提出了一种ue为nr-u无线通信网络中prach传输选择合适lbt类型和判断有效capc的方法。lbt类别的选择必须确保其与其他非授权网络(如wifi)的公平性。类似地，应当根据该消息的优先级判断capc，以便为较高优先级消息分配较高优先级capc(较低capc值)。在图1的示例中，ue101通过非授权频带与gnb104连接，ue101需要和gnb104一起执行某些事件触发的rach进程。如110所示，ue101首先根据触发事件选择rach进程的优先级。ue101还基于rach优先级为prach传输判断与第4类lbt相关的合适capc。然后ue101使用与已判断的capc值相关的一组lbt参数执行第4类lbt进程。当成功完成lbt进程时，ue101通过prach向gnb104发送前导码。在一个实施例中，由于第4类lbt提供与其他非授权网络节点(例如，wifi)的公平性，ue101为所有prach传输选择第4类lbt。在另一个实施例中，如果rach进程由bfr进程或ho进程触发，其具有更高的优先级。因此，为相应lbt进程分配高优先级capc。在又一个实施例中，如果rach进程由全部其他原因(包括初始接入、定时对齐/不同步、rrc重新配置等)触发，其具有低优先级。因此，为相应lbt进程分配低优先级capc。图2是根据本发明的实施例的无线设备201和211的简化框图。对于无线设备201(例如，发送设备)，天线207和208发送和接收无线电信号。射频(radiofrequency，rf)收发器模块206与天线耦合，从天线接收rf信号，将它们转换为基带信号，并发送到处理器203。rf收发器206还转换从处理器接收的基带信号，将它们转换为rf信号，并发送到天线207和208。处理器203处理接收到的基带信号并调用不同功能模块执行无线设备201中的功能。存储器202存储程序指令和数据210以控制无线设备201的操作。类似地，对于无线设备211(例如，接收设备)，天线217和218发送和接收rf信号。rf收发器模块216与天线耦合，从天线接收rf信号，将它们转换为基带信号，并发送到处理器213。rf收发器216还转换从处理器接收的基带信号，将它们转换为rf信号，并发送到天线217和218。处理器213处理接收到的基带信号并调用不同功能模块执行无线设备211中的功能。存储器212存储程序指令和数据220以控制无线设备211的操作。无线设备201和211还包括若干可以实现并配置为执行本发明实施例的功能模块和电路。在图2的示例中，无线设备201是包括无线电承载处理模块205、调度器204、lbt/capc信道接入电路209和配置电路221的基站。无线设备211是包括无线电承载处理模块215、rach处理模块214、lbt/capc信道接入电路219和配置电路231的ue。请注意，无线设备可以既是发送设备又是接收设备。可以通过软件、固件、硬件及其任意组合来实现和配置不同功能模块和电路。当功能模块和电路由处理器203和213执行(例如，通过执行程序代码210和220)时，允许发送设备201和接收设备211执行本发明的实施例。在一个示例中，基站201通过无线电承载处理电路205与ue211建立数据无线电承载、通过调度器204为ue调度dl和ul传输、通过信道接入电路209执行dllbt进程和判断capc以及通过配置电路221向ue提供配置信息。ue211通过无线电承载处理电路215与基站建立数据无线电承载、通过prach模块214为prach传输准备前导码、通过信道接入电路219执行ullbt进程和判断capc以及通过配置电路231获取配置信息。根据一个新颖方面，ue211基于相应rach进程的优先级判断lbt类别和capc等级，其中基于rach进程的触发事件判断相应rach的优先级。图3描述了根据新颖方面的nr-u中ue和基站使用lbt类别和capc值进行调度和执行4-步rach进程的序列流图。在步骤311中，ue301从gnb302接收rrc信令消息。该rrc为rach进程配置功率提升(powerramping)和/或退避参数(backoffparameter)。在步骤312中，某些触发事件触发ue301执行rach进程。3gppnr引入了不同的ra进程，具有两种不同优先级等级：1)高优先级ra-ra由于(a)bfr和(b)切换而启动；以及2)低优先级ra-ra由于全部其他原因(例如，初始接入、定时对准/不同步ue、rrc重新配置等)而启动。在nr-u中，任何dl和ul接入都必须遵循lbt信道接入进程，因为其他网络(如wifi)也使用非授权频谱。因此，一旦ra进程被触发，ue301和gnb302都需要为每次ul和dl传输执行ul和dllbt。图3的示例描述了4-步rach进程，其中rach进程的每一步由lbt信道接入进程执行。接入共享无线介质的lbt分为四种不同类别。第1类(无lbt)意味着发送实体不执行lbt进程。第2类(category2，无随机退避的lbt)意味着在发送实体发送之前信道被感知为空闲的持续时间是确定的。对于第3类(具有固定大小竞争窗口的随机退避lbt)，发送实体在竞争窗口(contentionwindow，cw)内绘制随机数n。竞争窗口的大小由n的最大值和最小值指定。竞争窗口的大小是固定的。在lbt进程中使用随机数n来判断发送实体在信道中发送之前，信道感知为空闲的持续时间。对于第4类(具有可变大小竞争窗口的随机退避lbt)，发送实体在竞争窗口内绘制随机数n。竞争窗口的大小由n的最大值和最小值指定。当绘制随机数n时，发送实体能够改变竞争窗口的大小。在lbt进程中使用随机数n来判断发送实体在信道中发送之前，信道感知为空闲的持续时间。与其他lbt进程相比，第4类耗时较长，成功率较低，但其提供与其他非授权网络节点的公平性。根据3gpp规范，第4类(也称为类型-1(type-1))lbt涉及具有可变大小竞争窗口的随机退避，而第2类(也称为类型-2(type-2))基本上是无任何随机退避的lbt。3gpp规范还提到，设计第4类lbt方案旨在确保与wifi的公平性。另一方面，第2类lbt通常用于如发现参考信号(discoveryreferencesignal，drs)的短消息。虽然近期有关于用户平面(ul和dl)数据传输的lbt和capc的建议，但控制信道的lbt和capc也需要讨论和解决。由于rach消息通常都比较大，第4类lbt提供了与其他非授权节点(例如，wifi)的公平性，根据一个新颖方面，ue默认地为所有rach传输选择第4类lbt。lbt类别的选择与判断合适capc密切相关。3gpp为ltelaa引入了四种不同capc。下面的表1示出了不同优先级等级，其中等级数越小，优先级越高。每个优先级等级使用不同tmcot,p，表示优先级等级p的最大信道占用时间。对于优先级等级3和4，如果可以长期保证没有任何其他共位技术共享相同频带，tmcot,p为10毫秒。在另一种情况下，tmcot,p限制为8毫秒。根据3gpp标准，一个设备不能在非授权频谱连续发送超过tmcot,p的时间。表1:3gpp标准中定义的不同capccapcmpcwmin,pcwmax,ptmcot,p允许的cw大小11372毫秒3,7217153毫秒7,153315638或10毫秒15,31,63471510238或10毫秒15,31,63,127,255,511,1023第4类lbt需要判断capc，其中较低capc值反映较高优先级。应当根据消息的优先级判断capc，使较高优先级的消息分配有较高优先级capc(较低capc值)。因此，一旦执行lbt，ue需要为相应rach传输判断合适的capc。表1中的最大信道占用时间(maximumchanneloccupancytime，mcot)定义了允许共享接入点和服务节点之间信道的最长时间，并在某些区域性规定中指定。提出了全部四种不同capc值都可用于nr-u中rach传输的lbt第4类。此外，由于触发原因不同ra进程具有不同类型和优先级，因此进一步提出，nr-u中rach消息的capc应基于rach触发目的(原因)。下面的表2示出了不同ra类型和其对应的触发原因。根据一个新颖方面，探讨了不同的随机接入在nr-u的随机接入期间对capc的估计。更具体地，应当为由于波束故障和切换触发的rach分配高优先级capc。如下面的表3所示，由于其他原因的rach应分配低优先级capc。表2：nr中ra类型和格式表3：rach的capc判断在图3的示例中，在步骤312中触发rach进程之后，ue301执行4-步rach进程。然后ue301确定具有相应capc值的第4类lbt可用于rach进程中。假设表3可用于将rach区别映射到不同capc值。请注意，例如在步骤311中，可以配置该表并通过rrc信令向ue发信。或者，可以对该表进行硬编码并用于规范中。在步骤321中，ue301执行具有capc值的ullbt并在成功执行lbt时发送rach前导码(msg1)(步骤322)。在步骤331中，gnb302执行dllbt并向ue301发送随机接入响应(msg2，rar)(步骤332)。在步骤341中，ue执行具有capc值的另一ullbt并在成功执行lbt时发送ueid或rrc连接请求(msg3)(步骤342)。在步骤351中，gnb302执行另一dllbt并向ue301发送具有竞争解决的ul授权(msg4)(步骤352)以完成该rach进程。请注意，在rach进程中，ue发送msg1和msg3，并且msg1和msg3应使用相同capa值。另一方面，网络发送msg2和msg4，msg2和msg4的capc选择应留给网络实现。网络可以使用类似的原理来估计msg2和msg4的capc。图4描述了根据新颖方面的nr-u中ue和基站使用lbt类别和capc值进行调度和执行2-步rach进程的序列流图。在步骤411中，ue401从gnb402接收rrc信令消息。该rrc为rach进程配置功率提升和/或退避参数。在一个示例中，rrc还配置rach区别到不同capc值的映射。在步骤412中，某些触发事件触发ue401执行rach进程。然后ue401确定具有相应capc值的第4类lbt可用于rach进程中。在图4的示例中，rach进程是2-步rach进程，上述用于4-步rach进程的lbt机制和capc判断还可以扩展至该2-步rach中。在2-步rach中，在第一步(421和422)中组合msg1和msg3，在第二步(431和432)中组合msg2和msg4。第4类lbt可用于nr-u中2-步rach的ul消息，并且基于rach优先级的capc估计也可用于nr-u中2-步rach。图5是根据新颖方面的ue判断5gnr-u中prach传输的lbt类别和合适capc值的方法流程图。在步骤501中，ue使用非授权频带上5gnr网络中的rach进程准备要通过prach向基站发送的前导码。在步骤502中，ue判断rach进程的优先级。在步骤503中，ue使用与capc相关的一组lbt参数执行lbt进程。根据rach进程的优先级判断capc。在步骤504中，当成功完成lbt进程时，ue通过prach发送前导码，并且ue从基站接收rar。尽管已经结合用于指导目的的某些特定实施例描述了本发明，但本发明不限于此。因此，在不背离权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以实现对所述实施例的各种特征的各种修改、改编和组合。当前第1页12