CN103533657B - 在基于机器类通信的通信网中为用户设备配置带宽的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在基于MTC的通信系统的基站中用于为MTC用户设备配置带宽的方法，其中，MTC用户设备的带宽小于MTC的系统带宽，所述方法包括如下步骤：接收来自MTC用户设备的第一消息，第一消息指示MTC用户设备根据预先确定的选择策略所选择的带宽相对于系统带宽的偏置，其中所选择的带宽覆盖系统带宽的中心频带；根据第一消息确定MTC用户设备所选择的带宽。依据本发明的方案，在通过分配更宽的带宽来扩展MTC的容量时，能够非对称地扩展MTC系统带宽和MTC设备带宽。能够在增加MTC系统带宽的同时，维持MTC设备的带宽，或者减小MTC设备带宽的增幅，从而节省基于机器类通信的通信系统中设备的成本。

Description

在基于机器类通信的通信网中为用户设备配置带宽的方法
技术领域
本发明涉及基于机器类通信的通信系统，具体地，涉及在基于机器类通信的通信系统中为机器类通信用户设备配置带宽的方法和装置。
背景技术
机器类通信(MachineTypeCommunication：MTC)是在长期演进LTE(LongTermEvolution)系统中新引入的项目。MTC用户设备很可能是执行简单应用并每次生成小量数据包的仪表类设备，例如电表等。虽然MTC用户设备产生的数据包可能非常小，但是为了上传这些小的数据包，需要很多信令的交互。因此机器类通信占用了一定量的带宽。
随着MTC的发展，在基于MTC的通信系统中MTC用户设备的个数持续增长，因此现行标准中分配给机器类通信的带宽1.08MHz很难满足将来的应用。3MHz或5MHz带宽可能更合适，其中MTC的容量更大，并且通过频率分集能够实现的性能更好。
增加MTC的系统带宽并同时对称地增加MTC用户设备的带宽，能够满足机器类通信的带宽要求。但是因为射频单元的成本大约占MTC用户设备总成本的40％，如果增加MTC用户设备的带宽会大大地增加MTC用户设备的成本。
发明内容
基于以上考虑，如果能够提出一种能够非对称地扩展MTC系统带宽和MTC用户设备的带宽的带宽配置方法将是非常有益的。
根据本发明的第一方面，提出了一种在基于机器类通信的通信系统的基站中用于为机器类通信用户设备配置带宽的方法，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述方法包括如下步骤：接收来自所述机器类通信用户设备的第一消息，所述第一消息指示所述机器类通信用户设备根据预先确定的选择策略所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置，其中所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；根据所述第一消息确定所述机器类通信用户设备所选择的带宽。
在依据本发明的一个实施例中，在接收来自所述机器类通信用户设备的第一消息之前，所述方法还包括步骤：向所述机器类通信用户设备发送第二消息，所述第二消息指示所述用于机器类通信的系统带宽的大小。或者还包括步骤：向所述机器类通信用户设备发送第三消息，所述第三消息指示所述预先确定的选择策略。
在依据本发明的一个实施例中，所述预先确定的选择策略包括以下各项中的任意一项或多项的组合：随机选择、根据概率分布选择、根据所述机器类通信用户设备的类型选择。
根据本发明的第二方面，提出了一种在基于机器类通信的通信系统的机器类通信用户设备中用于辅助带宽配置的方法，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述方法包括如下步骤：根据预先确定的选择策略选择用于所述机器类通信用户设备的带宽，并确保所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；向所述基站发送第一消息，所述第一消息指示所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置。
根据本发明的第三方面，提出了一种在基于机器类通信的通信系统的基站中用于为机器类通信用户设备配置带宽的装置，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述装置包括：第一接收装置，用于接收来自所述机器类通信用户设备的第一消息，所述第一消息表示所述机器类通信用户设备根据预先确定的选择策略所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置，其中所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；确定装置，用于根据所述第一消息确定所述机器类通信用户设备所选择的带宽。
根据本发明的第四方面，提出了一种在基于机器类通信的通信系统的机器类通信用户设备中辅助带宽配置的装置，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述装置包括：选择装置，用于根据预先确定的选择策略选择用于所述机器类通信用户设备的带宽，并确保所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；第二发送装置，用于向所述基站发送第一消息，所述第一消息指示所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置
依据本发明的方案，MTC用户设备能够在接入前选择偏置，该偏置能够由用户设备本身随机地、或根据概率分布、或根据MTC用户设备的类型选择。并且所有的MTC用户设备选择的带宽至少在中心频带(即6RB)重叠，以接收关键系统信息。在接入期间MTC用户设备将频率偏置报告给基站。这样的好处在于，在通过分配更宽的带宽来扩展MTC的容量时，能够非对称地扩展MTC系统带宽和MTC设备带宽。能够在增加MTC系统带宽的同时，维持MTC用户设备的带宽，或者减小MTC用户设备带宽的增幅，从而节省基于机器类通信的通信系统中用户设备的成本。
对于3MHz带宽MTC带宽被扩展了60％，对于1.4MHz带宽MTC带宽被扩展了76％。进一步考虑直流问题，基于MTC的通信系统中的基站可使用更宽的射频带宽，但是MTC用户设备可使用窄的基带带宽，或者保持MTC用户设备的中心下行子载波。
本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图中：
图1示出了现有技术中机器类通信用户设备与基站进行消息传输的示意图；
图2示出了依据本发明的一个实施方式的方法流图；
图3示出了依据本发明的一个实施例的机器类通信用户设备选择的带宽和系统带宽的关系；
图4示出了依据本发明的一个实施例的在基站中用于为机器类通信用户设备配置带宽的装置框图；
图5示出了依据本发明的一个实施例的在机器类通信用户设备中辅助带宽配置的装置框图。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
图1示出了现有技术中MTC的用户设备与基站eNB进行消息传输的示意图。如图所示，该过程为用户设备接入网络直至无线资源控制RRC(RadioResourceControl)连接释放的过程。
一方面，虽然MTC用户设备生成的数据包可能非常小，但是由图1示出的完整的基于短消息业务的数据上传过程可以看出，上传一些小的数据包需要很多信令的交互。
另一方面，这一过程中数据以及信令的传输都将经由物理下行控制信道(PhysicalDownlinkControlChannel：PDCCH)调度，并进一步产生PDCCH载荷。如上所述，业务的主要部分是信令，并且下行传输和上行传输是对称的并且将产生相似量的上层信令和数据载荷。如果考虑PDCCH，下行载荷可能大约是上行载荷的2倍。容量的瓶颈很可能在于下行或者既在于下行也在于上行。因此在考虑所需要的最大带宽时需要考虑下行容量。
下面具体地分析不同带宽的基于MTC的通信系统的容量。
具体地，为了保持向下兼容，将MTC的增强的物理下行控制信道(enhancedPhysicalDownlinkControlChannel：ePDCCH)设计为类似物理层信令信道。因此，将一部分物理下行共享控制信道(PhysicalDownlinkSharedControlChannel：PDSCH)的数据区域用于PDCCH，并由此影响了数据容量。在下面的分析中假设ePDCCH与PDSCH复用，且复用的粒度是一个物理资源块(PhysicalResourceBlock：PRB)对。考虑到对于1.08MHz带宽只有6个资源块，资源是非常有限的，很难满足将来的应用。
RRC消息的大小根据不同的选择字段而变化，下表列出了几种封装在下行专用控制信道(DedicatedControlChannel：DCCH)或下行公共控制信道(CommonControlChannel：CCCH)中的下行RRC消息大小的示例。对于1.5bps/Hz频谱效率，一个PRB对近似有540bit的容量，因此通常，每次传输仅需要一个或两个PRB对。
表1下行RRC消息大小
消息 消息大小(比特)
RRC连接建立 356
RRC连接重新配置 610
安全模式命令 17
RRC连接释放 45
为了完成图1所示的会话，用户设备可能需要23个PDCCH和12个下行传输。基于此，得出的容量如下表所示。能够看出，对于各带宽，各最差情况下的容量是42、107和178会话/s。一个会话包括图1所示的完整过程。应当注意，由于PDCCH搜索空间、调度算法和无线条件的限制，系统可能不能总是达到其最大容量。所以每秒的实际会话数量可能比计算的值小。另一方面，单RX接收机可能进一步减小容量。此外，中心频带还用于传输系统信息并可能用于传输包括RACH信息的其他消息。根据TR37.868，如果MTC业务在几秒内同时到达，对于不同的应用场景，到达强度会增加几十到几百倍。
表2基于MTC的通信系统容量
因此，现行标准中分配给机器类通信的带宽1.08MHz很难满足将来的应用。3MHz或5MHz带宽可能更合适，其中MTC的容量更大，并且通过频率分集能够实现的性能更好。
本发明旨在提出一种能够非对称地扩展MTC系统带宽和MTC用户设备的带宽的带宽配置方法。因此在下面对实施例的描述中，假定MTC用户设备的带宽小于基站侧配置的用于MTC的系统带宽。
图2示出了依据本发明的一个实施例的方法流图。在该实施例中，MTC用户设备的带宽为3M，而基站侧配置的用于MTC的系统带宽为5M。
具体地，在方法步骤S201中，基站eNB向机器类通信用户设备发送第二消息以及第三消息。其中，第二信息指示用于机器类通信的系统带宽的大小，第三消息指示MTC用户设备在选择带宽时应当依据的预先确定的选择策略。其中预先确定的选择策略可以是随机选择、根据概率分布选择或根据MTC用户设备的类型选择中的任意一项或是它们的任意组合。
本领域技术人员能够理解的是，方法步骤S201对于本发明的实现并不是必要的。作为替代方案，如果预先将MTC系统带宽的大小和/或选择策略预先配置在MTC用户设备中，则可以省去图2中的方法步骤S201或只在方法步骤S201中发送未预先配置在MTC用户设备中内容。
本领域技术人员能够理解的是，当确定选择策略为根据概率分布选择时，基站eNB还需要向MTC用户设备发送关于概率分布特性的信息。替代地，也能够将概率分布特性信息预先配置在MTC用户设备中。当确定选择策略为根据MTC用户设备的类型选择时，基站eNB还需要向MTC用户设备发送关于MTC用户设备类型和偏置之间的对应关系。类似地，也能够将该对应关系预先配置在MTC用户设备中。
随后，在方法步骤S202中，MTC用户设备根据预先确定的选择策略选择用于该MTC用户设备的带宽，并确保所选择的带宽覆盖MTC系统带宽的中心频带。
图3示出了依据本发明的一个实施例的MTC用户设备选择的带宽和MTC系统带宽的关系。具体地，图3中示出了两个MTC用户设备MTCUE1和MTCUE2分别选择的带宽。如图3所示，两个MTC用户设备MTCUE1和MTCUE2所选择的带宽在MTC系统带宽的中心频带区域是相互重叠的。在这一实施例中，MTC系统带宽的中心频带区域包括6个物理资源块。这6个物理资源块用于传输关键系统信息。
在图3所示的实施例中，MTCUE1选择的带宽的最低频点相对于系统带宽的最低频点的偏置是在保证所选择的带宽覆盖系统带宽的中心频带的情况下能够选择的最大偏置。MTCUE2选择的带宽的最低频点相对于系统带宽的最低频点的偏置是0，是在保证所选择的带宽覆盖中心频带的情况下能够选择的最小偏置。
在依据本发明的一个实施例中，机器类通信用户设备选择的带宽相对于系统带宽的偏置仅有最小值和最大值两种选择方案。在这种情况下，机器类通信用户设备在向基站报告时，在第一消息中仅用一个比特的数据就能够表示其所选择的带宽，由此能够减少需要传输的数据量，从而减少所占用的资源。
在依据本发明的另一个实施例中，能够类似地用MTC用户设备选择的带宽的最高频点相对于系统带宽的最高频点的偏置或者MTC用户设备选择的带宽的中心子载波相对于系统带宽的中心子载波的偏置来表示MTC用户设备选择的带宽相对于系统带宽的偏置。
本领域技术人员能够理解的是，在依据本发明的其他实施例中，MTC用户设备选择的带宽相对于MTC系统带宽的偏置能够是最小值和最大值之间的任意值。在系统带宽为20M的实施例中，系统带宽包括110个物理资源块，偏置能够是0-42个资源块。
下面回到图2，在方法步骤S202之后，MTC用户设备在方法步骤S203中在接入时，将其在方法步骤S202中选择的带宽相对于系统带宽的偏置报告给基站eNB。具体地，MTC用户设备在方法步骤S203中向基站发送第一消息，第一消息包括MTC用户设备所选择的带宽相对于系统带宽的偏置。在依据本发明的一个实施例中，第一消息还包括该MTC用户设备的带宽大小。在另一实施例中，MTC用户设备的带宽大小是固定的，并且能够预先配置在基站中。
图4示出了依据本发明的一个实施例的在基站中用于为机器类通信用户设备配置带宽的装置框图。如图4所示，用于为机器类通信用户设备配置带宽的装置400包括第一接收装置401和确定装置402。
第一接收装置401用于接收来自机器类通信用户设备的第一消息，第一消息表示机器类通信用户设备根据预先确定的选择策略所选择的带宽相对于系统带宽的偏置，其中所选择的带宽覆盖系统带宽的中心频带。
确定装置402用于根据第一接收装置401接收到的第一消息确定机器类通信用户设备所选择的带宽。
在依据本发明的另一个实施例中，用于为机器类通信用户设备配置带宽的装置400还包括第一发送装置(未示出)，用于向机器类通信用户设备发送第二消息和/或第三消息，其中，第二消息指示用于机器类通信的系统带宽的大小，第三消息指示预先确定的选择策略。
图5示出了依据本发明的一个实施例的在机器类通信用户设备中辅助带宽配置的装置框图。如图5所示，用于辅助带宽配置的装置500包括：选择装置501和第二发送装置502。
选择装置501用于根据预先确定的选择策略选择用于机器类通信用户设备的带宽，并确保所选择的带宽覆盖系统带宽的中心频带。
第二发送装置502用于向基站发送第一消息，第一消息指示所选择的带宽相对于所系统带宽的偏置。
在依据本发明的另一个实施例中，用于辅助带宽配置的装置500还包括第二接收装置(未示出)，用于从基站接收第二消息和/或第三消息，其中，第二消息指示用于机器类通信的系统带宽大小，第三消息指示预先确定的选择策略。
需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本发明的限制。任何不背离本发明精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；装置前的“一个”不排除多个这样的装置的存在；在包含多个装置的设备中，该多个装置中的一个或多个的功能可由同一个硬件或软件模块来实现；“第一”、“第二”、“第三”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (15)

1.一种在基于机器类通信的通信系统的基站中用于为机器类通信用户设备配置带宽的方法，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述方法包括如下步骤：
a.接收来自所述机器类通信用户设备的第一消息，所述第一消息指示所述机器类通信用户设备根据预先确定的选择策略所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置，其中所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；
b.根据所述第一消息确定所述机器类通信用户设备所选择的带宽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a之前还包括如下步骤：
-向所述机器类通信用户设备发送第二消息，所述第二消息指示所述用于机器类通信的系统带宽的大小。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a之前还包括如下步骤：
-向所述机器类通信用户设备发送第三消息，所述第三消息指示所述预先确定的选择策略。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述预先确定的选择策略包括以下各项中的任意一项或多项的组合：
-随机选择；
-根据概率分布选择；
-根据所述机器类通信用户设备的类型选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一消息还包括所述机器类通信用户设备的带宽大小，并且所述偏置包括以下各项中的任意一项：
-所述机器类通信用户设备选择的带宽的最低频点相对于所述系统带宽的最低频点的偏置；
-所述机器类通信用户设备选择的带宽的最高频点相对于所述系统带宽的最高频点的偏置；
-所述机器类通信用户设备选择的带宽的中心子载波相对于所述系统带宽的中心子载波的偏置。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏置为最小值或最大值。
7.一种在基于机器类通信的通信系统的机器类通信用户设备中用于辅助带宽配置的方法，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述方法包括如下步骤：
A.根据预先确定的选择策略选择用于所述机器类通信用户设备的带宽，并确保所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；
B.向基站发送第一消息，所述第一消息指示所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前，还包括以下两个步骤中的任意一个：
-在所述机器类通信用户设备中预先配置所述用于机器类通信的系统带宽大小；
-从所述基站接收第二消息，所述第二消息指示所述用于机器类通信的系统带宽大小。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前，还包括以下两个步骤中的任意一个：
-在所述机器类通信用户设备中预先配置所述预先确定的选择策略；
-从所述基站接收第三消息，所述第三消息指示所述预先确定的选择策略。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述预先确定的选择策略包括以下各项中的任意一项或多项的组合：
-随机选择；
-根据概率分布选择；
-根据所述机器类通信用户设备的类型选择。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一消息还包括所述机器类通信用户设备的带宽大小，并且所述偏置包括以下各项中的任意一项：
-所述机器类通信用户设备选择的带宽的最低频点相对于所述系统带宽的最低频点的偏置；
-所述机器类通信用户设备选择的带宽的最高频点相对于所述系统带宽的最高频点的偏置；
-所述机器类通信用户设备选择的带宽的中心子载波相对于所述系统带宽的中心子载波的偏置。
12.一种在基于机器类通信的通信系统的基站中用于为机器类通信用户设备配置带宽的装置，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述装置包括：
第一接收装置，用于接收来自所述机器类通信用户设备的第一消息，所述第一消息表示所述机器类通信用户设备根据预先确定的选择策略所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置，其中所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；
确定装置，用于根据所述第一消息确定所述机器类通信用户设备所选择的带宽。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一发送装置，用于向所述机器类通信用户设备发送第二消息，所述第二消息指示所述用于机器类通信的系统带宽的大小，和/或用于向所述机器类通信用户设备发送第三消息，所述第三消息指示所述预先确定的选择策略。
14.一种在基于机器类通信的通信系统的机器类通信用户设备中辅助带宽配置的装置，其中，所述机器类通信用户设备的带宽小于用于机器类通信的系统带宽，所述装置包括：
选择装置，用于根据预先确定的选择策略选择用于所述机器类通信用户设备的带宽，并确保所选择的带宽覆盖所述系统带宽的中心频带；
第二发送装置，用于向基站发送第一消息，所述第一消息指示所选择的带宽相对于所述系统带宽的偏置。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括：
第二接收装置，用于从所述基站接收第二消息，所述第二消息指示所述用于机器类通信的系统带宽大小，和/或用于从所述基站接收第三消息，所述第三消息指示所述预先确定的选择策略。
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