用于分別發(fā)送和檢測同步信號和相關聯(lián)的信息的網(wǎng)絡節(jié)點、無線設備及其中的方法
【技術領域】
[0001]本公開總體上涉及用于向無線設備發(fā)送第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息以使無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點同步的網(wǎng)絡節(jié)點以及其中的方法。本公開還總體上涉及用于檢測第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息的無線設備以及其中的方法。本公開還總體上涉及用以執(zhí)行這些方法的計算機程序以及將計算機程序存儲其上以執(zhí)行這些方法的計算機可讀存儲介質(zhì)。
【背景技術】
[0002]諸如終端等通信設備也稱為例如用戶設備(UE)、無線設備、移動終端、無線終端和/或移動臺。終端能夠在蜂窩通信網(wǎng)絡或無線通信系統(tǒng)(有時也稱為蜂窩無線電系統(tǒng)或蜂窩網(wǎng)絡)中無線地通信。通信可以例如經(jīng)由被包括在蜂窩通信網(wǎng)絡內(nèi)的無線電接入網(wǎng)(RAN)以及可能的一個或多個核心網(wǎng)在兩個終端之間、在終端與普通電話之間和/或在終端與服務器之間進行。
[0003]僅為了提及另外的示例，終端還可以稱為移動電話、蜂窩電話、膝上型計算機或者具有無線能力的上網(wǎng)沖浪板等。本上下文中的終端可以是例如能夠經(jīng)由RAN與諸如另一終端或服務器等另一實體通信語音和/或數(shù)據(jù)的便攜式、口袋可存儲、手持式、計算機包含式、或者車輛安裝式移動設備。
[0004]蜂窩通信網(wǎng)絡覆蓋被分為小區(qū)區(qū)域的地理區(qū)域，其中每個小區(qū)區(qū)域由諸如基站(例如無線電基站(RBS))等接入點來服務，取決于所使用的技術和術語，接入點有時也可以稱為例如“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”、“B node”或BTS (基站收發(fā)臺)?；趥鬏敼β室约靶^(qū)尺寸，基站可以是不同的種類，諸如例如宏eNodeB、家庭eNodeB或微微基站。小區(qū)是其中無線電覆蓋范圍由基站在基站站址提供的地理區(qū)域。位于基站站址的一個基站可以服務一個或若干小區(qū)。另外，每個基站可以支持一個或若干通信技術?；就ㄟ^在射頻操作的空中接口與基站的范圍內(nèi)的終端通信。在本公開的上下文中，表述下行鏈路(DL)用于從基站到移動臺的傳輸路徑。表述上行鏈路(UL)用于相反方向上的傳輸路徑，即從移動臺到基站的傳輸路徑。
[0005]在第三代合作伙伴項目(3GPP)長期演進(LTE)中，可以稱為eNodeB或甚至eNB的基站可以直接連接至一個或多個核心網(wǎng)。
[0006]3GPP LTE無線電接入標準已經(jīng)編寫以便針對上行鏈路和下行鏈路業(yè)務二者支持高比特率和低延遲。LTE中的所有數(shù)據(jù)傳輸由無線電基站來控制。
[0007]第五代(5G)接入技術和空中干擾的研究仍然非常不成熟，但是已經(jīng)有一些關于潛在的技術候選的早期公開。5G空中接口的候選是擴展當前LTE(其被限制為20兆赫茲(MHz)帶寬)，帶寬為N倍以及更短的持續(xù)時間為I/N，在此簡寫為LTE-Nx。典型的值可以是N=5，使得載波具有100MHz的帶寬以及0.1毫秒的間隙長度。通過這一縮放方法，可以在LTE-Nx中重新使用LTE中的很多功能，這簡化了標準化工作并且使得能夠重新使用技術組件。
[0008]預期的5G系統(tǒng)的載波頻率可以遠高于當前3G和第四代(4G)系統(tǒng)，已經(jīng)討論了在10-80千兆赫茲(GHz)的范圍內(nèi)的值。在這些高頻處，可以使用陣列天線通過波束成形增益來實現(xiàn)覆蓋，諸如圖1中所描繪的。圖1描繪了 5G系統(tǒng)示例，其具有三個傳輸點(TP)—一傳輸點I (TPI)、傳輸點2 (TP2)、傳輸點3 (TP3)——以及UE。每個TP使用波束成形用于傳輸。由于波長小于3厘米(cm)，具有大量天線單元的陣列天線可以被裝配到尺寸與當今的3G和4G基站天線相當?shù)奶炀€外殼中。為了實現(xiàn)合理的鏈路預算，總的天線陣列的尺寸的典型示例與A4紙相當。
[0009]波束通常非常具有方向性并且給出20分貝(dB)或更大的波束成形增益，因為這么多的天線單元參與形成波束。這表示每個波束的水平和/或方位角相對較窄，5度的半功率波束寬度(HPBW)很普遍。因此，小區(qū)的扇區(qū)可能必須由大量潛在波束覆蓋。波束成形可以被視為在這樣的窄HPBW中傳輸信號時，其意在針對單個無線設備或在相似地理位置的一組無線設備。這可以被視為與其他波束成形技術(諸如小區(qū)成形(cell shaping)，其中小區(qū)覆蓋被動態(tài)地調(diào)節(jié)以跟隨一組用戶在小區(qū)中的地理位置)相對。雖然波束成形和小區(qū)成形使用類似的技術，即在多個天線單元上傳輸信號并且向這些天線單元應用各個復數(shù)權重，然而本文中描述的實施例中的波束成形和波束的概念涉及基本上意圖用于單個無線設備或終端位置的窄HPBW。
[0010]在本文中的一些實施例中，考慮具有多個傳輸節(jié)點的系統(tǒng)，其中每個節(jié)點具有能夠生成具有小HPBW的若干波束的陣列天線。這些節(jié)點因此比如可以使用一個或多個LTE-Nx載波，使得能夠?qū)崿F(xiàn)幾百MHz的總傳輸帶寬，從而實現(xiàn)達到10千兆字節(jié)(Gbit/s)或更大的下行鏈路峰值用戶吞吐量。
[0011]在LTE接入過程中，UE可以首先使用小區(qū)搜索過程搜索小區(qū)，以檢測LTE小區(qū)并且解碼向小區(qū)注冊所需要的信息。當UE已經(jīng)連接到小區(qū)以尋找相鄰小區(qū)時，可能還需要識別新的小區(qū)。在這種情況下，UE可以向其服務小區(qū)報告檢測到的相鄰小區(qū)標識和一些測量值，以便準備切換。為了支持小區(qū)搜索，可以從每個eNB傳輸唯一的主同步信號(PSS)和輔同步信號(SSS)。同步信號用于頻率同步和時間同步。也就是說，為了使無線設備(例如UE)的接收器對準網(wǎng)絡節(jié)點(例如eNB)傳輸?shù)男盘?。PSS包括使得LTE中的無線設備能夠檢測小區(qū)的5ms定時以及小區(qū)標識組內(nèi)的小區(qū)標識的信息。SSS使得LTE中的無線設備能夠獲取幀定時和小區(qū)標識組。PSS可以根據(jù)長度為63的Zadoff-Chu序列來構造，其被映射到未使用的中間(所謂的DC)子載波的中心64個子載波。LTE中可以有三個PSS，對應于三個物理層標識。SSS可以分別根據(jù)長度為31的兩個交織的M序列來構造，并且通過向兩個M序列中的每個序列施加不同的循環(huán)移位，可以獲取不同的SSS。一共可以有兩個M序列的168個有效組合，其表示小區(qū)標識組。組合PSS和SSS，因此LTE中總共可以有504個物理小區(qū)標識。
[0012]在找到小區(qū)時，UE可以繼續(xù)進行進一步的步驟以與該小區(qū)相關聯(lián)，這因此可以稱為該UE的服務小區(qū)。找到小區(qū)之后，UE可以例如在物理廣播信道(PBCH)中讀取系統(tǒng)信息
(SI)，其被稱為主信息塊(MIB)，其在與PSS和SSS位置有關的時頻位置中被找到。SI包括無線設備使用隨機接入過程接入網(wǎng)絡所需要的所有信息。在檢測到MIB之后，系統(tǒng)幀號(SFN)和系統(tǒng)帶寬已知。UE可以通過在物理隨機接入信道(PRACH)中傳輸消息來讓網(wǎng)絡知道其存在。
[0013]當小區(qū)具有多個天線時，每個天線可以向無線設備或UE傳輸單獨的編碼消息，從而以傳輸?shù)膶訑?shù)倍增容量。這公知為MMO傳輸，并且所傳輸?shù)膶訑?shù)稱為傳輸?shù)闹?rank)。傳統(tǒng)上，波束成形等同于秩為I的傳輸，其中僅傳輸一個編碼消息，但是同時來自具有每天線單獨設定的復數(shù)波束成形權重的所有天線。因此，在波束成形中，在單個波束中僅傳輸單個層的物理下行共享信道(PDSCH)或演進的物理下行控制信道(EHXXH)。這一波束成形傳輸在LTE中也是可能的，因此在UE與小區(qū)相關聯(lián)之后，可以配置N=1、2、4或8個信道狀態(tài)信息參考信號(CS1-RS)的集合用于UE處的測量參考，因而UE可以基于CS1-RS測量來報告包含復數(shù)波束成形權重的優(yōu)選秩為I的Nxl預編碼矢量。預編碼矢量可以選自秩為I的預編碼矢量的碼本(codebook)。在Rel-8中，定義有16個秩為I的預編碼矢量，在Rel-12中，新的碼本設計有256個秩為I的預編碼矢量。
[0014]“波束”因此可以是針對傳輸信號的一個層跨天線單元而施加的某個預編碼矢量的結果，其中每個天線單元在一般情況下可以具有幅度權重和相位偏移，或者等同地，可以將從天線單元傳輸?shù)男盘柍艘詮蛿?shù)、權重。如果天線單元被放置在兩個或三個維度中，因而不僅是在直線上，則二維波束成形是可能的，其中可以以水平角和方位角二者轉向波束指向。有時，也提及三維(3D)波束成形，其中可變傳輸功率也被考慮在內(nèi)。另外，天線陣列中的天線單元可以包括不同的極化，并且因此能夠通過調(diào)節(jié)天線權重來動態(tài)地改變所傳輸?shù)碾姶挪ǖ臉O化狀態(tài)。因此，具有不同極化的單元的二維陣列可以帶來波束成形的很大靈活性，這取決于天線權重。有時，將預編碼權重的某個集合表示為“波束狀態(tài)”，以生成按照方位、高度和極化以及功率的某個波束。
[0015]最靈活的實現(xiàn)可以是使用全數(shù)字波束成形器，其中每個權重可以彼此獨立來施加。然而，為了減小硬件成本、尺寸和功耗，可以將其中一些加權功能放置在硬件中，例如使用Butler矩陣，而其他部分可以用軟件來控制。比如，仰角可以通過Bulter矩陣實現(xiàn)來控制，而方位角可以用軟件來控制。硬件波束成形的問題可能在于，其涉及切換器和相位平移器，這可能存在一些切換延遲，使得不能夠?qū)崿F(xiàn)波束的即時切換。
[0016]PBCH使用作為解調(diào)參考的公共參考信號(CRS)來傳輸。由于PSS、SSS和PBCH信道意圖用于想要附接到小區(qū)的任何UE，所以它們通常使用例如120度扇區(qū)在小區(qū)寬覆蓋范圍內(nèi)來傳輸。因此，這樣的信號在LTE中沒有被波束成形，因為存在風險，例如PSS和SSS將在旁瓣中或者甚至在波束成形輻射圖案的空方向上。這將導致與小區(qū)的同步時失敗或者檢測MIB時失敗。
[0017]現(xiàn)有的用于從網(wǎng)絡節(jié)點向無線設備傳輸同步信號的方法被設計用于以比期望在未來的系統(tǒng)中所使用的更低的傳輸載波頻率的廣區(qū)域覆蓋。這些當前方法當在使用高頻載波(諸如計劃要在未來的5G系統(tǒng)中使用的載波)的通信系統(tǒng)中使用時可能導致大量同步失敗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]本文中的實施例的目的是通過提供一種改進的用于網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送同步信號以用于無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點的同步并且用于無線設備檢測這些同步信號的方式來改善無線通信網(wǎng)絡中的性能。在實施例中，網(wǎng)絡可以使用波束成形以用于向無線設備傳輸同步信號。
[0019]根據(jù)本文中的實施例的第一方面，上述目的通過由網(wǎng)絡節(jié)點執(zhí)行的用于向無線設備發(fā)送第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息的方法來實現(xiàn)。這被進行以用于無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點的同步。網(wǎng)絡節(jié)點和無線設備在無線通信網(wǎng)絡中操作。網(wǎng)絡節(jié)點在子幀內(nèi)的N個OFDM符號中、至少一次在N個OFDM符號中的每個OFDM符號中的時間和頻率位置發(fā)送第一同步信號。N等于或大于2。針對第一同步信號的每次發(fā)送，網(wǎng)絡節(jié)點在OFDM符號中的預定義的時間和頻率位置處發(fā)送相關聯(lián)的信息消息。預定義的時間和頻率位置與第一同步信號的時間和頻率位置有關。相關聯(lián)的信息消息與第一同步信號相關聯(lián)。
[0020]根據(jù)本文中的實施例的第二方面，上述目的通過由無線設備執(zhí)行的用于檢測由網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送的第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息的方法來實現(xiàn)。這被進行以用于無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點的同步。網(wǎng)絡節(jié)點和無線設備在無線通信網(wǎng)絡中操作。無線設備檢測第一同步信號。第一同步信號由網(wǎng)絡節(jié)點在子幀內(nèi)的N個OFDM符號中、至少一次在N個OFDM符號中的每個OFDM符號中的時間和頻率位置發(fā)送。N等于或大于2。無線設備在預定義的時間和頻率位置處檢測相關聯(lián)的信息消息。預定義的時間和頻率位置與所檢測的第一同步信號的時間和頻率位置有關。相關聯(lián)的信息消息與所述第一同步信號相關聯(lián)。無線設備通過檢測相關聯(lián)的信息消息中所包括的索引來獲取子幀定時和/或幀定時。
[0021]根據(jù)本文中的實施例的第三方面，上述目的通過一種網(wǎng)絡節(jié)點來實現(xiàn)。網(wǎng)絡節(jié)點被配置成向無線設備發(fā)送第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息。這被進行以用于無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點同步。網(wǎng)絡節(jié)點和無線設備被配置成在無線通信網(wǎng)絡中操作。網(wǎng)絡節(jié)點被配置成:在子幀內(nèi)的N個OFDM符號中、至少一次在N個OFDM符號中的每個OFDM符號中的時間和頻率位置發(fā)送第一同步信號。N等于或大于2。針對第一同步信號的每次發(fā)送，網(wǎng)絡節(jié)點被配置成在OFDM符號中(即時間位置)的預定義的頻率位置發(fā)送相關聯(lián)的信息消息。預定義的時間和頻率位置與第一同步信號的時間和頻率位置有關。相關聯(lián)的信息消息與所述第一同步信號相關聯(lián)。
[0022]根據(jù)本文中的實施例的第四方面，上述目的通過一種無線設備來實現(xiàn)。無線設備被配置成檢測第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息，第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息被配置成由網(wǎng)絡節(jié)點來發(fā)送。這被進行以用于無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點同步。網(wǎng)絡節(jié)點和無線設備在無線通信網(wǎng)絡中操作。無線設備被配置成檢測第一同步信號。第一同步信號被配置成由網(wǎng)絡節(jié)點在子幀內(nèi)的N個OFDM符號中、至少一次在N個OFDM符號中的每個OFDM符號中的時間和頻率位置發(fā)送。N等于或大于2。無線設備還被配置成在預定義的時間和頻率位置處檢測相關聯(lián)的信息消息。預定義的時間和頻率位置與所檢測到的第一同步信號的時間和頻率位置有關。相關聯(lián)的信息消息與第一同步信號相關聯(lián)。無線設備還被配置成通過檢測相關聯(lián)的信息消息中所包括的索引來獲取子幀定時和/或幀定時。
[0023]根據(jù)本文中的實施例的第五方面，上述目的通過一種包含指令的計算機程序來實現(xiàn)，這些指令當在至少一個處理器上被執(zhí)行時引起至少一個處理器執(zhí)行上述由網(wǎng)絡節(jié)點來執(zhí)行的方法。
[0024]根據(jù)本文中的實施例的第六方面，上述目的通過一種將包含指令的計算機程序存儲其上的計算機可讀存儲介質(zhì)來實現(xiàn)，這些指令當在至少一個處理器上被執(zhí)行時引起至少一個處理器執(zhí)行上述由網(wǎng)絡節(jié)點來執(zhí)行的方法。
[0025]根據(jù)本文中的實施例的第五方面，上述目的通過一種包含指令的計算機程序來實現(xiàn)，這些指令當在至少一個處理器上被執(zhí)行時引起至少一個處理器執(zhí)行上述由無線設備來執(zhí)行的方法。
[0026]根據(jù)本文中的實施例的第六方面，上述目的通過一種將包含指令的計算機程序存儲其上的計算機可讀存儲介質(zhì)來實現(xiàn)，這些指令當在至少一個處理器上被執(zhí)行時引起至少一個處理器執(zhí)行上述由無線設備來執(zhí)行的方法。
[0027]通過網(wǎng)絡節(jié)點在子幀內(nèi)的N個OFDM符號中重復地傳輸相同的第一同步信號，無線設備可以更有可能在所使用的符號中的至少一個符號中檢測到第一同步信號和相關聯(lián)的信息消息。因此，提供了一種用于使無線設備與網(wǎng)絡節(jié)點同步的方式，其被優(yōu)化用于使用窄波束的高頻載波。這