Hopping ratios for beam configuration in ntn

Abstract

The common signalling overhead is very high for satellite system with scarce bandwidth and limited satellite transmission power requiring satellite beams to be activated for a short period of time and de-activated with low hopping ratios. Considering this situation, it is necessary to to enhance the DL coverage ratio for NTN scenario. This disclosure addresses these challenges by proposing beam hopping and PDCCH enhancement methods optimized for NTN, ensuring efficient and reliable communication between satellites and UEs in the communication network, including configured beam hopping ratio for wide beam and / or narrow beams, service time calculation method based on hopping ratio, DRX cycle based on hopping ratio, and PDCCH enhancements.

Description

HOPPING RATIOS FOR BEAM CONFIGURATION IN NTNFIELD

[0001] The invention discussed below relates generally to wireless communication, and more particularly, to methods for beam hopping and PDCCH enhancement of NTN.BACKGROUND

[0002] In 5G NR, the initial access procedure is designed to enable a new user equipment (UE) to establish a connection with the network, acquire synchronization, and obtain the necessary resources to initiate communication. However, in the context of NTN, the unique characteristics of satellite communication, including the extensive beam availability and limited simultaneous beam usage, pose challenges that require specific enhancements. This disclosure addresses these challenges by proposing beam hopping and PDCCH enhancement methods optimized for NTN, ensuring efficient and reliable communication between satellites and UEs in the communication network.

[0003] The common signalling overhead is very high for satellite system with scarce bandwidth and limited satellite transmission power requiring satellite beams to be activated for a short period of time and de-activated with low hopping ratios. The case where the satellite system may switch beams ON or OFF will require new procedures for beam configuration and activation.SUMMARY

[0004] The following presents a simplified summary of one or more aspects in order to provide a basic understanding of such aspects. This summary is not an extensive overview of all contemplated aspects, and is intended to neither identify key or critical elements of all aspects nor delineate the scope of any or all aspects. Its sole purpose is to present some concepts of one or more aspects in a simplified form as a preclude to the more detailed description that is presented later.

[0005] In one aspect, the concept of hopping ratio is proposed.

[0006] In another aspect, the method of configured Hopping ratios with SSB, common channels, and data on narrow beams is proposed. Hopping ratios can be configured on narrow beams with SSB, common channels, and data to reduce overhead and increase average throughput per beam, with at least one SSB periodicity per wide beam hop.

[0007] In another aspect, the method of configured hopping ratios with SSB, common channels, and data on wide beam, and data on narrow beams is proposed. Hopping ratios can be configured on wide beams with SSB, common channels and on narrow beams with data to reduce overhead and increase average throughput per beam, with at least one SSB periodicity per wide beam hop.

[0008] In another aspect, the method of scheduling of common signalling and data on wide beams  / narrow beams is proposed. Wide beams and narrow beams are TDM-ed Multiplexed, where only one of narrow beam overlayed by a wide beam can be active at a time if no transmission on wide beam.

[0009] In another aspect, the method of satellite service time calculation method based on hopping ratio is proposed.

[0010] In another aspect, the method of DRX Cycle based on hopping ratio for UE power saving enhancement is proposed.

[0011] In another aspect, the method of PDCCH enhancement for coverage enhancement. Due to link-budget limitation, a method of PDCCH enhancement is proposed to enable a CORESET of 4 symbols or 8 symbols.

[0012] To the accomplishment of the foregoing and related ends, the one or more aspects comprise the features hereinafter fully described and particularly pointed out in the claims. The following description and the annexed figures set forth in detail certain illustrative features of the one or more aspects. These features are indicative, however, of but a few of the various ways in which the principles of various aspects may be employed, and this description is intended to include all such aspects and their equivalents.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] FIG. 1 illustrates an exemplary diagram of satellite cell with wide beams and narrow beams.

[0014] FIG. 2 illustrates an exemplary diagram of 4 narrow beams are overlayed by one wide beam.

[0015] FIG. 3 illustrates an exemplary diagram of scheduling with wide beam and narrow beams with extended SSB periodicity 80 ms.

[0016] FIG. 4 illustrates an exemplary diagram of wide beam and narrow beams activate method.

[0017] FIG. 5 illustrates an exemplary diagram of DRX Cycle based on hopping ratio.

[0018] FIG. 6 illustrates an exemplary diagram of a CORESET of 4 symbols.DETAILED DESCRIPTION

[0019] The detailed description set forth below in connection with the appended drawings is intended as a description of various configurations and is not intended to represent the only configurations in which the concepts described herein may be practiced. The detailed description includes specific details for the purpose of providing a thorough understanding of various concepts.  However, it will be apparent to those skilled in the art that these concepts may be practiced without these specific details. In some instances, well known structures and components are shown in block diagram form in order to avoid obscuring such concepts.

[0020] Several aspects of telecommunication systems will now be presented with reference to various apparatus and methods. These apparatus and methods will be described in the following detailed description and illustrated in the accompanying drawings by various blocks, components, circuits, processes, algorithms, etc. (collectively referred to as “elements” ) . These elements may be implemented using electronic hardware, computer software, or any combination thereof. Whether such elements are implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system.

[0021] In one aspect of the disclosure, the concept of hopping ratio is proposed. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0022] Proposal 1: The concept of hopping ratio

[0023] Assuming a satellite activates N beams or has N beam footprints in total within a SSB periodicity, and it can activate N1 beams at the same time, then the beam hopping ratio can be represented as: Hr=N1 / N

[0024] Note:

[0025] - Assuming the satellite can activates M beams or has M beam footprints in total, N<=M. which means the satellite may not decide to activate all the beams within its capability and only decide to activate the beams where the UE (s) is within.

[0026] - For example, as is shown in Figure. 1, consider satellite cell with N=256 wide beams and N*4 narrow beams, each wide beam overlaps 4 narrow beams. Consider 16 active beams simultaneously. The hopping ratio is 6.25% (=16 / 256*100) on wide beams and 1.56% (=16 / 1024) on narrow beams.

[0027] - In above example, the overhead of SSB and common channels (CORESET 0 and at least SIB1) is exceeding 100%if transmitted on narrow beams; and 95.1%if transmitted on wide beam.

[0028] In another aspect of the disclosure, the method of configured hopping ratios with SSB, common channels, and data on narrow beams is proposed. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0029] Proposal 2: the method of configured hopping ratios with SSB, common channels, and data on narrow beams

[0030] · Hopping ratios can be configured on narrow beams with SSB, common channels, and  data to reduce overhead and increase average throughput per beam.

[0031] · The hopping ratio can be configured for a given satellite constellation and satellite frequency band with at least one SSB periodicity per narrow beam hop.

[0032] · The UE may attempt to detect the SSB for a given satellite band, acquire system information (MIB, SIB1, SIB19) on narrow beam and access cell via random access procedure for data transfer in connected mode.

[0033] · As an example embodiment, in example considered in problem statement:

[0034] · With close to 100%coverage ratio assuming N3=1008 narrow beams and extended SSB periodicity 160 ms, total overhead is 46.8%and average throughput per narrow beam is 7.2 kbps; with extended SSB periodicity 320 ms total overhead is 23.4%and average throughput per narrow beam is 10.3 kbps.

[0035] · With extended SSB periodicity 160 ms, total overhead of SSB and common channels SIB1 / SIB19 can be mitigated and data rates on narrow beam can be increased with a larger hopping ratio assuming smaller than 100%coverage ratio –e.g. with hopping ratio 0.063 (= 16  / 252 assuming N3=252) , total overhead is 11.7%and average throughput per narrow beam is 47.5 kbps.

[0036] · SSB periodicity larger than 160ms would have high impact on specifications and backward compatibility due to SS / PBCH measurement accuracy (RSRP, RSRQ and SINR) and extension of the periodicities of MIB, SIB1, CSI-RS, TRS, paging channels and PRACH occasions accordingly.

[0037] In another aspect of the disclosure, the concept of configured hopping ratios with SSB, common channels, and data on wide beam, and data on narrow beams is proposed. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0038] Proposal 3: configured hopping ratios with SSB, common channels, and data on wide beam,

[0039] and data on narrow beams

[0040] · Hopping ratios can be configured on wide beams with SSB, common channels and on narrow beams with data to reduce overhead and increase average throughput per beam, with at least one SSB periodicity per wide beam hop.

[0041] · The UE may attempt to detect the SSB for a given satellite band, acquire system information (MIB, SIB1, SIB19) and access cell via random access procedure on wide beam and can be re-directed by gNB to narrow beam based on narrow beam measurements and report for data transfer in connected mode.

[0042] · As an example embodiment, in example considered in problem statement:

[0043] · With extended SSB periodicity and common channels on wide beam (N2=256) with close to 100%coverage ratio

[0044] · Total overhead per wide beam is 23.8%and 11.9%for SSB periodicity 80 ms and 160 ms respectively.

[0045] · Average throughput per wide beam is 40.3 kbps and 46.6 kbps with SSB periodicity 80 ms and 160 ms respectively.

[0046] · Average throughput per narrow beam is 18 kbps with N3=752 (Hr=0.021) and 423.2 kbps with N3 = 32 (Hr=0.5) independently of SSB periodicity; with.

[0047] · DL beamforming loss in wide beam can be mitigated by satellite higher EIRP per beam allocation depending on satellite implementation, with same EIRP density assumption for narrow beam and wide beam have.

[0048] In another aspect of the disclosure, the concept of Scheduling of common signalling and data on wide beams  / narrow beams is proposed. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0049] Proposal 4: Scheduling of common signalling and data on wide beams  / narrow beams

[0050] · Wide beams and narrow beams are Time Domain Multiplexed, where only one of narrow beam overlayed by a wide beam can be active at a time if no transmission on wide beam

[0051] · Close to 100 coverage ratio can be achieved with sufficiently low hopping ratio on wide beams or narrow beams

[0052] · In an example embodiment as is shown in FIG. 2:

[0053] · 4 narrow beams are overlayed by one wide beam

[0054] · CD-SSB with PCID is transmitted on each wide beam

[0055] · There can be 16 wide beams active or 16 narrow beams active at a time (i.e. TDM’ed)

[0056] · Each wide beam has PCID in CD-SSB, narrow beam has only data

[0057] · 1 SSB burst can be used by 4 wide beams, with 1 SSB per wide beam

[0058] · There are 256 wide beams total. The hopping ratio (wide beam) =16 / 256=0.063

[0059] · There are 1024 narrow beams (=256*4) . The hopping ratio (narrow beam) =16 / 1024=0.0156

[0060] · Data on narrow beam can only be scheduled if no SSB or common channels transmitted on overlayed wide beams.

[0061] · Data may also be transmitted on wide beam in another example embodiment.

[0062] · Example embodiment of scheduling with wide beam and narrow beams with extended SSB periodicity 80 ms is shown in FIG. 3 And FIG. 4.

[0063] · 256 wide beams may transmit SSB  / common channels within SSB periodicity 80 ms

[0064] · 1024 (=256*4) narrow beams may be activated

[0065] · Data on narrow beam can only be scheduled if no SSB or common channels transmitted on overlayed wide beams

[0066] In another aspect of the disclosure, the concept of satellite service time calculation method based on hopping ratio is proposed. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0067] Proposal 5: satellite service time calculation method based on hopping ratio

[0068] - Assuming the wide / narrow beam Hopping Ratio is represented as Hr, the SSB periodicity is represented as P, then the satellite service time for a specific wide / narrow beam (i.e., the potential serving time for a specific UE within this specific wide / narrow beam) can be calculated as: Tservice=P*Hr

[0069] ■ For example:

[0070] Assuming there are 256 beams in total and 16 beams can be activated at the same time, i.e., Hr = 16 / 256, and the SSB periodicity is 80 ms, then: Tservice=P*Hr=80*16 / 256=5ms

[0071] Which means the serving time for a specific UE within this specific wide / narrow beam is 5 ms. Thus the UE can calculate the serving time within a periodicity.

[0072] - For the case of the wide / narrow beam serving time is not equally distributed for all the beams and the beam hopping pattern is pre-configured or has informed the UE, a factor α is adopted: Tservice=α*P*Hr

[0073] ■ For example:

[0074] Assuming the serving time ratio of a specific narrow / wide beam is α = 0.5, then:

[0075] In another aspect of the disclosure, the concept of DRX Cycle based on hopping ratio for UE power saving enhancement is proposed. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0076] Proposal 6: DRX Cycle based on hopping ratio for UE power saving enhancement

[0077] - Assuming the wide / narrow beam Hopping Ratio is represented as Hr, the SSB  periodicity is represented as P, the SSB occasion time is Nssb, then the satellite service periodicity for a specific wide / narrow beam (i.e., the potential serving periodicity for a specific UE within this specific wide / narrow beam) can be calculated as:

[0078] ■ For example:

[0079] Assuming there are 256 beams in total and 16 beams can be activated at the same time, i.e., Hr = 16 / 256 , 16 SSB occasions within a SSB periodicity, and the SSB periodicity is 80 ms, then:

[0080] Which means the serving periodicity for a specific UE within this specific wide / narrow beam is 80 ms.

[0081] - Note: this is for the case of default beam hopping pattern (i.e., assuming the beam hopping order doesn’t change and the beam servicing time is equal of the beams)

[0082] - For UE power serving enhancement, a DRX Cycle can be calculated based on the method above:

[0083] ■ For example, the UE receives the common signalling and / or data at timing T0 and obtains the Hr, P and Nssb information, then the UE can calculate the PDRX. The UE is in inactive sate when the satellite beam is serving the other areas and turn to active state with a periodicity of PDRX, and try to detect and decode PDCCH during the servicing time Tservice. If the UE has detected and decoded a PDCCH during the service time, then the UE will continue to stay in active state until no other PDCCH / PDSCH is received and the InactivityTimer is reached.

[0084] - For the case of the wide / narrow beam serving time is not equally distributed for all the beams and the beam hopping pattern is pre-configured or has informed the UE, the PDRX is calculated based on the beam hopping pattern information.

[0085] - The exemplary diagram is shown in the FIG. 5.

[0086] In another aspect of the disclosure, the concept of PDCCH enhancement for coverage enhancement is proposed. Due to link-budget limitation, a method of PDCCH enhancement is proposed to enable a CORESET of 4 symbols or 8 symbols. More specifically, we propose to consider the following proposals:

[0087] Proposal 7: PDCCH enhancement for coverage enhancement

[0088] · CORESET duration = {1, 2, 3, 4, 8} (in symbols)

[0089] · reg-BundleSize = {4, 8, 12, 24}

[0090] · AggregationLevel (NCCE) = {1, 2, 4, 8, 16, 32}

[0091] · Note:

[0092] - reg-BundleSize = {4, 12} for CORESET duration = 4 symbols

[0093] - interleaverSize = {2, 3, 6} for reg-BundleSize: {4} and interleaverSize = {2} for reg-BundleSize: {12}

[0094] - reg-BundleSize = {8, 24} for CORESET duration = 8 symbols

[0095] - interleaverSize = {2, 3, 6} for reg-BundleSize: {8} and interleaverSize = {2} for reg-BundleSize: {24}

[0096] · An example of CORESET size = 24 RB and 4 symbols, interleaverSize = 2, reg-BundleSize = 4, AggregationLevel = 16 is shown in FIG. 6.

[0097] The previous description is provided to enable any person skilled in the art to practice the various aspects described herein. Various modifications to these aspects will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other aspects. Thus, the claims are not intended to be limited to the aspects shown herein, but is to be accorded the full scope consistent with the language claims, wherein reference to an element in the singular is not intended to mean “one and only one” unless specifically so stated, but rather “one or more. ” The word “exemplary” is used herein to mean “serving as an example, instance, or illustration. ” Any aspect described herein as “exemplary” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other aspects. Unless specifically stated otherwise, the term “some” refers to one or more. Combinations such as “at least one of A, B, or C, ” “one or more of A, B, or C, ” “at least one of A, B, and C, ” “one or more of A, B, and C, ” and “A, B, C, or any combination thereof” include any combination of A, B, and / or C, and may include multiples of A, multiples of B, or multiples of C. Specifically, combinations such as “at least one of A, B, or C, ” “one or more of A, B, or C, ” “at least one of A, B, and C, ” “one or more of A, B, and C, ” and “A, B, C, or any combination thereof” may be A only, B only, C only, A and B, A and C, B and C, or A and B and C, where any such combinations may contain one or more member or members of A, B, or C. All structural and functional equivalents to the elements of the various aspects described throughout this disclosure that are known or later come to be known to those of ordinary skill in the art are expressly incorporated herein by reference and are intended to be encompassed by the claims. Moreover, nothing disclosed herein is intended to be dedicated to the public regardless of whether such disclosure is explicitly recited in the claims. The words “module, ” “mechanism, ” “element, ” “UE, ” and the like may not be a substitute for the word “means. ” As such, no claim element is to  be construed as a means plus function unless the element is expressly recited using the phrase “means for. ”

[0098] While aspects of the present disclosure have been described in conjunction with the specific embodiments thereof that are proposed as examples, alternatives, modifications, and variations to the examples may be made. Accordingly, embodiments as set forth herein are intended to be illustrative and not limiting. There are changes that may be made without departing from the scope of the claims set forth below.

Claims

1.A method comprising configuration of satellite hopping ratios with SSB, common channels, and data on satellite beams for a satellite system on a satellite frequency band, with at least one SSB periodicity per beam hop.2.The method of claim 1, wherein the SSB and common channels are transmitted on wide beams, wherein a wide beam overlays several narrow beams and the wide beam is hopped with a wide beam specific hoping ratio.3.The method of claim 1, wherein data is transmitted on narrow beams, wherein a narrow beam is overlayed by a wide beam and the narrow beam is hopped with a narrow beam specific hoping ratio.4.The method of claim 1, wherein data on narrow beam can only be scheduled if no SSB or common channels transmitted on overlayed wide beams.5.The method of claim 1, wherein data may also be transmitted on wide beam.6.The method of claim 1, wherein close to 100 coverage ratio can be achieved with sufficiently low hopping ratio on wide beams or narrow beams.7.The method of claim 1, wherein the satellite service time calculation method based on SSB periodicity and hopping ratio.8.The method of claim 7, wherein the satellite service time calculation method can use a factor alpha if the wide / narrow beam serving time is not equally distributed for all the beams and the beam hopping pattern is pre-configured or has been informed to the UE.9.The method of claim 1, wherein the DRX Cycle based on hopping ratio for UE power saving enhancement.10.The method of claim 1, wherein a CORESET of 4 symbols or 8 symbols is enabled for PDCCH for coverage enhancement.

Images