CN104770026B - 机器到机器(m2m)无线广域网(wan)中帧的空闲寻呼时隙的重用 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于管理机器到机器(M2)无线广域网(WAN)中的无线通信的方法、系统和设备。生成物理层帧。该帧用于M2M无线WAN中的前向链路上的无线M2M通信。在该帧中生成针对M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙。确定该寻呼时隙是否包括可用的容量。在确定该寻呼时隙包括可用的容量时，在该寻呼时隙中插入系统信息。

Description

机器到机器(M2M)无线广域网(WAN)中 帧的空闲寻呼时隙的重用

背景技术

概括地说，下面描述涉及无线通信，而更具体地说，涉及机器到机器(M2M)无线广域网(WAN)中的通信。为了提供诸如语音、视频、分组数据、消息、广播、传感器数据、跟踪数据等的各种类型的通信内容，广泛部署了无线通信系统。这些系统可以是能通过共享可用的系统资源(例如，带宽、频率和功率)，来支持与多个用户进行通信的多址系统。这样的多址系统的例子包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统和正交频分多址(OFDMA)系统。

通常，无线多址通信系统可以包括多个基站，每一个基站同时支持多个设备的通信。在一些示例中，这些设备可以是配置为收集数据，并通过基站将该数据发送给终端服务器的传感器和/或计量器。这些传感器和/或计量器可以称为M2M设备。基站可以在前向链路和反向链路上与M2M设备进行通信。每一个基站都具有覆盖范围，该覆盖范围可以称为该小区的覆盖区域。基站可以在帧的时隙期间，使用多个信道来发送信息。M2M设备可以在多个帧的某些时隙期间对信道进行监测，以识别从基站发送的数据或消息。由于基站向多个M2M设备发送一系列的信息，因此可能存在这样的情况，为特定目的保留的某些时隙不需要用于该目的。

发明内容

所描述的特征通常涉及用于在M2M无线WAN中，对前向链路帧的空闲寻呼时隙进行重用，以向M2M设备发送系统信息的一个或多个改进的系统、方法和/或装置。包括可用的容量的寻呼时隙，可以称为空闲寻呼时隙，其中在可用的容量期间可以发送其它数据。在空闲寻呼时隙期间发送系统信息，避免了建立额外的同步信道来发送信息的需求。建立额外的信道增加前向链路帧的长度。帧的长度的增加，加大了M2M设备的苏醒时间，这造成M2M设备消耗更多的功率。对空闲寻呼时隙进行重用以发送系统信息，使前向链路帧维持最少数量的信道时隙，以节省M2M设备的功率以及M2M无线WAN的带宽资源。

在一个实施例中，描述了一种用于M2M无线WAN中的无线通信的方法。可以生成用于M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙。可以确定该寻呼时隙包括可用的容量。可以在该寻呼时隙中插入系统信息。

在一种配置中，可以在寻呼时隙期间，向所述M2M设备发送系统信息。系统信息可以包括小区标识符(ID)、扇区ID、时序信息或者在所述M2M无线WAN中的前向链路上发送的物理层帧的当前编号。

在一个实施例中，确定所述寻呼时隙是否包括可用的容量，可以包括：分析该寻呼时隙的字段中的标识符，以确定该寻呼时隙是否包括可用的容量。分析所述标识符可以包括：识别寻呼时隙中、包括一个或多个比特以指示该寻呼时隙中的消息的消息类型的字段；基于所述一个或多个比特所标识的消息类型，确定该寻呼时隙包括可用的容量。

在一种配置中，确定所述寻呼时隙是否包括可用的容量，还可以包括：识别该寻呼时隙中的消息；确定该消息的消息类型；在确定该消息类型为空时，将该寻呼时隙识别成包括可用的容量。

举一个例子，可以在所述M2M无线WAN中的前向链路上，生成用于无线M2M通信的物理层帧。该帧可以包括不超过三个信道，这三个信道包括：包含寻呼信道的第一信道、包含确认(ACK)信道的第二信道和包含业务信道的第三信道。寻呼信道可以在寻呼时隙期间发送数据。包含寻呼信道的第一信道的长度和包含ACK信道的第二信道的长度可以是5毫秒(ms)。包含业务信道的第二信道的长度可以是10ms。

在一个实施例中，可以识别物理层帧中被分配给所述M2M设备的时隙。可以在所识别的时隙期间，向所述M2M设备发送数据。所述寻呼时隙可以包括：至少一个包含空消息类型的消息。所述至少一个包含空消息类型的消息，可以是旨在针对无线WAN中的每个M2M设备。

此外，还描述了一种被配置用于M2M无线WAN中的无线通信的基站。该基站可以包括处理器和与该处理器电通信的存储器。在存储器中存储有指令，这些指令可由所述处理器执行，以生成针对所述M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙，确定该寻呼时隙包括可用的容量；在该寻呼时隙中插入系统信息。

此外，还描述了一种被配置用于M2M无线WAN中的无线通信的装置。该装置可以包括：用于生成针对所述M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙的单元；用于确定该寻呼时隙包括可用的容量的单元；以及用于在该寻呼时隙中插入系统信息的单元。

此外，还描述了一种用于管理M2M无线WAN中的无线通信的计算机程序产品。所述计算机程序产品可以包括非临时性计算机可读介质，所述非临时性计算机可读介质存储有可由处理器执行以实现下面操作的指令：生成针对所述M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙；确定该寻呼时隙包括可用的容量；在该寻呼时隙中插入系统信息。

通过下面的说明书、权利要求书和附图，本文所描述的方法和装置的更多适用范围将变得显而易见。具体实施方式和特定示例仅仅是以说明的方式给出的，这是因为对于本领域普通技术人员来说，落入本发明的保护范围之内的各种改变和修改将变得显而易见。

附图说明

通过参照下面的附图，可以获得对于本发明的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似的部件或特征具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个部件可以通过在附图标记之后加上短划线以及用于区分相似部件的第二标记来进行区分。如果在说明书中仅使用了第一附图标记，则该描述可适用于具有相同的第一附图标记类似部件中的任何一个，而不管第二附图标记。

图1示出了一种无线通信系统的框图；

图2示出了一种无线通信系统的例子，该无线通信系统包括实现M2M通信的无线广域网(WAN)；

图3A示出了示出寻呼系统的一个实施例的框图；

图3B是示出无线通信系统的一个实施例的框图；

图4A是根据各个实施例，示出用于管理前向链路通信的设备的框图；

图4B是示出前向链路通信模块的一个实施例的框图；

图5A是根据各个实施例，示出用于管理反向链路通信的设备的框图；

图5B是示出反向链路通信模块的一个实施例的框图；

图6是根据各个实施例，示出用于管理前向链路通信的设备的框图；

图7是示出寻呼时隙重用模块的一个实施例的框图；

图8是示出前向链路帧的一个例子的框图；

图9是示出寻呼时隙的一个例子的框图；

图10是示出空消息的一个例子的框图；

图11根据各个实施例，示出了可以被配置为重用空闲寻呼时隙的通信系统的框图；

图12是示出用于管理前向链路通信的方法的一个例子的流程图；

图13是示出用于管理前向链路通信的方法的另一个例子的流程图；以及

图14是示出用于管理前向链路通信的方法的另一个例子的流程图。

具体实施方式

描述了对用于前向链路通信的帧中的时隙的可用容量进行重用的方法、系统和设备。可以通过向该时隙中插入系统信息，来对可用容量进行重用。当前，(在帧的额外的时隙期间)建立额外的信道以携带从基站到M2M设备的系统信息。在额外的时隙期间建立这些额外的信道来传送系统信息，可能不必要地消耗M2M设备的功率。由于这些帧更长(具有更多的时隙)，因此需要设备在唤醒模式保持更长的时间段。额外的信道还可能消耗网络的更多带宽来携带系统信息。对现有的时隙进行重用以发送系统信息，可以允许前向链路帧保持较短的持续时间，这允许M2M设备在更早的时间返回到休眠模式。

本发明的系统和方法的每一个单独的前向链路帧的格式，可以避免生成具有额外信道的额外时隙来向M2M设备发送系统信息。举一个例子，可以替代地在现有的时隙期间发送系统信息，其中该时隙的信道没有以满额容量进行发送。因此，本文描述的前向链路帧的格式允许M2M设备在唤醒模式下停留更短的时间段来获取系统信息。此外，可以通过避免用于建立另外的信道来发送系统信息的需要，来保持网络的带宽。因此，本文所描述的前向链路帧的结构包括：极小数量的可以被重用以携带系统信息的时隙和信道。当时隙空闲时，可以对其进行重用。例如，当时隙期间的信道没有按照满额容量进行发送时，该时隙是空闲的。在无线M2M WAN中，对物理层帧的空闲时隙进行重用，可以为与基站进行通信的M2M设备提供功率效率，并节省该无线WAN的带宽资源。

下面的描述提供了一些例子，其并非用于限制权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者配置。在不脱离本公开内容的保护范围的基础上，可以对所讨论的要素的功能和排列进行改变。各个实施例可以根据需要，省略、替代或者增加各种过程或组成部分。例如，可以按照与所描述的不同的顺序来执行描述的方法，可以对各个步骤进行增加、省略或者组合。此外，针对某些实施例所描述的特征可以组合到其它实施例中。

首先参见图1，该框图示出了一种无线通信系统100的例子。系统100包括基站105(或小区)、机器到机器(M2M)设备115、基站控制器120和核心网130(控制器120可以集成到核心网130中)。系统100可以支持多个载波(不同频率的波形信号)上的操作。

基站105可以通过基站天线(没有示出)与M2M设备115进行无线地通信。基站105可以通过多个载波，在基站控制器120的控制之下，与M2M设备115进行通信。基站105站点中的每一个可以为各自的地理区域提供通信覆盖。每一个基站105的覆盖区域被标识为110-a、110-b或110-c。可以将基站的覆盖区域划分成扇区(没有示出，但其仅构成覆盖区域的一部分)。系统100可以包括不同类型的基站105(例如，宏基站、微微基站和/或毫微微基站)。宏基站可以为相对较大的地理区域(例如，半径35km)提供通信覆盖。微微基站可以为相对较小的地理区域(例如，半径10km)提供覆盖，而毫微微基站可以为相对更小的地理区域(例如，半径1km)提供通信覆盖。不同的技术可以存在重叠的覆盖区域。

M2M设备115可以分散于整个覆盖区域110之中。每一个M2M设备115可以是静止的，也可以是移动的。在一种配置中，M2M设备115能够与不同类型的基站(例如，但不限于宏基站、微微基站和毫微微基站)进行通信。M2M设备115可以是监测和/或跟踪其它设备、环境状况等等的传感器和/或计量器。可以通过包括基站105的网络，将M2M设备115收集的信息发送给后端系统(例如，服务器)。可以通过基站105，对去往/来自M2M设备115的数据的传输进行路由。基站105可以在前向链路上与M2M设备进行通信。在一种配置中，基站105可以生成具有多个时隙的前向链路帧，其中这些时隙包括用于携带发往M2M设备115的数据和/或消息的信道。举一个例子，每一个前向链路帧可以包括不超过三个时隙和相应的信道。这些时隙和信道可以包括：具有寻呼信道的寻呼时隙、具有ACK信道的ACK时隙、以及具有业务信道的业务时隙。各个帧的长度可以很短(例如，20毫秒(ms))。在一个实施例中，可以对四个帧进行联合，以形成具有80ms持续时间的更大的帧。该更大的帧中包括的每一个帧可以包括不超过三个时隙和信道，例如，用于寻呼信道的寻呼时隙、用于ACK信道的ACK时隙、以及用于业务信道的业务时隙。用于每一个帧的寻呼和ACK信道的时隙可以各具有5ms的长度，而用于每一个帧的业务信道的业务时隙可以具有10ms的长度。M2M设备115可以苏醒且仅监测满足以下条件的个体帧(更大帧中的)：个体帧在其信道上包括旨在针对于M2M设备115的数据和/或消息。

在一种配置中，帧的特定时隙的信道可以具有用于携带一定数量的消息的容量。在一些情况下，在时隙期间在该信道上的消息的数量，可以小于该信道的满额容量。具有未被充分利用的信道的时隙可以称为空闲时隙。在一种配置中，本发明的系统和方法向空闲时隙期间的信道插入系统信息。随后，可以在该空闲时隙期间，将系统信息发送给一个或多个M2M设备115，而不是在该帧的额外的时隙期间生成额外的信道来发送该信息。

在一个实施例中，可以将M2M设备115并入到其它设备中，或者M2M设备115可以是单独的设备。例如，诸如蜂窝电话、无线通信设备、个人数字助理(PDA)、其它手持设备、上网本、笔记本计算机、监控摄像机、手持医学扫描设备、家用电器等等之类的设备，可以包括一个或多个M2M设备115。

举一个例子，网络控制器120可以耦合到基站的集合，并为这些基站105提供协调和控制。控制器120可以通过回程(例如，核心网125)与基站105进行通信。此外，基站105还可以相互直接地或间接地通信和/或通过无线或有线回程来通信。

图2根据一个方面，示出了一种无线通信系统200的例子，其中该无线通信系统200包括实现M2M服务的无线广域网(WAN)205。系统200可以包括多个M2M设备115-a和M2M服务器210。可以通过基站105，对服务器210和M2M设备115之间的通信进行路由，基站105可以被认为是WAN 205的一部分。基站105-a可以是图1中所示的基站的例子。M2M设备115-a可以是图1中所示的M2M设备115的例子。本领域技术人员应当理解，图2中所示的M2M设备115-a、WAN 205和M2M服务器210的数量只是用于说明目的，其不应被视作为限制。

无线通信系统200可操作以用于促进M2M通信。M2M通信可以包括在没有人员干预的情况下的一个或多个设备之间的通信。举一个例子，M2M通信可以包括在没有用户干预的情况下，远程机器(例如，M2M设备115-a)和后端IT基础设施(例如，M2M服务器210)之间的数据的自动交换。可以使用反向链路通信，经由WAN 205(例如，基站105-a)，来执行将数据从M2M设备115-a传送到M2M服务器210。可以在反向链路通信上，将M2M设备115-a所收集的数据(例如，监测数据、传感器数据、计量数据等等)传送给M2M服务器210。

可以通过前向链路通信，经由基站105-a，来执行从M2M服务器210到M2M设备115-a的数据传送。前向链路可以用于向M2M设备115-a发送指令、软件更新和/或消息。这些指令可以命令M2M设备115-a远程地监测设备、环境状况等等。M2M通信可以结合各种应用进行使用，例如但不限于：远程监测、测量和状况记录、车队管理和资产跟踪、现场数据采集、分发和存储等等。基站105-a可以生成一个或多个前向链路帧，这些帧具有较小数量的时隙有信道来发送指令、软件更新和/或消息。各个M2M设备115-a可以苏醒以监测特定的帧(当在该帧的一个时隙期间的信道上包括指令或其它数据时)。

在一种配置中，可以在使用不同的寻址格式的不同无线接入网络中，提出不同类型的M2M通信。不同的寻址格式可以导致不同类型的M2M设备115-a用于不同的服务。在一个方面，可以实现一种M2M网络，其可以保持M2M设备115-a独立于与M2M服务器210进行通信所使用的WAN技术。在该方面，可以使M2M设备115-a和M2M服务器210独立于使用的WAN技术。因此，用于回程通信的WAN技术可以用不同的WAN技术来替代，而不会影响可能已经安装的M2M设备115-a。例如，M2M服务器210和M2M设备115-a可以在不管WAN技术所使用的寻址格式的情况下相互通信，这是由于M2M设备115-a使用的寻址格式可以不与所实现的WAN技术所使用的寻址方式有关。

在一个实施例中，可以预先规定M2M设备115-a的行为。例如，可以针对M2M设备115-a，预先规定用于监测另一个设备和发送所收集的信息的日期、时间等等。例如，可以对M2M设备115-a-1进行编程，以在第一预先规定的时间段，开始监测另一个设备和采集关于该另一设备的信息。此外，还可以对设备115a-1进行编程，以在第二预先规定的时间段发送所采集的信息。可以将M2M设备115-a的行为远程编程给设备115-a。M2M设备115用于获取基站105-a的信令的时序和其它信息，可以在前向链路上的帧的空闲时隙进行发送。下面将描述关于使用空闲时隙来发送该信息的细节。

图3A是示出包括基站105-b和M2M设备115-b的寻呼系统300的一个实施例的框图。基站105-b可以是图1或图2的基站105的例子。M2M设备115-b可以是图1或图2的M2M设备115的例子。

在诸如图1或图2的系统之类的无线通信系统中，对于向应用电池供电和空中链路资源高效方式的很大数量的设备(例如，M2M设备115)提供网络连接来说，休眠状态和寻呼的概念是重要的。通过关闭设备的发射/接收电路的全部或一部分，休眠状态可以向M2M设备115-b提供用于使电池功率消耗减到最小的操作模式。此外，可以不向处于休眠状态的M2M设备115分配任何专用空中链路资源，因此可以同时支持很大数量的M2M设备。在M2M设备115-b不具有业务活动的时间间隔期间，设备115-b可以保持在休眠状态以节省资源。

寻呼可以涉及定期地从休眠状态苏醒的M2M设备115-b，并使M2M设备115-b在前向链路通信(例如，从基站105-b到M2M设备115-b的通信)中接收和处理寻呼消息305。基站105-b可以知道M2M设备115-b何时应当苏醒。因此，如果基站105-b旨在联系或寻呼M2M设备115-b，则基站105-b可以在调度M2M设备305醒来并监测寻呼信道的时候，在前向链路帧的寻呼时隙的一部分期间的寻呼信道中发送寻呼消息305。如果基站105-b没有接收到用于确认M2M设备115-b已接收到寻呼消息的寻呼响应310，则基站105-b可以更频繁地在寻呼时隙期间，在寻呼信道上重传寻呼消息305。基站105-b可以重传寻呼消息305，直到M2M设备115-b接收到寻呼消息305并发送了寻呼响应310和/或发生了一定数量的寻呼消息305传输为止。

在一种配置中，基站105-b可以使用寻呼信道的一个或多个子信道来发送寻呼消息305。例如，基站105-b可以按照第一寻呼周期，在第一子寻呼信道上发送第一寻呼消息。此外，基站105-b还可以按照第二寻呼周期，在第二子寻呼信道上发送第二寻呼消息。在一些实例中，第一寻呼消息和第二寻呼消息可以是相同的(例如，寻呼消息305)。此外，第一和第二子寻呼信道也可以是相同的。在一个实施例中，与在第一子寻呼信道上发生的传输的频率相比，可以在第二子信道上更频繁地发送寻呼消息305。

M2M设备115-b的两个连续唤醒周期之间的时间间隔可以称为寻呼周期。当M2M设备115-b没有执行与接收寻呼消息305有关的处理时，M2M设备115-b可以在该寻呼周期这一部分期间以休眠状态进行操作。为了使休眠状态的利益最大化，寻呼系统300可以针对寻呼周期使用较大的值。例如，在数据系统中，寻呼周期可以是大约5秒。如上所述，如果基站105-b没有接收到指示寻呼消息305的成功接收的寻呼响应310，则基站105-b可以使用更小的寻呼周期来重传寻呼消息305，直到接收到寻呼响应310为止。可以使用相同的信道或者不同的信道来进行寻呼消息305的重传。

在一个实施例中，在帧的寻呼时隙期间使用的寻呼信道，可能具有足够的带宽来携带多个寻呼消息305。举一个例子，寻呼信道可以携带小于最大数量的寻呼消息305。基站105-b可以向寻呼时隙期间的寻呼信道的额外的、未使用的带宽插入系统信息。多个M2M设备115可以使用系统信息来获取从基站105-b发送的信号的时序。对寻呼信道进行重用以发送系统信息，避免了在前向链路帧的额外的时隙期间建立额外的信道来携带这种信息的需求(其可能增加前向链路帧的整体长度)。因此，M2M设备115可以通过使它们处于唤醒模式的时间量减到最小，来节省功率。通过对寻呼信道进行重用，可以将在前向链路上发送的帧的时隙保持的较短，从而允许M2M设备115尽可能快速地返回到休眠模式。

在接收到寻呼消息305之后，M2M设备115-b可以执行该寻呼消息305中所指定的任何操作。例如，M2M设备115-b可以只接收寻呼消息305，并返回到休眠状态。替代地，M2M设备115-b可以接入基站105-b，以与基站105-b建立活动连接。

图3B是示出无线通信系统320的一个实施例的框图。系统320可以包括基站105-c和M2M设备115-c。基站105-c和M2M设备115-c可以是图1、2或3A的基站和M2M设备的例子。在一种配置中，基站105-c可以使用针对用于前向链路通信325的逻辑信道，具有有限数量的时隙的前向链路帧，与M2M设备115-c进行通信。M2M设备115-c可以使用反向链路通信330与基站105-c进行通信。如上所述，使用前向链路和反向链路通信发生的通信可以是M2M通信。原则上根据基站105-c和M2M设备115-c使用的空中接口协议，这些通信可以采用各种形式。

基站105-c可以被安排为在一个或多个载波频率上进行通信，其通常使用一对频带来分别规定前向和反向链路通信。此外，基站105-c还可以包括被布置为规定多个小区扇区的定向天线单元的集合。给定的载波频率上的每一个扇区中的M2M通信，可以通过利用特定于扇区的码(例如，伪随机噪声偏移(“PN偏移”))对该给定扇区中的通信进行调制，来与其它扇区中的通信进行区分。此外，可以将每一个扇区中的M2M通信划分成控制信道和业务信道，其中的每一个都可以通过时分复用(TDM)来规定。

在一个实施例中，可以以某种帧格式，在前向链路通信325和反向链路通信330上发送信号。在该帧格式内，可以根据要在通信链路325、330上传输的实际有效载荷数据，对信息进行打包和格式化。在一种配置中，在前向链路通信325上发送的帧的格式，可以包括用于各种信道的各种时隙。在一个实施例中，帧可以包括用于寻呼信道的寻呼时隙、用于ACK信道的ACK时隙、以及用于业务信道的业务时隙。如上所述，可以使用寻呼信道以在寻呼时隙期间，向M2M设备115-c发送寻呼消息305和/或系统信息。当在基站105-c处成功接收到信号时，可以将ACK信道用于在ACK时隙期间，向M2M设备发送ACK消息。业务信道可以被用于在业务时隙期间，向M2M设备115-c发送数据。在M2M通信中的前向链路通信325上使用的帧可以是基于短占空比的。

为了节省功率，M2M设备115可以只在特定的前向链路帧的特定时隙期间苏醒，以便接收数据、寻呼消息305等等。因此，可以针对每一个M2M设备，在M2M通信中的帧结构里分配时隙。例如，第一帧可以包括第一寻呼时隙(用于第一寻呼信道)，其携带旨在针对第一M2M设备115的数据。第二、第三和第四帧可以分别包括第二、第三和第四寻呼时隙。第二、第三和第四M2M设备可以分别在这些时隙上接收数据。在一个实施例中，M2M设备115-c可以使用关于其标识(ID)、关于处于预期的数据速率的时隙数目、以及关于处于预期的数据速率的用户总数的一组哈希函数来确定设备115-c预期将接收其数据的时隙。因此，只需要每一个设备115在该帧中的需要获取其数据的时隙保持苏醒。此外，可以使用寻呼信道来发送通常在一个帧的额外时隙的额外控制信道上发送的系统信息。用于上述控制信道的额外时隙增加了帧的长度，这可能需要M2M设备115在唤醒模式下保持更长的时间段。对于寻呼时隙期间的寻呼信道的重用，维持了前向链路帧的持续时间。因此，可以节省M2M设备115的电池电量和无线M2MWAN中的空中接口资源。

在一种配置中，根据本发明的系统和方法，为了保持通信资源，M2M设备115-c可以对于从基站105-c发送的消息执行机会解码，以便返回到休眠状态。在一个实施例中，基站105-c可以生成一个或多个前向链路帧，并使用所述一个或多个前向链路帧的信道向M2M设备115-c发送消息的多个复本。可以按照较高的数据速率，在帧的所述信道的子信道中发送消息的每一个复本。M2M设备115-c可以根据需要读取该消息的多个复本，以成功地对该消息进行解调。在一种配置中，M2M设备115-c可以基于从基站105-c发送的导频信号的接收信号强度，对于其为了对该消息进行解码而需要接收的消息的复本数量进行估计。在成功地解码该消息时，在生成ACK消息并向基站105-c回发ACK消息之前，设备115-c可以返回到休眠状态。如果该消息的额外的复本仍然处于子信道中，则基站105-c可以继续发送这些额外的复本。在一种配置中，设备115-c可以通过不向基站发送用于指示已接收到该消息的ACK消息，来节省电池电量。

在一个实施例中，可以较早地终止反向链路通信330，以节省M2M设备115-c的电池电量，以及M2M设备115-c和基站105-c之间的空中接口资源。如上所述，前向链路帧可以包括ACK信道。基站105-c可以使用ACK信道，对利用反向链路通信330从M2M设备115-c发送的反向链路物理层分组的接收进行确认。在一种配置中，可以按照较高的前向链路数据速率，从基站105-c向M2M设备115-c发送与较高的反向链路数据速率相对应的ACK。可以按照较低的前向链路数据速率，发送与较低的反向链路数据速率相对应的ACK。结果，不是按照最低的数据速率来发送每一个ACK，而是可以按照两种不同的数据速率进行发送，其导致两种不同的分组格式。当按照较高的数据速率向M2M设备115-c发送ACK时，设备115-c可以更快速地接收和解码该ACK，从而增加前向链路ACK吞吐量，并且与使用低数据速率来发送ACK相比，在更早的时间段终止反向链路通信330。

在一种配置中，可以将反向链路通信330的操作频带划分成多个反向链路频率信道。在每一个频率信道内，可以使用CDMA技术来复用多个M2M设备115的反向链路通信。举一个例子，每一个反向链路频率信道可以具有其自己的热噪声增加量(RoT)操作点。可以将至少一个频率信道专用成低数据速率随机接入信道。对反向链路通信330的操作频带进行划分，可以为反向链路通信提供低的ROT操作目标(例如，1分贝(dB)或更低)。低ROT可以减少处于具有大路径损耗的位置的那些设备的链路预算需求。

举一个例子，为了增加M2M设备115-c的功率效率，可以将窄带频分多址(FDMA)技术用于反向链路通信330。该技术可以包括：将反向链路通信330的操作频带划分成多个窄带频率信道。基站105-c可以向各个M2M设备115广播各个窄带信道的状态和对各个窄带信道的分配。该状态可以是“繁忙的”或“空闲的”。在一个实施例中，如果窄带频率信道被分配给设备115-c，M2M设备115-c可以仅发送数据。可以将(上面所描述的)反向链路通信330的较早终止，并入到窄带FDMA技术中，以利用信号与干扰加噪声比(SINR)分布并在反向链路通信330中支持多种数据速率。

接着转到图4A，该框图根据各个实施例示出了用于管理前向链路通信的设备400。设备400可以是参照图1、2、3A和/或3B所描述的基站105的一个或多个方面的例子。此外，设备400还可以是处理器。设备400可以包括接收机模块405、前向链路通信模块410和/或发射机模块415。这些组件中的每一个可以相互之间进行通信。

设备400中的这些部件可以单独地或者统一地使用一个或多个专用集成电路(ASIC)来实现，其中这些ASIC适于在硬件中执行这些可应用功能里的一些或者全部。替代地，这些功能可以由一个或多个集成电路上的一个或多个其它处理单元(或者内核)执行。在其它实施例中，可以使用其它类型的集成电路(例如，结构化/平台化的ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)和其它半定制IC)，其中这些集成电路可以以本领域已知的任何方式进行编程。此外，每一个单元的功能也可以整体地或者部分地利用指令来实现，其中这些指令体现在存储器中，被格式化以由一个或多个通用或专用处理器来执行。

接收机模块405可以接收诸如分组、数据的信息和/或关于设备400接收或发送了什么内容的信令信息。前向链路通信模块410可以将所接收的信息用于各种各样的目的。

接收机模块405可以被配置为：接收使用反向链路通信330、从M2M设备115发送的反向链路物理层分组。接收机模块405还可以被配置为：从后端服务器接收指令、操作集合、消息等以传送给M2M设备115。前向链路通信模块410可以生成一个或多个前向链路帧。这些帧可以是短占空比帧，其包括用于逻辑信道的最小数量的时隙。可以对前向链路帧划分时隙，以便与多个M2M设备进行通信。下面将描述关于前向链路帧的细节。

前向链路通信模块410可以生成ACK消息，后者指示已在反向链路330上成功地接收到分组。发射机模块415可以被配置为在前向链路帧中向M2M设备115发送ACK消息。不是按照最低数据速率在前向链路帧中发送ACK信道，而是可以按照较高数据速率来发送，这导致接收机405在反向链路330上接收的通信的较早终止，如先前所描述的。

在一个实施例中，前向链路通信模块410可以生成多个寻呼消息305，以通过发射机模块415向多个M2M设备115发送。寻呼消息305可以提醒特定的M2M设备115：在前向链路帧的业务时隙期间，针对设备115的数据在业务信道上可用。在一种配置中，寻呼信道可以在寻呼时隙期间，发送寻呼消息305。在一种配置中，寻呼信道可以发送小于最大数量的寻呼消息305。如果寻呼信道没有发送最大数量的寻呼消息305，则可以确定该寻呼时隙是空闲的。可以通过向该寻呼信道插入系统信息，来使用该寻呼信道的未利用的容量。随后，可以在前向链路帧的寻呼时隙期间，在寻呼信道上向M2M设备115广播系统信息。在前向链路帧中避免了发送这种类型的信息的额外的信道和时隙。相反，可以对空闲寻呼时隙进行重用以发送系统信息。

当M2M设备115成功地接收到寻呼消息305时，接收机模块405可以接收寻呼响应310。当接收机模块405没有接收到寻呼响应310时，前向链路通信模块410可以被配置为命令发射机模块415重传寻呼消息305。发射机模块415可以以与寻呼消息305的原始传输相比更高的频率来重传消息305。当接收机模块405接收到寻呼响应310时，和/或在已发送了该消息305的一定数量的重传后，发射机模块415可以停止重传。发射机模块415可以在不同的前向链路帧的相同寻呼信道或者不同寻呼信道上，发送和重传寻呼消息305。在一种配置中，当不需要寻呼信道来发送寻呼消息305时，前向链路通信模块410可以生成系统信息，并将该系统信息插入到前向链路帧的寻呼信道中。发射机模块415可以在帧的寻呼信道中，向M2M设备115发送该系统信息。在一种配置中，发射机415可以使用多个帧的多个寻呼信道来发送信息。每一个寻呼信道可以具有不同的寻呼周期。

图4B是示出前向链路通信模块410-a的一个实施例的框图。模块410-a可以是图4A的前向链路通信模块的一个例子。举一个例子，模块410-a可以包括前向链路帧生成模块420、ACK生成模块425、寻呼时隙重用模块430、寻呼周期选择模块435、寻呼信道选择模块440和共享业务信道格式化模块445。

前向链路帧生成模块420可以生成用于在前向链路325(例如，从基站到M2M设备)上进行传输的物理层帧。所生成的帧可以是基于短占空比和较小数量的划分时隙的物理层信道。例如，模块420可以生成总共20毫秒(ms)的前向链路物理层帧。结果，M2M设备115可以只需要苏醒20ms来接收前向链路帧。因此，可以节省M2M设备115处的功率。模块420所生成的帧的时隙划分操作，可以使M2M设备115只在该帧中的其预期有数据的被调度时隙期间，才苏醒并打开其无线电装置。

前向链路帧的物理信道中的每一个可以包括导频符号和数据符号两者，它们可以是时分复用的(TDM)。在一种配置中，模块420所生成的前向链路帧可以包括寻呼信道、ACK信道和业务信道。寻呼信道可以用于在寻呼时隙期间，在前向链路通信325上向M2M设备115发送寻呼消息和其它信息。ACK信道可以发送ACK消息和其它信息，而业务信道可以用于向M2M设备115发送数据消息。

ACK生成模块425可以生成ACK消息，以便在前向链路通信325上发送。可以在ACK信道上发送该消息，其中ACK信道是前向链路帧生成模块420所生成的前向链路帧的一部分。在一种配置中，前向链路帧可以用于向M2M设备115发送压缩的标识(ID)。压缩的ID可以是M2M设备115的网络ID的哈希值。压缩的ID可以表示针对M2M设备115的ACK消息，其指示基站成功地在反向链路上接收到从该M2M设备发送的分组。在一种配置中，ACK生成模块425可以将用于一个M2M设备的压缩ID与其它M2M设备的压缩ID组合在一起，以生成ACK分组。ACK分组可以包括不同数量的压缩ID。根据每一个分组中的压缩ID的数量，ACK分组的传输数据速率可以发生波动。与具有较低数量的压缩ID的ACK分组相比，可以按照较高的数据速率来发送具有较高数量的压缩ID的ACK分组。

在一些实例中，对于某个前向链路帧，寻呼时隙可能是空闲的。例如，该寻呼时隙期间的寻呼信道的容量不是处于满额容量。例如，可能没有调度该寻呼时隙来发送针对M2M设备115的寻呼消息305。结果，该寻呼信道可以是空的(例如，没有寻呼消息305)。寻呼时隙重用模块430可以对空闲寻呼时隙进行重用，以便向M2M设备115传输系统信息。系统信息可以包括系统时序和扇区数量信息，并可以被插入到寻呼信道中，以便在该寻呼时隙期间向M2M设备115传输。因此，可以避免在前向链路帧中建立额外的信道来向M2M设备115传送系统信息。相反，寻呼时隙重用模块430可以将该系统信息插入到该帧的寻呼时隙的空闲寻呼信道中。

在一个实施例中，寻呼周期选择模块435可以选择一个特定的寻呼周期来向M2M设备发送寻呼消息。模块435可以提供灵活的寻呼方案，以动态地改变M2M无线WAN中的M2M设备115的寻呼周期。寻呼周期选择模块435可以根据是否从设备115接收到寻呼响应310、一天中的时间、该M2M设备115的操作状态等等，来对寻呼周期进行动态地改变。

在一种配置中，寻呼信道选择模块440可以在主寻呼信道和辅寻呼信道之间进行选择，以便使用前向链路通信325来向M2M设备115发送寻呼消息。模块440可以提供允许使用主寻呼信道和辅寻呼信道，在M2M WAN中按照不同的寻呼周期来发送寻呼消息的寻呼方案。主寻呼信道和辅寻呼信道可以是帧的寻呼信道的子信道。主寻呼信道可以用于较长的寻呼周期，而辅寻呼信道可以用于较短的寻呼周期。举一个例子，基站105可以发送第一寻呼消息，模块440可以选择主信道来发送该消息(这是由于其是按照第一寻呼周期来发送的)。此外，基站还可以发送第二寻呼消息，模块440可以选择辅寻呼信道来发送第二寻呼消息(这是由于第二消息是按照第二寻呼周期来发送的)。在一个实施例中，与第一寻呼周期相比，第二寻呼周期可以更短。

共享业务信道格式化模块445可以对由多个M2M设备共享的前向链路帧中的业务信道进行格式化。当M2M设备115在给定的业务信道后期内的共享业务信道上预期数据时，设备115可以继续在业务信道周期期间，读取多个前向链路帧中的业务信道时隙，直到其发现由ID字段所指示的数据为止。结果，M2M设备115与所需要的相比可能会保持苏醒更长的时间来发现其数据。格式化模块445可以以这种方式对业务信道进行格式化，其使用于M2M设备115的苏醒时间减到最小。M2M设备115可以确定在特定子帧的哪个时隙苏醒，以便在共享业务信道上获得其数据。为了确定在哪个时隙上苏醒，M2M设备可以针对其ID使用一组哈希函数。此外，M2M设备还可以使用处于预期的数据速率的时隙数量和处于该速率的用户的总数量，来确定其可以预期接收其数据的时隙。模块445可以对业务信道进行格式化，以允许设备来确定要使用哪个时隙。例如，模块445可以对共享业务信道进行格式化，使得哈希后的时隙包含数据或者指向实际数据所位于的时隙的指针。如果第一帧的时隙不能包含所有的指针，则模块445可以设置溢出标志，并提供指向另一个帧的另一个时隙的指针，其中在该位置，哈希的M2M设备可以针对其数据进行检查。如果不能将用于M2M设备115的所有数据容纳到单一时隙中，则模块445可以对该信道的尾部字段进行格式化，以包括用于指向发送剩余数据的另一个时隙的指针。

图5A是根据各个实施例，示出用于管理反向链路通信的设备500的框图。设备500可以是参照图1、2、3A和/或3B所描述的M2M设备115的一个或多个方面的例子。此外，设备500还可以是处理器。设备500可以包括接收机模块505、反向链路通信模块510和/或发射机模块515。这些部件中的每一个可以相互之间进行通信。

设备500中的这些组件可以单独地或者统一地使用一个或多个专用集成电路(ASIC)来实现，其中这些ASIC用于在硬件中执行这些可应用功能里的一些或者全部。替代地，这些功能可以由一个或多个集成电路上的一个或多个其它处理单元(或者内核)执行。在其它实施例中，可以使用其它类型的集成电路(例如，结构化/平台化的ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)和其它半定制IC)，其中这些集成电路可以以本领域已知的任何方式进行编程。此外，每一个单元的功能也可以整体地或者部分地利用指令来实现，其中这些指令体现在存储器中，被格式化以由一个或多个通用或专用处理器来执行。

接收机模块505可以接收诸如分组、数据的信息和/或关于设备500接收或发送了什么内容的信令信息。反向链路通信模块510可以将所接收的信息用于各种各样的目的。

接收机模块505可以被配置为：接收使用前向链路通信325，从基站105发送的前向链路物理层分组。反向链路通信模块510可以生成反向链路帧，其中该反向链路帧包括用于从M2M设备115向基站105发送数据的业务信道。

在一个实施例中，反向链路通信模块510可以使反向链路上的通信较早终止。如先前所解释的，前向链路帧可以包括用于按照较高的数据速率，从基站105向M2M设备115发送ACK消息的ACK信道。接收机模块505可以按照更高的数据速率，来接收与更高的反向链路数据速率相对应的ACK消息。在接收到ACK消息时，反向链路通信模块510可以命令发射机515停止在反向链路通信330上发送传输。下面将描述关于反向链路通信模块510的细节。

图5B是示出反向链路通信模块510-a的一个实施例的框图。模块510-a可以是图5A的反向链路通信模块的一个例子。举一个例子，模块510-a可以包括休眠状态模块520、多信道模块525和窄带多路接入模块530。

在一种配置中，休眠状态模块520可以允许M2M设备115苏醒足够长时间以从基站105接收消息，随后返回到休眠状态以节省功率。基站可以使用前向链路帧来向M2M设备发送消息。该帧可以包括寻呼信道以携带该消息。寻呼信道可以包括多个子信道。基站可以在每一个子信道中发送该消息的一个复本。当M2M设备在这些子信道中的一个上成功地接收并解调该消息时，休眠状态模块520可以使M2M设备115关闭其无线电装置，返回到休眠状态以节省电池，而不向基站回发ACK消息。

在一个实施例中，多信道模块525可以提供基于码分多址(CDMA)的多址接入方案，以减少对反向链路通信330上的操作的热噪声增加量(ROT)噪声的负面影响。在一种配置中，模块525可以将反向链路的操作频带划分成多个反向链路频率信道。在每一个频率信道内，模块525可以针对多个用户复用使用CDMA。每一个频率信道可以具有其自己的目标ROT操作点。多信道模块525可以将至少一个频率信道专用成低数据速率随机接入信道。结果，可以减少操作的ROT。

举一个例子，窄带多路接入模块530可以为反向链路通信330提供窄带频分多址(FDMA)技术。模块530可以将操作频带划分成多个窄带频率信道。可以向每一个M2M设备115广播每一个窄带信道的繁忙或空闲状态。这些设备可以通过发送前导，对从空闲的信道集中随机选择的信道进行竞争。模块530可以使仅仅当向M2M设备隐式地或显式地分配信道时，M2M设备115才能够发送数据。如果信道状态改变成繁忙的，则模块530可以不允许该传输被中断。

图6是根据各个实施例，示出用于管理前向链路通信的设备600的框图。设备600可以是参照图1、2、3A、3B、4A和/或4B所描述的基站的一个或多个方面的例子。此外，设备600还可以是处理器。设备600可以包括接收机模块405-a、前向链路通信模块410-a和/或发射机模块415-a。这些部件中的每一个可以相互之间进行通信。

设备600中的这些组件可以单独地或者统一地使用一个或多个专用集成电路(ASIC)来实现，其中这些ASIC用于在硬件中执行这些可应用功能里的一些或者全部。替代地，这些功能可以由一个或多个集成电路上的一个或多个其它处理单元(或者内核)执行。在其它实施例中，可以使用其它类型的集成电路(例如，结构化/平台化的ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)和其它半定制IC)，其中这些集成电路可以用本领域已知的任何方式进行编程。此外，每一个单元的功能也可以整体地或者部分地利用指令来实现，其中这些指令体现在存储器中，被格式化以由一个或多个通用或专用处理器来执行。

接收机模块405-a可以接收诸如分组、数据的信息和/或关于设备600接收或发送了什么内容的信令信息。前向链路通信模块410-a可以将所接收的信息用于各种各样的目的，如先前所描述的。

在一种配置中，前向链路通信模块410-a可以包括寻呼时隙重用模块430。模块430可以识别前向链路帧中的空闲时隙，对这些空闲时隙进行重用，以便在前向链路上向M2M设备115发送系统信息。下面将描述关于对时隙进行重用以发送这样的信息的细节。

图7是示出寻呼时隙重用模块430-a的一个实施例的框图。模块430-a可以是图4B和/或图6的寻呼时隙重用模块430的一个例子。在一种配置中，模块430-a可以包括消息识别模块705、消息类型确定模块710和系统信息插入模块715。

举一个例子，消息识别模块705可以识别在前向链路帧的一个时隙期间，在一个信道中包括的消息。在一个实施例中，模块705可以识别在帧的寻呼时隙期间，寻呼信道将发送的寻呼消息305。

消息类型确定模块710可以确定要发送的消息的类型。在一种配置中，该寻呼信道中的一个或多个消息可以是空消息。寻呼信道的容量可以容纳多个寻呼消息305。例如，该信道可以具有发送近似五个到六个消息305的容量。在一些情况下，信道可以包括小于五个到六个的消息。该信道的剩余带宽可以是空的(例如，包括空消息)。结果，发送小于五个到六个的消息的寻呼信道，浪费了剩余的容量。确定模块710可以判断信道中的消息是寻呼消息305还是空消息715。寻呼信道可以包括一些寻呼消息305或者不包括寻呼消息305。如果寻呼信道不包括寻呼消息305来填充该信道的容量，则发送该信道的寻呼时隙被视作为空闲寻呼时隙。

当消息类型确定模块710识别出空消息时，系统信息插入模块715可以将某种信息插入到寻呼信道中。该信息可以包括用于辅助M2M设备115获取从基站105发送的信号的时序的时序信息。尽管寻呼消息305可能是发往某些M2M设备115的，但是在空闲寻呼时隙期间发送的系统信息的格式，可以发送给M2M无线WAN中的每一个M2M设备115。

图8示出了前向链路帧800的一个例子。该帧可以包括寻呼时隙805、ACK时隙810和业务时隙。在一种配置中，帧800可以由图5B的前向链路帧生成模块420来生成。可以将帧800生成为在前向链路通信325上发送的物理层帧。在一个实施例中，可以发送多个帧800。

每一个帧可以包括不超过三个时隙。信道上的每一个时隙期间都可以发送数据。每一个时隙都可以包括信道。因此，每一个前向链路帧800可以包括不超过三个逻辑TDM信道，例如，寻呼信道、ACK信道和业务信道。在一种配置中，寻呼时隙805和ACK时隙可以具有5毫秒(ms)的长度。业务时隙可以具有10ms的长度。因此，寻呼信道和ACK信道均可以发送5ms的数据。业务信道815可以发送10ms的数据。结果，每一个前向链路帧的持续时间可以是20ms。

在一个实施例中，在前向链路通信325上发送帧800的基站105，可以向较大的地理区域(例如，近似35km的半径)发送多个帧800。结果，基站105可以使用低数据速率来发送每一个前向链路帧800。例如，可以按照近似9.6比特/秒的有效数据速率，来发送多个前向链路帧800。

可以在寻呼时隙805期间，可以使用寻呼信道来携带发往一个或多个M2M设备115的寻呼消息305和系统信息。举一个例子，寻呼信道可以在每一个帧800的寻呼时隙805期间，发送5ms的消息305和/或系统信息。此外，寻呼信道还可以包括多个子信道。这些子信道可以用于发送多个寻呼消息305。每一个子信道可以发送同一消息305的复本，和/或这些子信道可以发送不同的消息。在一种配置中，每一个子信道可以按照不同的寻呼周期来发送寻呼消息305。替代地，这些子信道可以使用相同的寻呼周期来发送消息305。在一个实施例中，基站105可以使用多个子信道来发送寻呼消息305的复本。消息305的每一个复本都可以按照较高的数据速率(例如，80kbps)进行发送。在向基站105回发用于指示设备115已接收到寻呼消息305的ACK消息之前，休眠状态模块520可以使M2M设备115进入休眠状态。结果，即使M2M设备115已成功地接收到消息305，基站105仍可能会使用寻呼信道805的子信道来继续发送寻呼消息305的复本。

在一个实施例中，寻呼时隙805可以是空的(即，其不包括任何寻呼消息305和/或该寻呼信道没有处于具有寻呼消息305的满额容量)。当寻呼时隙805是空的或空闲的时，寻呼时隙重用模块430可以在寻呼时隙805期间，使用该寻呼信道向M2M设备115发送系统信息。系统信息可以包括：时序信息和/或与向M2M设备115传输帧800的基站105的扇区有关的信息。

ACK信道可以用于发送ACK消息。该ACK消息可以指示基站105已成功地从M2M设备115接收到消息。在一种配置中，ACK生成模块425可以生成将在ACK时隙810期间，在ACK信道上发送的ACK消息。如先前所描述的，ACK信道可以发送表示该ACK消息的、M2M设备115的压缩ID。该ACK信道可以将针对多个M2M设备115的多个压缩ID发送成一个ACK分组。在一种配置中，该ACK信道可以按照不同的数据速率来发送ACK分组。例如，当在ACK分组中包括某个数量的压缩ID时，ACK信道可以按照较高的数据速率进行发送。如果在ACK分组中存在更少数量的压缩ID，则该信道可以按照较低的数据速率来发送该分组。

举一个例子，业务信道可以向M2M设备115发送数据有效载荷。在一个实施例中，该信道可以针对多个M2M设备115发送数据。例如，可以发送多个前向链路帧800。每一个帧800的每一个业务时隙815可以携带针对不同的M2M设备115的有效载荷。共享业务信道格式化模块445可以对业务信道进行格式化，使得每一个M2M设备115可以确定哪个帧800包括将在该业务信道上发送它们的有效载荷的业务时隙815。例如，模块445可以对共享业务信道进行格式化，使得业务时隙包含数据，或者包含用于指向发送实际数据的另一个时隙的指针。如果一个时隙不包含所有指针，则模块445可以设置溢出标志，并提供用于指向M2M设备能够检验其数据的另一个时隙的指针。如果不能在单一时隙中发送针对该M2M设备的所有数据，则模块445可以对信道的尾部字段进行格式化，以包括指向发送剩余数据的另一个时隙的指针。

在一种配置中，帧800的每一个信道可以发送多个TDM导频信号。每一个信号可以包括导频符号和数据符号的组合。可以使用TDM技术，将每一个信号的符号复用在一起。在一个实施例中，可以利用伪噪声(PN)序列，对从第一小区(例如，图1中所示的第一小区110-a)中的基站105发送的数据和导频符号组合进行加扰，以便与相邻小区(例如，图1中所示的第二小区110-b)中的基站发送的数据/导频符号组合分离。不同的小区(例如，图1的110-a、110-b、110-c)可以使用相同PN序列的不同时间偏移作为它们的扰码，以简化由M2M设备115执行的初始小区搜索，以及减少设备115的初始捕获时间。该PN序列可以具有2¹⁴的长度以覆盖四个前向链路帧800，每一个前向链路帧800的长度为20ms(总共80ms的持续时间)。

在一个实施例中，帧800的码片速率可以是近似204.8千码片每秒(kcps)。该码片速率可以表示：发送该PN序列的每秒脉冲数(每秒的码片)。举一个例子，每一个TDM导频信号可以具有56个码片的长度。在各个导频信号之间存在间隔。该间隔可以是256码片。在一种配置中，来自不同基站的信号可以由相同的PN序列来覆盖，但其具有不同的初始偏移。该初始偏移可以称为PN偏移。在帧的导频信号之间使用256个码片的间隔，可以产生64个不同的TDM导频信号。例如，四个前向链路帧800中的每一个可以包括16个TDM导频信号。TDM导频群组可以包括四个TDM导频信号。每一个TDM导频群组可以具有1024个码片的长度。在一种配置中，M2M设备115可以使用TDM导频信号来获取基站发送的前向链路帧800的时序。

图9是示出寻呼时隙805-a的一个例子的框图。时隙805-a可以是图8的寻呼时隙805的一个例子。寻呼时隙805-a可以包括一个或多个寻呼消息305-a和/或一个或多个空消息905-a。寻呼消息305-a可以是图3A的寻呼消息305的例子。即使使用两个寻呼消息305-a和三个空消息来示出寻呼时隙805-a，但应当理解的是，时隙805-a可以包括更多或更少的寻呼消息305-a和更多或更少的空消息905-a。例如，寻呼时隙805-a可以包括零个到近似五个或六个寻呼消息305-a和/或空消息905-a。

在一个实施例中，每一个寻呼消息305-a可以是旨在针对于特定的M2M设备115。例如，第一寻呼消息305-a-1可以被发送给第一设备115-a-1。但是，第二寻呼消息305-a-2可以是旨在针对于第二M2M设备115-a-2。空消息905-a可以是旨在针对位于基站105(正在发送前向链路帧800)的范围之内的每一个M2M设备115。

图10是示出空消息905-b的一个例子的框图。消息905-b可以是图9中所示的空消息905-a的例子。在一种配置中，空消息905-b可以包括消息类型1005和系统信息有效载荷1010。消息类型1005可以是用于指示该消息是空消息905-b的一定数量的比特。例如，在寻呼信道发送的每一个消息中，可以使用两个比特来将该消息标识成寻呼消息305或空消息905-b。

可以将系统信息有效载荷1010插入到空消息905-b中。有效载荷1010可以包括小区标识符(ID)1015、扇区ID 1020和时序信息1025。小区ID1015可以标识基站105正在其中发送信号的具体小区。扇区ID 1020可以表示该小区中的特定扇区。时序信息1025可以使M2M设备115能够将它们的时钟与基站105的时钟进行同步。此外，时序信息1025还可以提供基站105发送的当前帧号。

可以使用10或14个比特来表示系统信息有效载荷1010。当该消息是寻呼消息305时，这10或14个比特可以用于表示寻呼ID。M2M设备115可以在对来自基站105的信令的初始获取期间(发生在设备115的加电期间)，使用系统信息有效载荷1010。结果，利用本发明的系统和方法，不需要单独的同步信道来发送系统信息有效载荷1010。因此，可以使用于发送前向链路帧800的物理层信道的数量最小化。

图11根据各个实施例，示出了可以被配置为对空闲寻呼时隙进行重用，以向M2M设备115发送系统信息的通信系统1100的框图。系统1100可以是图1中所描述的系统100、图2的系统200、图3A的系统300和/或图3B的系统320的一些方面的例子。

系统1100可以包括基站105-d。基站105-d可以包括天线1145、收发机模块1150、存储器1170和处理器模块1165，这些部件都可以(例如，通过一个或多个总线)彼此之间进行直接或者间接地通信。收发机模块1150可以配置为通过天线1145，与M2M设备115(其可以是传感器、计量器或者能够进行跟踪、感测、监测的任何其它类型的设备等等)进行双向通信。此外，收发机模块1150(和/或基站105-d的其它部件)还可以被配置为与一个或多个网络进行双向通信。在一些情况下，基站105-d可以通过网络通信模块1175，与核心网130-a和/或控制器120-a进行通信。在一些情况下，控制器120-a可以集成到基站105-d中。

此外，基站105-d还可以与其它基站105(例如，基站105-m和基站105-n)进行通信。基站105中的每一个可以使用不同的无线通信技术(例如，不同的无线接入技术)，与M2M设备115进行通信。在一些情况下，基站105-d可以利用基站通信模块1115，与诸如105-m和/或105-n之类的其它基站进行通信。在一些实施例中，基站105-d可以通过控制器120-a和/或核心网130-a，与其它基站进行通信。

存储器1170可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。存储器1170还可以存储包含指令的计算机可读、计算机可执行软件代码1171，其中所述指令被配置为：当被执行时，使处理器模块1165执行本文描述的各种功能(例如，帧生成、寻呼方案、ACK方案、数据业务方案等等)。或者，软件1171可以不由处理器模块1165直接执行，而是被配置为(例如，当对其进行编译和执行时)使计算机执行本文所描述的功能。

处理器模块1165可以包括智能硬件设备，例如，诸如公司或者制造的中央处理单元(CPU)之类的CPU、微控制器、专用集成电路(ASIC)等等。收发机模块1150可以包括：被配置为对用于M2M设备115的分组进行调制，将调制后的分组提供给天线1145以进行传输，对从天线1145接收的分组进行解调的调制解调器。尽管基站105-d的一些例子可以包括单一天线1145，但基站105-d优选地包括用于多个链路的多付天线1145，其中所述多个链路可以支持载波聚合。例如，可以使用一个或多个链路来支持与M2M设备115的宏通信。

根据图11的体系结构，基站105-d还可以包括通信管理模块1130。通信管理模块1130可以管理与其它基站105的通信。举例而言，通信管理模块1130可以是基站105-d的一个组件，其通过总线与基站105-d的其它部件中的一些或者全部进行通信。替代地，可以将通信管理模块1130的功能实现成收发机模块1150的一个部件、实现成计算机程序产品、和/或实现成处理器模块1165的一个或多个控制器元件。

基站105-d的部件可以被配置为实现上面参照图6中的设备600所讨论的方面，故为了简短起见，这里没有进行重复。例如，寻呼时隙重用模块430-b可以是图4B和/或图7中的模块430的例子。模块430-b可以包括消息识别模块705、消息类型确定模块710和系统信息插入模块715，如先前参照图4B、6、7、8、9和/或10所描述的。

在一些实施例中，收发机模块1150结合天线1145、以及基站105-d的其它可能部件，可以从基站105-d向M2M设备115、向其它基站105-m/105-n或核心网130-a，发送包括寻呼时隙805、ACK时隙810和业务时隙815的多个前向链路帧800。

图12是示出用于管理前向链路通信的方法1200的一个例子的流程图。为了清楚说明起见，下面参照图1、2、3A、3B、4A、6或11中所示出的基站105来描述方法1200。在一种实现中，寻呼时隙重用模块430可以执行一个或多个代码集，以控制基站105的功能单元来执行下面所描述的功能。

在方框1205处，可以在前向链路帧中，生成针对M2M设备的寻呼时隙。该帧可以是用于前向链路上的无线M2M通信。这种通信可以发生在M2M无线WAN中。在一种配置中，单一生成的帧可以包括不超过三个时隙。在一个实施例中，该帧可以包括：包含寻呼信道的第一时隙、包含ACK信道的第二时隙、以及包含业务信道的第三时隙。寻呼信道可以用于从基站105向M2M设备115发送寻呼消息305和/或系统信息。

在方框1210处，可以确定该寻呼时隙包括可用的容量。例如，可以分析该寻呼时隙的字段中的标识符。该标识符可以包含于寻呼时隙中的一个消息。在该寻呼时隙期间，可以使用寻呼信道向M2M设备115发送消息。可以确定该消息的消息类型。可以通过该消息中的两个比特来指示该消息类型。举一个例子，该消息类型可以指示该消息是寻呼消息305或空消息905。空消息905可以指示该寻呼时隙具有可用的容量。在方框1215处，可以在该寻呼时隙中插入系统信息。在一种配置中，系统信息可以包括时序信息、小区ID、扇区ID、帧编号、以及用于辅助M2M设备115获取基站105的时序、信令等等的任何其它信息。可以在该寻呼时隙期间，通过寻呼信道向M2M设备115发送该系统信息。

因此，通过对寻呼时隙进行重用，以当该寻呼时隙空闲时(即，包括一个或多个空消息)发送系统信息，方法1200可以在前向链路上提供高效的通信。应当注意的是，方法1200仅仅只是一种实施方式，可以对方法1200的操作进行重新排列或者修改，使得其它实施方式也是可能的。

图13是示出用于管理前向链路通信的方法1300的一个例子的流程图。为了清楚说明起见，下面参照图1、2、3A、3B、4A、6或11中所示出的基站105来描述方法1300。在一种实施方式中，寻呼时隙重用模块430可以执行一个或多个代码集，以控制基站105的功能单元来执行下面所描述的功能。

在方框1305处，可以生成用于前向链路上的无线M2M通信的物理层帧。该帧可以用于M2M无线WAN中的通信。在一种配置中，该帧可以包括不超过用于三个逻辑信道的三个时隙。这三个信道可以包括：包含寻呼信道的第一信道、包含ACK信道的第二信道、以及包含业务信道的第三信道。可以对一个或多个导频符号和一个或多个数据符号执行时分复用(TDM)操作，以获得TDM导频突发。举一个例子，可以将一个或多个TDM导频突发包括在前向链路帧的每个信道中。帧中的连续导频突发可以间隔一定数量的码片。这些TDM导频突发可以是周期性的，使得可以每隔某个数量的帧就重复一次TDM导频突发。例如，可以每个第四前向链路帧，重复TDM导频突发。可以使用PN序列，对帧的TDM导频突发和数据符号进行加扰。此外，还可以使用该PN序列的偏移，对来自另一个基站的帧中发送的TDM导频突发和数据符号进行加扰。因此，在来自不同的基站的帧中发送的导频突发可以彼此之间具有偏移，以允许M2M设备115更容易地获取来自其服务基站105的时序信息和其它信号。

在方框1310处，可以在物理层帧中生成寻呼时隙。寻呼信道可以在该寻呼时隙期间进行发送。寻呼时隙可以具有5ms的长度。在方框1315处，可以识别寻呼时隙中的一个或多个消息。所识别的消息可以是针对于特定的M2M设备115的，或者这些消息可以是广播给无线WAN中的每一个M2M设备115的。

在方框1320处，可以确定所述一个或多个消息的消息类型。可以通过对每一个消息中包含的某些比特进行分析，来确定该消息类型。消息类型可以指示所述一个或多个消息是寻呼消息305和/或空消息905。寻呼消息305可以是旨在针对特定的M2M设备115，而空消息905可以是广播给位于在前向链路上发射该帧的基站105的覆盖范围之内的每一个M2M设备115的。

在方框1325处，可以基于所确定的消息类型，在所述一个或多个消息中插入系统信息。例如，如果消息类型指示该消息是空消息905，则可以在该寻呼时隙中插入系统信息，以便通过寻呼信道广播给每一个M2M设备115。系统信息可以包括时序信息和其它同步信息，其中M2M设备可以使用这些信息来获取发送该帧的基站105的信令和其它定时方面。

因此，方法1300可以通过对空闲寻呼时隙进行重用，以便在前向链路帧上发送系统信息，而不是生成具有额外的信道(例如，同步信道)的帧来发送该信息，从而在前向链路上提供高效的通信。应当注意的是，方法1300仅仅只是一种实施方式，可以对方法1300的操作进行重新排列或者修改，使得其它实施方式也是可能的。

图14是示出用于管理前向链路通信的方法1400的一个例子的流程图。为了清楚说明起见，下面参照图1、2、3A、3B、4A、6或11中所示出的基站105来描述方法1400。在一种实现中，寻呼时隙重用模块430可以执行一个或多个代码集，以控制基站105的功能单元来执行下面所描述的功能。

在方框1405处，可以生成用于无线M2M通信中的前向链路上的通信的物理层帧。这些通信可以发生在M2M无线广域网(WAN)中。在一种配置中，前向链路上的帧可以包括不超过三个时隙，逻辑信道可以在每一个时隙期间发送数据。在一个实施例中，该帧可以包括：包含寻呼信道的第一信道、包含ACK信道的第二信道、以及包含业务信道的第三信道，以在该帧的每一个时隙期间发送数据。

可以对导频符号和数据符号执行TDM操作，以获得多个TDM导频突发。可以将这些突发插入在该帧的这三个信道中的每一个里。每一个突发可以具有一定的长度。例如，每一个TDM导频突发的长度可以是56个码片。在一种配置中，可以使用PN序列来覆盖这些TDM导频突发和数据符号。

在方框1410处，可以在该物理层帧中生成寻呼时隙。寻呼信道可以在该寻呼时隙期间发送消息和其它信息。在方框1415处，可以识别寻呼时隙的一个字段中的标识符。该标识符可以是指示该寻呼时隙是否包括可用的容量的一定数量的比特。例如，寻呼时隙中的一个或多个消息可以包括标识符。该标识符可以指示各个消息是寻呼消息305还是空消息905。在一种配置中，寻呼信道可以具有在单一寻呼时隙期间，发送五个或六个寻呼消息305的容量。如果寻呼信道包括小于五个或六个寻呼消息305，则可以将该信道的剩余容量识别为空消息905。在一个实施例中，寻呼信道可以只包括寻呼消息305，可以只包括空消息905(没有寻呼消息要发送)，或者二者的混合(一些寻呼消息305，且在该信道上留有容量)。

在方框1420处，可以判断该寻呼时隙是否有可用的容量(例如，在该寻呼时隙中存在空消息)。如果确定存在空消息(即，寻呼信道不是处于满额容量)，则可以在方框1425处，向该寻呼时隙中插入系统信息。系统信息可以是旨在针对于与基站105进行通信的每一个M2M设备115(或者处于基站105的覆盖范围之内的每一个M2M设备115)。但是，如果确定该寻呼时隙不包括可用的容量(或者在插入了系统信息之后)，则在方框1430处，可以在该寻呼时隙期间，发生消息和/或系统信息的传输。在前向链路帧的寻呼时隙期间的传输，可以使用M2M无线WAN中的前向链路通信325。M2M设备可以使用系统信息来获取关于发射该帧的基站105的时序和其它相关系统信息。

因此，方法1400可以通过识别寻呼时隙是否包括空消息(即，可用的容量)以向M2M设备115发送系统信息，来在前向链路上提供高效的通信。应当注意的是，方法1400仅仅只是一种实施方式，可以对方法1400的操作进行重新排列或者修改，使得其它实施方式也是可能的。

上面结合附图阐述的具体实施方式描述了一些示例性实施例，但其并不表示仅可以实现这些实施例，也不表示仅这些实施例才落入权利要求书的保护范围之内。贯穿说明书使用的术语“示例性”意味着“用作例子、例证或说明”，但并不意味着比其它实施例“更优选”或“更具优势”。具体实施方式包括用于提供所描述技术的透彻理解的特定细节。但是，可以在不使用这些特定细节的情况下实现这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成模糊，以框图形式示出了公知的结构和部件。

信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任意一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。

用于执行本申请所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件部件或者其任意组合，可以用来实现或执行结合本申请所公开内容描述的各种示例性的框和模块。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、若干微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

本申请所述功能可以用硬件、处理器执行的软件、固件或者其任意组合的方式来实现。当用处理器执行的软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。其它示例和实现也落入本发明及其所附权利要求书的保护范围和精神之内。例如，由于软件的本质，上文所描述的功能可以使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬件连线或者其任意组合来实现。用于实现功能的特征可以物理地分布在多个位置，其包括分布成在不同的物理位置实现功能的一部分。此外，如本申请(其包括权利要求书)所使用的，以“中的至少一个”为结束的列表项中所使用的“或”指示分离的列表，例如，列表“A、B或C中的至少一个”意味着：A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。

计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或特殊用途计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，但非做出限制，计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用或特殊用途计算机、或者通用或特殊用途处理器进行存取的任何其它介质。此外，可以将任何连接适当地称作计算机可读介质。举例而言，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源传输的，那么所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。如本申请所使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。

为使本领域任何普通技术人员能够实现或者利用本发明，提供了本公开内容的上述描述。。对于本领域普通技术人员来说，对本发明的各种修改是显而易见的，并且，本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开内容的保护范围的基础上适用于其它变型。贯穿本公开内容使用的术语“例子”或者“示例性的”指示例子或者实例，而不是暗示或者要求所陈述的示例具有任何更优选性。因此，本公开内容并不限于本文所描述的例子和设计，而是符合与本申请公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (27)

1.一种用于机器到机器(M2M)无线广域网(WAN)中的无线通信的方法，包括：

生成针对所述M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙；

识别所述寻呼时隙中的消息；

确定所识别的消息的消息类型；

基于所确定的消息类型来确定所述寻呼时隙包括可用的容量；

在所述寻呼时隙中插入系统信息；以及

在所述寻呼时隙期间，向所述M2M设备发送所述系统信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述系统信息包括小区标识符(ID)、扇区ID、时序信息或者在所述M2M无线WAN中的前向链路上发送的物理层帧的当前编号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所识别的消息的所述消息类型包括：

分析所述寻呼时隙的字段中的标识符。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，分析所述标识符还包括：

识别所述寻呼时隙中包括用于指示所述寻呼时隙中的所述消息的所述消息类型的一个或多个比特的字段；以及

基于由所述一个或多个比特标识的所述消息类型，来确定所述寻呼时隙包括可用的容量。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

生成用于所述M2M无线WAN中的前向链路上的无线M2M通信的物理层帧，其中所述帧包括不超过三个信道，所述三个信道包括：包含寻呼信道的第一信道、包含确认(ACK)信道的第二信道和包含业务信道的第三信道，其中所述寻呼信道在所述寻呼时隙期间发送数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，包含所述寻呼信道的所述第一信道的长度和包含所述ACK信道的所述第二信道的长度各是5毫秒(ms)，并且包含所述业务信道的所述第二信道的长度是10ms。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

识别物理层帧中被分配给所述M2M设备的时隙；以及

在所识别的时隙期间，向所述M2M设备发送数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的消息的所述消息类型包括空消息类型。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述空消息类型的消息旨在针对所述无线WAN中的每个M2M设备。

10.一种被配置用于机器到机器(M2M)无线广域网(WAN)中的无线通信的基站，包括：

处理器；

与所述处理器电通信的存储器；以及

存储在所述存储器中的指令，所述指令可由所述处理器执行，以用于：

生成针对所述M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙；

识别所述寻呼时隙中的消息；

确定所识别的消息的消息类型；

基于所确定的消息类型来确定所述寻呼时隙包括可用的容量；

在所述寻呼时隙中插入系统信息；以及

在所述寻呼时隙期间，向所述M2M设备发送所述系统信息。

11.根据权利要求10所述的基站，其中，所述系统信息包括小区标识符(ID)、扇区ID、时序信息或者在所述M2M无线WAN中的前向链路上发送的物理层帧的当前编号。

12.根据权利要求10所述的基站，其中，所述用于确定所识别的消息的所述消息类型的指令，还可由所述处理器执行以用于：

分析所述寻呼时隙的字段中的标识符。

13.根据权利要求12所述的基站，其中，所述用于分析所述标识符的指令，还可由所述处理器执行以用于：

识别所述寻呼时隙中包括用于指示所述寻呼时隙中的所述消息的所述消息类型的一个或多个比特的字段；以及

基于由所述一个或多个比特标识的所述消息类型，来确定所述寻呼时隙包括可用的容量。

14.根据权利要求10所述的基站，其中，所述指令还可由所述处理器执行以用于：

生成用于所述M2M无线WAN中的前向链路上的无线M2M通信的物理层帧，其中所述帧包括不超过三个信道，所述三个信道包括：包含寻呼信道的第一信道、包含确认(ACK)信道的第二信道和包含业务信道的第三信道，其中所述寻呼信道在所述寻呼时隙期间发送数据。

15.根据权利要求14所述的基站，其中，包含所述寻呼信道的所述第一信道的长度和包含所述ACK信道的所述第二信道的长度各是5毫秒(ms)，并且包含所述业务信道的所述第二信道的长度是10ms。

16.根据权利要求10所述的基站，其中，所述指令还可由所述处理器执行以用于：

识别物理层帧中被分配给所述M2M设备的时隙；以及

在所识别的时隙期间，向所述M2M设备发送数据。

17.根据权利要求10所述的基站，其中，所识别的消息的所述消息类型包括空消息类型。

18.根据权利要求17所述的基站，其中，所述空消息类型的消息旨在针对所述无线WAN中的每个M2M设备。

19.一种被配置用于机器到机器(M2M)无线广域网(WAN)中的无线通信的装置，包括：

用于生成针对所述M2M无线WAN中的M2M设备的寻呼时隙的单元；

用于识别所述寻呼时隙中的消息的单元；

用于确定所识别的消息的消息类型的单元；

用于基于所确定的消息类型来确定所述寻呼时隙包括可用的容量的单元；

用于在所述寻呼时隙中插入系统信息的单元；以及

用于在所述寻呼时隙期间，向所述M2M设备发送所述系统信息的单元。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述系统信息包括小区标识符(ID)、扇区ID、时序信息或者在所述M2M无线WAN中的前向链路上发送的物理层帧的当前编号。

21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述用于确定所识别的消息的所述消息类型的单元包括：

用于分析所述寻呼时隙的字段中的标识符的单元。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述用于分析所述标识符的单元还包括：

用于识别所述寻呼时隙中包括用于指示所述寻呼时隙中的所述消息的所述消息类型的一个或多个比特的字段的单元；以及

用于基于由所述一个或多个比特标识的所述消息类型，来确定所述寻呼时隙包括可用的容量的单元。

23.根据权利要求19所述的装置，还包括：

用于生成用于所述M2M无线WAN中的前向链路上的无线M2M通信的物理层帧的单元，其中所述帧包括不超过三个信道，所述三个信道包括：包含寻呼信道的第一信道、包含确认(ACK)信道的第二信道和包含业务信道的第三信道，其中所述寻呼信道在所述寻呼时隙期间发送数据。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，包含所述寻呼信道的所述第一信道的长度和包含所述ACK信道的所述第二信道的长度各是5毫秒(ms)，并且包含所述业务信道的所述第二信道的长度是10ms。

25.根据权利要求19所述的装置，还包括：

用于识别物理层帧中被分配给所述M2M设备的时隙的单元；以及

用于在所识别的时隙期间，向所述M2M设备发送数据的单元。

26.根据权利要求19所述的装置，其中，所识别的消息的所述消息类型包括空消息类型。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述空消息类型的消息旨在针对所述无线WAN中的每个M2M设备。