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TWI713345B - 有效運用物理隨機存取通道資源並透過物理隨機存取通道進行波束識別之裝置及方法 - Google Patents

有效運用物理隨機存取通道資源並透過物理隨機存取通道進行波束識別之裝置及方法 Download PDF

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TWI713345B
TWI713345B TW107110288A TW107110288A TWI713345B TW I713345 B TWI713345 B TW I713345B TW 107110288 A TW107110288 A TW 107110288A TW 107110288 A TW107110288 A TW 107110288A TW I713345 B TWI713345 B TW I713345B
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高國浩
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聯發科技股份有限公司
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Abstract

提供包含無線收發器和控制器的使用者設備。無線收發器執行從蜂窩站無線接收和向蜂窩站無線傳輸；控制器在PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第一前導，以經由無線收發器在PRACH上向蜂窩站執行同步傳輸，或者在PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第二前導，以經由無線收發器在PRACH上向蜂窩站執行非同步(asynchronous)傳輸或者同步傳輸。

Description

有效運用物理隨機存取通道資源並透過物理隨機存取通道進行波束識別之裝置及方法 【交叉引用】
本申請要求2017年3月24日申請之美國臨時申請No.62/475,966之優先權，其全文被本申請引用。而且，本申請要求2017年3月24日申請之美國臨時申請No.62/475,970之優先權，其全文被本申請引用。
本發明總體涉及物理隨機存取通道(Physical Random Access Channel,PRACH)設計，特別涉及，通過PRACH識別波束和有效的利用PRACH資源的方法和裝置。
第五代(5G)新無線電(New Radio，NR)技術是在第四代(4G)長期演進(Long Term Evolution，LTE)上的改進，其通過使用更高的未授權的頻帶(例如，30GHz以上，大致稱為毫米波(millimeter Wave，mmWave))，提供極高的速度和容量，以用於無線寬頻通信。由於在毫米波長處存在巨大的路徑損耗和穿透損耗，所以採用稱為“波束形成”的技術，並且其在建立和維持強健的通信鏈路中扮演重要角色。
波束成形通常需要一個或複數個天線陣列，每個天線陣列包括複數個天線。通過適當地設置定義每個天線對傳輸或接收操作的貢獻的天線權重，可以在特定的波束形成方向上將傳輸/接收的靈敏度整形為特別高的值。通過應用不同的天線權重，可以實現不同的波束圖案，例如，可以順序地採用不同的定向波束。
在傳輸(Tx)操作期間，波束成形可以將信號引導至感興趣的接收器。類似地，在接收(Rx)操作期間，波束成形可以在接收源自感興趣的傳輸者的信號時提供高靈敏度。由於傳輸功率可以被非均勻地聚焦，例如聚焦成固定的興趣角度，所以與不採用波束成形並且依賴於幾乎各向同性傳輸的傳統實踐相比，由於需要較低的傳輸(Tx)功率和較高的接收信號功率，波束成形可以提供較好的鏈路預算(budget)。
然而，上述技術面臨某些挑戰。例如，在多波束操作中，使用者設備(UE)的移動，UE的角度旋轉或阻擋視線(line-of-light)的地形(terrain)可能導致有源波束的信號品質下降。在某些情況下，信號品質可能會迅速下降，並且可能沒有足夠的時間來切換波束，因此可能會發生波束失敗。因此，希望有一種從波束失敗中恢復的機制。
此外，在5G NR技術中，存在這樣的情況：當不需要傳輸定時提前(Timing Advance,TA)命令和臨時小區無線電網路臨時標識(Cell Radio Network Temporary Identifier,C-RNTI)來回應上行鏈路請求時，PRACH前導可以用於上行鏈路請求。因此，需要改進PRACH設計以更有效地利用PRACH 資源來適應這種情況。
為了解決上述問題，本申請提出通過PRACH從波束失敗中恢復。具體來說，提供下行鏈路參考信號(例如通道狀態資訊-參考信號(Channel State Information-Reference Signal,CSI-RS)資源，同步信號(Synchronization Signal,SS)塊或物理廣播通道(Physical Broadcast Channel,PBCH)塊)與PRACH資源(諸如PRACH前導，RACH時機或上述的組合)用於波束識別，以從波束失敗中恢復或促進從一個小區到另一個小區的切換。另外，本申請提出了用於提高PRACH資源利用效率的更靈活的PRACH設計。具體而言，可以靈活地將不同的前導分割成用於PRACH時間-頻率資源內的非同步(asychronous)和同步(synchronous)傳輸，和/或用於同步傳輸的頻寬和/或循環移位(cyclic shift)可以減小到小於用於非同步傳輸的頻寬和/或循環移位。
在本申請的第一方面，提供了一種包括無線收發器和控制器的使用者設備(UE)。無線收發器被配置為執行向蜂窩站無線傳輸和從蜂窩站無線接收。控制器被配置為在PRACH通道上在PRACH時間-頻率資源中使用的一個或者複數個第一前導，以經由所述無線收發器在PRACH通道上向蜂窩站執行同步傳輸，或者，在PRACH通道上在所述PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第二前導，以經由所述無線收發器在所述PRACH上向所述蜂窩站執行非同步傳輸或者同步傳輸。
在本申請的第二方面，提供一種有效的利用PRACH的方法，該方法被無線連接到蜂窩站的UE執行。該有效的利用PRACH的方法包括步驟：在PRACH通道上在PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第一前導，以在PRACH通道上向蜂窩站執行同步傳輸；或者，在PRACH通道上在PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第二前導，以在所述PRACH上向所述蜂窩站執行非同步傳輸或者同步傳輸。
在本申請的第三方面，提供一種包括無線收發器和控制器的蜂窩站。無線收發器被配置為執行向蜂窩站無線傳輸和從蜂窩站無線接收。控制器用於，配置PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第一前導，以用於UE在PRACH上執行同步傳輸，並且配置在PRACH上在PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第二前導，以用於UE在PRACH上執行非同步傳輸或者同步傳輸，並且經由無線收發器，傳輸在PRACH時間-頻率資源內的第一前導和第二前導的配置給UE。
在本申請的第四方面，提供一種有效的利用PRACH的方法，該方法被無線連接到UE的蜂窩站執行。該有效的利用PRACH的方法包括步驟：配置在PRACH上PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第一前導，以用於UE在PRACH上執行同步傳輸，並且配置在PRACH上在PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第二前導，以用於UE在PRACH上執行非同步傳輸或者同步傳輸；並且將在PRACH時間-頻率資源內的第一前導和第二前導的配置傳輸給UE。
所屬領域具有通常知識者在閱讀以下關於UE，蜂 窩站(cellular station)以及通過PRACH識別波束的方法和用於有效利用PRACH資源的方法的特定實施例的描述，本發明的其他方面和特徵將變得顯而易見。
100:無線通訊環境
110:使用者設備
121:RAN
122:NG-CN
120:5G NR網路
10:無線收發器
11:RF設備
12:基帶處理設備
13:天線
20:控制器
30:記憶設備
40:顯示設備
50:輸入/輸出設備
60:無線收發器
70:控制器
80:記憶設備
90:有線介面
61:RF設備
62:基帶處理設備
63:天線
通過參考附圖閱讀隨後的詳細描述和示例，可以更全面地理解本申請，其中：第1圖是根據本申請的實施例的無線通訊環境的框圖；，第2圖是根據本申請的實施例示出的UE110的框圖；第3圖是根據本申請的實施例示出的蜂窩站的框圖；第4圖是根據本申請的實施例示出的CSI-RS資源，SS/PBCH塊，和複數組PRACH前導和PRACH時機之間的關聯的示意圖；第5圖是根據本申請的實施例示出的CSI-RS資源，和複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖；第6圖是根據本申請的另一實施例示出的CSI-RS資源，複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖；第7圖是根據本申請的又一實施例示出的CSI-RS資源，複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖；第8圖是根據本申請的實施例示出的CSI-RS資源，複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖；第9圖是根據本申請的實施例示出的用於波束失敗恢復的聯合PRACH設計，和其他上行請求或者指示的示意圖；第10圖是根據本申請的實施例示出的用於非同步和同步傳輸的PRACH資源利用的示意圖； 第11圖是根據本申請的實施例示出的用於非同步和同步傳輸的PRACH前導頻寬的示意圖；以及第12圖是根據本申請的另一實施例示出的用於非同步和同步傳輸的PRACH資源利用的示意圖。
下面的描述是為了說明本申請的一般原理的目的而做出的，並且不應被理解為限制意義。應該理解的是，這些實施例可以用軟體，硬體，固件或其任何組合來實現。當在本文中使用時，術語“包含”和/或“包括”指明存在所聲明的特徵，整數(integer)，步驟，操作，元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或複數個其他特徵，整數，步驟，操作，元件，組件和/或其組合。
第1圖是根據本申請實施例的無線通訊環境的框圖。無線通訊環境100包括使用者設備(UE)110和5G NR網路120，其中UE 110可以發起針對波束失敗的恢復，波束切換或上行鏈路請求的隨機存取過程，並且可以無線地連接到5G NR網路120，以獲得移動服務。
UE 110可以是支援5G NR網路120所使用的蜂窩技術(即，5G NR技術)的功能手機，智慧手機，面板個人電腦(PC)，膝上型電腦或任何無線通訊設備。特別地，無線通訊設備採用波束成形技術，以用於無線傳輸和/或接收。
5G NR網路120包括無線電存取網路(Radio Access Network，RAN)121和下一代核心網路(Next Generation Core Network，NG-CN)122。
RAN 121負責處理無線電信號，終止無線電協議，並且將UE 110與NG-CN 122連接。另外，RAN 121負責週期性地廣播最小系統資訊SI，並且通過週期性廣播提供另一個SI或者在UE 110的請求下提供另一個SI。RAN 121可包括支持高頻帶(例如，高於24GHz)的一個或複數個蜂窩站(例如，gNB)，並且每個gNB可進一步包括一個或複數個傳輸接收點(Transmission Reception Point，TRP)，其中每個gNB或TRP可以被稱為5G蜂窩站。一些gNB功能可能分佈在不同的傳輸接收點TRP中，而另一些則可能是集中式的，從而使特定部署的靈活性和範圍滿足特定情況的要求。
NG-CN 122通常由各種網路功能組成，包括存取和移動功能(Access and Mobility Function，AMF)，會話管理功能(Session Management Function，SMF)，策略控制功能(Policy Control Function，PCF)，應用功能(Application Function，AF)，認證伺服器功能(Authentication Server Function，AUSF)，使用者平面功能(User Plane Function，UPF)和使用者資料管理(User Data Management，UDM)，其中每個網路功能可以被實施為專用硬體上的網路元件，或者作為在專用硬體上運行的軟體實例，或者作為在適當的平臺(例如雲基礎設施)上的實體化的虛擬化功能。
AMF提供基於UE的認證，授權，移動性管理等。SMF負責會話管理並且將互聯網協議(IP)位址分配給UE。它還選擇和控制UPF進行資料傳輸。如果UE具有複數個會話，則不同的SMF可以被分配給每個會話以單獨管理它們並且可能 在每個會話中提供不同的功能。AF為了支援服務品質(QoS)，向負責策略控制的PCF提供關於封包流的資訊。基於這些資訊，PCF確定有關移動性和會話管理的策略，以使AMF和SMF正常運行。AUSF存儲用於UE認證的資料，同時UDM存儲UE的簽約資料。
應該理解的是，第1圖中描繪的5G NR網路120僅用於說明性目的，並非旨在限制本申請的範圍。該申請也可以應用於其他蜂窩技術，例如5G NR技術的未來增強技術。
第2圖是示出根據本申請實施例的UE 110的框圖。UE110包括無線收發器10，控制器20，記憶設備30，顯示設備40和輸入/輸出(I/O)設備50。
無線收發器10被配置為執行到RAN 121的無線傳輸和來自RAN 121的無線接收。具體地，無線收發器10包括射頻(Radio Frequency，RF)設備11，基帶處理設備12和天線13，其中天線13可以包括用於波束成形的一個或複數個天線。基帶處理設備12被配置為執行基帶信號處理並控制使用者識別卡(未示出)和RF設備11之間的通信。基帶處理設備12可以包含複數個硬體元件以執行基帶信號處理，包括類比數位轉換(Analog-to-Digital Conversion，ADC)/數位類比轉換(Digital-to-Analog Conversion，DAC)，增益調節，調製/解調，編碼/解碼等。RF設備11可以經由天線13接收RF無線信號，將接收到的RF無線信號轉換為由基帶處理設備12處理的基帶信號，或者從基帶處理設備12接收基帶信號並且將接收的基帶信號轉換成RF無線信號，稍後通過天線13傳輸該RF無線信號 。RF設備11還可以包含複數個硬體裝置以執行射頻轉換。例如，RF設備11可以包括混頻器，以將基帶信號與振盪在所支援的蜂窩技術的射頻上的載波相乘，其中該射頻可以是在5G NR技術中所使用的任何射頻(例如，30GHz~300GHz，用於毫米波)或另一射頻，取決於所使用的蜂窩技術。
控制器20可以是通用處理器，微控制單元(Micro Control Unit，MCU)，應用處理器，數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)等，其包括各種電路，以用於提供資料處理和計算功能，控制無線收發器10以與RAN 121進行無線通訊，存儲和檢索去往和來自記憶設備30的資料(例如，程式碼)，傳輸一系列幀資料(例如表示文本消息，圖形，圖像等)到顯示設備40，並且從I/O設備50接收信號。特別地，控制器20協調無線收發器10，記憶設備30，顯示設備40和I/O設備50的前述操作，用於通過PRACH執行用於波束識別的方法和執行用於有效的利用PRACH的方法。
在另一個實施例中，控制器20可以被合併到基帶處理設備12中，以用作基帶處理器。
如所屬領域具有通常知識者將認識到的，控制器20的電路通常將包括電晶體，電晶體被配置為根據這裡描述的功能和操作來控制電路的操作。如將進一步理解的那樣，電晶體的特定結構或互連將典型地由編譯器(諸如寄存器傳輸語言(Register Transfer Language，RTL)編譯器)確定。RTL編譯器可以由處理器在與組合語言(assembly language)代碼非常相似的腳本上操作，將腳本編譯為用於佈局或製作最終電路的形式 。事實上，RTL在促進電子和數位系統設計過程中的作用和用途是公知的。
記憶設備30是非暫時性機器可讀存儲介質，包括諸如快閃記憶體或非易失性隨機存取記憶體(Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM)之類的記憶體或者諸如硬碟或磁帶之類的磁記憶設備或光碟或其任何組合，來存儲通過PRACH進行波束識別和用於有效的利用PRACH的應用的指令和/或程式碼，通信協議和/或方法。
顯示設備40可以是用於提供顯示功能的液晶顯示器(Liquid-Crystal Display，LCD)，發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)顯示器或電子紙顯示器(Electronic Paper Display，EPD)等。或者，顯示設備40還可以包括設置在其上或其下方的一個或複數個觸摸偵測器(touch sensor)，用於偵測物體的觸摸，接觸或物體的接近，例如手指(finger)或指示筆(stylus)。
I/O設備50可以包括用作人機界面(Man-Machine Interface，MMI)的一個或複數個按鈕，鍵盤，滑鼠，觸控板，攝像機，麥克風和/或揚聲器等，以用於與用戶進行交互。
應該理解的是，第2圖的實施例中描述的元件僅用於說明的目的，並不意圖限制本申請的範圍。例如，UE 110可以包括更多元件，諸如電源或全球定位系統(Global Positioning System，GPS)設備，其中電源可以是向UE 110的所有其他元件供電的移動/可替換電池，並且GPS設備可以提供UE 110的位置資訊，以用於一些基於位置的服務或應用。
第3圖是示出根據本申請實施例的蜂窩站的框圖。 蜂窩站可以是5G蜂窩站，例如gNB或TRP。蜂窩站包括無線收發器60，控制器70，記憶設備80和有線介面90。
無線收發器60被配置為執行來自UE 110的無線接收和執行向UE 110的無線傳輸。具體地，無線收發器60包括RF設備61，基帶處理設備62和天線63，其中天線63可以包括用於波束成形的一個或複數個天線。RF設備61，基帶處理設備62和天線63的功能與第2圖的實施例所示的RF設備11，基帶處理設備12和天線13的功能類似，因此，為簡潔起見，此處不再贅述。
控制器70可以是通用處理器，MCU，應用處理器，DSP等，其包括各種電路，以用於提供資料處理和計算的功能，控制無線收發器60以用於與UE 110無線通訊，進行存儲和檢索去往和來自記憶設備80的資料(例如，程式碼)，並且通過有線介面90將消息傳輸到其他網路實體(例如，RAN 121中的其他蜂窩站或者NG-CN 122中的其他網路實體)或者從其他網路實體接收消息。具體而言，控制器70協調無線收發器60，記憶設備80和有線介面90的上述操作，以執行用於通過PRACH進行波束識別的方法和執行用於有效的利用PRACH的方法。
在另一個實施例中，控制器70可以被合併到基帶處理設備62中，以用作基帶處理器。
正如所屬領域具有通常知識者將認識到的，控制器70的電路通常包括電晶體，電晶體被配置為根據這裡描述的功能和操作來控制電路的操作。如將進一步理解的，電晶體的特定結構或互連將典型地由編譯器(例如RTL編譯器)確定。 RTL編譯器可以由處理器在與組合語言代碼非常相似的腳本上操作，將腳本編譯為用於佈局或製作最終電路的形式。事實上，RTL在促進電子和數位系統設計過程中的作用和用途是公知的。
記憶設備80可以是諸如快閃記憶體或NVRAM的記憶體，或者諸如硬碟或磁帶的磁記憶設備，或者光碟，或者其任何組合，用於存儲用於通過PRACH進行波束識別和用於有效的利用PRACH的應用的指令和/或程式碼，通信協議，和/或方法。
有線介面90負責提供與其他網路實體(諸如RAN 121中的其他蜂窩站或NG-CN 122中的其他網路實體)的有線通信。有線介面90可以包括纜線數據機，非對稱數位用戶線路(Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL)數據機，光纖數據機(Fiber-Optic Modem，FOM)和/或乙太網介面。
應該理解的是，第3圖的實施例中描述的元件僅用於說明性目的，並非旨在限制本申請的範圍。例如，蜂窩站可以進一步包括其他功能設備，諸如顯示設備(例如，LCD，LED顯示器或EPD等)，I/O設備(例如，按鈕，鍵盤，滑鼠，觸控板，攝像機，麥克風，揚聲器等)和/或電源等。
請注意，在本申請中，下行鏈路參考信號與PRACH前導和RACH時機(例如，時間-頻率資源)之間的關聯被配置，以用於當PRACH前導由UE傳輸並由蜂窩站檢測到時，向蜂窩站指示由UE選擇的下行鏈路參考信號。RACH時機被定義為使用配置的PRACH前導格式傳輸PRACH消息1的時頻資源，在該 時頻資源上使用單個TX波束來傳輸PRACH消息1。此外，使用PRACH傳輸包括識別新的候選波束，以從波束失敗中恢復或方便從一個小區到另一個小區的切換。當發生波束失敗或小區切換被觸發時，將在與所有波束相關聯的一組下行鏈路參考信號中選擇與候選波束相關聯的下行鏈路參考信號，其中該組下行鏈路參考信號包括CSI-RS資源，SS塊或PBCH塊，或其任何組合。基於該關聯，可以確定與候選波束的新選擇的下行鏈路參考信號(即，CSI-RS資源或SS/PBCH塊)對應的PRACH前導和RACH時機，並且根據在確定的RACH時機上所確定的給gNB的PRACH前導，UE可以傳輸隨機存取前導(preamble)。在另一方面，根據該關聯，當接收到隨機存取前導時，gNB知道發生了波束失敗或者小區切換被觸發，並且在接收到隨機存取前導時，知道哪個波束是UE選擇的新候選波束。
第4圖是示出根據本申請實施例的CSI-RS資源，SS/PBCH塊與複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖。
在該實施例中，每個CSI-RS資源的波束寬度基本上與每個SS/PBCH塊的波束寬度相同，因此，CSI-RS資源與PRACH前導和RACH時機之間的關聯可以與SS/PBCH塊與PRACH前導和RACH時機之間的關聯相同。也就是說，該關聯將一個CSI-RS資源或SS/PBCH塊與一組PRACH前導和RACH時機相關聯。
如第4圖所示，根據關聯，第一SS/PBCH塊和第一CSI-RS資源對應於第一組PRACH前導和RACH時機，並且因 此用於第一SS/PBCH塊和第一CSI-RS資源的波束對應於用於第一組PRACH前導和RACH時機的波束。
類似地，根據所述關聯，第二SS/PBCH塊和第二CSI-RS資源對應於第二組PRACH前導和RACH時機，因此，用於第二SS/PBCH塊和第二CSI-RS資源的波束對應於用於第二組PRACH前導和RACH時機的波束。根據關聯，第三SS/PBCH塊和第三CSI-RS資源對應於第三組PRACH前導和RACH時機，因此，用於第三SS/PBCH塊和第三CSI-RS的波束是對應於用於第三組PRACH前導和RACH時機的波束。根據關聯，第四SS/PBCH塊和第四CSI-RS資源對應於第四組PRACH前導和RACH時機，因此，用於第四SS/PBCH塊和第四CSI-RS資源的波束對應於用於第四組PRACH前導和RACH時機的波束。
請注意，在另一個實施例中，在CSI-RS資源和PRACH前導之間配置關聯。例如，第一CSI-RS資源與第一組PRACH前導相關聯，第二CSI-RS資源與第二組PRACH前導相關聯，等等。在另一個實施例中，在SS/PBCH塊和PRACH前導之間配置關聯。例如，第一SS/PBCH塊與第一組PRACH前導相關聯，第二SS/PBCH塊與第二組PRACH前導相關聯，等等。在另一個實施例中，在CSI-RS資源和RACH時機之間配置關聯。例如，第一CSI-RS資源與第一RACH時機相關聯，第二CSI-RS資源與第二RACH時機相關聯，等等。在另一個實施例中，在SS/PBCH塊和RACH時機之間配置關聯。例如，第一SS/PBCH塊與第一RACH時機相關聯，第二SS/PBCH塊與第二RACH時機相關聯，等等。在另一個實施例中，在CSI-RS資源 與PRACH前導和RACH時機兩者之間配置關聯。例如，第一CSI-RS資源與第一組PRACH前導和第一RACH時機相關聯，第二CSI-RS資源與第二組PRACH前導和第二RACH時機相關聯，等等。在另一個實施例中，在SS/PBCH塊與PRACH前導和RACH時機兩者之間配置關聯。例如，第一SS/PBCH塊與第一組PRACH前導和第一RACH時機相關聯，第二SS/PBCH塊與第二組PRACH前導和第二RACH時機相關聯，等等。
也就是說，為了不限於波束失敗恢復，識別新波束和切換的目的，(1)在CSI-RS資源輿包括前導，時機(例如，時間-頻率資源)或其組合的PRACH資源之間配置關聯；(2)在SS/PBCH塊輿包括前導，時機(例如，時間-頻率資源)或其組合的PRACH資源之間配置關聯；(3)在CSI-RS資源和SS/PBCH塊輿包括前導，時機(例如，時間-頻率資源)或其組合的PRACH資源之間配置關聯。
第5圖是示出根據本申請實施例的CSI-RS資源與複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖。
在該實施例中，每個CSI-RS資源的波束寬度比下行鏈路參考信號(例如，SS/PBCH塊)的波束寬度窄，PRACH前導和RACH時機被配置為輿該下行鏈路參考信號(例如，SS/PBCH塊)相關聯。具體而言，每個CSI-RS資源的波束寬度基本上是PRACH前導和RACH時機所關聯的下行鏈路參考信號的波束寬度的一半。也就是說，該關聯將複數個(例如，兩個)CSI-RS資源與一組PRACH前導和RACH時機相關聯。
如第5圖所示，根據該關聯，第一和第二CSI-RS資 源對應於第一組PRACH前導和RACH時機，因此，用於第一和第二CSI-RS資源的波束對應於用於第一組PRACH前導和RACH時機的波束。根據該關聯，第三和第四CSI-RS資源對應於第二組PRACH前導和RACH時機，因此，用於第三和第四CSI-RS資源的波束對應於用於第二組PRACH前導和RACH時機的波束。根據該關聯，第五和第六CSI-RS資源對應於第三組PRACH前導和RACH時機，因此用於第五和第六CSI-RS資源的波束對應於用於第三組PRACH前導和RACH時機的波束。根據該關聯，第七和第八CSI-RS資源對應於第四組PRACH前導和RACH時機，因此，用於第七和第八CSI-RS資源的波束對應於用於第四組PRACH前導和RACH時機的波束。
在另一個實施例中，在CSI-RS資源和PRACH前導之間配置關聯。例如，第一和第二CSI-RS資源與第一組PRACH前導相關聯，第三和第四CSI-RS資源與第二組PRACH前導相關聯，依此類推。在另一個實施例中，在CSI-RS資源和RACH時機之間配置關聯。例如，第一和第二CSI-RS資源與第一RACH時機相關聯，第三和第四CSI-RS資源與第二RACH時機相關聯，等等。
也就是說，為了不限於波束失敗恢復，識別新波束和切換的目的，在CSI-RS資源輿包括前導，時機(例如，時頻-資源資源)或者其組合的RACH資源之間配置有關聯。
這種關聯(即，複數個CSI-RS資源到一組PRACH前導和RACH時機的映射)的優點是需要更少的PRACH資源。這種關聯的缺點在於，新的波束資訊通過隨機存取過程的第一步 僅被部分地傳送，並且對於在基於競爭的隨機存取過程的第三步的消息(即，調度請求)和第四步的消息(即，競爭解決)使用更寬的波束。然而，可以通過基於競爭的隨機存取過程的第三步的消息(即，上行鏈路傳輸)來完成新的波束資訊的傳遞。
第6圖是示出根據本申請另一實施例的CSI-RS資源與複數組PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖。
在該實施例中，該關聯通過碼分多工(Code Division Multiplexing，CDM)將CSI-RS資源與PRACH前導組和RACH時機相關聯。
如第6圖所示，在每個RACH時機存在至少兩組PRACH前導，其中來自兩個PRACH前導組的前導可以在碼域(即，前導域)上是有區別的。
第一和第二CSI-RS資源分別對應於第一RACH時機內的第一組和第二組PRACH前導。第三和第四CSI-RS資源分別對應於第二RACH時機內的第一組和第二組PRACH前導。第五和第六CSI-RS資源分別對應於第三RACH時機內的第一組和第二組PRACH前導。第七和第八CSI-RS資源分別對應於第四RACH時機內的第一組和第二組PRACH前導。
第7圖是示出根據本申請又一實施例的CSI-RS資源與複數個PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖。
在該實施例中，該關聯通過分頻多工(Frequency Division Multiplexing，FDM)將一個CSI-RS資源關聯到一組RACH時機。
如第7圖所示，在每個PRACH時間段存在兩個 RACH時機，其中兩個RACH時機可以在頻域上被區分。
第一CSI-RS資源和第二CSI-RS資源分別對應於第一PRACH時間段內的第一RACH時機和第二RACH時機。第三CSI-RS資源和第四CSI-RS資源分別對應於第二PRACH時間段內的第一RACH時機和第二RACH時機。第五CSI-RS資源和第六CSI-RS資源分別對應於第三PRACH時間段內的第一RACH時機和第二RACH時機。第七CSI-RS資源和第八CSI-RS資源分別對應於第四PRACH時間段內的第一RACH時機和第二RACH時機。
第8圖是示出根據本申請又一實施例的CSI-RS資源與複數個PRACH前導和RACH時機之間的關聯的示意圖。
在該實施例中，該關聯通過分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)將一個CSI-RS資源關聯到一組PRACH前導和RACH時機。
如第8圖所示，四個RACH時機在時域上複製，其中八個RACH時機中的每一個可以在具有相同頻率範圍的時域上被區分。
第一CSI-RS資源和第二CSI-RS資源分別對應于時域的第一時間段內的第一RACH時機和時域的第二時間段內的第一RACH時機。第三CSI-RS資源和第四CSI-RS資源分別對應于時域的第一時間段內的第二RACH時機和時域的第二時間段內的第二RACH時機。第五CSI-RS資源和第六CSI-RS資源分別對應于時域的第一時間段內的第三RACH時機和時域的第二時間段內的第三RACH時機。第七CSI-RS資源和第八CSI-RS資 源分別對應于時域的第一時間段內的第四RACH時機和時域的第二時間段內的第四RACH時機。
第6圖至第8圖中的關聯的優點在於：通過隨機存取過程的第一步新的波束資訊可以被完全傳遞，並且對於基於競爭的隨機存取過程中的第三步的消息(即上行鏈路傳輸)和第四步的消息(例如競爭解決)，可以使用較窄的波束(更窄的波束可以提供更好的頻譜效率)。請注意，下行鏈路參考信號(即，CSI-RS資源和/或SS/PBCH塊)與複數組PRACH前導和/或RACH時機之間的關聯可以基於上述CDM，FDM，和TDM方法。
第9圖是示出根據本申請實施例的用於波束失敗恢復和其他上行鏈路請求或指示的聯合PRACH設計的示意圖。
在該實施例中，專用前導可以被分配用於波束失敗恢復和其他上行鏈路請求或指示，諸如調度請求或確認(ACK)或非確認(NACK)信號。
具體地，當在服務波束中的一個(在第9圖中表示為波束1)上傳輸時，專用前導用作調度請求或ACK/NACK信號。當在非服務波束中的一個(在第9圖中表示為波束2到波束4)上傳輸時，專用前導用作請求波束失敗恢復的請求。
如第9圖所示，當在波束1(即服務波束)上傳輸時，該前導可以用作調度請求SR，並且當在波束4(即非服務波束)上傳輸時，該前導可以用作波束失敗恢復的請求。
請注意，在本申請中，提出了用於提高PRACH資源利用效率的更靈活的PRACH設計。例如，不同的前導可以被 靈活地分割，以用於RACH時機內的非同步和同步傳輸，通過利用具有較小序列長度的前導格式或是配置較小的子載波間隔減少用於同步傳輸的頻寬，使得用於同步傳輸的頻寬比用於非同步傳輸的頻寬窄，和/或用於同步傳輸的循環移位可以被減少以小於用於非同步傳輸的循環移位。
第10圖是示出根據本申請實施例的用於非同步和同步傳輸的PRACH資源利用的示意圖。
如第10圖所示，針對相同的PRACH時頻資源有四種不同的PRACH配置。在第一個PRACH配置(在第10圖中表示為Config.0)中，使用所有扎德奧夫-朱(Zadoff-Chu，ZC)根生成的前導用於非同步傳輸，並且用於使用不同前導的非同步傳輸的PRACH資源塊被表示為Async.B1到Async.B4。
在剩餘的PRACH配置(在第10圖中表示為Config.1至Config.3)中，使用所有ZC根生成的前導被分離以用於在同一PRACH時間-頻率資源內的非同步和同步傳輸，並且用於使用不同前導的非同步傳輸的PRACH資源塊被表示為Async.B5到Async.B6，而用於使用不同前導的同步傳輸的PRACH資源塊被表示為Sync.B1到Sync.B2。
表1中提供了在每個PRACH配置中用於非同步和同步傳輸的前導和ZC根的數量的示例如下(假設PRACH子載波間隔(Subcarrier Spacing，SCS)是30KHz，並且站點間距離(Inter-Site Distance，ISD)是500米)。
Figure 107110288-A0305-02-0023-1
對於沒有被物理上行鏈路控制通道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)或物理上行鏈路共用通道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)傳輸跟隨的上行鏈路同步PRACH嘗試或PRACH嘗試，gNB不需要包括定時提前(Timing Advance，TA)命令和臨時小區無線網路臨時標識(Cell Radio Network Temporary Identifier，C-RNTI)來回應這些PRACH嘗試。
第11圖是示出根據本申請實施例的用於非同步和同步傳輸的PRACH前導頻寬的示意圖。
在第11圖的左側示出用於非同步傳輸的PRACH時間-頻率資源，其中ZC根的數量是8，並且前導序列的長度是839。在第11圖的右側示出了用於同步傳輸(其中，不需要TA估計)的PRACH時間-頻率資源，其中ZC根的數量是2，並且前導序列 的長度是139。也就是說，用於同步傳輸的PRACH前導頻寬是比用於非同步傳輸的PRACH前導頻寬窄。換句話說，可以通過配置具有較小序列長度的前導格式或通過配置較小的子載波間隔來減少PRACH頻寬。
由於前導序列被縮短並且用於同步傳輸的PRACH時頻-資源內的ZC根的數量減少，所以可以減少來自其他根序列的多址干擾(Multiple Access Interference，MAI)。
另外，由於對於同步PRACH傳輸不需要TA估計，所以循環移位不需要覆蓋往返(round-trip)傳播延遲，並且用於生成前導的循環移位被減少。
或者，用於同步傳輸的PRACH前導頻寬和循環移位可以減小到小於用於非同步傳輸的那些頻寬和循環移位。
第12圖是示出根據本申請另一實施例的用於非同步和同步傳輸的PRACH資源利用的示意圖。
用於非同步傳輸的PRACH時間-頻率資源在第12圖的左側示出，其中ZC根的數量是8，前導序列的長度是839，並且循環移位Ncs是9。用於同步傳輸的PRACH時間-頻率資源在第12圖的右側示出，其中ZC根的數量是2，前導序列的長度是139，並且循環移位Ncs是2。
如第12圖的右側所示，存在有複數個PRACH時間-頻率資源，以用於在相同的PRACH時間段內分配的同步傳輸。有利的，這種分配可以提供想要達到的前導機會，而不會從其他根序列引入嚴重的MAI。
鑒於前述實施例，將認識到，本申請通過提供下 行鏈路參考信號(例如，CSI-RS資源，和/或SS/PBCH塊)和PRACH資源(包括PRACH前導組，RACH時機或其任何組合)之間的關聯來識別波束，以通過PRACH實現波束失敗恢復或者波束切換。而且，本申請通過允許在PRACH時間-頻率資源內靈活地分割不同的前導以用於非同步和同步傳輸，和/或將用於同步傳輸的頻寬和/或循環移位減小，以小於用於非同步傳輸的頻寬和/或循環移位，實現靈活的PRACH設計。有利地，可以顯著提高頻譜效率和PRACH利用率。
儘管已經通過示例和優選實施例的方式描述了本申請，但是應該理解的是，本申請不限於此。在不脫離本申請的範圍和精神的情況下，熟悉本技術的人員仍然可以進行各種改變和修改。因此，本申請的範圍應由以下請求項及其等同物限定和保護。
在請求項中使用諸如“第一”，“第二”等的序數術語來修飾請求項的要素本身並不意味著一個請求項的要素相對于另一個請求項的要素的優先權或者級別或者次序，或者執行方法的動作的時間順序，但僅用作標籤以將具有特定名稱的一個請求項要素與具有相同名稱(但使用序數術語)的另一要素區分開，以區分請求項要素。

Claims (18)

  1. 一種使用者設備，包括：無線收發器，用於執行向蜂窩站無線傳輸和從蜂窩站無線接收；控制器，用於經由所述無線收發器，在物理隨機存取通道PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第一前導，以在PRACH上向所述蜂窩站執行同步傳輸，或者，經由所述無線收發器在所述PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第二前導，以在所述PRACH上向所述蜂窩站執行非同步傳輸或者同步傳輸；其中，在所述PRACH時間-頻率資源內的第一前導是通過使用一個或者複數個第一扎德奧夫-朱ZC根產生的，並且在所述PRACH時間-頻率資源內的第二前導是通過使用一個或者複數個第二ZC根產生的，其中，所述第一ZC根的數量少於所述第二ZC根的數量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的使用者設備，其中，所述第一前導是通過應用第一循環移位產生的，所述第二前導是通過應用第二循環移位產生的，所述第二循環移位大於所述第一循環移位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的使用者設備，其中，所述控制器進一步用於經由所述無線收發器從所述蜂窩站接收對所述同步傳輸的回應，並且所述回應不包括定時提前命令和臨時小區無線電網路臨時標識。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的使用者設備，其中，所述同步 傳輸所需要的頻寬比所述非同步傳輸所需要的頻寬窄。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的使用者設備，其中，所述控制器進一步用於經由所述無線收發器從所述蜂窩站接收對所述同步傳輸的回應，並且所述回應不包括定時提前命令和臨時小區無線電網路臨時標識。
  6. 一種用於有效利用物理隨機存取通道PRACH的方法，該方法由與蜂窩站無線連接的使用者設備執行，該方法包括：在PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第一前導，以在PRACH通道上向所述蜂窩站執行同步傳輸；或者，在所述PRACH時間-頻率資源中使用一個或者複數個第二前導，以在所述PRACH上向所述蜂窩站執行非同步傳輸或者同步傳輸；其中，在所述PRACH時間-頻率資源內的第一前導是通過使用一個或者複數個第一扎德奧夫-朱ZC根產生的，並且在所述PRACH時間-頻率資源內的第二前導是通過使用一個或者複數個第二ZC根產生的，其中，所述第一ZC根的數量少於所述第二ZC根的數量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，所述第一前導是通過應用第一循環移位產生的，所述第二前導是通過應用第二循環移位產生的，所述第二循環移位大於所述第一循環移位。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，進一步包括：從所述蜂窩站接收對所述同步傳輸的回應，其中，所述回應不包括定時提前命令和臨時小區無線電網路臨時標識。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，所述同步傳輸所需要的頻寬比所述非同步傳輸所需要的頻寬窄。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，進一步包括：從所述蜂窩站接收對所述同步傳輸的回應，其中，所述回應不包括定時提前命令和臨時小區無線電網路臨時標識。
  11. 一種蜂窩站，包括：無線收發器，用於執行向蜂窩站無線傳輸和從蜂窩站無線接收；以及控制器，用於配置在物理隨機存取通道PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第一前導，以用於使用者設備在所述PRACH上執行同步傳輸，配置在所述PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第二前導，以用於所述使用者設備在所述PRACH上執行非同步傳輸或者同步傳輸，並且經由所述無線收發器，向所述使用者設備傳輸在所述PRACH時間-頻率資源內的第一前導和第二前導的配置；其中，所述PRACH時間-頻率資源內的第一前導是通過使用一個或者複數個第一扎德奧夫-朱ZC根產生的，並且所述PRACH時間-頻率資源內的第二前導是通過使用一個或者複數個第二ZC根產生的，其中，所述第一ZC根的數量少於所述第二ZC根的數量。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的蜂窩站，其中，所述第一前導是通過應用第一循環移位產生的，所述第二前導是通過應用第二循環移位產生的，所述第二循環移位大於所述第一循環移位。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的蜂窩站，其中，所述控制器進一步用於經由所述無線收發器向所述使用者設備傳輸針對所述同步傳輸的回應，並且所述回應不包括定時提前命令和臨時小區無線電網路臨時標識。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的蜂窩站，其中，所述同步傳輸所需要的頻寬比所述非同步傳輸所需要的頻寬窄。
  15. 一種用於有效利用物理隨機存取通道PRACH的方法，該方法被無線連接到使用者設備的蜂窩站執行，該方法包括：配置在PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第一前導，以用於使用者設備在所述PRACH上執行同步傳輸；配置在所述PRACH時間-頻率資源內的一個或者複數個第二前導，以用於使用者設備在所述PRACH上執行非同步傳輸或者同步傳輸；以及向所述使用者設備傳輸在所述PRACH時間-頻率資源內的第一前導和第二前導的配置；其中，所述物理隨機存取通道PRACH時間-頻率資源內的所述第一前導是通過使用一個或者複數個第一扎德奧夫-朱ZC根產生的，並且所述PRACH時間-頻率資源內的所述第二前導是通過使用一個或者複數個第二ZC根產生的，其中，所述第一ZC根的數量少於所述第二ZC根的數量。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，所述第一前導是通過應用第一循環移位產生的，並且所述第二前導是通過應用第二循環移位產生的，所述第二循環移位大於所述第一循環移位。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，進一步包括：向所述使用者設備發送對所述同步傳輸的回應，其中，所述回應不包括定時提前命令和臨時小區無線電網路臨時標識。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，所述同步傳輸所需要的頻寬比所述非同步傳輸所需要的頻寬窄。
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