CN110149725A - 一种利用前导码传输上行数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种利用前导码传输上行数据的方法，属于移动通信领域，该方法包括：基站侧为UE(User Equipment，用户设备)分配可用传输资源的配置信息；UE定时被唤醒，接收寻呼消息，UE根据需要传输数据或传输集、可用传输资源的配置信息以及系统消息指示的用于前导码提前数据传输(EDTP，EDT by Preamble)的PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)配置，将前导码符号组映射到可用传输资源上，有规律地发送前导码符号组,进行上行数据传输；基站在UE可用传输资源上接收数据，通过第一前导码符号组的是否传输判断UE是否传输上行数据，根据后续的前导码符号组位置判断所要传输的数据；传输和接收数据后，UE和基站记录传输数据的次数，基站周期性告知UE接收成功计数次数；UE接收比较自身计数与基站计数数值，增强系统鲁棒性。

Description

一种利用前导码传输上行数据的方法

技术领域

本发明涉及蜂窝通信技术领域，更具体地，涉及一种物联网无线数据传输的方法。

背景技术

随着物联网概念的兴起，社会各界广泛认为，物联网将成为未来信息社会不可或缺的基石。蜂窝通信是物联网不可缺少的重要通道。蜂窝技术的数据传输过程一般分为以下几个步骤：1.UE进行小区搜索，UE需要选择合适的频段，通过同步信号实现下行同步；2.在接入小区前，UE盲检PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)，获取MIB(Master Information Block，主系统消息)；3.UE根据MIB指示的信息，获取SIB(SystemInformation BlocK，辅系统消息)；4.当UE准备接入此小区建立RRC(Radio ResourceControl，无线资源控制)连接时，UE需要发起随机接入过程；5.建立RRC连接后，UE就可以进行上下行数据的收发。当UE完成上下行数据传输后，UE会与基站断开RRC连接，进入RRC空闲态。此时如果基站侧需要UE上传数据，需要发起寻呼，UE接收寻呼消息，再建立RRC连接。可以看出建立RRC连接，需要进行完整的随机接入过程，UE开机时间长，占用频谱资源多，随机接入存在碰撞的可能，导致耗电大，频谱有效传输受限，系统容量受限。

而在物联网应用中存在这样一类场景，它的特点包括：1.数据量小，尤其是上行数据量小；2.大连接，小区内UE数量多；3.超低功耗，UE只使用电池供电，对电池使用寿命要求高；4.广覆盖，基站密度低，要求小区覆盖范围广。为了贴合此类场景，实现低功耗上行传输的思路主要是通过降低UE开机时间和简化信令流程实现。PSM(Power Save Mode，省电模式)、eDRX(enhanced Discontinuous Reception，增强型非连续接收)、GWUS(Group WakeUp Signal，组唤醒信令)以及EDT(Early Data Transmission，提前数据传输)。PSM以及eDRX通过调节PTW(Paging Time Window，寻呼时间窗)之间的时间差，使得UE的通信模组开机时间减少，从而减少功耗。GWUS基于WUS机制，通过对UE进行分组，使得小组中的UE通过监听同一个GWUS后的POs(Paging Occasions)，判断自身是否被网络侧寻呼。EDT又分为MO-EDT(Mobile-Originating EDT，移动端主叫的EDT)以及MT-EDT(Mobile-Terminated EDT，移动端被叫的EDT)，MO-EDT是指提前传输的数据是由UE发送，UE通过在Message3中发送包含上行数据的信息，从而完成上行数据传输。但是，MO-EDT过程中，上行数据的传输之前需要进行上行同步，因此前导码传输存在碰撞的可能性，系统容量受到限制。免授权传输针对上行数据传输中，UE可以通过导频发送控制信息，随后的资源位发送数据，需要对随后的数据进行解调等操作，由于导频可能存在碰撞，导致稳定性不佳，此外由于使用资源位传输数据，终端需要对数据进行编码和调制等，处理过程复杂，耗电量高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种利用前导码传输上行数据的方法，基于GWUS以及随机接入过程前导码，提出了更简洁的上行数据传输过程EDTP，使得UE功耗进一步降低，使UE使用上行信道的资源更少，从而提高无线资源利用率。此外，为了增强系统的鲁棒性，提出了周期校验UE和基站计数器的方法。

本方案是通过以下技术方案实现：一种利用前导码传输上行数据的方法，该方法具有以下步骤：

(1)基站侧为UE分配可用传输资源的配置信息；

(2)UE定时被唤醒，接收寻呼消息，UE根据需要传输数据或传输集、步骤1中的可用传输资源的配置信息以及系统消息指示的用于EDTP的PRACH配置，将前导码符号组映射到可用传输资源上，有规律地发送前导码符号组,进行上行数据传输；

(3)基站在UE可用传输资源上接收数据，通过第一前导码符号组的是否传输判断UE是否传输上行数据，根据后续的前导码符号组在可用传输资源上的位置判断UE所要传输的数据或传输集。

进一步地，所述可用传输资源的配置信息为前导码的格式、UE所在组号、UE的唯一标识、码本。

进一步地，所述数据或传输集与前导码符号组在PRACH上的位置按照码本相对应。

进一步地，所述传输集包括：状态信息、特定预配置的参数集。

进一步地，所述用于EDTP的PRACH配置为用于EDTP传输的PRACH所用子载波数。

一种保证前导码符号组传输鲁棒性的方法，该方法具有以下步骤：

(1)各UE在发送所述前导码符号组后，各UE的计数器进行计数，基站在接收所述前导码符号组后，基站为各个UE分别计数。

(2)基站通过计数信息告知各UE，基站在此周期内接收到的次数计数。

(3)比较基站和各UE的计数，当计数不同时，UE发起基于竞争的随机接入，进入RRC连接态进行上下行交互；当计数相同时，UE继续保持。

进一步地，所述计数信息告知各UE通过系统消息或基站发送的下行控制信息进行。

本申请与现有技术相比具有的有益效果：能够使用随机接入的Message1将上行数据传输到基站，进一步简化上行传输步骤，使上行传输更加省电。相对于免授权传输来说，利用前导码的位置规律来传上行数据使得基站侧可以不需要解调等复杂操作就能读出小数据的上行传输，使得UE和基站的处理都得到简化。另一方面，考虑到所述场景下，UE具有同类多，集中控制的特点，例如大棚温度检测器等，将UE分组，通过GWUS分组寻呼UE上行传输，可以提高使用EDTP的资源利用率。此外，为了增强系统的鲁棒性，提出了周期校验UE和基站计数器的方法。

附图说明

图1为本发明总体流程图；

图2为竞争场景下触发的随机接入过程；

图3为EDTP中数据交互过程；

图4为UE A和UE B的前导码符号组时频位置的可选项和含义；

图5为UE A在使用EDTP传输数据101时的PRACH资源上前导码符号组分布。

具体实施方式

如图1所示为本发明总体流程图，具体流程如下：

①基于竞争的随机接入：在基于竞争场景下触发的随机接入过程如图2所示，这类场景包括：初始接入时建立无线连接以及RRC连接重建立。通过这个过程，UE可以获得系统消息，系统消息中指示系统帧号、超帧号、SIB1调度信息、部署模式、小区接入相关信息、小区选择信息、非锚点载波寻呼和随机接入相关资源配置信息等。UE通过随机接入过程可以获得上行同步，上行同步主要是通过接收在RAR(Random Access Response，随机接入响应)中包含的TA(Timing Advance，定时提前)指示UE实现。在随机接入过程中，基站侧需要对UE完成身份认证和鉴权功能。

②处于RRC连接态的UE将完成能力上报，告知基站侧其是否支持GWUS和EDTP。当UE支持GWUS和EDTP时，基站将为UE配置可用传输资源的配置信息，即将UE进行分组，分配组号，并分配唯一标识L-RNTI、指示UE用于EDTP的前导码格式、码本。此时，UE可以与基站侧进行上下行数据交互。

③当上下行数据交互完成后，UE将与基站断开RRC连接，进入RRC空闲态。此时UE进入了PSM(或者eDRX)。此时UE将关闭无线数据收发机，等待预设的定时苏醒时间到来。

④当UE在定时苏醒时间时，此UE被唤醒退出PSM，进行下行同步，获取系统消息等操作，系统消息中指示用于EDTP的PRACH子载波数。当系统消息没有发生变更时，继续监听本分组的GWUS。UE不需要监听GWUS到达前的POs，只需要监听本分组GWUS到达后的POs。当UE在POs接收到寻呼，且接收到使能EDTP的指示后，UE根据需要传输数据或传输集、步骤②中的可用传输资源的配置信息以及系统消息指示的用于EDTP的PRACH配置，将前导码符号组映射到可用传输资源上，有规律地发送前导码符号组,进行上行数据传输，传输过程如图3所示。基站在UE可用传输资源上接收数据，通过第一前导码符号组的是否传输判断UE是否传输上行数据，根据后续的前导码符号组在可用传输资源上的位置对照码本获得UE所要传输的数据或传输集。

⑤基站侧成功接收到UE使用EDTP传输的数据后，将基站的EDTP计数器更新加1。

⑥UE发送使用EDTP传输的数据后，将UE的EDTP计数器更新加1。

⑦基站周期性向在PDSCH上向UE发送使用L-RNTI加扰的DCI(Downlink ControlInformation，下行控制信息)，其中包含当前基站EDTP计数器数据。

⑧⑨UE在周期性退出PSM模式时将会进行下行同步，下行数据接收。此DCI在UE接收完下行系统消息后进行接收。UE将接收到的DCI中的计数数据与自身的计数数据进行比对，当相同时进行第⑩步骤，不同时进行

⑩UE获知自己EDTP过程无丢包等问题，不发起随机接入过程，进入PSM模式。

UE或者自己EDTP过程存在丢包等问题，发起基于竞争的随机接入过程。

实施例

利用前导码传输上行数据的方法具体为：设基站配置可用传输资源配置信息为：分组，A、B两UE处于同一个GWUS分组，该分组内包含N_GWUS＝54个UE；前导码格式，UE使用的PRACH的子载波间隔为1.25kHz，UE使用的前导码由四个符号组组成，每个符号组由长度为2的序列加上CP组成，同一前导码的四个符号组相同；码本如图4，每个前导码的第一个符号组位置固定，第二、第三、第四个符号组均有两个位置用于选择(在本例中将使用第二、第三、第四符号组的位置表示数据，即本例中可传输的数据比特位数为n＝3)，A、B使用的前导码的序列不同，在此例中，A、B的前导码的第二、第三、第四符号组可使用的位置相同；L-RNTI，根据L-RNTI计算出传输第一符号组的子载波的序号。基站在A前导码的第一个符号组所使用的子载波上接收到A的第一个符号组后，针对A，将只会监听第二、第三、第四符号组可使用的子载波上的前导码符号组，这些位置看成筛选矩阵。一般而言，基站在接收到PRACH的资源网格时，可以使用L-RNTI生成的矩阵，计算出筛选矩阵，设A的L-RNTI＝n_L-RNTI＝0000 00010011 0101，可知B的L-RNTI＝0000 0001 0011 0100，L-RNTI的高八为表示所在分组编号，低八位表示在小组中的序号，即A是序号为1的(第二)分组中的编号为53的UE。在本例中设A的前导码的第一符号组的第一次传输所在资源网格的时隙为筛选矩阵的第一列(序号为0)，筛选矩阵的行数与用于EDTP的子载波数相等为第i个符号组的子载波索引为 在本例中第一个符号组所在的子载波索引为 为基站配置的PRACH资源的起始子载波索引，在本例中 是基于竞争的随机接入所使用的子载波数，筛选矩阵的行索引计算如下所示。

当 时，

当 时，

为了便于理解，前导码的重复传输在本例中与第一次相同。当A需要发送的上行数据为Data＝101时，其在可用传输资源的位置如图5所示。如果基站综合所有重复传输的结果发现，只在第二符号组的可选位置之一接收到A的符号组，基站侧可以认定：如果A、B的第一符号组均存在，则是B的前导码第二符号组与A的前导码第二符号组重叠，即A、B均在此符号组位传输相同数据；如果只存在A的第一符号组，则不用考虑B的数据传输。

Claims (7)

1.一种利用前导码传输上行数据的方法，其特征在于，该方法具有以下步骤：

(1)基站侧为UE分配可用传输资源的配置信息；

(2)UE定时被唤醒，接收寻呼消息，UE根据需要传输数据或传输集、步骤1中的可用传输资源的配置信息以及系统消息指示的用于EDTP的PRACH配置，将前导码符号组映射到可用传输资源上，有规律地发送前导码符号组,进行上行数据传输；

(3)基站在UE可用传输资源上接收数据，通过第一前导码符号组的是否传输判断UE是否传输上行数据，根据后续的前导码符号组在可用传输资源上的位置判断UE所要传输的数据或传输集。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可用传输资源的配置信息为前导码的格式、UE所在组号、UE的唯一标识、码本。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据或传输集与前导码符号组在PRACH上的位置按照码本相对应。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输集包括：状态信息、特定预配置的参数集。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于EDTP的PRACH配置为用于EDTP传输的PRACH所用子载波数。

6.一种保证前导码符号组传输鲁棒性的方法，其特征在于，该方法具有以下步骤：

(1)各UE在发送所述前导码符号组后，各UE的计数器进行计数，基站在接收所述前导码符号组后，基站为各个UE分别计数。

(2)基站通过计数信息告知各UE，基站在此周期内接收到的次数计数。

(3)比较基站和各UE的计数，当计数不同时，UE发起基于竞争的随机接入，进入RRC连接态进行上下行交互；当计数相同时，UE继续保持。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计数信息告知个UE通过系统消息或基站发送的下行控制信息实现。