CN103477697A

CN103477697A - 用于无线通信设备的分时隙接入及其控制

Info

Publication number: CN103477697A
Application number: CN2011800695683A
Authority: CN
Inventors: 邹加林; 苏帝普·帕拉特; 陈宇
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2031-04-02
Also published as: WO2012135996A1; JP2014510495A; KR20130137687A; EP2695469A4; US20140016624A1; EP2695469B1; EP2695469A1; CN103477697B; KR101583499B1; US9380606B2; JP5837180B2; US20160249387A1

Abstract

一种示例方法提供一种为无线通信设备确定接入时间和信道的方法。一个实施例包括在无线通信设备基于标识无线通信设备的标识号选择定期地重复接入周期中的多个时间间隔中的时间间隔用于传输接入信号、协商用于多个时间间隔中的选择的时间间隔的前导序列指派并且使用与前导序列指派对应的前导序列在多个时间间隔中的选择的时间间隔中通过接入信道传输接入信号。

Description

用于无线通信设备的分时隙接入及其控制

技术领域

本发明主要地涉及通信系统并且更具体地涉及无线通信系统。

背景技术

服务提供商正在开始开发、赋予和部署称为机器型通信设备的无线通信设备。机器型通信(MTC)设备与传统人际(H2H)通信设备不同，因为MTC设备通常涉及到在未必需要人类交互的视图之间的通信。例如MTC设备可以是被配置用于收集测量信息并且在特定时间间隔向中央服务器报告这一信息的无线用户设备。可以在广泛多种情境、比如用于自来水和电力公司的远程计量器读取、无线防盗和/或火警监视、天气监视、车辆跟踪、医疗监视等中使用MTC设备。

MTC设备具有与常规人际(H2H)无线通信设备的操作特性明显地不同的操作特性。常规H2H通信通常需要对于如若干分钟或者甚至若干小时一样长的间隔为在用户之间的基本上连续双工通信分配资源。对照而言，MTC设备通常在被相对长并且有时不规则的间隔分离的脉冲串中传输相对少量信息。例如用于远程读取水表的MTC设备可以仅在每月基础上传输指示用水量的信息脉冲串。对于另一示例，防盗报警器监视器可以仅在报警器被触发时传输信息脉冲串。因而，MTC设备也通常比常规H2H设备显著地更容许延迟，因为语音通信需要少于100ms或者更好的延迟。读取并且报告用水量的MTC设备可以能够容许数天或者甚至数周的传输延迟。另外，MTC设备经常固定到特定位置，因此这些设备的移动性可能显著地低于H2H设备的预计移动性。

预计MT设备的分布与手持无线通信设备的分布显著地不同。当前多代(2G/3G)无线通信系统已经被设计用于基于H2H设备的预计密度容纳每小区100用户级的容量。然而预计每个小区中的MTC设备数目高至少一个数量级，并且每个小区可能必须支持数以千计的MTC设备。来自这样庞大数目的MTC设备的随机传输的接入信号、比如通过随机接入信道传输的接入信号将几乎确定地导致很大数目的冲突。另外，来自某种MTC设备的传输往往在时间上强相关。例如办公大楼可以具有很大数目的远程监视的火灾报警器。在正常条件之下，火灾报警器除了用于验证它们正在操作的定期“存活”脉冲之外实质上未生成流量。然而如果火灾爆发，则所有报警器可能开始并行地传输大量信息脉冲串。来自小区中的大量MTC设备的相关信息脉冲串可能生成超负荷条件、拥塞和在接入信号之间的冲突。

一种用于平坦化来自机器型设备的接入信号的时间分布的提议是允许中央实体使用轮询方案来调度接入信号。基于轮询的方案需要网络(比如E-UTRAN)中的中央实体在预定报告时间寻呼每个设备以确定设备是否具有信息要传输。虽然E-UTRAN调度器逐个轮询设备可以避免冲突，但是这一方式引入大量信令开销、特别是在前向链路之上。未认为来自平坦化接入传输分布的效率增益使这一方法引入的高开销成本和复杂性合理。

备选提议是应用具有接入禁止机制的常规随机接入方法、比如使用随机后退以化解在随机接入信号(接入探测)之间的冲突。虽然这一方式可以平坦化接入信号的时间分布，但是开销成本将是明显的。例如，如果大量MTC设备同时发送随机接入请求信号，则可能生成大量接入冲突。后退请求信号中的一些请求信号将平坦化分布、但是仍然可能在请求设备数目大时导致在重传之间的附加冲突。使用后退和重传以化解冲突因此减少系统的效率(并且增加反向链路信令开销)。重传也可能引入来自MTC设备的报告的更多延迟并且产生实际关于报告时间的更多不确定。

发明内容

公开的主题内容涉及解决以上阐述的问题中的一个或者多个问题的影响。下文呈现公开的主题内容的简化发明内容以便提供公开的主题内容的一些方面的基本理解。这一发明内容不是公开的主题内容的穷尽概括。它也未旨在于标识公开的主题内容的重要或者关键要素或者界定公开的主题内容的范围。它的唯一目的是以简化形式呈现一些概念作为后文讨论的更具体描述的前序。

在一个实施例中，一种方法包括：在无线通信设备选择定期地重复接入周期中的多个时间间隔中的时间间隔用于传输接入信号，该选择基于标识无线通信设备的标识号来执行；在无线通信设备协商用于多个时间间隔中的选择的时间间隔的前导序列指派；并且在无线通信设备使用与前导序列指派对应的前导序列在多个时间间隔中的选择的时间间隔中通过接入信道传输接入信号。

在一个实施例中，可以预先布置或者指派通信设备的ID以最小化共享具体时间间隔的设备的数目。

在另一实施例中，协商前导序列包括：请求来自网络节点的用于多个时间间隔中的选择的时间间隔的前导序列指派；并且从网络节点接收用于多个时间间隔中的选择的时间间隔的前导序列指派。用于多个时间间隔中的选择的时间间隔的前导序列指派可以对无线通信设备是唯一的。

在一个实施例中，该方法也包括：接收阻止信号，该阻止信号指示多个时间间隔中的其中应当防止接入的至少第一时间间隔；并且基于阻止信号阻止使用与前导序列指派对应的前导序列在多个时间间隔中的选择的时间间隔中通过接入信道传输接入信号。

在一个实施例中，该方法也包括基于通过空中接口向无线通信设备广播的同步信息定义接入周期中的多个时间间隔，从而无线通信设备在时间间隔的编号相同的相同接入周期上与其它无线通信设备同步。

在一个实施例中，多个时间间隔是定期地重复接入周期中的多个时间隙，并且选择多个时间间隔中的时间间隔包括基于时隙编号选择多个时间间隔中的时间间隔，该时隙编号包括与时隙中的选择的时隙关联并且通过空中接口广播的系统帧号。在一个实施例中，选择多个时间隙中的时间隙可以包括在系统帧号等于以接入周期的时段为模的标识号时选择与系统帧号关联的时间隙。在另一实施例中，选择多个时间隙中的时间隙包括在系统帧号等于标识号的选择的部分或者排列时选择与系统帧号关联的时间隙。在又一实施例中，选择多个时间隙中的时间隙包括在系统帧号等于标识号的散列(hash)时选择与系统帧号关联的时间隙。

在一个实施例中，接入周期的时段等于用于无线通信设备的寻呼周期的时段，并且为通信设备选择多个时间间隔中的所述时间间隔包括选择紧接在为寻呼无线通信设备而指派的时间间隔之后的时间间隔。选择多个时间间隔中的所述时间间隔可以包括选择由用于无线通信设备的报告间隔确定的接入周期中的多个时间间隔中的时间间隔。

在一个实施例中，一种方法包括约束无线通信设备以在组成定期地重复接入周期的多个时间隙中的时间隙期间通过与协商的前导序列指派对应的接入信道传输接入信号。在一个实施例中，约束无线通信设备以在多个时间隙中的时间隙期间通过与协商的前导序列指派对应的接入信道传输接入信号可以包括约束无线通信设备以在系统帧号等于以接入周期的时段为模的标识号时在与系统帧号关联的多个时间隙中的时间隙中传输。在另一实施例中，约束无线通信设备以在多个时间隙中的时间隙期间通过与协商的前导序列指派对应的接入信道传输接入信号可以包括约束无线通信设备以在与用于多个时间间隔中的时间间隔的从网络节点接收的协商的前导序列指派对应的接入信道上传输。在又一实施例中，用于多个时间间隔中的时间间隔的前导序列指派对无线通信设备是唯一的。

在一个实施例中，该方法也包括：接收阻止信号，该阻止信号指示多个时间间隔中的其中应当防止接入信号的至少第一时间间隔；并且在第一时间间隔对应于多个时间间隔中的第一时间间隔时约束无线通信设备以防在多个时间间隔中的时间间隔中传输。在一个实施例中，约束无线通信设备以在所述多个时间隙中的所述时间隙中传输可以包括在系统帧号等于标识号的选择的部分时、在系统帧号等于标识号的散列时或者在系统帧号由基站预先指派时约束无线通信设备以在与系统帧号关联的时间隙中传输。

在一个实施例中，接入周期的时段等于用于无线通信设备的循环周期的时段，并且其中约束无线通信设备以在多个时间间隔中的所述时间间隔传输包括约束在无线通信设备以在紧接在为寻呼无线通信设备而指派的时间间隔之后或者在该时间间隔的时间间隔中传输。

在又一实施例中，该方法包括在由用于无线通信设备的报告间隔确定的接入周期期间的多个时间间隔中的所述时间间隔中从无线通信设备传输接入信号。

在一个实施例中，一种方法包括：响应于从无线通信设备接收对于用于组成定期地重复接入周期的多个时间间隔中的时间间隔的前导序列指派的请求，网络节点为无线通信设备确定用于多个时间间隔中的时间间隔的唯一前导序列指派；并且从网络节点向无线通信设备提供用于多个时间间隔中的时间间隔的唯一前导序列指派。

在一个实施例中，该方法还包括从网络节点广播定义多个时间隙的信息，这些时间隙组成用于随机接入信道的定期地重复接入周期，其中约束由基站服务的每个无线通信设备以在多个时间隙中的选择时间隙期间通过接入信道传输接入信号。

在一个实施例中，该方法包括检测在MTC设备与人际设备之间的冲突并且发送具有人际设备的ID的响应。在一个实施例中，该方法包括向MTC无线通信设备指派ID，从而设备均匀地分布于接入周期中的所有时间隙。在一个实施例中，基于MTC无线通信设备的优先级向MTC无线通信设备指派ID，从而向第一(例如低)优先级时隙指派第一(例如低)优先级设备并且向第二(例如高)优先级时隙指派第二(例如高)优先级设备。

附图说明

可以通过参照结合附图进行的以下描述来理解公开的主题内容，在附图中，相似标号标识相似要素，并且在附图中：

图1在概念上图示无线通信系统的一个示例实施例；

图2在概念上图示用于随机接入信道的定时图的一个示例实施例；

图3在概念上图示传输接入请求的方法的一个示例实施例；

图4在概念上图示监视接入请求的方法的一个示例实施例；

图5在概念上图示接入周期的一个示例实施例，其中向无线通信设备指派接入时隙和前导序列；

图6在概念上图示向MTC设备分配前导序列的方法的一个示例实施例；并且

图7在概念上图示由于系统拥塞而阻止多个接入时隙的一个示例实施例。

尽管公开的主题内容易有各种修改和备选形式，但是已经在附图中通过示例示出并且这里具体描述其具体实施例。然而应当理解，这里对具体实施例的描述未旨在于使公开的主题内容限于公开的特定形式，但是恰好相反，旨在于覆盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等效和备选。

具体实施方式

以下描述示例实施例。为了清楚，在说明书中未描述实际实现方式的所有特征。当然将理解，在任何这样的实际实施例的开发中，应当仅当做出许多实现方式特有决策以实现开发者的具体目标、比如符合随着实现方式而变化的与系统有关和与业务有关的约束。另外，将理解这样的开发工作可能复杂并且耗时、但是对于从本公开内容受益的本领域普通技术人员将是例行作业。

现在将参照附图描述公开的主题内容。在附图中示意地描绘各种结构、系统和设备仅用于说明并且以免本领域技术人员熟知的细节模糊本发明。然而包括附图以描述和说明公开的主题内容的示例。应当理解并且解释这里使用的字眼和短语具有与相关领域技术人员对那些字眼和短语的理解一致的含义。这里对术语或者短语的一致使用未旨在于暗示术语或者短语的特殊定义、即与如本领域普通技术人员理解的普通和通常含义不同的定义。在术语或者短语旨在于具有特殊含义、即除了本领域技术人员理解的含义之外的含义的程度上，将在说明书中以如下定义方式明确地阐述这样的特殊定义，该定义方式为术语或者短语直接地并且明确地提供特殊定义。

图1在概念上图示无线通信系统100的一个示例实施例。在所示实施例中，无线通信系统100包括在地理区域或者小区110内提供无线连通的基站105。在图1中描绘小区110为理想六边形。然而从本公开内容受益的本领域普通技术人员应当理解这是理想化并且实际小区可以具有不规则和/或随时间变化的边界。另外，在备选实施例中，基站105可以被配置用于例如使用多个天线或者天线阵列在小区110的部分或者扇区内提供无线连通。可以使用公知标准和/或协议来提供无线连通，并且为了清楚，这里仅讨论标准和/或协议的与要求保护的主题内容相关的那些方面。例如可以根据包括TDMA、FDMA、CDMA、UMTS、LTE、WiMAX等的无线标准和/或协议提供系统100中的无线连通。

一个或者多个人际(H2H)无线通信设备115(1-2)可以位于小区110内。H2H设备115可以使用与基站105的无线连接以相互通信或者与其它设备通过信。示例H2H设备115可以包括蜂窝电话、智能电话、笔记本计算机、膝上型计算机等。机器型无线通信(MTC)设备120也可以分布于整个小区110内。为了清楚，用标号“120”仅具体指示MTC设备之一。图1中所示MTC设备120的数目旨在于示例。从本公开内容受益的本领域普通技术人员应当理解MTC设备120的实际部署可以在小区110内包括数以百计或者数以千计的MTC设备120。

在一些实施例中，MTC设备120中的一些MTC设备是组125(1-2)的部分。例如组125(1)中的MTC设备120可以是在特定大楼内的火灾报警器或者烟雾检测器。对于另一示例，组125(2)中的MTC设备120可以是如下无线检测器，这些无线检测器形成用于大楼的安全系统的部分、比如开门检测器、玻璃破碎检测器、运动传感器等。组125中的MTC设备120未必需要物理地相互邻近。例如MTC设备120的组125可以部署于出租车中并且用来向调度者提供定期位置报告。

MTC设备120实施在特定间隔通过空中接口向基站105提供报告的一个或者多个MTC应用。在一个实施例中，在MTC设备120上操作的应用可以支持定期段数据报告。备选地，应用可以响应于从基站105接收的请求或者响应于出现某个条件或者标准提供数据。报告间隔可以根据应用类型显著地变化并且可以范围从少于一分钟到多于一个月。在允许MTC设备120很频繁地、例如在比分钟短得多的间隔报告的一些实施例中，MTC设备120可以保持于活跃模式中并且略过接入过程、由此在这些境况中减少或者避免接触冲突问题。另外，精确传输时间可以在如下容差内变化，该容差可以是总报告间隔的相当大的百分比、例如间隔的约1-10％，但是确切容差可以对于不同应用而不同。报告的数据可以包括测量、比如当天时间、温度、位置、测试条件/结果、环境条件等的值。可以使用在MTC设备120内并入的传感器来执行测量或者可以经由外部设备向MTC设备120提供测量用于通过空中接口传输。

在小区110内的大量MTC设备120可能潜在地导致在来自MTC设备120的反向链路接入传输之间的冲突。例如通过随机接入信道的大量接入请求信号可能导致相对大量冲突。MTC设备120可以共享与H2H设备115相同的随机接入信道，在该情况下，来自MTC设备120的接入信号也可能与来自H2H设备115的接入信号冲突。备选地，MTC设备120和H2H设备115可以利用不同信道以防止在两个类型的设备的传输之间的冲突。另外，在组125内的MTC设备120的接入信号可能在时间和空间上强相关。例如，如果火灾包含MTC设备125(1)的大楼中爆发，则可能的是这些设备125(1)中的如果不是全部则许多设备可能并行地或者甚至同时传输接入信号。这样的大量并行接入信号可能导致在这些接入信号之间的对应大量的冲突。

可以协调不同MTC设备120的接入请求/信号以减少在反向链路流量之间的冲突。在一个实施例中，可以将反向链路的时间结构划分成细分成时间间隔、比如反向链路信道的时间隙的系列定期地重复接入周期。MTC设备120可以尝试通过选择每个接入周期中的时间间隔之一用于传输接入请求来减少接入请求冲突的出现。MTC设备然后可以为多个时间间隔中的选择的时间间隔协商前导序列指派。在协商前导序列指派之后，MTC设备可以使用与前导序列指派对应的前导序列在多个时间间隔中的选择的时间间隔中通过接入信道传输接入信号。

例如在LTE系统中，每个MTC设备120可以如这里讨论的那样通过比较时隙的系统帧号(SFN)与它们的内部标识符来选择接入周期中的时间隙。在为选择的时隙协商前导序列指派之后，然后可以在选择的时间间隔中通过与前导序列指派的前导序列对应的接入信道传输接入请求。在其它实施例中，可以在其它方式中约束MTC设备120以在组成定期地重复接入周期的时间间隔之一期间通过与前导序列指派的前导序列对应的接入信道传输接入信号。例如可以约束MTC设备120以基于使用如下前导序列在选择的时隙中传输接入信号，该前导序列基于在例如制造或者安装MTC设备120期间向MTC设备预先指派的前导序列标识符。

图2在概念上图示用于随机接入信道205的定时图200的一个示例实施例。定时图200描绘可以在MTC设备、比如图1中描绘的MTC设备120使用的分时隙接入方法的一个实施例中出现的事件。在所示实施例中，两个MTC设备根据它们的报告周期传输接入请求信号。约束每个MTC设备使得仅允许它在接入周期内的它自己的接入时隙中并且使用它自己的指派的前导序列来传输接入请求。以这一方式约束接入信号传输可以通过使MTC设备以预先调度方式传输接入信号来减少或者最小化接入冲突可能性。可以使用每个MTC设备和网络二者可用的标识信息由和/或为MTC设备选择接入时隙，并且类似地，指派的前导序列可以基于MTC和/或网络可用的信息。接入定时因此可以在网络和MTC设备二者可预测。

将随机接入信道205暂时划分成定期地重复接入周期210。每个接入类型具有K个时间间隔的长度。在一个实施例中，接入周期210的单位是系统帧，并且对准接入周期210的边界与系统帧。例如，如果K＝4096，则每个接入周期210具有时隙持续时间等于一个系统帧持续时间(例如10ms)的4096个接入时隙215。接入时隙210的时段约为41s。然而从本公开内容受益的本领域普通技术人员应当理解K值可以对于不同小区和不同部署配置而不同。在一个实施例中，网络可以基于可以在小区中部署的MTC设备的总数的估计或者期望为小区确定K值。操纵更小数目的MTC设备的小区可以设置K为更低值、例如1024，并且操纵甚至更大数目的MTC设备的小区可以具有更大K值。

两个MTC设备实施分别具有报告间隔T1和T2的应用。在第一MTC设备中的应用在实线箭头220指示的时间启动传输接入请求，并且第二MTC设备的应用在虚线箭头225指示的时间启动传输接入请求。响应于应用启动接入请求，MTC设备首先选择下一接入周期中的接入时隙用来传输接入请求。

在一些情况下，两个MTC设备可以确定在相同接入周期期间启动传输接入请求。MTC设备中的任一MTC设备传输的接入请求也可能在相同接入周期期间与其它设备的传输潜在地冲突。

可以通过基于与不同MTC设备关联和/或标识不同MTC设备的信息选择接入周期210中的接入时隙215来避免冲突。在以LTE为例的所示实施例中，可以使用以接入周期中的时隙数目为模的系统帧号的值(SFN mod K)来标识接入时隙215。可以在如下主控信息块(MIB)中从小区或者基站广播SFN，该MIB也可以包括指示LTE下行带宽(DL BW)、传输天线数目、PHICH持续时间、它的间隙的信息和可能其它信息。通过跟踪广播的SFN信息，可以同步MTC设备与相同接入周期和接入时隙。向每个MTC设备允许基于比较SFN与标识MTC设备的信息而选择的接入时隙。例如每个MTC设备可以使用它的国际移动用户标识(IMSI)以选择如下时隙，该时隙的SNF mod K＝(IMSI+1)mod K。然而从本公开内容受益的本领域普通技术人员应当理解其它技术可以用来选择时隙。例如可以基于IMSI的最高有效位、IMSI的最低有效位、通过散列化IMSI而生成的伪随机数、向每个MTC指派的唯一编号等来选择时隙。为了最小化在MTC设备接入与寻呼之间的冲突可能性，可以选择系统广播的SFN周期以长到足以支持同步足够长的接入周期。例如在当前LTE标准中，可以向MIB添加SFN的4个MSB以保证MTC接入周期和寻呼周期足够长。例如，如果K＝4096，则将有可以在小区中支持的4096个唯一MTC设备ID。因此可以在接入周期中容纳数以千计的MTC设备而无冲突。

在一个实施例中，MTC设备可以通过对准MTC接入周期与寻呼周期来节省功率。MTC设备在它的寻呼时隙唤醒以查看是否有任何寻呼正在由网络发送。选择MTC设备的接入时隙为在寻呼时隙之后的时隙允许MTC设备对于附加时隙保持于活跃状态中，这有别于必须在寻呼时隙与接入时隙之间经过睡眠和唤醒过程循环。可以在一些实施例中为MTC设备定义更长DRX/寻呼周期以在为MTC设备支持寻呼时容纳大量MTC设备。例如可以配置寻呼周期和接入周期使得寻呼周期＝接入周期＞＝DRX周期。因此在这一实施例中对于MTC设备不允许设置寻呼周期小于DRX周期。考虑某些低成本MTC设备可能未支持寻呼和/或数据轮询，在数据报告由应用触发时，这些设备可以能够在它们在它们的寻呼时隙唤醒时为在下一接入时隙中的接入获取同步。在一个实施例中，只要系统实施用于防止在寻呼驱动的接入与自动化接入之间的冲突或者重复的机制，可以选择接入时隙为与MTC设备的寻呼时隙相同的时隙。

冲突或者其它接入失败尤其在有许多MTC设备和/或MTC设备与H2H用户设备共享相同接入信道的实施例中即使在运用描述的时隙选择技术时仍然可能出现。因而为了避免冲突，MTC设备与基站或者其它无线电接入网络节点协商在选择的时隙中的指派的前导序列。在一个实施例中，基站维护为相应MTC设备指派的时隙和前导序列的列表并且为将在任何特定时隙中接入基站的每个MTC设备指派唯一前导序列。在另一实施例中，在向为特定时隙请求前导序列指派的MTC设备指派所有可能唯一前导序列之后，基站向MTC设备指派非唯一(即已经指派的)前导序列。在这一实施例中，在MTC的初始接入尝试失败时，MTC设备可以根据多个备选实施例继续。在这些实施例中的第一实施例中，MTC设备遵循现有重试过程(例如随机后退)、然后尝试再次执行接入。然而可能有增加的接入冲突可能性，因为重试尝试是随机接入。在这些实施例中的第二实施例中，MTC设备后退到下一接入周期、然后在下一接入周期中的它的选择的接入时隙重试。这一方式具有很低冲突可能性，并且过程比具有接入禁止的常规随机接入过程更容易实施。这一选项的缺点可能是MTC设备必须等待直至下一接入周期执行接入而产生的后退延迟。然而对于MTC设备，接入周期延迟可以是可容许的。例如如4096帧的接入周期近似一样长的延迟将近似为41s，这在与长得多的数据报告周期、例如30分钟比较时并不显著。在这些实施例中的第三实施例中，网络调度重试尝试。例如网络可以确定MTC设备可以使用哪个接入时隙以传输接入请求信号。如果未接收接入请求，则网络可以轮询该MTC设备。这一方式的优点是可以减少重试延迟和重试冲突。然而可能显著地增加用来支持MTC设备的网络功能的复杂性。

图3在概念上图示传输接入请求的方法300的一个示例实施例。在上电初始化阶段，MTC设备为随机接入信道的预选选择的时隙协商(在302)前导序列。基站将指派与共享相同时隙的其它MTC设备的前导序列唯一地不同的前导序列。在所示实施例中，MTC设备基于报告时间间隔检测(在305)报告时间。例如在MTC设备上运行的应用可以确定报告时间间隔从上个报告起已经流逝、因此可以通知MTC设备接入网络以提供报告。MTC设备可以标识它的下一可用接入时隙用于接入。如果它的接入时隙在这一接入周期中已经过去，则MTC设备可以监视(在310)下一可用接入周期的时隙的系统帧号以确定时隙的SFN并且通过比较SFN与标识号、比如MTC设备的IMSI来选择或者标识它的时间隙。在所示实施例中，接入周期包括K个时隙，并且MTC设备选择具有如下SFN的时隙，该SFN满足条件(在315)SFN mod K＝ID mod K。然而如这里讨论的那样，MTC设备可以使用其它标准用于选择(在315)用于传输接入请求的时隙。在标识它自己的接入时隙之后，MTC设备在随机接入信道的预先选择的时隙中传输(在320)具有指派的前导序列的接入请求。

图4在概念上图示监视接入请求的方法400的一个示例实施例。在所示实施例中，可以在基站、基站路由器、接入点或者任何其它设备或者用来向MTC设备和/或H2H用户设备提供无线连通的设备中实施方法400。为MTC设备确定、然后通过空中接口向小区和/或与基站关联的扇区中广播(在405)接入周期。如这里讨论的那样，接入周期通过将传输间隔划分成被细分为时间间隔、比如反向链路信道的时间隙的系列定期地重复接入周期来定义反向链路的时间结构。接入周期(K)的时段可以由基站确定或者可以由某个其它实体提供给基站。MTC设备减少并且跟踪广播的接入时隙号(SFN)和接入周期。它们因此可以与相同接入时隙号和周期同步。

基站确定或者监视(在410)标识位于小区内的MTC设备(或者其它用户设备)的信息。在所示实施例中，向每个MTC设备和其它移动单元指派可以向基站传达的国际移动用户标识符(IMSI)。基站可以确定(在415)由不同MTC设备用于接入时隙的信息是否相同并且是否已经向特定接入时隙指派用于与接入时隙使用的前导序列。例如基站可以基于IMSI1mod K确定(在415)无线通信设备将在其中传输接入信号的时隙以及是否已经向无线通信设备指派前导序列。例如在对于具有IMSI值IMSI1和IMSI2的设备有IMSI1modK＝IMSI2mod K并且这些模值相同时，两个设备利用接入周期的相同时隙，因此可能增加接入信道上的在这两个设备之间的冲突可能性。因而，第一次向基站提供用于无线通信设备的IMSI，基站为无线通信设备指派唯一前导序列用于通过接入信道传输接入信号。基站因此指派(在420)唯一前导序列用于在时隙中由无线通信设备使用，从而向接入周期中的相同时隙指派的两个设备将利用不同前导序列。基站可以寻呼MTC设备之一并且向MTC设备通知(在423)时隙偏移。然后，MTC设备可以在具有与基于IMSI的编号相等的时隙号的时隙并且使用指派的前导序列来执行接入。以这一方式，可以指导MTC设备到在这一小区中未占用的接入时隙/前导序列组合。可以重复这一过程直至在小区内的所有MTC设备和/或用户设备具有用来选择接入周期的时隙和前导序列的信息的唯一值。然而在一些实施例中，例如如果未预计共享相同信息的设备频繁地冲突，则在标识信息之间的某个重叠可以是可容许的。

在另一实施例中，取代MTC设备本身基于设备ID确定它的接入时隙，小区的基站可以通过信令向MTC设备为时隙指派专用接入时隙号和专用前导序列。例如基站可以在MTC设备第一次部署于由基站服务的小区或者扇区中时向MTC设备传输专用接入时隙号和前导序列。可以从可用接入时隙号和前导序列组合的池抽取专用接入时隙号和前导序列以避免与从池被先前指派其它专用接入时隙号的MTC设备冲突。这一实施例可以减少或者消除在特定小区内的MTC设备之间的冲突而代价为在第一次部署MTC设备时的更多信令开销和复杂性。然而许多MTC设备固定或者具有很有限的移动性，因此未预计它们频繁地离开它们的初始小区。预计一些MTC设备对于它们的整个操作寿命保持于它们的初始小区中。允许基站选择专用接入时隙号和前导序列并且向MTC设备传输它们的附加成本因此可以在MTC设备的寿命内平均时相对小。

基站可以使用标识信息以预测并且监视(在425)MTC设备和/或其它用户设备使用的接入时隙和接入信道前导序列对。在基站在预测的时隙和信道中从MTC设备和/或用户设备接收(在430)信息时，它然后可以继续监视接入时隙和接入信道前导序列对。然而如果未从MTC设备成功接收信息和/或其它用户设备接入请求在用于预测的时隙的指派的接入信道前导序列中则错误可能已经出现。例如无线通信设备可能无法在指派的信道上在选择的接入时隙中传输接入请求。对于另一示例，无线通信设备可以传输接入请求，但是基站可能无法恰当地解码接收的传输。基站因此可以寻呼(在435)预计在监视的接入时隙中传输的MTC设备和/或其它用户设备。寻呼可以用来确定MTC设备(或者其它用户设备)是否正在小区内正确地操作。

图5在概念上图示接入周期的一个示例实施例，其中向特定扇区的无线通信设备指派接入时隙和前导序列。如图5中所示，静止或者低移动性MTC设备与接入周期的特定时间隙关联并且被指派用于利用该时间隙的特定前导序列。在以每扇区为基础向MTC设备预先指派设备ID和前导序列时，MTC设备将占用一个接入时隙并且具有与共享相同时隙的其它MTC设备不同的唯一前导序列。即使随机指派设备ID，为与MTC设备关联的时隙指派唯一前导序列仍然将辅助避免冲突。因此，可以在扇区中布置大量设备(例如50000)而在接入周期中无接入冲突。

预先指派设备ID也可以辅助将MTC均匀分布到接入周期的时隙中。另外，预先指派设备ID可以用来对具有相似优先级的MTC设备进行分组(例如向MTC设备组或者类型指派特定设备ID集合或者范围)以便将MTC设备集合映射到接入周期中的相同时间间隔用于使用指派的前导序列来传输接入请求。以这一方式，可以提供附加控制以通过防止在特定时间隙中传输来约束特定MTC设备组或者类型的接入请求传输。

图6在概念上图示向MTC设备指派前导序列的方法的一个示例实施例。在初始上电时，(在505)静止/低移动性MTC设备经由消息中的指示来指示这一特性并且也指示它的ID。响应于接收MTC设备ID，e节点B基于它对在它的覆盖中的所有设备的了解来标识具体时隙中的MTC设备数目并且为MTC设备进行前导序列指派。e节点B向MTC设备提供(在515)唯一前导序列指派用于由将来使用。然而人际移动设备可以移入小区并且使用与MTC设备相同的前导序列，这可能引起冲突。因此，在一个实施例中，在无线网络检测到冲突时，网络将以更高优先级向人际(H2H)设备做出响应而在响应消息中有H2H设备的ID。

图7在概念上图示由于系统拥塞而阻止多个接入时隙的一个示例实施例。可以向MTC设备指派与优先级水平对应的ID，从而向接入周期中的低编号时隙指派低优先级时隙。例如向低优先级MTC指派的ID可以散列到低编号时隙中。响应于检测到系统拥塞，e节点B可以基于拥塞水平阻止接入周期中的时隙的选择百分比(例如一半、50％、25％)以便减少拥塞。可以基于优先级执行阻止；也就是说，可以首先阻止用于最低优先级MTC流量的时隙。可以向与特定时隙关联的无线通信设备传达待阻止的时隙的标识以便将约束无线通信设备以防在接入周期的一个或者多个时间间隔中在接入信道上传输。

例如可以定义优先级以从低到高与时隙关联。网络设备转发(例如广播)具有如下掩码的消息，该掩码向UE指示将阻止哪些时隙。如果UE看见它的指派的时隙将被阻止，则UE不应执行接入(即应当被约束以防执行接入)。如果定义与优先级关联的时隙，则掩码将从具有低优先级的时隙开始。如果未定义优先级，则可以定期地或者随时对掩码随机地进行移位以向所有MTC设备保证公允水平。因此，MTC设备可以接收如下阻止信号，该信号指示多个时间间隔中的其中应当防止接入的至少第一时间间隔。随后，MTC设备将基于阻止信号阻止使用与前导序列指派对应的前导序列在多个时间间隔中的选择的时间间隔中通过接入信道传输接入信号。

注意尽管描述的对应性在低优先级与低编号时隙之间，但是被分配低优先级编号的ID可以散列到高编号时隙中，因此将在拥塞期间首先阻止高编号时隙。也可以是MTC设备的MTC设备ID和关联优先级以不相交方式对应于时隙。例如最低优先级MTC设备可以映射到包括多个低编号时隙和多个高编号时隙的时隙集合。因为在该情况下，阻止掩码可以在向适当MTC设备传达的待阻止的特定时隙出现拥塞事件时应用于一些低编号时隙和一些高编号时隙。

如以上提到的那样，在一个实施例中，可以向MTC设备随机地指派ID。在随机地指派MTC设备ID时，将向设备随机地指派接入时隙。此外，在一个实施例中，设备也随机地挑选前导序列。在这一实施例中，附加增强、比如动态地调整随机接入响应(RAR)检测窗和后退可以进一步提高接入性能。

在随机接入中有两个瓶颈：RAR窗大小和msg3传输(依次为：msgl为接入请求；msg2为随机接入响应；并且msg3为移动站确认)。首先，对于RAR窗大小，假设系统具有用于在每个子帧中分配至多三(3)个前导序列的资源。在RAR窗大小为五(5)时，可以有分配的至多十五(15)个前导序列。这对于大量MTC接入是不够的。另一瓶颈是msg3传输。总言之，冲突的前导序列通常不能被eNB发现，因此eNB发送回RAR消息，并且所有冲突的UE将接收相同RAR消息。这引起msg3的冲突直至达到重传限制。重传msg3引起大量延迟并且浪费系统资源。

用于第一瓶颈的一种解决方案是根据接入负载优化RAR窗大小。eNB可以根据接收的前导序列的数目估计UE的接入强度。线性估计可以简化估计。传输的msg1的数目可以与所需RAR窗大小近似地线性。因此例如如果在使用中的窗大小为五(5)，则应当控制传输的msg1的数目在三十(30)以下。并且另外在这一数目以下，所有UE可以接入而无任何限制。在eNB知道这一点时，它可以估计冲突概率并且向UE指示例如当前接入强度、冲突概率和调节的接入参数以配置新接入时隙长度。可以利用步进粒度、例如10％步进、即使时隙长度增加或者减少10％。

可以将Msg3冲突概率建模为二阶多项式并且由msg1的冲突概率表达(Y＝ax^2+bx+c)。

在获得msg3冲突概率估计之后，如果估计的msg3冲突概率大于预定义阈值，则UE不会接入系统。它将在后退时间之后返回检验(例如后退Slot_K_system)。

如果msg3冲突概率少于阈值，则UE基于试过的前导序列尝试数目(例如number_preamble_tx)应用新接入扰动参数以选择接入时机。在一个实施例中，可以确定用于UE的接入时隙的值为：

Slot_k＝number_preamble_tx*(msg1_detection_prob)*Slot_K_system

由于在冲突期间UE可能在试过最大数目的前导序列尝试(例如MAX_preamble_tx)——3GPP假设为十(10)—之后失败，所以在多个尝试之(例如少数尝试)后，UE应当确信不应超过这一限制。因此，UE应当在MTC设备接入浪涌可以结束或者消退时等待更长时间。

注意Slot_K_system是系统指示的时隙长度参数。

也注意给定msg1_detection_prob如下：

1 - \frac{1}{e^{i}}

其中i指示第i个前导序列传输。

eNB可以定期地更新以上讨论的接入信息并且向小区中的UE广播这一信息。

这里描述的技术的实施例具有较常规方式而言的多个优点。例如约束每个MTC设备以使用特定前导序列在接入周期的特定时隙中传输接入请求可以减少或者最小化与其它MTC设备和/或其它H2H设备的接入冲突可能性。减少冲突允许例如通过减少为了调度接入请求而需要的信令开销并且通过减少冲突和后续后退传输所产生的重传数目来更高效地使用无线电资源。对于另一示例，MTC设备的报告时间在网络更可预测(相对于随机接入)，因为网络已经知道用来选择接入时隙和将在接入时隙中利用的前导序列的信息、例如SFN和MTC设备的IMSI。在接入时隙选择方式中的前向链路开销和/或拥塞对于相同冲突性能水平比在轮询方式中更小。另外，对现有机制的影响小。

在软件或者对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示方面呈现公开的主题内容的部分和对应具体描述。这些描述和表示是本领域普通技术人员用来将他们的工作实质有效地传达给本领域其他普通技术人员的描述和表示。算法如这里使用该术语那样或者如一般使用它那样被设想为促成所需结果的自一致步骤序列。步骤是需要物理操纵物理数量的步骤。通常但是未必，这些数量采用能够存储、传送、组合、比较和另外操控的光、电或者磁信号的形式。主要出于常用法考虑，将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数等已经证实有时是方便的。

然而应当谨记所有这些和相似术语将与适当物理数量关联并且仅为应用于这些数量的方便标注。除非另有具体指明或者如从讨论中清楚的那样，术语、比如“处理”或者“计算”或者“运算”或者“确定”或者“显示”等指代如下计算机系统或者相似电子计算设备的动作和过程，该计算机系统或者相似电子计算设备将计算机系统的寄存器和存储内表示为物理、电子数量的数据操控并且变换成计算机系统存储器或者寄存器或者其它这样的信息存储、传输或者显示设备内相似地表示为物理数量的其它数据。

也注意通常在某个形式的程序存储介质上编码或者在某个类型的传输介质之上实施公开的主题内容的由软件实施的方面。程序存储介质可以是磁(例如软盘或者硬驱动)或者光学(例如紧致盘只读存储器或者“CD ROM”)并且可以是只读或者随机存取。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴线缆、光纤或者本领域已知的某一个其它适当传输介质。公开的主题内容不受任何给定的实现方式的这些方面限制。

以上公开的具体实施例仅为示例，因为可以用从这里的教导中受益的本领域技术人员清楚的不同、但是等效方式修改并且实现公开的主题内容。另外除了如在所附权利要求中描述的那样未旨在于限于这里示出的构造和设计细节。因此清楚的是可以变更或者修改以上公开的具体实施例并且认为所有这样的变化在公开的主题内容的范围内。因而这里寻求的保护如在所附权利要求中阐述的那样。

Claims

1.一种方法，包括：

在无线通信设备中选择定期地重复接入周期中的多个时间间隔中的一个时间间隔用于传输接入信号，所述选择基于标识所述无线通信设备的标识号来执行；

在所述无线通信设备中协商用于所述多个时间间隔中的所选择的时间间隔的前导序列指派；并且

在所述无线通信设备中使用与所述前导序列指派对应的前导序列在所述多个时间间隔中的所述所选择的时间间隔中通过接入信道传输所述接入信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中协商所述前导序列包括：

请求来自网络节点的用于所述多个时间间隔中的所述所选择的时间间隔的所述前导序列指派；并且

从所述网络节点接收用于所述多个时间间隔中的所述所选择的时间间隔的所述前导序列指派。

3.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述多个时间间隔中的所述所选择的时间间隔的所述前导序列指派对所述无线通信设备是唯一的。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收阻止信号，所述阻止信号指示所述多个时间间隔中的至少第一时间间隔，在所述第一时间间隔中应当防止接入；并且

基于所述阻止信号阻止使用与所述前导序列指派对应的前导序列在所述多个时间间隔中的所述所选择的时间间隔中通过接入信道传输所述接入信号。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于通过空中接口向所述无线通信设备广播的同步信息来定义所述接入周期中的所述多个时间间隔，从而所述无线通信设备在所述时间间隔的编号相同的相同接入周期上与其它无线通信设备同步。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个时间间隔是所述定期地重复接入周期中的多个时间隙，并且其中选择所述多个时间间隔中的一个时间间隔包括基于时隙编号选择所述多个时间间隔中的一个时间间隔，所述时隙编号包括与所述时隙中的所述所选择的时隙关联并且通过所述空中接口广播的系统帧号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中选择所述多个时间隙中的一个时间隙包括在所述系统帧号等于以所述接入周期的时段为模的所述标识号时选择与所述系统帧号关联的时间隙。

8.根据权利要求6所述的方法，其中选择所述多个时间隙中的一个时间隙包括在所述系统帧号等于所述标识号的选择的部分或者排列时选择与所述系统帧号关联的时间隙。

9.根据权利要求6所述的方法，其中选择所述多个时间隙中的一个时间隙包括在所述系统帧号等于所述标识号的散列时选择与所述系统帧号关联的时间隙。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述接入周期的时段等于用于所述无线通信设备的寻呼周期的时段，并且其中为所述通信设备选择所述多个时间间隔中的所述时间间隔包括选择紧接在为寻呼所述无线通信设备而指派的时间间隔之后的时间间隔。

11.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述多个时间间隔中的所述时间间隔包括选择由用于所述无线通信设备的报告间隔确定的接入周期中的所述多个时间间隔中的一个时间间隔。