CN105557056A - 用于改善随机接入消息的发送的通信装置和方法 - Google Patents

用于改善随机接入消息的发送的通信装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种通信装置被配置为将数据发送至移动通信网络。移动通信网包括一个或多个网络元件，一个或多个网络元件提供用于与通信装置通信的无线接入接口。通信装置包括：发射器，被配置为经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口将信号发送至移动通信网络；以及接收器，被配置为经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口从移动通信网络接收信号；以及控制器，被配置为控制发射器以经由与一个或多个其它通信装置共用的无线接入接口的随机接入信道将随机接入消息发送至第一网络元件、以响应于随机接入消息接收确认或者否定确认，确认提供为通信装置分配用于将信号发送至移动通信网络的共享上行链路信道的通信资源的指示，否定确认提供通信装置未被分配共享上行链路信道的通信资源的指示，其中，响应于由控制器检测到一个或多个随机接入失败条件，控制器被配置为与发射器组合以将随机接入消息重发一次或多次，随机接入消息的每次重发在大于或等于前一重发的延迟的可变延迟之后。因此，通过在检测到随机接入失败条件(诸如在所述网络元件不能够处理随机接入消息量时可能发生的)之后重发随机接入消息、然后通过增加随机接入消息的重发之间的延迟，有一个很大可能性是，对于被发送至网络元件的响应，将足够清除拥塞。

Description

用于改善随机接入消息的发送的通信装置和方法
技术领域
本发明涉及用于经由移动通信网络通信的通信装置和用于通信的方法。
背景技术
本文所提供的“背景”描述是为了整体呈现本公开的背景的目的。本发明命名的发明人的工作(在某种程度上是在该背景技术部分以及可在提交时另外没有资格作为现有技术的说明书的各方面中描述)没有明示或暗示地承认作为相对本发明的现有技术。
第三和第四代移动电信系统(诸如基于3GPP定义的UMTS和长期演进(LTE)体系结构的那些)能够支持比由前几代移动电信系统提供的简单语音和消息传送服务更复杂的服务。
例如，通过改进的无线接口和由LTE系统提供的增强的数据速率，用户能够享受高数据速率应用，诸如移动视频流和移动视频会议(以前只有经由固定线路数据连接才可用)。部署第三和第四代网络的需求因此很强烈且预期这些网络的覆盖区域(即其中接入网络是可能的地理位置)将迅速增加。
第三和第四代网络的预期广泛部署已经导致不是利用现有高数据速率的优点而是利用稳定无线电接口的有点并增加覆盖区域的普及的一类装置和应用的并行发展。实例包括所谓的机型通信(MTC)应用，其以相对不频繁的基础传送少量数据的半自主或自主无线通信装置(即MTC装置)为代表。实例包括所谓的智能电表，其例如位于客户的房屋且定期将与顾客的实用(诸如气、水、电等)消费相关的信息发送回中央MTC服务器数据。
虽然对于终端(诸如MTC型终端)可方便地采取由第三或第四代移动电信网络提供的广泛覆盖区域的优点，但是目前还有缺点。不同于传统的第三或第四代移动终端(诸如智能电话)，MTC型终端优选相对简单和便宜。由MTC型终端进行的功能(例如收集和报告回数据)的类型不需要进行特别复杂处理。然而，第三和第四代移动电信网络通常在无线接口上采用可需要更复杂和昂贵的无线电收发器来实施的高级数据调制技术。通常合理的是，在智能电话将通常需要强大处理器来进行典型的智能电话型功能时，在智能电话上包括这样复杂的收发器。然而，如上面所指出，现在期望使用相对便宜和较不复杂的装置来使用LTE型网络进行通信。
通常，期望提高所有类型的通信装置接入移动通信网络的通信资源的效率。
发明内容
根据本公开的示例性实施例，提供了一种用于经由移动通信网络通信的通信装置，移动通信网包括一个或多个网络元件，一个或多个网络元件提供用于向通信装置发送信号或自通信装置接收信号的无线接入接口。通信装置包括发射器，其被配置为经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口将信号发送至移动通信网络；以及接收器，其被配置为经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口从移动通信网络接收信号；以及控制器。控制器被配置为控制发射器以经由与一个或多个其它通信装置共用的无线接入接口的随机接入信道将随机接入消息发送至第一网络元件，以响应于随机接入消息从第一网络元件接收确认或者否定确认(negativeacknowledge)，确认提供为通信装置分配用于将信号发送至移动通信网络的共享上行链路信道的通信资源的指示，否定确认提供通信装置未被分配共享上行链路信道的通信资源的指示。响应于由控制器检测到一个或多个随机接入失败条件，控制器被配置为与发射器组合以将随机接入消息重发一次或多次，随机接入消息的每次重发在大于或等于前一重发的延迟的可变延迟之后。
被配置为根据本技术操作的通信装置可被布置为通过在无线接入接口的随机接入信道中发送随机接入消息进行随机接入过程，这减少了由于同时发送随机接入消息的其它通信终端引起的随机接入信道上的拥塞的可能性。在一些实例中，大量通信装置可在由网络元件服务的小区内操作。如果通过发送随机接入消息造成大量这些装置同时接入由网络元件提供的通信资源，那么会由于随机接入信道的有限带宽、网络元件的处理能力或移动通信网络的有限带宽而发生拥塞。因此在这既没有被确认或否定地确认(无响应)(诸如在网络元件不能够应付随机接入消息量时可能发生)之后，通过重发随机接入消息、然后通过增加随机接入消息的重发之间的延迟，有一个很大可能性是，对于将被发送至网络元件的响应，将足够清除拥塞。
由通信装置发送的随机接入消息可包括前导码或随机接入前导码或由前导码或随机接入前导码组成。在一个实例中，随机接入前导码可由移动通信网络提供至通信装置。
在一些实例中，随机接入响应消息的重发之前的每个预定时间由从最小延迟和随机产生的延迟周期组成，使得延迟大于或等于一个或多个重发中的每个的先前重发的延迟。因此，提供其中一个或多个其它通信装置中的每个都被布置为在不同于通信装置的发送的时间的时间重发一个或多个其它随机接入消息。
在所附权利要求中提供了本发明的各种其它方面和实施例。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中相同部分被提供有对应的参考标号，并且其中：
图1提供示出常规移动电信网络的一个实例的示意图；
图2提供示出常规LTE无线帧的示意图；
图3提供示出常规LTE下行链路无线子帧的一个实例的示意图；
图4a和图4b提供LTE随机接入过程的示意图；
图5提供根据本发明的一个实例的可变延迟前导码发送方案的示意图；
图6提供根据本发明的一个实施例的可变延迟前导码发送方案的示意图；
图7A提供根据本发明的一个实施例的可变延迟前导码发送方案的示意图；
图7B提供根据本发明的一个实施例的可变延迟前导码发送方案的示意图；
图8提供根据本发明的一个实施例的可变延迟前导码发送方案的示意图；
图9提供根据本发明的一个实施例的可变延迟前导码发送方案的示意图；
图10提供根据本发明的一个实施例的可变延迟前导码发送方案的示意图；以及
图11提供示出根据本发明的一个实例布置的调适LTE移动电信网络的一部分的示意图。
具体实施方式
常规网络
图1提供示出常规移动电信网络的基本功能的示意图。
网络包括连接至核心网络102的多个基站101。每个基站都提供覆盖区域103(即小区)，在该覆盖区域内，数据可向和从移动终端104传送。经由无线下行链路在覆盖区域103内将数据从基站101发送至移动终端104。经由无线上行链路将数据从移动终端104发送至基站101。核心网络102至和移动终端104路由数据并提供功能，诸如认证、移动性管理、计费等。移动终端也可被称为用户装置(UE)或通信装置且基站被称为增强节点B(eNodeB)或网络元件。
移动电信系统(诸如根据3GPP定义的长期演进(LTE)体系结构布置的那些)使用用于无线下行链路(所谓的OFDMA)和无线上行链路(所谓的SC-FDMA)的基于正交频分复用(OFDM)的接口。数据在多个正交子载波上的上行链路和下行链路上发送。图2示出说明基于OFDM的LTE下行链路无线帧201的示意图。LTE下行链路无线帧从LTE基站(称为增强节点B)发送并持续10ms。下行链路无线帧包括10个子帧，每个子帧都持续1ms。主同步信号(PSS)和次同步信号(SSS)LTE帧的第一和第六子帧中发送。主广播信道(PBCH)在LTE帧的第一子帧中发送。在下面更详细地讨论PSS、SSS和PBCH。
图3提供其提供示出常规下行链路LTE子帧的一个实例的结构的网格的示意图。子帧包括在1ms周期内发送的预定数量的符号。每个符号都包括跨越下行链路无线载波的带宽分布的预定数量的正交子载波。
图3所示的示例性子帧包括14个符号和跨越20MHz带宽间隔的1200个子载波。数据可以LTE在其上发送的最小单位是在一个子帧上发送的十二个子载波。为了清楚起见，在图3中，未示出每个单独资源元件，而不是子帧格中的每个单独格对应于在一个符号上发送的十二个子载波。
图3示出四个LTE终端340、341、342、343的资源分配。例如，第一LTE终端(UE1)的资源分配342在十二个子载波的五个块上延伸，第二LTE终端(UE2)的资源分配343在十二个子载波的六个块上延伸，以此类推。
控制信道数据在子帧的控制区域300中发送，其包括子帧的第一个n符号，其中n可在3MHz或更大的信道带宽的一个和三个符号之间改变且其中n可在1.4MHz的信道带宽的两个或四个符号之间改变。在控制区域300中发送的数据包括在物理下行链路控制信道(PDCCH)、物理控制格式指示符信道(PCFICH)和物理HARQ指示符信道(PHICH)上发送的数据。
PDCCH包含控制数据，该控制数据指示哪些子载波上的子帧的符号已被分配至特定通信终端(UE)。因此，在图3中所示的子帧的控制区域300中发送的PDCCH数据将指示UE1已被分配第一资源块342、UE2已被分配第二资源块343等。在被发送的子帧中，PCFICH包含指示控制区域在该子帧中的持续时间(即，在一个和四个符号之间)的控制数据且PHICH包含指示先前发送的上行链路数据是否已经由网络成功地接收的HARQ(混合自动请求)数据。
在某些子帧中，子帧的中央频带310中的符号用于发送包括上述的主同步信号(PSS)、次同步信号(SSS)和物理广播信道(PBCH)的信息。中央频带310通常是72个子载波宽(对应于1.08MHz的发送带宽)。PSS和SSS是同步序列，该同步序列一旦被检测到即允许通信终端104实现帧同步并确定发送下行链路信号的基站(eNodeB)的小区标识。PBCH携带关于小区的信息(包括主信息块(MIB)，其包括通信终端要求接入小区的参数。在物理下行链路共享信道(PDSCH)上发送至个体通信终端的数据可在子帧的通信资源元件的剩余块中发送。
图3还示出包含系统信息并在R344的带宽上延伸的PDSCH的区域。因此，在图3中，中心频率携带控制信道，诸如PSS、SSS和PBCH，并因此意味着通信终端的接收器的最小带宽。
LTE信道中的子载波的数量可根据发送网络的配置而变化。通常该变化是从包含在1.4MHz信道带宽内的72个子载波至包含在20MHz信道带宽内的1200个子载波，如图3所示。如本领域中所已知，携带在PDCCH、PCFICH和PHICH上发送的数据的子载波通常跨越子帧的整个带宽分布。因此，常规通信终端必须能够接收子帧的整个带宽以便接收和解码控制区域。
在图1的网络根据LTE操作的实例中，UE104将由eNodeB101在上行链路帧中分配资源。例如，如果UE处于与eNodeB未连接的状态且希望连接至eNodeB，则需要UE执行用作接入网络的请求的随机接入过程。
LTE随机接入过程
图4a示出UE可进行以便请求接入LTE网络的基于LTE竞争的随机接入过程。首先，UE从一组基于竞争的随机接入前导码中选择的随机接入前导码，该前导码已由eNodeB在系统信息块(SIB)(诸如下行链路帧中的SIB2)中广播。UE将所选择的随机接入前导码作为随机接入消息的发送至eNodeB401，在该eNodeB中，该发送充当用于请求接入网络的资源的接入请求消息，且前导码充当UE标识符。随机接入前导码可在无线接入接口内的物理信道(诸如上行链路帧的物理随机接入信道(PRACH))上发送。一旦随机接入前导码已由eNodeB接收，则在步骤402中，eNodeB发送响应消息且UE接收响应消息，诸如，例如随机接入响应(RAR)，其提供关于资源分配的肯定或否定确认。其中UE可发现RAR的物理下行链路共享信道(PDSCH)的时间和频率中的资源在控制信道(诸如物理下行链路控制信道(PDCCH))上的控制消息中指示。控制消息被寻址至随机接入无线电网络临时标识符(RA-RNTI)且在与响应消息相同的子帧中发送。因此在接收响应消息之前，该控制消息需要被接收。具体而言，通知UE其中响应消息可在当前子帧中发现的资源的下行链路控制信息(DCI)消息在PDCCH上发送，其中RA-RNTI由时间形成，且在一些实例中由相关联的接入请求消息的发送的频率标识符形成。响应消息包含至少所接收的前导码的标识符、定时校准命令、所分配的上行链路资源许可和临时小区RNTI(C-RNTI)。在接收到响应消息时，UE如步骤403所示的在分配的上行链路资源中发送调度发送(包含其预期消息)，诸如无线电资源控制器(RRC)连接请求。最后在步骤404中，在接收到预期消息时，eNodeB发送竞争解决消息。竞争解决消息随后由UE确认：该竞争解决消息例如由HARQACK/NACK寻址。该过程因此克服了多个UE利用相同前导码和或在相同时间在相同信道上发送随机接入请求的可能性。
图4b示出用于请求LTE网络中的资源的示例性基于非竞争的随机接入过程。在步骤451中，在随机接入消息中从UE发送随机接入前导码之前，eNodeB将前导码从一组基于非竞争的前导码分配至UE。如果UE最近已进入由eNodeB服务的小区，该分配可经由PDCCH上的格式1A下行链路控制信息(DCI)消息或以切换命令来进行。在步骤452中，用户装置将其分配的前导码发送至eNodeB。一旦前导码已在eNodeB中被接收，则在步骤453(其中响应消息包含类似在图4a的步骤402中发送的响应消息的信息)中，eNodeB发送响应消息，诸如，例如随机接入响应(RAR)。一旦已经在UE处接收到响应消息，那么用户装置在响应消息中指示的所分配上行链路资源中发送其预期消息。
虽然已经参考从eNodeB直接发送并接收消息描述了图4a和图4b的接入请求过程，但是这些消息也可使用相同过程经由一个或更多延迟来发送和接收。
响应窗口
上述两个接入请求过程依赖于在eNodeB处接受前导码和在UE处接收响应消息。在LTE系统中，响应消息在物理下行链路共享信道(PDSCH)上发送且由物理控制信道(诸如PDCCH)上的信息调度。为了确保UE不尝试从在接入请求消息的发送的时间点连续接收响应消息，直到接收到响应，响应消息由eNodeB以预定时间响应消息窗口发送。当接入请求消息是随机接入请求且响应消息是随机接入响应时，这样的窗口可被称为随机接入响应的窗口或RAR窗口。响应窗口可减少因为在UE将尝试接收响应消息的有限时间段被限定而在UE处消耗的电量。响应窗口相对于接入请求消息的发送而定义且UE被配置为开始尝试在响应窗口开始时接收响应消息。接收响应消息的过程包括UE检查相关DCI的响应窗口内的每个子帧的PDSCH包含寻址至其RA-RNTI的PDCCH调度信息。当发现这样的调度信息时，UE在对应子帧的PDSCH中接收并解码响应消息，其中响应消息包含用户装置在接入请求消息中发送至eNodeB的前导码的指示。一旦成功地接收到响应消息，UE停止针对响应消息调度信息检查PDCCH。如果在响应窗内UE没有接收到响应消息，则在最小等待周期之后，用户装置开始后续的新接入请求过程，其中后续接入请求过程类似于先前参考图4a和图4b描述的那些。不同UE的多个响应消息可由每个响应窗内的eNodeB发送，因此减少拥塞。如果多个响应消息存在于单个响应窗口中，则用户装置可通过它们寻址至RA-RNTI和它们每个都包含前导码的方式区分它们。
虽然上述过程提供了用以提高eNodeB发送的响应消息被UE接收的可能性的方法，但是上述过程没有提供在初始随机接入请求中发送前导码的稳健过程。例如，在某些情况下，大量UE可以以随机接入前导码的形式将随机接入消息同时发送至相同eNodeB。其中这可能会在大量机型通信(MTC)装置(诸如电表)尝试报告诸如停电的事件时发生的一个实例。另一个实例是其中例如由于体育事件，可能在一个位置处的常规通信装置的数量大于在该位置通常提供服务的数量。在这样的情况下，eNodeB可能无法处理所有随机接入请求或随机接入请求可互相干扰。这可导致eNodeB不能处理一些或所有的随机接入消息，且因此请求UE可不以资源分配的形式接收随机接入响应消息。在没有接收到随机接入响应时的UE的默认响应是重发随机接入消息并增加其发送的电力，并且继续该重复直到计时器(T300)终止，计时器终止指示无线电资源控制器连接未能建立。然而，因为重发的消息将引起在无线接入接口和eNodeB两者中的额外拥塞，所以该默认响应将加剧由大量UE尝试接入eNodeB和请求资源引起的问题，因此增加了由重发的消息引起的干扰。
其中常规随机接入过程缺乏稳定性的第二实例是当至和自UE和eNodeB的上行链路路径和下行链路路径显著不同且因此UE驻留至错误eNodeB。这种情况可例如在以人为高功率在UE处接收到下行链路信号时发生。如这方面的一个问题已经公知在坐落在eNodeB和UE之间的湖泊附近发生。在这种情况下，在下行链路中，从湖上反射信号会引起以高振幅接收到在UE处接收到的信号。因此，UE将选择该eNodeB作为进行通信的网络元件。然而，在上行链路中，从UE至eNodeB的信号可以低功率接收或在eNodeB根本没有接收到。因此，如果UE已经作出随机接入请求，则可能的是eNodeB将错误地接收它，并且因此UE将不接收响应。这将导致UE进行类似与所述的过程，其中UE重发随机接入消息并增加重发的发送电力。这可在某些情况下使UE无法获得任何网络服务以及UE处的耗电的增加。
由当前随机接入过程的上述限制所造成的另一个问题是，UE不太可能能够区分前述问题，因为在UE处可获得的唯一标识符是不存在随机接入响应。因此，如果可实现能够缓减上述两个问题的一种方法，将是有益的。
已提出解决方案来缓减上述问题的不利影响，但解决方案具有许多缺点。例如，所提出的解决方案是针对eNodeB将固定持续时间的计时器信号发射至UE或针对UE使用硬编码计时器值来控制随机接入消息重发。当在不没有等于预定阈值的答复的情况下UE已发送了一些随机接入消息时，该计时器被触发。UE然后暂停其它随机接入消息的发送，直到计时器已经终止。发送中的这种延迟的目的是向eNodeB提供窗口，其中UE可恢复且因此处于一个位置以接收和处理其它随机接入消息。然而，在正常情况下，即使在eNodeB处没有拥塞或负载问题，而是具有上行链路覆盖的临时问题，实施该“退避”周期可例如导致针对延迟的UE建立呼叫。而且，使用固定延迟周期也可导致大量UE在类似时间重发它们的随机接入消息，从而导致该问题被延迟，但没有解决。而且，使用固定延迟不考虑当前网络条件(其可导致与系统中的拥塞相比，计时器太长或太短)。因此，难以配置计时器持续时间，其在高网络拥塞的情况下允许合适的退避时间，而在其它情况(即低拥塞或错误的小区选择)下不会对随机接入请求引起太多延迟。
提出以纠正由于人为高下行链路信号而使UE错误地选择eNodeB的解决方案应用于eNodeB重选偏移，使得在UE检测到重复的随机接入请求失败时，UE选择不同eNodeB。例如，如果提供最强下行链路信号的eNodeB不响应重复随机接入消息，则UE可选择替代的eNodeB，UE基于至少是小于先前eNodeB的预定比例的新eNodeB的接收信号强度从该替代的eNodeB上接收下行链路信号。
虽然这些方法可缓减一些上面讨论的问题，但是它们也有一些显著缺点。例如，遇到失败随机接入请求的UE不知道是否由于错误地驻留到eNodeB或由于无线接入接口或在eNodeB处的拥塞而已经发生了失败。因此，上述技术不可能适合广泛实施。
可变延迟前导码发送
根据本公开，UE调适其退避行为或小区重选行为，以便管理其中不确认重复随机接入消息且因此随机接入请求不成功的情况。
根据第一示例性实施例，UE在检测到随机接入失败条件时应用可变退避或延迟计时器并增加后续随机接入消息发送的退避时间达固定或预定增量。
图5提供表示根据第一示例性实施例的退避方法的示意图。在图5中，y轴表示前导码作为随机接入消息被发送的功率且x轴传送表示前导码作为随机接入消息被发送的时间。最初，UE根据LTE标准操作，例如在UE在501处发送第一前导码。然而，该第一发送不会导致从eNodeB的随机接入响应，且因此UE以增加功率在502处重发前导码。该过程继续，使得前导码在503、504和504处重发，直到达到preambleTransMax阈值。达到该阈值表示随机接入失败条件，且因此一旦达到该阈值，UE延迟后续重发达Nms，因此在506处重发前导码。在图5中，因为尚未达到最大发送功率508，所以前导码发送506被示出以比先前前导码发送大的功率发送。然而，在一些实例中，前导码发送505可能已经到达最大发送功率，且因此没有进一步增加将是可能的。可替代地，发送功率可例如每隔一个后续前导码重发或根据任何选择模式增加。如果前导码506也不会导致UE接收随机接入响应，则随后的前导码重发在507处发生。然而，相对于先前重发，重发延迟2Nms以便给予eNodeB其它时间来从任何拥塞中恢复。如果前导码507没有导致随机接入响应形成eNodeB，则前导码会后3Nms后被重发，以此类推。在图5中，根据以下计算延迟
延迟＝
(premableTransmissionCounter-premableTransMax)×premableTransMaxDelay
然而也可根据任何适当公式(诸如指数增加或初始偏移公式)计算延迟。许多示例性公式如下给出
延迟＝preambleTransMaxDelayOffset+(premableTransmissionCounter-
premableTransMax)×premableTransMaxDelay
延迟＝
preambleTransMaxDelayOffset+
premableTransMaxDelay(premableTransmissionCounter-premableTransMax)
延迟＝preambleTransMaxDelayOffset×(premableTransmissionCounter-
premableTransMax)+
premableTransMaxDelay(premableTransmissionCounter-premableTransMax)
如果未接收到随机接入响应，本示例性实施例允许UE开始相对较短延迟且然后增加延迟，使得一旦出现随机接入失败条件，重发之间的延迟大于或等于较早重发或先前重发之间的延迟。这提供了优于现有方法的方法，因为延迟的长度有效地依赖于系统的拥塞且在UE不知悉随机接入失败的原因时，最初不使用长延迟。例如，前导码发送的重复次数可能与网络的拥塞有关。因此，较长延迟周期使网络更长时间来恢复，这允许延迟周期被自动调整至网络的拥塞。因此，已经避免了针对初始前导重发而使用不必要长的延迟，且已经减少了建立例如呼叫的延迟。preambleTransMaxDelay可如上所述在广播系统信息中发信号或可被固定到规格中且因此硬编码至UE发信。然而，在某些情况下，参数(诸如preambleTransMax、preambleTransMaxDelay、preambleTransMaxDelayOffset或相关联的方程式)可动态地用信号发射，使得eNodeB可动态地控制拥塞缓减技术。
在一些实例中，使用可变退避或延迟可取决于来自eNodeB的信令。例如，额外信令位可被引入其指定正在由eNodeB服务的UE是否应实施可变延迟的广播系统信息。该信息优选包括在数据结构(诸如系统信息)中，使得UE可在建立与eNodeB的RRC连接之前接收信令。虽然在图5中且在以后的实施例中，随机接入失败条件被限定为发送预定数量的前导码，但是随机接入失败条件也可对应于其它情况。例如，未能在预定周期(诸如在LTE中发现的T300计时器)内接收到确认。
图6提供根据第二示例性实施例的技术的图示，其中UE可随机化前导码被重发的延迟。如在图5中，初始前导码501至505的发送入正常进行且一旦随机接入失败情况发生，即到达preambleTransMax，在前导码的下一个重发之前引入额外延迟。然而，引入的延迟是随机的。例如下一个前导码重发可在由601至608所表示的范围内的任何时间发生且该决定是根据适当概率分布(例如均匀分布)在UE处的随机选择。可根据适当持续时间设置范围，例如该范围可根据例如以下给出的任何公式来计算。
DelayRange＝preambleTransMaxDelayMin：(premableTransmissionCounter-
premableTransMax)×premableTransMaxDelay
然而延迟也可根据任何适当公式(诸如指数增加或初始偏移公式)来计算。许多示例性公式如下给出
延迟＝preambleTransMaxDelayMin：
premableTransMaxDelay(premableTransmissionCounter-premableTransMax)
延迟＝preambleTransMaxDelayMin×(premableTransmissionCounter-premableTransMax)：premableTransMaxDelay(premableTransmissionCounter-premableTransMax)
作为导出随机延迟的其它可能性，可以具有在其上加了随机生成的延迟周期的固定最小延迟。作为基于随机分布上的后续前导码发送的延迟或重发时间的替代方案，它们也可依赖于UE的识别码，诸如C-RNTI或IMSI。然而，随机确定延迟可以是在UE进行重发时分配使得UE未持续分配一个延迟或重发时间的更公平的方式。
使用随机退避提供了优于现有技术的许多优点。首先，这减少了先前已经与来自其它UE(即，501至505)的前导码同时发送的前导码将被同时重发的机会。此外，使用随机延迟也意味着UE可仍然重发前导码，而其它处于退避周期，因此确保了并非所有前导重发都暂停。所提出的技术的一个特征是，传统装置将不会改变与前导码的重发相关联的延迟，且因此与传统UE相比，兼容UE可能会遇到增加的延迟。然而，使用随机化会减少兼容UE将会在重发前导码中遇到比传统装置增加的延迟的概率。
图7A提供根据本公开的第三示例性实施例的一种技术的图示。在该示例实施例中，不是针对每个后续前导码重发而改变的延迟，在已经发生了随机接入失败条件之后，延迟在预定数量的后续前导码重发之后改变。例如，以类似于图5的方式计算图7A中所示的延迟即，N、2N、3N等，然而在每次延迟之后，一组或一集前导码重发发生。在图7A中，可以看出，在最初的五个(preambleTransMax)前导码发送501至505和Nms的延迟之后，在701至705发生另外五个前导重发。如果仍未接收到随机接入响应，则UE可在2Nms延迟之后开始发送另一集premableTransMax前导码，该集开始于前导码发送706。几集之间的延迟可根据任何上述给出的公式来计算且每集前导码发送可被视为一个独立集，使得701至705的发送功率例如可对应于前导码发送501至505的发送功率。可替换地，发送功率可增加，直到达到最大前导码发送功率且然后为后续前导码发送保持该功率。在图7A中示意地表示一种方法：发送功率增大直到达到最大前导码发送功率且然后为后续前导码发送保持该功率。在图7B中示意地表示方法：每集前导码发送的方法被视为一个独立集，使得用于计算第二集前导码发送的发送功率的初始发送功率对应于用于第一集前导码发送的初始发送功率。图7B类似图7A且应从图7A中理解。
为了避免或纠正错误驻留而重选eNodeB可被引入所述的任何技术。例如，在图7A中所示的技术中，小区或eNodeB重选可发生在几组前导码发送之间。例如，在前导码发送501至505之后，UE可从其候选eNodeB的列表中删除当前的eNodeB且然后朝向不同eNodeB引导发送701至705。当前eNodeB可由于当前eNodeB被删除的默认设置而被删除或因为其信号强度降低高于UE将在其之下选择新eNodeB的阈值而被删除。可替代地，负振幅偏移(reslectionOffset)可被应用于从当前eNodeB(第一eNodeB)接收的信号且然后UE从其中接收最佳信号的eNodeB(考虑到偏移和其它参数，诸如滞后和优先)被选择(第二eNodeB)。然后，一旦UE从第二eNodeB移开或重选或在预定时间段之后，则该偏移可被删除，使得第一eNodeB不会被从选择中永久排除。在替代方法中，UE可应用任何上述示例性实施例，但是一旦T300计时器或T300计时器的多个实例已经过期则进行eNodeB重选。在另一种方法中，小区接入封锁可应用于以防止终端装置寻求重新选择相关的eNodeB。
图8提供其中eNodeB重选被引入图5中所示的技术中的随机接入过程的图示。在已经发送了前导码801至805之后，第一随机接入失败条件发生且如上所述这触发了前导码重发之间的增加延迟。一旦已经发送了前导码806、807和808，T300计时器终止，从而指示第二不同的随机接入失败条件。响应于该第二随机接入失败条件，UE进行eNodeB重选。网络元件重选包括将负偏移应用于从当前或第一eNodeB接收的信号的振幅，且然后选择向其发送后续前导码的第二eNodeB。这通过根据小区选择或重选标准选择从其中接收什么被视为最佳信号的eNodeB来完成。
如前所述，因为一般可用的唯一指示是不存在随机接入响应，并且这不允许UE区分超载小区或小区已被错误地选择的地方，所以UE不太可能能够建立随机接入失败已经发生的原因。集中重选和可变延迟重发的上述技术通过提供可同时解决这些故障情形的方法克服这个问题。例如，当已经发送了premableTransMax前导时，进行解决超载小区的行动，而当T300计时器耗尽的行动来解决时，进行错误单元选择。
上述前导码重发技术和eNodeB重选技术需要提供至UE多个参数。这些参数既可硬编码至UE或可例如在由eNodeB发送的广播系统信息消息中由信号发射至UE。在其中提供参数在系统信息中的情况下，这些参数可被提供在新信息元素中。这样的信息元素可包括以下中的一个或多个：premableTransMaxDelay、reslectionOffset、premableTransMax和premableTransMaxDelayOffset。在一个实例中，premableTransMaxDelay和reslectionOffset可被一起广播，使得系统中的信令开销降低。在一些实例中，UE可被设有用于上述参数的默认值，可使用这些默认参数，直到网络广播其旨在覆盖默认值的新值。作为其它替代方案，如果服务的eNodeB指示UE应该应用它们，在本公开中提出的技术只可由UE应用。这种方法可通过将其它信令引入到广播消息中来再次实现。
图9提供根据参考图5描述的技术操作的在UE和eNodeB之间交换消息的图。UE首先在901获取前导码。因为在任何前导码发送902至906的答复中没有接收到随机接入响应，所以UE然后将前导码重复发送至eNodeB。一旦前导码已经被发送了第五次，则发送次数已经达到preambleTransMax。因此，UE延迟了前导码907的下一次发送达Nms。然而，该发送没有被再次成功确认。因此下一个前导码发送908延迟2Nms。前导码发送908然后由eNodeB成功接收且随机接入响应909由UE接收，因此完成了随机接入过程。虽然图9示出其随算术级数增加的延迟，但是延迟可根据任何上述实例来计算且多个前导码发送可在如图7A和图7B中所示的延迟之间发生。此外，eNodeB重选可如前所述在延迟周期发生。
图10提供在图5和图6所示的技术的UE处的操作的替代图示的流程图。前导码被初始发送1001且如果响应于此从eNodeB接收随机接入响应(RAR)1002，调度的发送发生且随机接入过程结束。如果没有接收到RAR且前导码发送的数量未达到preambleTransMax1003，那么UE进行前导的其它发送1001。然而，如果已经达到preambleTransMax1003，则在前导码的下一个发送1005之前，UE计算其应实施的延迟1004。该过程然后继续，直到接收到RAR1006或T300计时器终止1007且随机接入过程被视为失败。小区重选、发送功率增加或前导码发送分组的步骤还可以加入图10，使得由本公开所提出的任何技术可结合。例如，如果步骤1003的结果是“是”，则小区重选可在延迟计算前发生。
虽然由于可变延迟而使上述解决方案比现有方法更加复杂，但是复杂度的增加是有边际的，因为只需要少量的额外数学运算，例如延迟的计算。此外，由更可靠随机接入请求、减少的功耗、减少随机接入拥塞和错误eNodeB选择的整改带来的益处显著大于复杂度的小幅增加。
图11提供在其中可实施上述技术的UE1101和eNodeB1105的示意图。UE包括用于将数据发送至eNodeB1105的发射器1102，和用于从eNodeB1105接收数据的接收器1103。在控制器1104的控制下，发射器1102和接收器1103可允许UE将前导码发送至eNodeB并从eNodeB1105接收随机接入响应。控制器1104还可计算何时发送前导码的时间并选择前导码(多个)应被发送到其上的eNodeB。虽然UE1101已被示出为包括发射器1102、接收器1103和控制器1104，但是UE1101不限于包括这些元件且还可能包括其它元件，诸如，例如存储器。eNodeB1105包括用于将数据发送至UE1101的发射器1006和用于从UE1101接收数据的接收器1007，在控制器1108的控制下，控制器1108可控制接收前导码的过程并控制发射器发送随机接入响应。控制器还可控制发射器发射指示给UE可变延迟前导码发送是否应实施的信令和可变延迟前导码发送的相关参数。对于UE，虽然eNodeB1105已被示出为包括发射器和接收器，但是eNodeB不限于包括这些元件且还可包括其它元件，诸如，例如存储器。
可对本发明的实施例进行各种修改。已经在经由插入基于常规LTE的主机载波中的虚拟载波发送数据的减少能力的终端的方面在很大程度上限定了本发明的实施例。然而，应理解，任何合适的装置可使用所描述的虚拟载波(例如具有与常规LTE型终端相同能力的装置或具有增强能力的装置)发送并接收数据。
此外，应理解，在上行链路或下行链路资源的子组上插入虚拟载波的一般原则可适用于任何合适移动通信技术且不需要被限于采用基于LTE无线接口的系统。
本发明的其它具体和优选方面将在所附的独立和从属权利要求中陈述。应理解，除了与在权利要求中明确陈述的那些结合之外，从属权利要求的特征还可与独立权利要求的特征相结合。
本公开的一些相应特征由以下两组编号的段落限定：
1.一种用于经由移动通信网络通信的通信装置，移动通信网包括一个或多个网络元件，一个或多个网络元件提供用于向通信装置发送信号或自通信装置接收信号的无线接入接口，通信装置通信包括：发射器，被配置为经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口将信号发送至移动通信网络；和接收器，被配置为经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口从移动通信网络接收信号；和控制器，被配置为控制发射器经由与一个或多个其它通信装置共用的无线接入接口的随机接入信道将随机接入消息发送至第一网络元件、响应于随机接入消息从第一网络元件接收确认或者否定确认，确认提供为通信装置分配用于将信号发送至第一网络元件的共享上行链路信道的通信资源的指示，否定确认提供通信装置未被分配共享上行链路信道的通信资源的指示，其中响应于由控制器检测到一个或多个随机接入失败条件，控制器被配置为与发射器组合以重发随机接入消息一次或多次，随机接入消息的每次重发在大于或等于前一重发的延迟的可变延迟之后。
2.根据段落1所述的通信装置，其中在随机接入消息的重发之前的每次延迟由从最小延迟周期和最大延迟周期之间随机选择的延迟组成，其中与每次重发相关联的最大延迟周期大于前一重发的最大延迟周期。
3.根据段落1或2所述的通信装置，其中响应于由控制器检测到一个或多个随机接入失败条件，控制器被配置为与接收器组合以选择向其发送后续随机接入消息的第二网络元件，已经根据网络元件选择或重选标准选择了第二网络元件。
4.根据段落3所述的通信装置，其中网络元件选择或重选标准包括负偏移，所述负偏移被配置为施加至从第一网络元件接收的信号的信号强度，且控制器被配置为与接收器和发射器组合以接收由一个或多个网络元件发送的信号、确定从一个或多个网络元件中的每个接收的信号中的每个的信号强度并建立与选择或重选标准相关联的对应参数、将负偏移施加至与和第一网络元件相关联的选择或重选标准相关联的参数、且根据与相应网络元件相关联的选择或重选标准来选择第二网络元件。
5.根据段落4所述的通信装置，其中偏移具有拥有防止重选第一网络元件的效果的尺寸。
6.根据段落1至5中任一段落所述的通信装置，其中与发射器组合的控制器被配置为在每次重发随机接入消息时增加重发随机接入消息的功率。
7.根据段落1至6中任一段落所述的通信装置，其中随机接入失败条件包括发送随机接入消息达预定次数。
8.根据段落1至7中任一段落所述的通信装置，其中随机接入失败条件包括未能在预定时间内接收到提供共享上行链路信道的分配的指示的确认。
9.根据段落1至8中任一段落所述的通信装置，其中控制器被配置为与接收器组合以从第一网络元件接收广播消息，广播消息指示随机接入失败条件中的一个或多个。
10.根据段落1至9中任一段落所述的通信装置，其中随机接入消息以小于或等于最大发送功率的功率重发。
11.根据段落1至8中任一段落所述的通信装置，其中控制器被配置为与接收器组合以从第一网络元件接收广播消息，根据广播消息中指示的参数计算所述延迟。
12.根据段落1至8中任一段落所述的通信装置，其中控制器被配置为与接收器组合以从第一网络元件接收广播消息，网络元件重选标准参数在广播消息中指示。
13.一种经由移动通信网络通信的方法，移动通信网络包括一个或多个网络元件，一个或多个网络元件提供用于向通信装置发送信号或从通信装置接收信号的无线接入接口，所述方法包括：经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口将信号发送至移动通信网络；经由通过移动通信网络的一个或多个网络元件提供的无线接入接口从移动通信网络接收信号，发送包括经由与一个或多个其它通信装置共用的无线接入接口的随机接入信道将随机接入消息发送至第一网络元件；响应于随机接入消息，从第一网络元件接收确认或者否定确认，确认提供为通信装置分配用于将信号发送至第一网络元件的共享上行链路信道的通信资源的指示，否定确认提供通信装置未被分配共享上行链路信道的通信资源的指示，其中响应于检测到一个或多个随机接入失败条件，重发所述随机接入消息一次或多次，随机接入消息的每次重发在大于或等于前一重发的延迟的可变延迟之后。
14.根据段落13所述的方法，其中在随机接入消息的重发之前的每次延迟由从最小延迟周期和最大延迟周期之间随机选择的延迟组成，其中与每次重发相关联的最大延迟周期大于前一重发的最大延迟周期。
15.根据段落13或14所述的方法，包括
响应于检测到一个或多个随机接入失败条件，选择向其发送后续随机接入消息的第二网络元件，已经根据网络元件选择或重选标准选择了第二网络元件。
16.根据段落15所述的方法，其中网络元件选择或重选标准包括负偏移，所述负偏移被配置为应用于从第一网络元件接收的信号的信号强度，所述方法包括接收由一个或多个网络元件发送的信号；确定从一个或多个网络元件中的每个接收的信号中的每个的信号强度并建立与选择或重选标准相关联的对应参数；将负偏移施加至与和第一网络元件相关联的选择或重选标准相关联的参数；以及根据与相应网络元件相关联的选择或重选标准来选择第二网络元件。
17.根据段落16所述的方法，其中负偏移具有拥有防止重选第一网络元件的效果的尺寸。
18.根据段落13至17中任一段落所述的方法，其中重发随机接入消息包括在每次重发随机接入消息时增加重发随机接入消息的功率。
19.根据段落13至18中任一段落所述的方法，其中随机接入失败条件包括发送随机接入消息达预定次数。
20.根据段落13至19中任一段落所述的方法，其中随机接入失败条件包括未能在预定时间内接收到提供共享上行链路信道的分配的指示的确认。
21.根据段落13至20中任一段落所述的方法，包括从第一网络元件接收广播消息，广播消息指示所述随机接入失败条件中的一个或多个。
22.根据段落13至21中任一段落所述的方法，其中发送随机接入消息包括以小于或等于最大功率的功率重发随机接入消息。
23.根据段落13至22中任一段落所述的方法，包括从第一网络元件接收广播消息、并根据广播消息中指示的参数计算延迟。
24.根据段落16至23中任一段落所述的方法，包括从第一网络元件接收广播消息，广播消息包括网络元件重选标准参数的指示。

Claims (13)

1.一种用于经由移动通信网络通信的通信装置，所述移动通信网络包括一个或多个网络元件，所述一个或多个网络元件提供用于向所述通信装置发送信号或者从所述通信装置接收信号的无线接入接口，所述通信装置包括：
发射器，被配置为经由通过所述移动通信网络的所述一个或多个网络元件提供的所述无线接入接口将信号发送至所述移动通信网络；以及
接收器，被配置为经由通过所述移动通信网络的所述一个或多个网络元件提供的所述无线接入接口从所述移动通信网络接收信号；以及
控制器，被配置为控制所述发射器
以经由与一个或多个其它通信装置共用的所述无线接入接口的随机接入信道将随机接入消息发送至第一网络元件，
以响应于所述随机接入消息，从所述第一网络元件接收确认或者否定确认，所述确认提供为所述通信装置分配用于将信号发送至所述第一网络元件的共享上行链路信道的通信资源的指示，所述否定确认提供所述通信装置未被分配所述共享上行链路信道的通信资源的指示，其中
响应于由所述控制器检测到一个或多个随机接入失败条件，所述控制器被配置为与所述发射器组合
以将所述随机接入消息重发一次或多次，所述随机接入消息的每次重发在大于或等于前一重发的延迟的可变延迟之后。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，在重发所述随机接入消息之前的每次延迟由从最小延迟周期和最大延迟周期之间随机选择的延迟组成，其中，与每次重发相关联的最大延迟周期大于前一重发的最大延迟周期。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其中，响应于由所述控制器检测到一个或多个随机接入失败条件，所述控制器被配置为与所述接收器组合以选择第二网络元件，向所述第二网络元件发送后续随机接入消息，已经根据网络元件选择或重选标准选择了所述第二网络元件。
4.根据权利要求3所述的通信装置，其中，所述网络元件选择或重选标准包括负偏移，所述负偏移被配置为施加至从所述第一网络元件接收的信号的信号强度，且所述控制器被配置为与所述接收器和所述发射器组合
以接收由所述一个或多个网络元件发送的信号，
以确定从所述一个或多个网络元件中的每个接收的信号中的每个的信号强度并建立与所述选择或重选标准相关联的对应参数，
以将所述负偏移施加至与和所述第一网络元件相关联的所述选择或重选标准相关联的参数，并且
以根据与相应网络元件相关联的所述选择或重选标准来选择所述第二网络元件。
5.根据权利要求4所述的通信装置，其中，所述偏移具有拥有防止重选所述第一网络元件的效果的尺寸。
6.根据权利要求1所述的通信装置，其中，与所述发射器组合的所述控制器被配置为
针对所述随机接入消息的每次重发，增加重发所述随机接入消息的功率。
7.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述随机接入失败条件包括发送所述随机接入消息达预定次数。
8.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述随机接入失败条件包括未能在预定时间内接收到提供所述共享上行链路信道的分配的指示的确认。
9.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述控制器被配置为与所述接收器组合以从所述第一网络元件接收广播消息，所述广播消息指示所述随机接入失败条件中的一个或多个。
10.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述随机接入消息以小于或等于最大发送功率的功率重发。
11.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述控制器被配置为与所述接收器组合以从所述第一网络元件接收广播消息，根据所述广播消息中指示的参数计算延迟。
12.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述控制器被配置为与所述接收器组合以从所述第一网络元件接收广播消息，在所述广播消息中指示网络元件重选标准参数。
13.一种经由移动通信网络通信的方法，所述移动通信网络包括一个或多个网络元件，所述一个或多个网络元件提供用于向通信装置发送信号或者从所述通信装置接收信号的无线接入接口，所述方法包括：
经由通过所述移动通信网络的所述一个或多个网络元件提供的所述无线接入接口向所述移动通信网络发送信号；
经由通过所述移动通信网络的所述一个或多个网络元件提供的所述无线接入接口从所述移动通信网络接收信号，所述发送包括
经由与一个或多个其它通信装置共用的所述无线接入接口的随机接入信道将随机接入消息发送至第一网络元件，
响应于所述随机接入消息，从所述第一网络元件接收确认或否定确认，所述确认提供为所述通信装置分配用于将信号发送至所述第一网络元件的共享上行链路信道的通信资源的指示，所述否定确认提供所述通信装置未被分配所述共享上行链路信道的通信资源的指示，其中
响应于检测到一个或多个随机接入失败条件，将所述随机接入消息重发一次或多次，所述随机接入消息的每次重发在大于或等于前一重发的延迟的可变延迟之后。
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