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CN110460420B - 无线通信系统中发送数据的方法和装置 - Google Patents

无线通信系统中发送数据的方法和装置 Download PDF

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CN110460420B CN201910739029.4A CN201910739029A CN110460420B CN 110460420 B CN110460420 B CN 110460420B CN 201910739029 A CN201910739029 A CN 201910739029A CN 110460420 B CN110460420 B CN 110460420B
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Abstract

本发明涉及无线通信系统中发送数据的方法和装置。详细地，本发明是用于在用户设备处将数据发送到基站(BS)的方法。该方法包括：接收关于包括多个基于竞争的PUSCH块的基于竞争的物理上行链路共享信道(PUSCH)区域的信息；基于基于竞争的PUSCH区域信息分配用于数据的传输的至少一个基于竞争的PUSCH资源块；以及将数据发送到基站(BS)。

Description

无线通信系统中发送数据的方法和装置
本申请是2016年8月15日提交的、国际申请日为2015年2月16日的、申请号为201580008678.7(PCT/KR2015/001569)的，发明名称为“无线通信系统中发送数据的方法和装置”专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，并且更加具体地，涉及一种在基于载波聚合(CA)的无线通信系统中执行随机接入过程的方法及其装置。
背景技术
无线通信系统已经被广泛部署来提供各种类型的通信服务，包括语音和数据服务。通常，无线通信系统是通过在多个用户当中共享可用系统资源(例如，带宽、发送(Tx)功率等)来支持多个用户当中的通信的多址系统。多址系统可以采用诸如码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、或者单载波频分多址(SC-FDMA)系统的多址方案。
发明内容
技术问题
被设计以解决问题的本发明的目的在于无线通信系统中有效地执行数据的传输的方法及其装置。本发明的另一目的是为了提供一种有效地执行随机接入过程的方法。
通过本发明解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域的技术人员可以从下面的详细说明理解其它的技术问题。
技术方案
通过提供一种由用户设备(UE)将数据发送到基站(BS)的方法能够实现本发明的目的，该方法包括：接收关于包括多个基于竞争的PUSCH块的基于竞争的物理上行链路共享信道(PUSCH)区域的信息；基于所述基于竞争的PUSCH区域信息分配用于数据的传输的至少一个基于竞争的PUSCH资源块；以及将数据发送到基站(BS)。
根据本发明的另一方面，一种通过基站(BS)从用户设备(UE)接收数据的方法，包括：发送关于包括多个基于竞争的PUSCH块的基于竞争的物理上行链路共享信道(PUSCH)区域的信息；以及从用户设备(UE)接收数据，其中基于所述基于竞争的PUSCH区域信息，数据被分配到至少一个基于竞争的PUSCH资源块，并且然后被发送。
下面的描述可以被共同地应用于本发明的实施例。
可以通过广播消息或者单播消息发送基于竞争的PUSCH区域信息，其中广播消息是主信息块(MIB)或者系统信息块(SIB)中的至少一个。
基于竞争的PUSCH区域信息可以包括用于数据的传输的信息和关于其中基于竞争的PUSCH区域被配置的资源的信息中的至少一个，其中用于数据的传输的信息包括每个UE的最大资源块大小、MCS(调制和编译方案)等级、以及初始传输功率参考中的至少一个。
该方法可以进一步包括：将随机接入前导发送到基站(BS)，其中在与在随机接入前导中相同的子帧处或者在与随机接入前导相邻的子帧处发送用于数据的传输的基于竞争的PUSCH区域。数据可以包括无线电资源控制(RRC)消息。
基于竞争的PUSCH区域信息可以是用于M个(其中M是等于或者大于1的整数)基于竞争的PUSCH区域的信息，并且一个基于竞争的PUSCH区域可以包括N个基于竞争的PUSCH资源块。
可以从(M×N)个候选基于竞争的PUSCH资源块中选择分配用于数据的传输的基于竞争的PUSCH资源块。数据可以被发送到基站(BS)而无需用于数据的传输所需要的上行链路(UL)许可的接收的。
要理解的是，本发明的前述总体描述和下述详细描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步解释。
有益效果
根据本发明，能够在无线通信系统中有效地发送数据。另外，能够有效地执行随机接入并且发送/接收在随机接入过程中涉及的控制信息(例如，肯定应答信息)。
本发明的效果不限于在上面描述的那些效果，并且对于本领域的技术人员来说，从下面的描述中，在此没有描述的其它效果将会变得显而易见。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，附图图示本发明的实施例，并且连同描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1图示在3GPP LTE(-A)中使用的物理信道和使用该物理信道的信号传输方法；
图2是基于3GPP无线电接入网络标准的用户设备和E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制平面和用户平面的结构的图；
图3图示无线电帧结构；
图4图示下行链路时隙的资源网格；
图5图示下行链路子帧结构；
图6图示上行链路子帧结构；
图7图示随机接入过程；
图8是图示根据本发明的实施例的随机接入过程期间的延迟时间的概念图；
图9和图10是图示基于竞争的PUSCH区域和竞争PUSCH资源块的概念图；
图11是图示配置CP区域的方法的概念图；
图12是图示根据实施例的当CP区域不被配置时的随机接入过程的流程图；
图13是图示根据另一实施例的当CP区域被配置时随机接入过程的流程图；
图14是图示当用于随机接入过程的CP区域被配置时实现的效果的流程图；以及
图15是根据本发明的一个实施例的通信设备的示例的框图。
具体实施方式
在下文描述的本发明的实施例是本发明的要素和特征的组合。除非另作说明，要素或者特征可以被选择性地考虑。无需与其他的要素或者特征结合，可以实践每个要素或者特征。此外，本发明的一个实施例可以通过组合要素和/或特征的一部分构成。在本发明的实施例中描述的操作顺序可以重新排列。任何一个实施例的某些结构或者特征可以被包括在另一个实施例中，并且可以用另一个实施例的相应的结构或者特征替换。
即，很明显，在由包括BS的多个网络节点组成的网络中，执行用于与MS通信的各种操作可以由BS，或者除BS以外的网络节点执行。术语“BS”可以以术语“固定站”、“节点B”、“演进的节点B(e节点B或者eNB)”、“接入点(AP)”等等替换。术语“UE”可以以术语“移动站(MS)”、“移动订户站(MSS)”、“移动终端”等等替换。
在下面的描述中，被用于本发明的实施例的特定术语被提供以帮助理解本发明。并且，在本发明的技术思想的范围内特定术语的使用可以被修改成其它形式。
在某些情况下，已知的结构和设备被省略，或者聚焦于结构和设备的重要功能，以方框图的形式示出，使得其不晦涩本发明的概念。相同的参考数字将在通篇附图和说明书中被使用以指代相同的或者类似的部分。
可以由包括IEEE(电气电子工程协会)802.16m系统、3GPP系统、3GPP LTE系统、3GPP LTE-A(LTE-高级)系统和3GPP2系统的无线接入系统中的至少一个中公开的标准文档支持本发明的实施例。特别地，可以通过上述文档支持在本发明的实施例之中的没有被解释以清楚地披露本发明的技术思想的步骤或部分。另外，可以通过上述标准文档支持在本文件中公开的所有技术。
本发明的实施例可适用于各种无线接入技术，诸如，码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA))、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、以及单载波频分多址(SC-FDMA)等等。CDMA能够作为诸如通用陆地无线接入(UTRA)或者CDMA2000的无线技术实现。TDMA能够作为诸如全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线服务(GPRS)/增强的数据速率GSM演进(EDGE)的无线技术实现。OFDMA能够作为诸如IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(全球微波接入互操作性(WiMAX))、IEEE 802.20、以及演进的UTRA(E-UTRA)等等的无线技术实现。第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)是使用E-UTRAN的演进的UMTS(E-UMTS)的一部分，对于下行链路采用OFDMA并且对于上行链路采用SC-FDMA。LTE-高级(LTE-A)从3GPP LTE演进。通过IEEE 802.16e标准(无线MAN-OFDM参考系统)和高级IEEE 802.16m标准(无线MAN-OFDM高级系统)能够解释WiMAX。虽然在本说明书中基于LTE系统和LTE-A系统描述了本发明，但是LTE系统和LTE-A系统仅是示例性的，并且本发明的实施例可以被应用于与前述的定义相对应的所有通信系统。而且，虽然将会在本说明书中基于FDD模式描述本发明的实施例，但是FDD模式仅示例性的，并且本发明的实施例可以容易地应用于H-FDD模式或者TDD模式。
在无线通信系统中，UE在下行链路(DL)上从BS接收信息，并且在上行链路(UL)上发送信息给BS。在UE和BS之间发送/接收的信息包括数据和各种类型的控制信息，并且根据在UE和BS之间发送/接收的信息的类型/目的存在各种物理信道。
图1图示在3GPP LTE(-A)中使用的物理信道和使用该物理信道的信号传输方法。
当通电时，或者当UE最初进入小区时，UE在步骤S101中执行涉及与BS同步的初始小区搜索。对于初始小区搜索，UE与BS同步，并且通过从BS接收主同步信道(P-SCH)和辅同步信道(S-SCH)获得信息，诸如，小区标识符(ID)。然后，UE可以在物理广播信道(PBCH)上从小区接收广播信息。同时，在初始小区搜索期间，UE可以通过接收下行链路参考信号(DLRS)检查下行链路信道状态。
在初始小区搜索之后，UE可以在步骤S102中通过接收物理下行链路控制信道(PDCCH)，以及基于PDCCH的信息接收物理下行链路共享信道(PDSCH)，获得更多特定的系统信息。
UE可以在步骤S103至S106中执行接入BS的随机接入过程。对于随机接入，UE可以在物理随机接入信道(PRACH)上将前导发送给BS(S103)，并且在PDCCH和对应于PDCCH的PDSCH上接收前导的响应消息(S104)。在基于竞争的随机接入的情况下，通过进一步发送PRACH(S105)，以及接收PDCCH和对应于PDCCH的PDSCH(S106)，UE可以执行竞争解决过程。
在先前的过程之后，作为一般下行链路/上行链路信号传输过程，UE可以接收PDCCH/PDSCH(S107)，并且发送物理上行链路共享信道(PUSCH)/物理上行链路控制信道(PUCCH)(S108)。在这里，从UE发送给BS的控制信息称作上行链路控制信息(UCI)。UCI可以包括混合自动重传请求肯定应答/否定应答(HARQ ACK/NACK)信号、调度请求(SR)、信道状态信息(CSI)等等。CSI包括信道质量指示符(CQI)、预编码矩阵索引(PMI)、秩指示符(RI)等等。虽然通常UCI经由PUCCH发送，但是当控制信息和业务数据需要同时被发送时，其可以在PUSCH上被发送。另外，UCI可以根据网络的请求/命令经由PUSCH不定期地被发送。
图2示出基于3GPP无线电接入网络标准的用户设备和E-UTRAN之间的无线电接口协议的控制平面和用户平面的结构的图。控制平面意指以下路径，在该路径上发送由网络和用户设备(UE)使用以管理呼叫的控制消息。用户平面意指以下路径，在该路径上发送在应用层中生成的诸如音频数据、互联网分组数据的数据等。
作为第一层的物理层使用物理信道来向较高层提供信息传送服务。物理层经由传输信道(传送天线端口信道(trans antenna port channel))被连接到位于其上的媒质接入控制层。数据在传输信道上在媒质接入控制层和物理层之间移动。数据在物理信道上在发送侧的物理层和接收侧的物理层之间移动。物理信道利用时间和频率作为无线电资源。具体地，在DL中通过OFDMA(正交频分多址)方案来调制物理层并且在UL中通过SC-FDMA(单载波频分多址)方案来调制物理层。
第二层的媒质接入控制(在下文中被简写为MAC)层在逻辑信道上将服务提供给作为较高层的无线电链路控制(在下文中被简写为RLC)层。第二层的RLC层支持可靠的数据传输。通过MAC内的功能块可以实现RLC层的功能。第二层的PDCP(分组数据汇聚协议)层执行报头压缩功能以减少不必要的控制信息，从而以窄带的无线接口高效率地发送诸如IPv4分组和IPv6分组的IP分组。
仅在控制平面上定义位于第三层的最低位置的无线电资源控制(在下文中被简写为RRC)层。RRC层负责与无线电承载(在下文中被缩写为RB)的配置、重新配置以及释放相关联的逻辑信道、传输信道以及物理信道的控制。RB指示由第二层提供的用于用户设备和网络之间的数据递送的服务。为此，用户设备的RRC层和网络的RRC层相互交换RRC消息。
由e节点B(eNB)组成的单个小区被设置为1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz、以及20MHz带宽中的一个，并且然后将下行链路或者上行链路传输服务提供给多个用户设备。不同的小区能够被配置成分别提供相应的带宽。
用于将数据从网络发送到用户设备的DL传输信道包括用于发送系统信息的BCH(广播信道)、用于发送寻呼消息的PCH(寻呼信道)、用于发送用户业务或者控制消息的下行链路SCH(共享信道)等。可以在DL SCH或者单独的DL MCH(多播信道)上发送DL多播/广播服务业务或者控制消息。
其间，用于将数据从用户设备发送到网络的UL传输信道包括用于发送初始控制消息的RACH(随机接入信道)、用于发送用户业务或者控制消息的上行链路SCH(共享信道)。位于传输信道上方并且被映射到传输信道的逻辑信道包括BCCH(广播信道)、PCCH(寻呼控制信道)、CCCH(公共控制信道)、MCCH(多播控制信道)、MTCH(多播业务信道)等。
图3图示无线电帧结构。在逐个子帧的基础上执行上行链路/下行链路数据分组传输。子帧被定义为包括多个OFDM符号的预先确定的时间间隔。3GPP LTE支持可适用于频分双工(FDD)的类型1无线电帧结构，和可适用于时分双工(TDD)的类型2无线电帧结构。
图3(a)图示类型1无线电帧结构。下行链路子帧包括10个子帧，其每个在时域中包括2个时隙。用于发送一个子帧的时间被定义为传输时间间隔(TTI)。例如，每个子帧具有1ms的长度，并且每个时隙具有0.5ms的长度。时隙在时域中包括多个OFDM符号，并且在频域中包括多个资源块(RB)。因为在3GPP LTE中下行链路使用OFDM，OFDM符号表示符号周期。OFDM符号被称作SC-FDMA符号或者符号周期。作为资源分配单元的RB可以在一个时隙中包括多个连续的子载波。
包括在一个时隙中的OFDM符号的数目可以取决于循环前缀(CP)配置。CP包括扩展CP和常规CP。当OFDM符号被以常规CP配置时，例如，包括在一个时隙中的OFDM符号的数目可以是7。当OFDM符号以扩展CP配置时，一个OFDM符号的长度增加，并且因此，包括在一个时隙中的OFDM符号的数目小于在常规CP的情况下的数目。在扩展CP的情况下，分配给一个时隙的OFDM符号的数目可以是6。当信道状态不稳定时，诸如，UE以高速移动的情形，扩展CP可用于降低符号间干扰。
当使用常规CP时，由于一个时隙具有7个OFDM符号，所以一个子帧包括14个OFDM符号。在每个子帧中直至前三个OFDM符号可以被分配给PDCCH，并且其余的OFDM符号可以被分配给PDSCH。
图3(b)图示类型2无线电帧结构。类型2无线电帧包括2个半帧。每个半帧包括5个子帧、DwPTS(下行链路导频时隙)、GP(保护时段)和UpPTS(上行链路导频时隙)。一个子帧由2个时隙组成。DwPTS用于UE中的初始小区搜索、同步或者信道估计。UpPTS用于BS中的信道估计和UE中的上行链路传输同步。GP消除由UL和DL之间的DL信号的多路径延迟所引起的UL干扰。同时，一个子帧是由2个时隙组成，不论无线电帧的类型如何。
无线电帧结构仅是示例性的，并且包括在无线电帧中的子帧的数目、包括在子帧中时隙的数目，和包括在时隙中的符号的数目可以变化。
图4图示下行链路时隙的资源网格。
参考图4，下行链路时隙在时域中包括多个OFDM符号。尽管在本附图中一个下行链路时隙可以包括7个OFDM符号并且一个资源块(RB)可以在频域中包括12个子载波，但是本发明不限于此。在资源网格上的每个元素被称为资源元素(RE)。一个RB包括12×7个RE。被包括在下行链路时隙中的RB的数目NRB取决于下行链路传输带宽。上行链路时隙的结构可以与下行链路时隙的结构相同。
图5图示下行链路子帧结构。
参考图5，位于子帧内的第一时隙的前部中的最多三(四)个OFDM符号对应于控制信道被分配到的控制区域。剩余的OFDM符号对应于物理下行链路共享信道(PDSCH)被分配到的数据区域。数据区域的基本资源单元是RB。在LTE中使用的下行链路控制信道的示例包括物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)、物理混合ARQ指示符信道(PHICH)等等。PCFICH在子帧的第一OFDM符号处被发送并且承载关于在子帧内被用于控制信道传输的OFDM符号的数目的信息。PHICH是上行链路传输的响应并且承载HARQ肯定应答(ACK)/否定应答(NACK)信号。通过PDCCH发送的控制信息被称为下行链路控制信息(DCI)。DCI包括用于任意UE组的上行链路或者下行链路调度信息或者上行链路发射功率控制命令。
通过PDCCH发送的控制信息被称为下行链路控制信息(DCI)。用于上行链路的格式0、3、3A以及4和用于下行链路的格式1、1A、1B、1C、1D、2、2A、2B以及2C被定义为DCI格式。信息字段类型、信息字段的数目、各个信息字段的比特的数目等等取决于DIC格式。例如，必要时，DCI格式选择性地包括诸如跳频标志、RS指配、MCS(调制编译方案)、RV(冗余版本)、NDI(新数据指示符)、TPC(传输功率控制)、循环移位DM RS(解调参考信号)、CQI(信道质量信息)请求、HARQ进程数目、PMI(预编译矩阵指示符)确认的信息。因此，被匹配DCI格式的控制信息的大小取决于DCI格式。任意的DCI格式可以被用于发送两种或者多种类型的控制信息。例如，DIC格式0/1A被用于承载DCI格式0或者DIC格式1，其被使用标志字段相互区分。
PDCCH可以承载下行链路共享信道(DL-SCH)的传输格式和资源分配、上行链路共享信道(UL-SCH)的资源分配信息、关于寻呼信道(PCH)的寻呼信息、关于DL-SCH的系统信息、关于上层控制消息的资源分配的信息(诸如，在PDSCH上发送的随机接入响应、关于任意UE组内的单个UE的Tx功率控制命令的集合、Tx功率控制命令)、IP上的语音(VoIP)的激活信息等。在控制区域内可以发送多个PDCCH。UE能够监测多个PDCCH。在一个或者数个连续的控制信道元素(CCE)的聚合上发送PDCCH。CCE是被用于基于无线电信道的状态给PDCCH提供编译速率的逻辑分配单元。CCE对应于多个资源元素组(REG)。通过CCE的数目确定PDCCH的格式和可用的PDCCH的比特的数目。BS根据要被发送到UE的DCI确定PDCCH格式，并且将循环冗余校验(CRC)附加到控制信息。根据PDCCH的拥有者或者用途，CRC被掩蔽有唯一标识符(被称为无线电网络临时标识符(RNTI)。如果PDCCH用于特定UE，则UE的唯一标识符(例如，小区-RNTI(C-RNTI))可以被掩蔽到CRC。或者，如果PDCCH用于寻呼消息，则寻呼标识符(例如，寻呼-RNTI(P-RNTI))可以被掩蔽到CRC。如果PDCCH用于系统信息(更加具体地，系统信息块(SIB))，则系统信息RNTI(SI-RNTI))可以被掩蔽到CRC。当PDCCH用于随机接入响应时，随机接入-RNTI(RA-RNTI)可以被掩蔽到CRC。
图6图示上行链路子帧结构。
参考图6，上行链路子帧包括多个(例如，2个)时隙。根据CP长度，时隙可以包括不同数目的SC-FDMA符号。例如，在常规CP情况下，时隙可以包括7个SC-FDMA符号。在频域中上行链路子帧被划分成控制区域和数据区域。数据区域被分配有PUSCH并且被用于承载诸如音频数据的数据信号。控制信号被分配PUCCH并且被用于承载控制信息。PUCCH包括位于频域中的数据区域的两端处的RB对(例如，m＝0、1、2、3)，并且这些RB对在时隙边界中跳频。控制信息包括HARQ ACK/NACK、CQI、PMI、RI等等。
将会给出随机接入过程的描述。随机接入过程被称为随机接入信道(RACH)过程。随机接入过程被用于初始接入、上行链路同步控制、资源指配、切换、无线电链路失败之后重建无线电链路、位置的估计等等。随机接入过程被分类成基于竞争的过程和专用(即，基于非竞争的)过程。基于竞争的随机接入过程包括初始接入并且被正常地使用，而专用随机接入过程受到切换、重新配置用于位置的估计的上行链路同步、当下行链路数据到达时等等的限制。在基于竞争的随机接入过程中，UE随机地选择RACH前导序列。因此，多个UE能够同时发送要求竞争解决过程的相同的RACH前导序列。在专用随机接入过程中，UE使用通过BS被唯一地分配到其的RACH前导序列。因此，UE能够在不与其它UE的冲突的情况下执行随机接入过程。
图7(a)和图7(b)图示随机接入过程。图7(a)示出基于竞争的随机接入过程并且图7b示出专用随机接入过程。
参考图7(a)，基于竞争的随机接入过程包括下述四个步骤。在步骤1至4中发送的消息可以分别被称为消息(Msg)1至4。
–步骤1：UE经由PRACH发送RACH前导
–步骤2：UE经由DL-SCH从eNB接收随机接入响应(RAR)
–步骤3：UE经由UL-SCH将层2/层3消息发送到eNB
–步骤4：UE经由DL-SCH从eNB接收竞争解决消息
参考图7(b)，专用随机接入过程包括下述三个步骤。在步骤0、1以及2中发送的消息可以分别被称为消息(Msg)0、1以及2。与RAR相对应的上行链路传输(即，步骤3)可以作为随机接入过程的部分被执行，其在附图中未示出。使用被用于BS以命令RACH前导传输的PDCCH(在下文中被称为PDCCH命令)可以触发专用随机接入过程。
–步骤0：eNB通过专用信令将RACH前导分配给UE
–步骤1：UE经由PRACH将RACH前导发送到eNB
–步骤2：UE经由DL-SCH接收随机接入响应(RAR)
在RACH前导的发送之后，UE尝试在预先确定的时间窗口内接收RAR。具体地，UE尝试在时间窗口内检测具有RA-RNTI(例如，在PDCCH中的CRC被掩蔽有RA-RNTI)的PDCCH(在下文中被称为RA-RNTI PDCCH)。UE检查当检测到RA-RNTI PDCCH时与RA-RNTI PDCCH相对应的PDSCH是否包括其RAR。RAR包括表示用于UL同步的时序偏移信息的时间对准(TA)信息、UL资源分配信息(UL许可信息)、临时UE标识符(例如，临时小区-RNTI(TC-RNTI))等等。UE可以根据被包括在RAR中的TA值和资源分配信息执行UL传输(例如，消息3)。HARQ被应用于与RAR相对应的UL传输。因此，在消息3的传输之后UE可以接收与消息3相对应的肯定应答信息(例如，PHICH)。例如，消息3可以包括用于初始接入的RRC连接请求消息。已经发送消息3的UE可以从BS或者eNB接收竞争解决消息(消息4)。在此步骤中，UE可以使用相同的随机接入资源解决由尝试接入系统的多个UE所引起的竞争。如果UE成功地接收消息4，则TC-RNTI被提升到C-RNTI。如果从步骤3发送的标识不同于从步骤4接收到的标识，则UE可以确定随机接入资源中的失败，使得UE返回到步骤1。另外，在步骤3中的消息的发送之后，如果在特定时间内没有接收到步骤4的消息，则UE可以宣告随机接入失败的发生，并且可以返回到步骤1。然而，在专用随机接入过程的情况下，不再要求竞争解决，这样仅两个步骤被执行。
图8是图示根据本发明的实施例的随机接入过程期间延迟时间的概念图。
参考图8，在指示基于竞争的随机接入过程的步骤3中，UE可以发送用于将其自身的信息发送到网络的RRC/NAS(非接入层)请求消息。UE必须接收用于RRC/NAS请求消息的UL资源，使得当被分类成四个步骤时执行基于竞争的随机接入过程。
下述的表1示出当执行用于初始网络接入的上述四个阶段的随机接入过程时测量延迟时间的结果。使用下述的表1将会分析四个阶段的随机接入过程的延迟时间。
[表1]
Figure BDA0002163272510000141
Figure BDA0002163272510000151
参考表1，到达与图8(a)的第八步相对应的RRC连接配置消息的组成部分8的总延迟时间大约是15.5[ms]。
参考图8(b)，被配置成在传统的基于非竞争的随机接入过程期间执行切换的UE发送RACH前导，从eNB接收随机接入响应，并且将RRC连接重新配置完成消息发送到eNB。在这样的情况下，在如在表2中所示的标准文献中描述了延迟时间的详细描述。
[表2]
Figure BDA0002163272510000152
参考表2，到对于在图8的第七步中使用的DL数据的传输(组成部分7)的总延迟时间大约是10.5[ms]。
如上所述，LTE系统基于eNB调度使用数据发送/接收(Tx/Rx)方法使得最大化资源的可用性。更加详细地，当UE将数据发送到eNB时，UE首先从UL资源分配请求eNB，并且能够使用从eNB分配的UL资源发送数据。因此，根据传统的UL数据发送，通过从eNB分配的资源引起的延迟时间可能增加。
在下文中将会描述定义基于竞争的PUSCH区以最小化UE控制区域中的延迟时间的方法。结果，如果位于其中基于竞争的PUSCH区被配置的小区中的UE发送请求短延迟时间(即，低延迟)的UL数据，则UE能够在没有eNB的调度的情况下使用相对应的区发送数据。同时，通过本发明提出的基于竞争的PUSCH区可以仅被限于在特定过程内发送的UL数据(例如，用于随机接入的RRC/NAS消息或者用于BSR的BSR消息)。在下文中将会描述基于竞争的PUSCH区(在下文中被称为“CP区”)和竞争PUSCH资源块(在下文中被称为“CPRB”)。
CP区和CPRB的定义
图9和图10是图示基于竞争的PUSCH区和竞争PUSCH资源块的概念图。
参考图9，CP区可以被分配给用于数据传输的PUSCH内的特定资源区域。例如，CP区可以被分配给一个子帧或者连续的子帧。另外，能够由特定资源区域内的一个任意的UE占用的资源区域被定义为基于竞争的PSUCH资源块(CPRB)。即，在一个CP区域中可以定义N个CPRB。
参考图10，UE可以在特定的时间尝试占用CPRB。在这样的情况下，其中任意的UE能够在特定的时间尝试占用CPRB的特定区域被称为UL竞争组。UL竞争组可以包括M个CP区域。一个CP区域可以包括能够由UE占用的N个CPRB。在这样的情况下，(N×M)可以指示CPRB(在下文中被称为候选CPRB)的数目，通过其在特定的时间在相对应的竞争组中可以选择一个UE。
如果在两个子帧中配置竞争组并且基于子帧定义一个CP区，则通过相对应的竞争组的UE能够占用(2×N)个候选CPRB。即，UE可以具有2N个候选CPRB，并且可以在不接收UL许可的情况下通过来自于2N个候选CPRB当中的至少一个CPRB发送数据。例如，如果均具有4个CPRB的2个区被包含在一个竞争组中，则UE可以具有(N×M)个候选(其中N×M＝8))。同时，UE能够在不接收UL许可的情况下通过来自于2N个后续CPRB当中的一个CPRB发送数据，并且不得不单独地获取对于要通过传统UL许可发送的数据的传输所需要的信息。
在下文中将会描述配置用于随机接入过程的CP区的方法。
发送与CP区有关的信息的方法
根据本发明，特定的小区可以将关于CP区的信息发送到UE。对于特定的小区来说有必要通知UE相对应的小区是具有CP区的小区。另外，为了让UE在不接收UL许可的情况下发送数据，对于eNB来说有必要通知UE对于根据另一方法的上述数据的传输所需要的信息。关于CP区的信息可以包括指示上述特定小区是具有CP区的小区的信息或者用于使用CP区的数据的传输的其它信息。在下文中将会详细地描述发送关于CP区的信息的四种方法。上述信息是小区公共信息条中的一个，使得其能够作为系统信息之一被发送。更加详细地，CP区信息可以被用作广播消息(例如，系统信息或者主信息块(MIB)等等)，并且可以被从BS或者eNB发送。如有必要，CP区消息被定义为用于特定UE的单播消息，并且然后可以被发送。优选地，特定小区可以是小小区。
第一方案：可以通过发送重要的物理层信息的MIB发送CP区信息。在这样的情况下，CP区信息可以通过被添加到MIB的字段被发送。
第二方案：可以通过传统的系统信息块(SIB)发送CP区信息。在这样的情况下，传统的系统信息块可以被称为SIB-x。必要时可以通过SIB-x(例如，SIB-1、SIB-2等等)发送CP区信息。优选地，如果针对随机接入配置CP区，则CP区信息对于初始网络接入可能是必需的，使得可以通过SIB-2发送此CP区信息。即，如果针对随机接入过程配置CP区，则CP区信息可以被包含在传统SIB2中使得其可以被从eNB发送到UE。因此，通过利用CP区发送RRC连接请求消息，已经接收到上述消息的UE可以事先识别UE能够被连接到小区。
第三方案：通过新的SIB可以发送关于CP区的信息。在这样的情况下，此新的SIB被称为SIB-y。例如，如果针对位于网络接入之后的过程配置CP区，则可以通过新定义的SIB发送CP区信息。在这样的情况下，eNB可以事先通知UE被连接到UE的特定小区是不得不接收新SIB的小区。此信息消息可以通过MIB或者SIB被发送。优选地，SIB可以是SIB1或者SIB2。
第四方案：根据单播方案通过新的控制消息可以发送上述信息。如果UE被连接到相对应的小区，则可以仅通过期待使用CP区的UE接收相对应的区域信息。
CP区域信息的传输不限于在上面提及的方案，并且可以通过组合方案发送提出的方案。
在下文中将会描述被包含在CP区域信息中的详细信息。
针对CP区域配置发送的信息(参数，信息)
根据用途通过本发明提出的CP区域可以被定义为至少一个CP区域(例如，用于随机接入过程的CP区域或者用于BSR的CP区域)。即，对于相同的过程可以配置多个CP区域中的至少一个。关于至少一个CP区域的信息可以被定义为关于单个CP区域的信息。同时，CP区域信息可以包括下述信息1)或者2)中的至少一个。
1)其中CP区域被配置的UL资源信息
关于被包含在SIB和MIB中的CP区域的信息可以包括其中CP区域被配置的UL资源信息。例如，UL资源信息可以包括关于通过单个CP区域中的多个UE能够占用的CPRB的数目(N)的信息，如在图10中所示。另外，UL资源信息可以包括关于通过在特定的时间尝试占用资源的一个任意的UE可以期待的CP区域的数目(M)的信息。如上所述，(N×M)可以指示候选CPRB的数目，在特定的时间通过一个任意的UE可以选择其中的每一个。即，UE可以包括(N×M)个候选CPRB。同时，考虑到资源使用，eNB在所有的UL子帧中可以不配置相对应的区域。
2)对于能够被发送到配置的CPRB的数据的传输所必需的信息
被包含在SIB和MIB中的CP区域信息可以包括对于能够被应用于配置的CPRB的数据的传输所需要的信息。对于数据传输所需要的信息可以包括通过传统UL许可发送的信息。
最大RB(资源块)大小、MCS(调制和编译方案)等级、每个UE的初始传输功率参考中的至少一个可以被定义为对于能够被应用于配置的CPRB的数据的传输所需要的信息。同时，可以为接入小区的所有UE配置对于数据传输所需要的信息。
配置CP区域的方法
在下文中将会在随机接入过程的假定下描述配置CP区域的方法。对于在其中不配置CP区域的情况中使用的随机接入过程，仅在其中在PRACH传输之后通过响应消息接收UL许可的情况下能够发送RRC消息。另一方面，如果通过CP区域执行随机接入过程，UE可以使用与在前导序列中相同的时间或者使用连续的时间资源发送RRC消息。即，如果针对随机接入过程配置CP区域，则可以使用相同的TTI(发送时间间隔)、相邻的TTI、其它的TTI等等发送PRACH和RRC消息。PRACH和CP区域之间的关系在下文中将会被描述。
参考图11，在下文中将会描述配置用于随机接入过程的CP区域的详细方法。图11(a)示出子帧内配置方案，图11(b)示出子帧间配置方案，并且图11(c)示出图11(a)和图11(b)的混合方案。
可以使用子帧内配置方案和子帧间配置方案来配置PRACH和CP区域。可替选地，两个方案可以被混合地配置。
参考图11(a)，根据子帧内配置方案可以配置PRACH和CP区域。根据子帧内配置方案，可以在相同的子帧中发送PRACH和RRC消息。在这样的情况下，TDM(时分复用)方案或者FDM(频分复用)方案可以被使用。在这样的情况下，RRC消息也可以在被用于PRACH传输的子帧中被发送。这意指在单个TTI中发送RRC消息。
参考图11(b)，根据子帧间配置方案可以配置PRACH和CP区域。根据子帧间配置方案，可以在不同的连续的子帧处发送PRACH和RRC消息。在通过一个子帧发送前导之后，可以在后续的子帧中发送RRC消息。即，可以在两个TTI处发送PRACH和RRC消息。
另外，可以通过混合如在图11(c)中所示的上述两个方案配置PRACH和CP区域资源。例如，虽然每个子帧不同地配置PRACH，但是在两个子帧的间隔可以配置CP区域。
根据小区管理方案可以以不同的方案配置PRACH和CP区域。同时，在特定的子帧中可以不配置PRACH或者CP区域使得最大程度地使用被包含在小区中的资源。通过上述CP区域的定义和用于在小区中配置CP区域的方法，能够最小化系统的延迟时间。
在下文中将会详细地描述在针对随机接入过程配置CP区域的假定下的随机接入过程。
图12是图示根据实施例的当CP区域不被配置时的随机接入过程的流程图。图13是图示根据另一实施例的当CP区域被配置时的随机接入过程的流程图。
必要时，根据随机接入过程可以省略前导传输。如果前导传输被省略，则UE可以事先获取用于在接收DL数据之后的同步的TA(时序对准)。另外，UE可以不接收TA或者必要时可以使用GPS或者eNB中的时序差而不使用TA值来调节时序点。下面的描述将会公开对于在其中发送前导以执行eNB和UE之间的精确的时序调整的情况下使用的随机接入过程。
图12(a)示出对于在其中CP区域不被配置的情况下使用的基于竞争的随机接入过程。参考图12(a)，在基于竞争的随机接入过程期间，从eNB发送经由随机接入响应消息的用于下一个UL消息的UL许可。如果针对随机接入过程配置CP区域，则CP区域可以被用于第三传输RRC消息(例如，RRC请求消息、NAS请求消息等等)。
图13(a)示出对于在其中CP区域被配置的情况下使用的基于竞争的随机接入过程。
参考图13(a)，当UE执行随机接入过程时，UE发送前导并且同时或者接续地发送RRC消息。更加详细地，UE可以发送前导，或者同时或者接续地，可以无需经由利用竞争选择的PUSCH的CPRB的UL许可发送RRC消息。即，UE可以执行两级随机接入过程。即，在基于竞争的随机接入过程期间，UE可以使用CP区域同时或者接续地发送第三消息和图11(a)的前导。
图12(b)示例性地示出对于在其中CP区域不被配置的情况下使用的专用随机接入过程。
参考图12(b)，专用随机接入过程可以包括三级过程，通过其随机接入响应消息被发送。在专用随机接入过程期间，从eNB发送用于在完成随机接入过程之后通过随机接入响应消息发送的UL消息的UL许可。如果针对专用随机接入过程配置CP区域，则CP区域可以被用于发送在完成随机接入过程之后发送的RRC消息。
图13(b)示例性地示出对于在其中CP区域被配置的情况下使用的专用随机接入过程。
参考图13(b)，在基于非竞争的随机接入过程的情况下，UE可以在随机接入过程期间发送在完成随机接入过程之后能够发送的RRC消息。结果，以较高的速度可以执行所有的RRC过程(例如，切换执行)。更加详细地，UE可以发送前导，或者同时或者接续地，可以无需经由利用竞争选择的PUSCH的CPRB的UL许可发送RRC消息。例如，如果UE执行切换，则服务eNB可以将前导分配给UE。其后，eNB可以将前导发送到目标eNB。如果CP区域被配置，则UE可以使用CP区域将前导发送到目标eNB，或者可以将切换(HO)完成消息接续地发送到目标eNB。
根据随机接入执行过程，RRC消息可以是下述消息1)至3)中的一个。在初始接入过程(1)的情况下，RRC消息可以是RRC连接请求消息。在HO过程(2)的情况下，RRC消息可以是RRC连接重新配置完成消息。在RRC连接重新配置过程的情况下，RRC消息可以是RRC连接重新建立请求消息。
在下文中将会参考图8和图14描述当用于随机接入过程的CP区域被配置时实现的效果。
图14是图示当用于随机接入过程的CP区域被配置时实现的效果的流程图。在下文中将会参考图14(a)描述基于竞争的随机接入过程，并且在下文中将会参考图14(b)描述专用随机接入过程。
将当针对随机接入过程配置CP区域时实现的效果与图8的进行比较，并且在下面将会给出比较的结果。
参考图8(a)，如果不配置CP区域，则被配置成执行基于竞争的随机接入过程的UE发送PRACH前导，从eNB接收随机接入响应，并且将RRC/NAS请求发送到eNB。在这样的情况下，标准文献已经公开如在上面的表1中所示的延迟时间的详细描述。
参考表1，到在图8(a)中示出的其中接收RRC连接配置消息的第八步(组成部分8)的总延迟时间大约是15.5[ms]。
参考图14(a)，如果CP区域被配置，则UE不接收随机接入响应，并且与RACH前导的传输的同时或者继RACH前导的传输之后将RRC/NAS请求消息发送到eNB。在这样的情况下，在下面的表3中示出对于RRC连接配置消息的接收所需要的延迟时间。
[表3]
组成部分 描述 时间(ms)
1 由于RACH调度周期(1ms RACH周期)的平均延迟 0.5
2-3 RRC和NAS请求的RACH前导和传输 1
4 在eNB中的前导检测和处理延迟(L2和RRC) 4
5 RRC连接建立的传输(和UL许可) 1
参考表3，到达与图14(a)的第五步相对应的RRC连接配置消息接收(组成部分8)的总延迟时间是大约6.5[ms]。根据CP区域配置结果，与在CP区域配置之前获得的先前的延迟时间相比较，大约9[ms]的延迟时间可以被减少。
在下文中将会描述在HO过程执行的假定下的下述专用随机接入过程。
参考图8(b)，被配置成从在对于在其中CP区域不被配置的情况下使用的专用随机接入过程当中执行切换(HO)的UE可以发送RACH前导，从eNB接收随机接入响应，并且可以将RRC连接重新配置发送到eNB。在这样的情况下，标准文献已经公开如在上面的表2中所示的延迟时间的详细描述。
参考表2，到达与图8(b)的第七步相对应的DL数据传输(组成部分7)的总延迟时间是大约10.5[ms]。
参考图14(b)，如果CP区域被配置，则UE不响应随机接入响应，或者与RACH前导的接收同时或者继RACH前导的接收之后，可以将RRC连接重新配置完成消息发送到eNB。在这样的情况下，对于RRC连接配置消息的接收所需要的延迟时间在下面的表4中被示出。
[表4]
组成部分 描述 时间(ms)
1 对目标小区的无线电同步 1
2 由于RACH调度周期(1ms周期)的平均延迟 0.5
3-4 RACH前导和UL数据的传输 1
5 在eNB中的前导检测和处理延迟(L2和RRC) 4
6 RA响应的传输 1
总延迟 7.5
参考表4，到达与图14(b)的第六步相对应的随机接入响应传输的总延迟时间是大约7.5[ms]。即，根据CP区域配置结果，与在CP区域配置之前实现的先前的延迟时间相比较，大约3ms的延迟时间可以被减少。即，对于在其中CP区域不被配置的情况下使用的基于非竞争的随机接入过程必须接收用于RRC消息传输的UL许可。然而，如果CP区域被配置，则基于非竞争的随机接入过程不需要接收UL许可消息，导致总过程的延迟时间的减少。
如上所述，如果针对随机接入过程配置CP区域，则可以减少由对于RRC消息传输所需要的UL许可消息的发送/接收所引起的延迟时间。
图15图示根据本发明的一个实施例的通信设备的示例的框图。
参考图15，无线通信系统包括BS 110和UE 120。当无线通信系统包括中继器时，BS或者UE能够被替换成中继器。
对于下行链路，发射器可以是BS 110的一部分，并且接收器可以是UE 120的一部分。对于上行链路，发射器可以是UE 120的一部分，并且接收器可以是BS 110的一部分。
BS 110包括处理器112、存储器114和射频(RF)单元116。处理器112可以被配置为实现由本发明提出的过程和/或方法。存储器114被连接到处理器112，并且存储与处理器112的操作相关的各种信息。RF单元116被连接到处理器112并且发送和/或接收RF信号。UE120包括处理器122、存储器124、以及RF单元126。处理器122可以被配置为实现由本发明提出的过程和/或方法。存储器124被连接到处理器122，并且存储与处理器122的操作相关的信息。RF单元126被连接到处理器122并且发送和/或接收RF信号。BS 110和UE 120可以包括单个天线或多个天线。
在本文中所描述的本发明的实施例是本发明的要素和特征的组合。除非另外提到，否则要素或特征可以被认为是选择性的。可以在没有与其它要素或特征组合的情况下实践每个要素或特征。此外，可以通过组合要素和/或特征的一部分来构造本发明的实施例。可以重新排列在本发明的实施例中所描述的操作次序。任何一个实施例的一些构造都可以被包括在另一实施例中，并且可以用另一实施例的对应构造来替换。对本领域的技术人员而言显而易见的是，在所附权利要求中未被彼此明确引用的权利要求可以以组合方式呈现为本发明的实施例，或者通过在本申请被提交之后的后续修改被包括作为新的权利要求。
在本发明的实施例中，集中对BS和UE当中的数据发送和接收关系进行描述。在一些情况下，描述为由BS执行的特定操作可以由该BS的上节点来执行。即，显而易见的是，在由包括BS的多个网络节点组成的网络中，为了与MS通信而执行的各种操作可以由BS或除了该BS之外的网络节点来执行。术语“eNB”可以用术语“固定站”、“节点B”、“增强节点B(e节点B或eNB)”、“接入点”等替换。术语“UE”可以用术语“移动站(MS)”、“移动订户站(MSS)”、“移动终端”等替换。
可以通过例如硬件、固件、软件或其组合的各种装置来实现本发明的实施例。在硬件配置中，可以通过一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现根据本发明实施例的方法。
在固件或软件配置中，可以以模块、程序、函数等的形式来实现本发明的实施例。例如，软件代码可以被存储在存储器单元中并且由处理器来执行。存储器单元位于处理器的内部或外部，并且可以经由各种已知的装置将数据发送到处理器和从处理器接收数据。BS 110包括处理器112、存储器114以及射频(RF)单元116。处理器112可以被配置为实现由本发明提出的过程和/或方法。存储器114被连接到处理器112，并且存储与处理器112的操作相关的各种信息。RF单元116被连接到处理器112并且发送和/或接收RF信号。UE 120包括处理器122、存储器124、以及RF单元126。处理器122可以被配置为实现由本发明提出的过程和/或方法。存储器124被连接到处理器122，并且存储与处理器122的操作相关的信息。RF单元126被连接到处理器122并且发送和/或接收RF信号。BS 110和/或UE 120可以包括单个天线或多个天线。
本领域的技术人员将了解的是，在不脱离本发明的精神和本质特性的情况下，可以以除了在此阐述的特定方式以外的其它特定方式来执行本发明。上述实施例因此在所有方面都被解释成说明性的而不是限制性的。本发明的范围应该由所附权利要求和它们的合法等同物来确定，而不是由上述描述来确定，并且旨在将落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变包括在其中。
工业适用性
本发明可应用于无线通信装置的UE、BS或者其它装置。

Claims (14)

1.一种在用户设备(UE)处将数据发送到基站(BS)的方法，所述方法包括：
配置与物理随机接入信道(PRACH)相关的物理上行链路共享信道(PUSCH)配置，
其中，所述PUSCH配置包括用于所述PUSCH的调制和编码方案(MCS)、每个PUSCH区域的物理资源块(PRB)的数目、用于分配PUSCH区域的时间间隔和在时间区域中的连续PUSCH区域的数目的参数；
在所述PRACH上发送随机接入前导和在所述PUSCH上发送上行链路(UL)数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述PUSCH配置进一步包括用于所述PUSCH的初始传输功率参考。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，用于所述UL数据的传输的所述PUSCH区域被分配到在其中所述随机接入前导被发送的子帧。
4.根据权利要求1所述的方法，
其中，用于所述UL数据的传输的所述PUSCH区域被分配到与其中发送所述随机接入前导的子帧相邻的子帧。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UL数据包括无线电资源控制(RRC)消息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UL数据被发送到所述BS而无需用于所述UL数据的传输的上行链路(UL)许可的接收。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个子帧中分配所述PRACH。
8.一种在无线通信系统中操作的用户设备(UE)，所述UE包括：
射频(RF)模块；和
处理器，可操作地与RF模块耦合，并被配置为：
配置与物理随机接入信道(PRACH)相关的物理上行链路共享信道(PUSCH)配置，
其中，所述PUSCH配置包括用于所述PUSCH的调制和编码方案(MCS)、每个PUSCH区域的物理资源块(PRB)的数目、用于分配PUSCH区域的时间间隔和在时间区域中的连续PUSCH区域的数目的参数；
控制所述RF模块在所述PRACH上发送随机接入前导和在所述PUSCH上发送上行链路(UL)数据。
9.根据权利要求8所述的UE，其中，所述PUSCH配置进一步包括用于所述PUSCH的初始传输功率参考。
10.根据权利要求8所述的UE，其中，用于所述UL数据的传输的所述PUSCH区域被分配到其中所述随机接入前导被发送的子帧。
11.根据权利要求8所述的UE，其中，用于所述UL数据的发送的PUSCH区域被分配给与其中发送所述随机接入前导的子帧相邻的子帧。
12.根据权利要求8所述的UE，其中，所述UL数据包括无线电资源控制(RRC)消息。
13.根据权利要求8所述的UE，其中，所述UL数据被发送至BS而无需用于所述UL数据的传输的上行链路(UL)许可的接收。
14.根据权利要求8所述的UE，其中，在每个子帧中分配所述PRACH。
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