用于无线通信系统的网络的随机接入过程的数据发送及接收方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及用于无线通信系统的网络的随机接入过程的数据发送及接收方法。

【背景技术】

长期演进(LTE)系统的随机接入信道(Random Access Channel，RACH)用于初始网络接入和上行链路时间同步。与传统的4步RACH过程不同，在5G的3GPP标准会议中已经讨论了2步RACH过程。注意，与LTE中的4步RACH过程相比，简化的2步RACH过程减少了信令开销和传输等待时间。

请参考图1，其是2步RACH过程的示意图。在第一步骤中，用户设备(UE)将前导码(preamble)连同RACH数据一起发送到网络(即，利用消息Msg 1)。在第二步骤中，UE从网络接收包括检测到的前导索引，UE标识，定时提前(Timing Advance，TA)的RACH响应(即，利用消息Msg 2)。换句话说，2步RACH过程允许UE在RACH上发送前导码和数据，而4步RACH过程允许UE仅在RACH上发送前导码。结果，2步RACH过程有利于小分组上行链路传输。

然而，没有对于2步RACH过程的物理信道设计规范。详细地，在LTE规范中不考虑用于消息Msg 1中的RACH数据传输的解调参考信号(Demodulation Reference Signal，DMRS)分配和参数集(numerology)/格式(format)。因此，网络不能在2步RACH过程中提取/译码从UE接收的RACH数据。

技术实现要素：

本发明提供用于无线通信系统的网络的随机接入过程的数据发送及接收方法，可在5G新无线电(NR)中实现2步RACH过程的数据发送和接收。

本发明提供一种用于无线通信系统的网络的随机接入过程的数据接收方法，包括：从无线通信系统的用户设备的一个消息中接收随机接入过程的前导码和数据；根据接收的该前导码获取定时提前信息；和根据分配的用于对该接收数据进行解调的解调参考信号和定时提前补偿进行信道估计，其中，该定时提前补偿是基于该定时提前信息在频域中进行线性相位旋转操作。

本发明提供一种用于无线通信系统的用户设备的随机接入过程的数据传输方法，包括：至少在频率资源和时间资源中以码分复用方式及配置的解调参考信号序列，在随机接入过程的一个消息中向无线通信系统的网络发送前导码和数据；其中，该配置的解调参考信号序列不考虑该随机接入信道数据传输的传播延迟。

由上可知，本发明的技术方案可以在5G新无线电(NR)中实现2步RACH过程的数据发送和接收。

【附图说明】

图1是2步RACH过程的示意图。

图2示出了示例性通信设备20的示意图。

图3-图4示出了根据本公开的RACH数据的参数集和格式。

图5是根据本公开的示例的过程50的流程图。

图6示出了根据本公开的利用TA补偿操作的DMRS密度降低。

图7示出了用于本发明的信道估计过程。

图8-图9根据本公开示出DRMS序列的配置原理。

图10标出了根据本公开的RACH数据的参数集和格式。

【具体实施方式】

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大体上”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性连接于所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至所述第二装置。以下所述为实施本发明的较佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

接下面的描述为本发明预期的最优实施例。这些描述用于阐述本发明的大致原则而不应用于限制本发明。本发明的保护范围应在参考本发明的权利要求的基础上进行认定。

图2示出了示例性通信设备20的示意图。通信设备20可以是网络(例如，基站)或用户设备(UE)，诸如可穿戴设备，IoT设备，移动电话，器具，机器类型设备等，与LTE或5G新无线电(NR)规范兼容。通信设备20可以包括处理单元200，诸如处理器，专用集成电路(ASIC)等，存储单元210和通信接口单元220。存储单元210可以是可以存储的任何数据存储设备。程序代码214对应于处理，以供处理单元200访问。处理单元200可以耦合到存储单元210，用于处理程序代码214以执行处理。存储单元210的示例包括但不限于只读存储器(ROM)，闪存，随机存取存储器(RAM)，CD-ROM，磁带，硬盘和光学数据存储设备。通信接口单元220可以是无线电收发器，并且可以根据处理单元200的处理结果来交换无线信号。

返回参考图1，在图1中，UE不仅通过2步RACH过程的消息Msg 1发送RACH前导码而且发送RACH数据。对于RACH数据传输，UE使用与RACH前导码相同的循环前缀(Cyclic Prefix，CP)和保护时间(Guard Time,GT)。总之，UE以与物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)中的RACH前导码相同的参数集和格式发送RACH数据。另外，RACH数据的子载波间隔(Subcarrier Spacing，SCS)与RACH前导码相同或不同。

图3-图4示出了根据本公开的RACH数据的参数集和格式。在一个实施例中，UE1和UE2分别向基站BS发送RACH前导码和RACH数据。UE1处于小区中心并且UE2处于小区边缘，因此基站BS比来自UE2的RACH前导码和RACH数据更早地从UE1接收RACH前导码和RACH数据。如图3所示，RACH数据具有与RACH前导码相同的SCS，CP和GT，以支持异步场景下的RACH数据传输。也就是说，因为2步RACH过程尚未完成，即UE尚未从网络接收到RACH响应，UE和网络不同步。另一方面，在图4中，RACH具有与RACH前导码不同的SCS，但是与RACH前导码具有相同的CP和GT。

请参考图5，其是根据本公开的示例的过程50的流程图。过程50可以用在图2的网络中用于RACH数据接收。过程50可以编译成程序代码214，存储在存储单元210中，供处理单元200处理，包括以下步骤：

步骤500：开始。

步骤510：同时(例如，通过检测一个单个消息)从UE接收2步随机接入过程的RACH前导码和RACH数据。

步骤520：根据接收到的RACH前导码获取定时提前信息。

步骤530：根据分配为用于对接收到的RACH数据进行解调的DMRS及定时提前补偿进行信道估计，其中，定时提前补偿是由定时提前生成的频域中的线性相位旋转操作。

步骤540：结束。

根据过程50，网络不仅利用DMRS序列估计信道，还利用定时提前(TA)补偿操作来估计信道。详细地，由于2步RACH过程，UE在异步场景中发送RACH数据。因此，RACH数据传输的总信道延迟包括传播延迟(即，定时提前)和多径延迟扩展。为了覆盖用于准确信道估计的总信道延迟，网络在频率资源中需要更多DMRS分配，即高DMRS密度。然而，频率资源中的高DMRS密度导致开销。利用本发明的TA补偿，可以恢复定时提前，因此总信道延迟仅包括多径延迟扩展。因此，网络在频率资源中需要较少的DMRS分配用于信道估计，以便降低DMRS密度和上行链路DMRS开销。

参照图6，其示出了根据本公开的利用TA补偿操作的DMRS密度降低。如图6所示，异步情况下的CP长度为0.1ms，即多径延迟扩展容限最大为0.1ms。如上所述，异步场景中的总信道延迟包括定时提前加多径延迟扩展，其是4.7us的最大值(即，在传统的数据传输同步场景中CP长度为4.7us)。由于较长的时延，即CP＝100us，网络(即基站)在频率资源中需要较高的DMRS密度进行信道估计，这意味着频率资源被DMRS占用，不能用于RACH数据传输，因此降低了系统性能。

另一方面，本发明提出TA补偿操作以恢复传播延迟的一部分，即定时提前部分。因此，信道延迟仅保留多径延迟扩展部分，即CP＝4.7us。因此，网络在频率资源中需要较低的DMRS密度以用于信道估计。此外，DRMS开销可以从12.5％降低到0.5875％。详细地，TA补偿由伴随的RACH前导码完成。网络通过RACH前导码知道定时提前，然后使用该定时提前信息为频域中的线性相位旋转器生成补偿相位，其表示为以下公式：

theta(k)＝ta_phase*k，k是载波索引；

ta_phase是从RACH前导码估计。

此外，请参考图7，示出了用于本发明的信道估计过程。UE在由网络分配的时频资源中发送RACH前导码和RACH数据。在接收到RACH前导码之后，网络获得每个对应于UE的检测到的RACH前导码的TA值。同时，网络在物理资源块(Physical Resource Block，PRB)的一些子载波中接收具有DMRS的RACH数据，然后执行最小均方误差(MMSE)信道估计以获得具有分配的DMRS的信道(即，以倾斜线标记的信道)。在获得信道和TA值之后，网络对获得的RRB的子载波的信道执行TA补偿操作“theta(k)”。因此，获得没有定时提前延迟的信道，然后网络基于没有定时提前延迟的信道进行频域信道估计，以获得准确的信道估计结果。

另外，对于DMRS设计，本发明提供了一种通过码分复用(Code-Division Multiplexing，CDM)，频分复用(Frequency-Division Multiplexing，FDM)，时分复用(Time-Division Multiplexing，TDM)或任何这三种方式的组合来扩展DMRS容量的方法。在传统的LTE系统中，一个PRB中的12个基于CDM的DMRS序列最多有12个RE(Resource Element)(即，DMRS由ZC类序列以CDM方式复用)。网络可以将该结构与基于12个CDM的DMRS序列一起重用(reuse)，以使用FDM方式创建额外的12个DMRS序列。如图8所示，可以使用24个DMRS序列，因此网络可以在频率资源中的下一个PRB中分配DMRS13-DMRS 24。类似地，如图9所示，网络可以将该结构与12个基于CDM的DMRS序列一起使用，以使用TDM方式创建额外的12个DMRS序列。例如，网络可以在时间资源中的下一个OFDM符号中分配DMRS13-DMRS24。

注意，如图10所示，如果UE在执行2步RACH过程时知道定时提前信息，则UE通过与物理上行链路共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)中相同的参数集和格式来发送上行链路数据，因为UE和网络是同步的。也就是说，数据传输应使用与PUSCH相同的CP(例如CP＝4.7us)，SCS和GT，而不是PRACH。另外，UE为优化的数据传输移除前导信号。

包括建议步骤的过程/操作的上述步骤可以通过硬件，软件或固件的方式来实现，该固件作为硬件设备，计算器指令，以及硬件设备或电子系统上作为只读驻留的数据的软件的组合。硬件的示例可以包括称为微电路，微芯片或硅芯片的模拟，参数集和混合电路。电子系统的示例可以包括片上系统(SOC)，系统级封装(SiP)，模块上的计算器(COM)和通信设备20。

总之，本发明针对2步RACH过程的DMRS设计，尤其针对DMRS配置扩展和DMRS密度降低。另外，本发明提供了RACH数据传输的参数集和格式。因此，可以在5G新无线电(NR)中实现2步RACH过程的数据发送和接收。

在一些实施例中，术语“大约”，“大约”和“基本上”可以用于表示目标值的±10％以内。术语“大约”，“大约”和“基本上”可以包括目标值。应当理解，术语“大约”，“大约”和“基本上”可以用于指代小于目标值的±10％的范围，例如：目标值的±5％，±2.5％目标值的±1％，目标值的±1％。

在权利要求中使用诸如“第一”，“第二”，“第三”等的序数术语来修改权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素优先于另一个或者时间的任何优先权，优先权或顺序。执行方法的行为的顺序，但仅用作标签以将具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素(但是用于使用序数术语)区分，以区分权利要求元素。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。