CN104349496B - 在基于机器类通信的通信环境中发送Msg3消息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在基于机器类通信的通信环境中的用户设备中用于向基站发送Msg3消息的方法，其中，该方法包括如下步骤：b.在退避图案上选择与所述用户设备需要的覆盖增益相关联的用于所述Msg3消息的重复周期，其中所述退避图案用于所述Msg3消息的发送，其由多个连续的重复周期构成，每个重复周期包括多个子帧；以及c.在所选择的重复周期的每个子帧上向基站发送Msg3消息。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种在基于机器类通信的通信环境中发送Msg3消息的方法。
背景技术
在最近的3GPP RP#60会议中，对于LTE系统，同意为机器类通信进行15dB的覆盖增强。机器类通信通常适用于传感器等机器类通信模块，其有时位于地下管线或地下室中。因此，相对于先前的移动电话等，需要为机器类通信增强覆盖，例如上述的15dB的覆盖增强，从而例如增强在地下的穿透能力。
然而，在上述情形中，自然也需要考虑传输效率，因为为了满足15dB的覆盖增强通常需要多次重复传输。在此，随机接入对于机器类通信的用户设备是非常重要的，因为其消耗了大量的能源。特别是在传输Msg3消息时，由于Msg3消息通常需要被传输很多次，因此将产生很大的碰撞可能，由此造成了能源消耗和接入延迟。
此外，在通常的布置中，并不是所有的用户设备都被设置为15dB的覆盖增强。对于不同的机器类的用户设备，覆盖增强的增益通常在0dB至15dB之间。单一的覆盖增益通常不是有效的。另一方面，不同的覆盖增益对网络和用户设备而言都增加了复杂性。
发明内容
基于上述考量，对于独立的覆盖增强的新要求，本发明提出了一种针对Msg3消息的不同的重复传输机制。并且在当用户设备接收到RAR消息后，为用户设备发送的Msg3消息分配了时间上的退后(也即，时间偏置)。各个用户设备将在其适合的重复周期上重复发送Msg3消息。
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环境中的用户设备中用于向基站发送Msg3消息的方法，其中，所述方法包括如下步骤：b.在退避图案上选择与所述用户设备需要的覆盖增益相关联的用于所述Msg3消息的重复周期，其中所述退避图案用于所述Msg3消息的发送，其由多个连续的重复周期构成，每个重复周期包括多个子帧；以及c.在所选择的重复周期的每个子帧上向基站发送Msg3消息。
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环境中的基站中用于协助用户设备向所述基站发送Msg3消息的方法，其中，所述方法包括如下步骤：向所述用户设备发送RAR消息，所述RAR消息包括退避图案；或与所述用户设备预先共享有所述退避图案；其中，所述退避图案用于所述Msg3消息的发送，其由多个连续的重复周期构成，每个重复周期包括多个子帧。
通过本发明优选的实施例，显著地减小了各个用户设备发送的Msg3消息之间的碰撞，增加了呼叫接入能力。从而提高了系统的整体效率，节约了用户设备的能量，避免了通信的延迟。此外，通过本发明也显著地减小了对前导序列的资源消耗。
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
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种在基于机器类通信的通信环境中发送Msg3消息的方法的流程图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的退避图案的示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的本发明与现有技术的碰撞概率的对比图；
图4示出了现有技术为了取得与本发明相同的效果所需要的前导序列的数量的仿真示意图；以及
图5示出了根据本发明的另一个实施例的退避图案的示意图。
在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种在基于机器类通信的通信环境中发送Msg3消息的方法的流程图。与现有技术的随机接入框架类似，在步骤S101中，用户设备先向基站发送前导序列。在步骤S102中，基站向用户设备发送RAR消息。然后，在步骤S103中，用户设备向基站发送Msg3消息。
具体地，在步骤S103中，用户设备将在退避图案上选择与该用户设备需要的覆盖增益相关联的重复周期。在此，退避图案用于Msg3消息的发送，其由多个连续的重复周期构成，每个重复周期包括多个子帧。然后，用户设备将在所选择的重复周期的每个子帧上向基站发送Msg3消息，也即重复周期包括的子帧数相应于重复发送Msg3消息的次数。
根据本发明的一个实施例，用户设备与基站预先共享有所述退避图案。替代地，在步骤S102中，基站也可以通过RAR消息将退避图案通知用户设备。
根据本发明的一个实施例，退避图案包括2n个子帧。多个连续的重复周期中的第一个重复周期包括2k个子帧，其中n>k≥1。多个连续的重复周期中的第i个重复周期包括2i个子帧，其中i＝k，k+1，...n-1。也即，依据这个实施例基于2分法将分配给Msg3消息传输的PUSCH资源划分成多个部分(即，重复周期)。用户设备可以例如根据需要的覆盖增益从中选择适合的部分来将Msg3消息重复传输给基站。
图2示出了根据本发明的一个实施例的退避图案的示意图。在实施例中，n等于8，k等于2。现在结合表1对图2进行详细描述。表1示出了重复周期的长度、重复次数和覆盖增益的关系。
| 重复周期 | 重复次数 | 覆盖增益 |
| A->B | 4个子帧 | 3dB |
| B->C | 4个子帧 | 3dB |
| C->D | 8个子帧 | 5dB |
| D->E | 16个子帧 | 7dB |
| E->F | 32个子帧 | 9dB |
| F->G | 64个子帧 | 11dB |
| G->H | 128个子帧 | 13dB |
| A->H | 256个子帧 | 15dB |
表1
如图2所示，256个子帧被划分为多个部分(也即重复周期，其分别由表1示出)。用户设备可以选择适合的部分来传输Msg3消息，也即让开始发送Msg3消息的开端在时间上延迟。例如，如果用户设备需要13dB的覆盖增益，其将开端延迟到图2中的第129个帧，并在第129帧和第256帧之间重复发送Msg3消息。对于11dB覆盖增益，用户设备则可以延迟到第65帧，并在第65帧和第128帧之间重复发送Msg3消息，即发送64次。
在此，由于机器类通信的用户设备通常是静止的，因此用户设备与基站之间的距离也是基本不变的，从而其路径损失也是相对固定的。除非环境发生相当多的变化，在较长的时间段中信道增益的分布将基本不发生变化。从而，用户设备可以基于经验值确定对应于其所需要的覆盖增益的重复传输的次数(也即重复周期)(即表1的对应关系)。例如，用户设备可以基于固定的路径损失和可接受的成功接收的概率(例如以90％概率获得成功的重复传输次数)来确定重复次数。
具体地，用户设备还可以通过例如如下方式来确定经验值。例如在TDD模式下，用户设备通过测量正确接收到来自基站的RAR消息时所述RAR消息的重复次数来获知Msg3需要的重复次数(因为在TDD模式下上下行信道是对称的)，从而在退避图案上选择与用户设备需要的覆盖增益相关联的重复周期。附加地，基站可以在步骤S102中的RAR中附带基站确定的正确接收到来自用户设备的前导序列时的前导序列的重复次数。由此，用户设备将基于前导序列的重复次数来确定发送Msg3消息的重复次数。替代地，基站也可以通过后续的数据传输将相应的重复次数告知用户设备。
在此，基站并不需要获知特定的用户设备所选择的重复周期，因为基站总是在各个重复周期的开端和末端之间尝试对Msg3消息进行合并解码。
图3示出了根据本发明的一个实施例的本发明与现有技术的碰撞概率的对比图。图4示出了现有技术为了取得与本发明相同的效果所需要的前导序列的数量的仿真示意图。
图3示出了用户设备的碰撞概率与随机接入的密度(也即示出的每分钟的呼叫尝试)的关系。在仿真中，假定用户设备需要的覆盖增益在0dB至15dB之间均匀分布。考虑到每个接入都会引起很多Msg3消息的重复传输，假定对于用户设备的接入每秒就一次机会，并且同时仅使用8个专用的前导序列。通过观察图3，可以清楚地发现依据本发明的Msg3的传输方式的随机接入能力在例如1％碰撞概率下是现有技术的随机接入能力的2.5倍。
而通过图4，又可以清楚地发现，为了达到依据本发明的Msg3的传输方式的情况下的接入能力，即2.5倍，在例如1％碰撞概率下，在现有技术中需要使用21个前导序列，这远远超出了本发明中的8个前导序列。因此，通过本发明还节约了前导序列的资源。
根据本发明的另一实施例中，分配给Msg3消息传输的PUSCH资源被划分为2个部分。换而言之，退避图案由两个连续的重复周期构成。这两个重复周期可以相等也可以不等。同样地，该退避图案可以例如包括2n个子帧，其中n≥2。
图5示出了根据本发明的另一个实施例的退避图案的示意图。如图5所示，退避图案包括256个子帧，其被分为两个重复周期。第一个重复周期包括64个子帧(A至B)，第二个重复周期包括192个子帧(B至C)。
在该实施例中，参照图1，在步骤S102中，用户设备从基站接收RAR消息。该RAR消息包括基站确定的正确接收到来自用户设备的前导序列(即在步骤S101中)时的前导序列的重复次数。
接着，在步骤S103中，根据前导序列的重复次数以及所需要的覆盖增益选择与用户设备需要的覆盖增益相关联的用于Msg3消息的重复周期。在此，参照图5，如果用户设备选择了第一个重复周期，其将从第1帧开始至第64帧重复发送Msg3消息。反之，如果用户设备选择了第二个重复周期，其将从第65帧开始至第256帧重复发送Msg3消息。
在选择重复周期的过程中，用户设备也可以如前所述基于经验值进行选择或通过第一个实施例中描述的方式进行选择。由于碰撞的绝大多数情形是在两个用户设备的情形下产生的，因此使用两个重复周期已经可以避免绝大部分的碰撞。
例如，假如有两个用户设备以相同的前导序列来接入系统，其中一个需要具有64个子帧的重复周期，另一个需要具有128个子帧的重复周期。基站可以通过RAR消息告知正确接收前导序列的合并重复次数。然后，两个用户设备根据经验可以分别选择不同的重复周期，并在其上向基站重复发送Msg3消息，从而避免了碰撞。
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，这包括使用在不同实施例中出现的不同技术特征，方法可以进行组合，以取得有益效果。
Claims (12)
1.一种在基于机器类通信的通信环境中的用户设备中用于向基站发送Msg3消息的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
b.在退避图案上选择与所述用户设备需要的覆盖增益相关联的用于所述Msg3消息的重复周期，其中所述退避图案用于所述Msg3消息的发送，其由多个连续的重复周期构成，每个重复周期包括多个子帧；以及
c.在所选择的重复周期的每个子帧上向基站发送Msg3消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退避图案包括2n个子帧，其中n≥2，所述多个连续的重复周期中的第一个重复周期包括2k个子帧，其中n>k≥1，所述多个连续的重复周期中的第i个重复周期包括2i个子帧，其中i＝k,k+1,…n-1。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，n等于8，k等于2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设备与所述基站预先共享有所述退避图案。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤b之前，所述方法还包括步骤a：
a.从所述基站接收RAR消息，所述RAR消息包括所述退避图案。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设备从所述基站接收RAR消息，在所述步骤b中，在TDD模式的情况下，通过测量正确接收到来自所述基站的RAR消息时所述RAR消息的重复次数来在退避图案上选择与所述用户设备需要的覆盖增益相关联的用于所述Msg3消息的重复周期。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤b之前，所述方法还包括如下步骤:
s.从基站接收RAR消息，所述RAR消息包括所述基站确定的正确接收到来自所述用户设备的前导序列时的前导序列的重复次数；以及
所述步骤b进一步包括：根据所述前导序列的重复次数选择与所述用户设备需要的覆盖增益相关联的用于所述Msg3消息的重复周期。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述退避图案由两个连续的重复周期构成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述退避图案包括2n个子帧，其中n≥2。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，n等于8。
11.一种在基于机器类通信的通信环境中的基站中用于协助用户设备向所述基站发送Msg3消息的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
向所述用户设备发送RAR消息，所述RAR消息包括退避图案；或
与所述用户设备预先共享有所述退避图案；
其中，所述退避图案用于所述Msg3消息的发送，其由多个连续的重复周期构成，每个重复周期包括多个子帧。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当向所述用户设备发送RAR消息时，所述RAR消息包括所述基站确定的正确接收到来自所述用户设备的前导序列时的前导序列的重复次数。
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