CN106416375A

CN106416375A - 无线通信网络的接入方法

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Publication number: CN106416375A
Application number: CN201480074029.2A
Authority: CN
Inventors: P·巴克内利; 多林·维奥雷尔; T·莫斯利; 方翌炜
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2034-06-06
Also published as: US10616823B2; JP6361737B2; WO2015113653A1; KR20160088395A; US20160295503A1; CN106416375B; US20220174584A1; KR101840155B1; EP2903349A1; EP3226622A1; EP2903349B1; US11290948B2; JP2017507574A; EP3226622B1; US20200196226A1

Abstract

一种诸如MTC装置的装置(10)接入网络(20、30、40)的方法，该方法允许传输小数据分组而无需读取进行初始网络接入通常所需的所有系统信息。装置(10)可向网络通知从装置发生接入请求，该装置被特定地允许使用存储的接入配置或利用由小区广播的修改的系统信息来接入该小区。这种通知可隐含在接入请求的特性(前导码、定时、频率和/或重复的选择)中。根据接入来自存储的配置还是从系统信息读取，优选地知道装置用来接入网络的方法的网络可拒绝该接入或接受接入。

Description

无线通信网络的接入方法

技术领域

本发明涉及一种接入无线通信系统的方法，该无线通信系统包括基站以及向基站发送传输数据的订户站。本发明还涉及用于所述方法的订户站、基站及计算机程序。

具体地讲，但是非排他地，本发明涉及根据如例如3GPP TS36系列规范(版本9、10)以及后续的3GPP规范系列中所描述的LTE(长期演进)和LTE-高级无线电技术标准的网络接入过程。然而，本发明也适用于UMTS、WiMAX以及订户站(也称作“用户终端”、“用户设备”或UE、“移动终端”等)尝试利用随机接入方法来接入的其它通信系统。

背景技术

无线通信系统是公知的，其中基站(BS)提供“小区”并且与BS的范围内的订户站通信。例如，在LTE中，基站通常被称为eNB或eNB，而订户站被称为用户设备或UE。

由于本发明的实施方式稍后将关于LTE来描述，可能值得简要概述LTE网络拓扑的一些相关方面。

图1示出了LTE中的网络拓扑。可以看出，各个UE 10经由Uu接口通过无线链路连接至eNB 20。应该注意，不同类型的eNB可能具有不同发送功率并且因此提供不同大小的覆盖区域(小区)。部署在给定地理区域中的多个eNB构成称为E-UTRAN的无线网络(此后通常简称为“网络”)。

各个eNB 20继而利用称为S1的接口(通常)通过有线链路连接至更高级别或“核心网络”实体，这些实体包括服务网关(S-GW)40以及用于管理系统并向网络中的其它节点(具体地，eNB)发送控制信令的移动管理实体(MME)30。另外(未示出)，分组数据网络(PDN)网关(P-GW)50单独地存在或者与S-GW组合，以与包括互联网在内的任何分组数据网络交换数据分组。如图1所示，eNB 20之间利用X2接口(通常)通过无线链路来通信以便于相互协调(例如，在将UE 10从一个eNB切换至另一eNB时)。

在这种系统中，各个BS将其在给定小区中的可用的频率和时间资源划分成用于它所服务的用户设备(换言之，与BS具有连接的那些UE)的单个资源分配。用户设备通常是移动的，因此可在小区间移动，从而促使需要在相邻小区的基站之间切换无线电通信链路。RRC(或无线电资源控制)负责与其它基站的连接管理和切换有关的信令等。用户设备可同时在多个小区的范围内(即，能够检测来自多个小区的信号)，但是在最简单的情况下，用户设备与一个“服务”小区或“主”小区通信。无线通信系统以及该系统内的小区可在FDD(频分双工)或TDD(时分双工)模式下操作。

图2示出用于LTE系统中的资源分配的基本单位。系统中的资源具有时间维度和频率维度二者。如图2中所表示的，系统中的时间以符号时间或“时隙”(其中，“时隙”通常具有七个符号时间的持续时间)为单位来划分。两个连续的时隙形成“子帧”并且(在此示例中)十个子帧形成“帧”。系统中可用的频率带宽被划分成多个子载波。

可由特定UE使用的资源通过eNB处的调度功能来分配。这种调度通常针对各个子帧单独地确定；换言之，UE的资源分配可从一个子帧到下一子帧变化。资源被分配给UE以用于下行链路(DL)和上行链路(UL)传输二者。已与eNB建立了连接的UE与eNB同步并且利用合适的定时提前来配置(如果需要的话)，使得它们的被分配的下行链路和上行链路资源可与其它UE的被分配的那些资源充分“正交”(不干扰)。

在LTE中，在系统内的各种抽象层面定义用于数据和控制信令的多个信道。

图3示出LTE中在逻辑层面、传输层层面和物理层层面中的每一个层面定义的一些信道以及它们之间的映射。

在物理层层面，在下行链路上，各个eNB向范围内的所有UE广播多个信道和信号，不论UE当前是否由该小区服务。出于本发明的目的特别关注的是，这些信道包括如图3所示的物理广播信道PBCH。PBCH承载所谓的主信息块(MIB)，MIB向信号范围内的任何UE给予基本信息(如下所述)。主同步信号和辅同步信号(PSS/SSS)也被广播到范围内的所有装置；这些信号承载物理层标识以及用于标识小区的物理层小区标识组。

用户数据以及系统信息块(SIB)被包含在物理下行链路共享信道(PDSCH)上所承载的传输信道DL-SCH中。下行链路上存在各种控制信道，这些控制信道承载用于各种目的的信令；具体地，物理下行链路控制信道PDCCH用于从基站(在LTE中称为eNB)向该基站所服务的各个UE承载例如调度信息。PDCCH位于时隙的第一OFDM符号中。

此外，在上行链路上，存在物理随机接入信道PRACH，PRACH用于获得对网络的初始接入(如下面更详细说明的)。用户数据以及另一些信令数据被承载于物理上行链路共享信道(PUSCH)上，并且控制信道包括物理上行链路控制信道PUCCH，PUCCH用于承载来自UE的包括信道质量指示(CQI)报告和调度请求在内的信令。

由于以上提及的MIB和SIB对于要描述的本发明而言很重要，这里将给出一些进一步的细节。

MIB包括UE加入网络所需的一些基本信息，包括系统带宽、发送天线端口的数量以及系统帧编号。读取MIB使得UE能够接收并解码早前提及的SIB。关于SIB，此后术语“接收”也表示“解码”。

SIB的信息内容不同，并且按照SIB1、SIB2等编号。SIB1包含小区接入相关参数以及关于其它SIB的调度的信息。因此，装置必须接收SIB1，然后才可将诸如SIB2的其它SIB解码。SIB2含有包括下面所提及的随机接入信道RACH参数的信息。目前，SIB被定义最多至SIB14，但是无需接收所有的SIB以便于UE接入网络。例如，SIB10和SIB11涉及地震和海啸预警系统。SIB14旨在与特别应用于MTC装置(参见下文)的所谓的增强访问限制EAB一起使用。

对于网络接入，通常SIB1和SIB2是最重要的，换言之，最起码UE必须将SIB1和SIB2按照该顺序正常地解码，以便与eNB通信。最近，本申请人提出了SIB2的简化版本，称为SIB2M，该版本旨在用于MTC装置(参见下文)，使得SIB1和SIB2M的接收足可以使MTC装置接入网络，但是对于其它装置而言，仍将发送SIB2。在根据EAB的MTC装置的特殊情况下，SIB14也重要。

图4示出LTE中的MIB和SIB的定时。从图4可以看出，MIB被相对频繁地广播，在各个帧中被发送四次。与MIB不同地在PDSCH上发送的SIB出现得没有那么频繁。最基本的SIB1每隔一帧被重复四次，而SIB2和另外的SIB通常出现得仍没有那么频繁。SIB被重复以增加它们被UE正确接收的机会，因为否则的话，UE可能不得不等待相当长的时间以进行下一传输。这对于接收较差的小区边缘处或者覆盖空洞中的装置可尤其成问题。

现在将说明与图3有关地提及的物理随机接入信道PRACH，因为它对于要描述的本发明而言也是重要的。如已经提及的，已获得与网络的定时同步的UE将利用与指派给其它UE的那些资源正交的上行链路资源来调度。PRACH用于承载随机接入信道(RACH)，其用于在UE未被分配任何上行链路传输资源的情况下接入网络。因此，UE开始传输信道RACH表示使用对应物理信道PRACH，此后这两个术语RACH和PRACH在一定程度上将可互换使用。

因此，提供RACH以使得UE能够在没有任何专用资源可用的情况下在上行链路中发送信号，使得超过一个终端可同时在相同的PRACH资源中进行发送。使用术语“随机接入”是因为(除了在下面描述的无竞争RACH的情况下)在任何给定时间使用资源的UE的标识是网络预先不知道的(顺便提一句，在本说明书中，术语“系统”和“网络”可互换使用)。所谓的“签名”(参见下文)由UE采用以允许eNB区别不同的传输资源。与例如WCDMA中的RACH不同，LTE RACH未被设计为承载任何用户数据，但是签名的选择可表示诸如后续消息的预期大小的其它信息(参见下文)。

使用RACH过程的情况包括：

-从RRC_IDLE开始的初始接入

-RRC连接重新建立

-切换

-在RRC_CONNECTED下DL数据到达(当不同步时)

-在RRC_CONNECTED下UL数据到达(当不同步或者没有SR资源可用时)

-定位(基于定时提前)

RACH可由UE在基于竞争的模式和无竞争模式中的任一模式下使用。在基于竞争的接入中，UE随机地选择任何签名，风险是如果两个或更多个UE意外地选择相同的签名，则在eNB处发生“冲突”。通过eNB向各个UE告知该UE可使用哪个签名(因此暗示该UE已连接到网络)，无竞争接入避免了冲突。无竞争RACH仅适用于切换、DL数据到达和定位。

参照图5和图6，物理随机接入信道PRACH通常工作如下：-

(i)网络(在图5和图6中由eNB 20表示)向各个UE告知将要用于无竞争接入的签名，如图5中的“消息0”所表示的。eNB周期性地发送上面所提及的广播信道PBCH，PBCH可被范围内的所有UE接收(无论它们是否连接至eNB)。PBCH(图5和图6中未示出)每帧发送一次，并且重复四次(即，整套的重复持续四个帧)。如已提及的，PBCH包括MIB。

UE 10针对关注的小区接收PBCH。PBCH中的信息允许UE接收另外的SIB，特别是包含在PDSCH中的SIB1和SIB2。

(ii)如已提及的，PRACH相关参数包含在SIB2中，包括：

·可用于PRACH的时间/频率资源

·可用于基于竞争的RACH的签名(最多64个)

·与较小和较大的消息大小对应的签名。

签名各自具有数字索引，可用签名利用数字来表示，由最高至该数字的索引标识的所有签名可用于基于竞争的接入。

(iii)下一步骤根据尝试的是基于竞争的接入还是无竞争接入而不同。

对于基于竞争的接入，UE根据基于竞争的接入可用的那些以及预期的消息大小来随机地选择PRACH前导码签名。术语“签名”通常用于表示特定PRACH前导码传输的特性。在LTE中，这对应于前导码序列。更一般地，签名可包括时域资源和/或频域资源，时域资源和/或频域资源不仅可包括这些资源在时间(符号编号)和频率(子载波)中的位置，而且包括其在时间和频率中的范围(例如，符号数量、子载波数量)。此后，术语“前导码”、“前导码序列”、“前导码签名”和“签名”将可互换使用，除非上下文另外要求。

在无竞争接入的情况下，UE采用经由消息0预先指派给它的PRACH前导码签名。

(iv)UE 10在服务小区的上行链路上发送PRACH前导码(在图5和图6中标记为“消息1”，也在图6中标记为(1))。eNB 20接收消息1并且估计UE的传输定时。由UE发送的具有特定签名的PRACH前导码导致由eNB接收的独特波形，eNB通过将它与所有可能的发送签名相关来就所述波形对应于哪一(哪些)签名作出判断。

(v)UE 10在指定的下行链路信道中监测网络(换言之，来自eNB)的响应。响应于UE的消息1的传输，UE 10从网络接收随机接入响应或RAR(图5和图6中的“消息2”，也在图6中标记为(2))。这包含对PUSCH上的传输的UL许可以及便于UE调节其传输定时的定时提前(TA)命令。图6示出RAR的细节，示出了定时提前和UL许可字段以及(在基于竞争的接入的情况下)临时小区无线电网络临时标识符(T-CRNTI)字段，RAR通过T-CRNTI来向UE告知在RACH之后它应该在其上行链路通信中使用的标识符。在无竞争接入中，UE可被假设为已经具有C-RNTI。

(vi)对于基于竞争的接入，响应于从网络接收到消息2，UE 10利用包含在消息2中的UL许可和TA信息在PUSCH上发送(图5和图6中的“消息3”，在图6中标记为(3))。消息3包括如图6所示的RRC连接请求，并且是预期大小可由如上所述前导码签名的选择来指示的“后续消息”。

在基于竞争的接入的情况下，存在相同的前导码序列可能巧合地被也开始随机接入的另一UE选择的机会。在eNB 20同时从超过一个UE接收到相同前导码签名并且这些UE中的超过一个发送了消息3的情况下，可从eNB 20发送竞争解决消息(未示出)。如果UE没有从eNB接收到任何响应，则UE选择新的签名并且在随机的回退时间之后在RACH子帧中发送新的传输。

(vii)图6所示的另外的步骤包括eNB对RRC连接请求作出响应的RRC连接建立(在图6中标记为(4))以及来自UE的RRC连接建立完成消息的形式的回复(在图6中标记为(5))。

图5和图6以简化形式示出信令序列。图1的eNB和MME 30与S-GW之间也存在信令。图7是针对无竞争接入的情况的更全面的信令图，包括此更高级的信令。从图5至图7显而易见的是，LTE中的网络接入过程相当复杂，并且可占用显著量的时间，特别是如果初始步骤由于难以接收早前提及的SIB而延迟的话和/或如果在基于竞争的接入中需要竞争解决的话。尽管可重复SIB的传输以帮助接收，这仅延长了完成网络接入所花费的时间。此外，对于低功率装置，所涉及的功耗可能是显著的。

此外，例如家中的智能仪表与LTE网络之间的机器对机器通信(M2M)的出现产生了大量部署装置(所谓的机器型通信或MTC装置)，其必须低成本、低功率，通常静止地部署并且具有低速率，可能是具有潜在长的间隙的周期性数据传输。这种情景也被称为小数据传输。

因此，可取的是设计通过以小数据传输情景(特别是，但是非排他地，关于MTC装置)为目标而比现有LTE信令更有效的信令。具体地，需要在对网络的影响(例如，信令开销、网络和无线电资源以及对资源再分配的延迟)最小的情况下有效地支持少量数据的频繁传输。还将可取的是方便在小区边缘或覆盖空洞处的装置(例如MTC装置)接入网络。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种接入无线通信网络的方法，该方法包括以下步骤：

所述网络广播系统信息，所述系统信息指定用于获得对所述网络的接入的接入参数；

需要接入所述网络的装置判断是否使用所述接入参数的存储的配置，如果是，则基于所述存储的配置向所述网络发送接入请求；以及

所述网络判断是否接受所述接入请求。

这里，“网络”可包括对范围内的装置提供无线接入的一个或更多个基站。所述装置可以是终端或订户站(在LTE中也称为UE)，但是更具体地，可以是机器型通信MTC装置。

系统信息(SI)可为多个部分。例如在早前提及的LTE中，SI包括MIB和多个SIB，SIB按照不同于MIB的方式来发送。

“接入参数的存储的配置”表示在装置的存储器中保存的一个或更多个参数值，其通常将在发送接入请求之前作为SI的部分被获取。优选地，所述装置将在判断是否使用存储的配置之前尝试接收当前广播的系统信息。如果在某一较早时间获取并存储，则存在接入参数的存储的配置将过时而因此无法用于网络中的风险。因此，如果可接收广播系统信息，则装置将使用接收到的广播系统信息，如果不可接收，则装置可尝试利用存储的配置来接入网络。

“接入请求”表示由装置向网络发送以便于获得网络接入，或者更具体地，获得用于数据传输的UL资源的许可的消息。在LTE的情况下，接入请求包括随机接入前导码，在介绍中称作“消息1”。

通常，可预期基于广播信息的接入请求更有可能被接受。这里，“接收广播系统信息”包括接收SI的部分。在LTE中，例如，装置可能能够接收MIB和SIB1，即使它无法接收后续的SIB。然而，基于广播SI生成接入请求通常将需要接收MIB、SIB1和SIB 2(或SIB2M)的全部。

因此，在本发明的实施方式中，装置能够发送接入请求，而不必读取做出这种请求通常所需的所有SI。

这在所谓的小数据传输的背景中可能特别有利，其中装置可能需要接入网络(可能急迫)但是仅发送少量数据。作为应用于LTE的一个示例，接入请求可跟随在装置接收MIB和SIB1之后，但SIB2(或SIB2M)不是必需的。

作为对使用存储的配置的替代，装置可使用包含在广播SI中的接入参数，广播S1可以是传统SI(例如在LTE的情况下，MIB、SIB1和SIB2)或者是适合于MTC装置的变型的SI(例如MIB、SIB1和SIB2M)。

网络接收接入请求并且基于对它可用的信息来判断是否接受该接入请求。如果网络知道使用存储的配置的话，网络可能更有可能接受接入请求。因此，优选地，装置指示使用存储的配置。换言之，装置向网络通知接入请求基于存储的配置(优选地，作为接入请求本身的部分)。这种通知无需是明确的，而是可以是隐含的，例如以发送接入请求的方式。所述指示可按照各种方式来进行，包括通过一个值表示使用存储的配置或者通过另一值表示使用读取的SI的标志；或者在缺少肯定指示的情况下，通过使用暗示使用存储的配置的读取的SI的肯定指示。另选地，该指示可通过单独的信令来进行，包括无线通信网络之外的可能信令。

此外，优选地，装置还指示未能接收系统信息的至少部分(同样优选通过接入请求本身)。即，接入请求可包含或者暗示指示的组合。未能接收SI的指示可向网络暗示该装置位于覆盖空洞中。

在所述装置保存所述接入参数的多个存储的配置的情况下，所述方法还可包括：所述装置从所述多个存储的配置当中进行选择，并且指示所选择的存储的配置。同样，所述指示可隐含在接入请求的特性中。这里，所述选择可由网络来指导或指示(例如在接入尝试之前通过无线通信期间的信令)。

在一个实施方式中，所述接入请求是随机接入请求，其包括由所述装置选择的以下中的任一个或更多个：

来自一组随机接入前导码中的前导码；和/或

来自多个可能定时中的传输定时；和/或

来自多个可能频率中的传输频率；和/或

来自多个可能持续时间的持续时间；和/或

来自多个可能频率范围中的频率范围；和/或

来自多个重复序列中的诸如时域和/或频域中的前导码的信号的重复序列；

所述装置通过其选择来指示使用所述存储的配置和/或未能读取所述系统信息的至少部分。

通常，从一组前导码当中选择前导码将暗示基于竞争的接入，如例如LTE中所理解的。然而，这并不必然如此；装置被配置有用于无竞争接入的多个前导码将是可能的。

尽管在诸如LTE的无线通信系统中可用前导码的数量有限，显而易见的是，通过从上述变量当中进行选择，潜在大量的组合可用于指示另外的信息(诸如存储的配置或者未能读取SI)。

所述网络可利用随机接入响应对随机接入请求作出响应，并且如果所述装置指示未能读取系统信息，则可重复地传输所述随机接入响应。

优选地，所述系统信息包括基于存储的配置的接入请求是否将被或将不被所述网络接受的指示。如已提及的，SI可分多个部分地广播，在此情况下，优选将这种指示包括在SI的较早部分(例如LTE中的SIB1)中，从而增加装置可接收到它的概率。

如果由装置接收到的一些系统信息表示基于存储的配置的接入请求将不被所述网络接受，则所述装置尝试接收其它系统信息的传输。因此，例如在LTE中，从读取SIB1而被告知存储的配置不可接受的装置在发送接入请求之前必须等待，直到它正确地读取SIB2(或SIB2M)。

优选地，所述网络重复地发送所述其它系统信息并且所述装置重复地尝试接收所述其它系统信息直至成功接收到(解码和读取)为止。

对于无线通信以帧为时间单位进行的无线通信网络，各个帧被划分成多个子帧，所述网络基于以下中的一个或更多个来判断是否接受所述接入请求：

是否接收到使用存储的配置的指示；

用于所述接入请求的所述接入参数是否有效；

接收到所述接入请求的子帧；以及

所述接入请求是否包含指派给所述装置的特定签名。

在如上面所限定的任何方法中，所述装置可从以下中的任一个获得存储的配置：

所述装置的出厂设定；

应用层设定；

在对所述网络的早前接入期间接收到的系统信息；或者

网络规范。

在一个实施方式中，如上面所限定的方法被应用于基于LTE的无线通信系统，接入请求包括装置的RA前导码传输(与图5中的“消息1”对应)。

在一个实施方式中，装置是机器型通信MTC装置。然而，本发明也适用于其它类别的UE，特别是在小区边缘处或者覆盖空洞中的那些UE。

本发明的实施方式可应用于广播传统SI(MIB、SIB1、SIB2等)的网络和广播变型的SI(例如旨在用于MTC装置的SIB2M)的网络二者。

根据本发明的第二方面，提供一种无线通信系统，该无线通信系统包括：

基站，其被布置为广播系统信息，所述系统信息指定用于获得对所述系统的接入的接入参数；以及

装置，其被布置为确定需要接入所述系统，针对接入请求来判断是否使用所述接入参数的存储的配置，如果是，则基于所述存储的配置向所述基站发送所述接入请求；其中

所述基站被布置为判断是否接受所述接入请求。

根据本发明的第三方面，提供一种在无线通信网络中使用的基站，该基站被布置为：

广播系统信息，所述系统信息指定用于获得对所述网络的接入的接入参数；

从希望接入所述网络的装置接收接入请求；以及

考虑所述接入参数的存储的配置是否被用于所述接入请求，判断是否接受所述接入请求。

根据本发明的第四方面，提供一种用作无线通信网络中的终端的装置，该装置被配置为：

接收指定用于获得对所述网络的接入的接入参数的广播系统信息的至少部分；

确定需要接入所述系统，针对接入请求判断是否使用所述接入参数的存储的配置，如果是，则基于所述存储的配置向所述基站发送所述接入请求。

以上第二至第四方面可共享上面关于本发明的方法叙述的任何可选特征。具体地，基站可从装置接收将存储的配置用于接入请求的指示，装置可被进一步布置为作为其接入请求的部分或者单独地提供这种指示。因此，通过基于存储的配置发送接入请求，装置还可(隐含地通过接入请求的特性)提供采用了接入参数的存储的配置的指示。

根据本发明的另外的方面，提供计算机可读指令，所述计算机可读指令在被无线通信系统中的收发器装置的处理器执行时使得所述装置提供如上所述的基站或终端。

因此，本发明的实施方式涉及一种装置到网络的新接入方法，该方法允许传输小数据分组，而无需读取进行初始网络接入通常所需的所有系统信息。该接入方法可尤其有益于与MTC装置的M2M通信。该行为超过现有方法，特别是包括向网络通知从被特别地允许使用存储的接入配置或者使用由小区广播的SI(或变型的SI)来接入小区的装置发生初始接入的能力。

本发明的实施方式在没有装置对网络的初始接入的修改方法的预配置所需的正常广播信令的情况下，允许RACH的配置用于初始接入，并且以通常需要不太频繁的少量数据的传输的低成本M2M应用为目标。具体地，本发明的实施方式适于从高层角度在不太频繁的机器小分组传输的情况以及不太频繁的小数据分组UL传输的配置。

在实施方式中，网络被告知装置用来接入网络的方法，并且可根据该接入来自存储的配置还是读取自系统信息读取(例如，SIB2M)来拒绝该接入或接受它。

通常，并且除非存在清楚的相反意图，否则关于本发明的一个方面描述的特征可同样按照任何组合适用于任何其它方面，即使这种组合在本文中没有明确地提及或描述。

从上文明显的是，本发明涉及无线通信系统中的终端与基站之间的信号传输。这里所称的“终端”也被称作订户站或UE，可采取适合于发送和接收这些信号的任何形式。为了具象化本发明的目的，可能方便的是将终端想象为移动手机，但是这无论如何不暗示任何限制。在本发明的优选实施方式中，基站通常将采取针对3GPP LTE和3GPP LTE-A标准组中的实现方式提出的形式，并且因此可在不同的情况下被适当地描述为eNB(eNB)(该术语也涵盖家庭eNB或HeNB)。然而，服从本发明的功能要求，基站可采取适合于发送以及从终端接收信号的任何其它形式。

附图说明

仅通过示例的方式，参考附图，在附图中：

图1示出基于LTE的无线通信系统中的基本系统架构；

图2示出LTE中的帧、子帧和时隙之间的关系；

图3示出LTE中定义的各种上行链路信道之间的关系；

图4示出LTE中的系统信息(SI)的传输定时；

图5以简化形式示出LTE中的随机接入(RACH)过程；

图6更详细地示出RACH过程，包括随机接入响应(RAR)的内容；

图7是示出LTE中的网络进入和后续过程的详细信令图；

图8是本发明的实施方式中的步骤的第一流程图；

图9是本发明的实施方式中的步骤的第二流程图；

图10是本发明可应用于的UE的示意图；以及

图11是本发明可应用于的eNB的示意图。

具体实施方式

下面的描述将可互换地提及“UE”和“MTC装置”。出于本发明的目的，MTC装置可被视为本发明特别相关的一类UE，但是本发明适用于其它类别的UE。

为了向和从位于低信号条件区域中的MTC装置进行数据传输，所调查的一个解决方案是使用由eNB广播的关键系统信息的重复，以允许MTC装置以低于正常的SNR(可能比小区边缘SNR级别低-15dB)接收该信息。这里，“关键系统信息”表示所一组装置接入网络所需的所有SI。例如，如果装置未正在移动，则这些装置不需要与用于应对移动性的测量有关的SIB来接入网络。然而，如已经提及的，这将导致MTC装置的初始接入可由于在尝试接入小区之前从该小区读取系统信息所花费的时间而显著延迟的情况。

本发明的实施方式中的原理是通过允许装置在某些情况下使用存储的接入参数来减小或避免该延迟。使用先前存储的接入参数将导致UE被允许利用小区当前可能不允许的参数来发送。可取的是，应该存在一些机制以便于使UE知道它是否可使用存储的接入参数，并且向网络指示正在使用存储的接入参数。

之前已描述了使用RACH进行初始数据接入的一些方法，包括使用消息1作为UE存储在它的上行链路数据缓冲器中的可用于传输的数据量的指示。该方法的一个可能扩展是向eNB表明使用存储的PRACH配置的初始接入。因此，eNB将知道，正在由作为先前RRC活动模式连接的结果已被分配了特定的存储的RACH接入参数或者从系统信息(通常在SIB14中)或从SIB2M读取了有效参数的MTC装置对eNB进行接入。

如转让给本申请人的美国临时专利申请No.13/02455中所说明的，可利用存储在传统PBCH中或者新定义的MTC PBCH中的标志比特来指示SIB1、SIB2和/或SIB2M(用于MTC装置的变型SIB2)的改变。这允许装置知道SI是否改变(并因此暗示SIB1、SIB2/SIB2M中的任一个对应的存储的接入参数是否仍有效)。

在本发明的实施方式中，装置被配置为读取包含在SIB2M和/或SIB1和/或SIB14中的系统信息，然后基于存储在SIB2M、SIB1或SIB14中的指示符比特，可使用先前存储的配置或者重新读取SIB2或SIB2M来获得有效配置。

此方案的主要益处在于，装置所使用的配置的指示快速地用信号通知给网络，因此网络(更具体地，eNB)完全了解装置正在用来接入网络的方法，可根据接入是来自存储的配置还是读取自系统信息读取(例如，SIB2M)来拒绝该接入或接受它。

现在将更详细地描述一些实施方式。通常，除非另外指示，否则下面所描述的实施方式基于LTE，其中网络包括多个eNB并且MTC装置被允许附接至网络。

在介绍部分中说明了LTE中的RACH过程。尽管适合于人类用户的UE(也称为人与人H2H，与M2M相对)，其中UE往往是移动的并且数据业务可能较高，该过程不太适合于MTC装置和小数据传输。从概念上讲，MTC业务是不同的，因为装置通常静止在一个地方并发送低数据量。该过程的一些使用可改进便于MTC装置连接至网络以发送或接收数据的机制。

MTC装置从空闲模式(即，未连接)开始与网络的连接过程的触发数据被定义为：

MO：移动导向数据，其中MTC装置本身需要从网络读取数据或者向网络发送数据，并且可开始RACH过程，或者

MT：移动终止数据，其中MTC装置被网络指示开始RACH过程以接收传入数据。

在实施方式中，可通过MO或MT数据来触发变型的RACH过程。

在读取MIB信息之后，传统上，UE将开始读取SIB2信息，该SIB2信息除了其它信息以外将包含RACH过程中要使用的RACH配置。

由于MTC RACH配置改变的可能性(考虑到根据装置所经历的不同覆盖缺陷而分配的不同RACH资源)，通常必须在每一次装置接入网络时读取RACH配置。即使装置主要位于同一物理位置此假设也成立，因为传播信道可由于不同的因素随时间变化。

所提出的方案优选涉及读取SIB1，如已经提及的，SIB1包括指向其它SIB的指针以使得它们可被读取。然后，优选利用存储在SIB1中的标志(或其它指示符)，使用先前存储的配置或者重新读取SIB2以获得有效配置。

所述处理涉及从来自SIB2或SIB14的先前接收的无线电资源配置(radioResourceConfigCommon)存储RACH配置，并且如果通过eNB中的信令被允许或者在缺少任何替代的情况下重新使用它。

然后，该方案优选利用可与初始RACH接入(“消息1”)一起发送的数据来指示使用先前存储的配置。这可以是指示存储的配置是从在活动RRC连接期间进行的先前配置获得的或者是从小区所广播的修改的系统信息(例如，诸如SIB2M(专门用于机器型通信接入的SIB)的新SIB)获得的信息。

第一实施方式

对于第一实施方式，图8指示事件的可能流程序列，其中针对存储的配置的指示符可作为消息1的部分被发送(PRACH签名传输)。

开始，假设MTC装置当前未接入网络，但是在过去的某一(某些)时间可能曾接入过，并且可能在其存储器中存储有那时适用的一些接入参数。例如，最近的接入参数可被保存在存储器中，覆写任何先前存储的配置。

在步骤S10中，MTC装置确定需要获得网络接入(通常是由于有一些数据准备发送至网络)。

在步骤S11中，装置检查它是否具有可用于接入请求的存储的配置。此步骤的条件可以是接收到足够的SI(例如MIB和SIB1)以告知装置网络允许存储的配置。

如果不存在存储的配置(S11，否)(或者如果不允许使用存储的配置)，则流程前进至S12，其中装置需要读取(另一个)SI以便获得RACH配置。例如，即使装置已经接收到MIB和SIB1，它现在必须接收SIB2以获得该信息。如果针对MTC装置的使用进行的发送，则作为代替可接收SIB2M。

从这种情况(对应于传统过程)继续，然后装置根据所接收的RACH配置来发送PRACH签名(S14)。假设装置没有与网络的现有连接，这将借助基于竞争的接入。

网络接收PRACH签名(S16)并发送RAR(S18)，然后是竞争解决(如果需要的话)。这之后将是图7所示的传统信令序列的剩余步骤，包括RRC连接请求、RRC连接建立等。

此外，在步骤S11中，如果装置具有存储的配置(并且优选地知道允许使用存储的配置)，则流程遵循S11所指示的分支(是)，装置根据该分支基于存储的配置(或者换言之，使用包含在存储的配置中的接入参数的值)来发送PRACH签名。如稍后说明的，可存在超过一个存储的配置。在这种情况下，优选地，装置以某种方式来指示使用存储的配置；通常这将通过如下所述的隐含信令来实现。

然后，在S15中，网络接收PRACH签名并且检查它是否具有有效的配置。该配置可包括例如对签名的选择、用于发送签名的时间和/或频率等。

如果配置有效(S17，是)，则网络发送RAR。如果无效(S17，否)，则网络拒绝接入请求。即，接收到请求的eNB可简单地忽略请求，或者可发送信号以通知装置请求被拒绝。如果请求被忽略(或者明确地拒绝)，则装置可再次尝试(优选在重新尝试读取SI之后)。

此实施方式的一个特征是在消息1中使用UL指示：用于PRACH的存储的配置已用于MTC装置的第一次PRACH尝试。

该指示可通过选择消息1的预定义的特定前导码(签名和/或持续时间)或者前导码的频域/时域序列(当前导码被重复时)。另一可能性在于，RACH前导码由装置发送以在预定义的时间点被接收(已知的预定义的时间点允许网络在不同类型的接入(有存储的配置或者没有存储的配置)之间进行区分)。

用于此方法的前导码签名的数量可以是一个或者任何数量的前导码签名。

可用于指示选择SIB2/SIB2M参数或存储的无线电资源配置的另一方式可以是由装置发送至网络的UL消息中的附加信令比特。

如图8的右侧分支所指示的(S12、S14、S16、S18)，如果没有其它可用的选项，则MTC UE也可能不得不读取SIB2。

第二实施方式

第一实施方式的原理可扩展至装置位于覆盖空洞中，使得它甚至在重复之后也难以读取SI的情况。第二实施方式允许装置向网络表明这一事实。

在图9中，与图8相比示出了更详细的过程，其中UE可表明它使用了存储的配置和/或使用SI的重复的广播读取了SI。假设装置需要接入网络。

如也将存在于第一实施方式中的，示出初始步骤S30：MTC装置接收标识小区的PSS/SSS的广播。在S31中，装置读取PBCH，如已经提及的，PBCH包括MIB。

然后，装置尝试读取SIB1和SIB2。在S32中，确定是否可在不重复(换言之，不必接收SIB2的超过一个传输)的情况下读取SIB2。

如果可在不重复的情况下读取SIB2，则装置可继续如S35、S38、S41和S46中所指示的传统RACH过程，即，使用广播SI，而不必求助于存储的配置。这里，如果可用的话，代替SIB2，广播SI可包括SIB2M。

如果在不重复的情况下无法读取SIB2(或者根本无法读取)(S32，否)，则流程前进至S33，其中装置检查它是否有存储的配置以用于接入请求。如果有(S33，是)，则装置继续在S36中基于存储的配置发送PRACH签名。然而，在这种情况下，PRACH签名传输的特性(前导码、定时、频率等)不仅指示使用存储的配置，而且指示装置无法在不重复的情况下读取SIB2的事实。如图中所指示的，这可等同于指示装置处于覆盖空洞中。

在这种情况下，流程前进至网络接收PRACH签名(S39)并且判断存储的配置是否有效。例如，如果PRACH签名传输反映了过时的配置，则网络可拒绝接入请求，在这种情况下(S42，否)，网络忽略接入请求(S44)。相反，如果存储的配置有效，则这将导致可接受的接入请求，网络利用RAR来响应该接入请求。与传统的过程不同，如S43中所指示的，这可以是重复的RAR，以应对装置处于覆盖空洞中并且因此将发现难以接收RAR的指示。

另一方面，如果装置根本没有存储的配置，或者如果该装置从迄今读取的SI知道存储的配置将不被允许(S33，否)，则这意味着该装置必须等待一个或更多个重复以便成功读取所需的SI(具体地，SIB2)因此，流程前进至S34，其中装置读取SI足够次数以获得RACH配置，然后(S37)发送PRACH签名。在此选择中，与S36中相似，PRACH签名传输的特性向网络表明该装置处于覆盖空洞中，但是不需要表明使用存储的配置。如果需要，可进行明确指出，大意是采用基于读取的SI的RACH配置。在步骤S40中，网络接收PRACH签名并且利用RAR进行响应。如S43的情况中一样，这可以是重复的RAR以帮助处于覆盖空洞的装置进行接收。

综上所述，在此实施方式中，装置将尝试并读取正常SI，但是如果这失败，则装置将使用存储的配置并且用信号通知网络使用存储的配置，网络可基于存储的配置不再有效并且应该被更新，判断它可忽略此接入尝试。同样，如果需要，可发送拒绝接入请求的信号。

如果网络知道接入尝试来自于存储的配置，则响应可不同于正常RACH响应(或者与其不同地解释)，因为随机接入响应可能已经包括对UE RNTI和对用于在第一UL传输中从装置发送小数据分组的UL无线电资源的立即接入的确认。因此，例如，装置可被假设为装置将要进行立即数据传输。由于消除了图7所示的RRC配置建立消息(例如，RRC连接重新配置(测量配置)和RRC连接重新配置(无线电承载建立))的需要，这可减少在初始接入之后发送的消息量。

如果不存在有效存储的配置，则装置将读取针对处于覆盖空洞的装置而广播(通常被重复)的SI。这也可在UL消息中表明，因为响应可能必须以较高的功率发送和/或重复发送以到达处于覆盖空洞的装置。

第三实施方式

第三实施方式类似于第一实施方式和第二实施方式，不同的是MTC UE也可使用与非MTC装置相同的随机接入配置。换言之，代替本发明所提供的修改的过程，MTC装置可能需要采用传统过程来读取SI。可基于标志(例如，在MIB或SIB1中)来确定UE是否必须接收SIB2。在UE使用SIB2中所指示的PRACH资源的情况下，在传统过程之后，不需要使用附加比特或特殊签名。

这种标志当然将被小区中的所有装置接收，而不仅仅是MTC装置。位于常规覆盖区域中的UE可能不需要该标志；它可由需要快速接入无线电资源的任意装置使用，即，以减少的控制信令开销来发送一个或少量分组。

在这些实施方式的变型中，可在时域中限制用于MTC UE的PRACH资源(例如，仅在某些子帧中可用)。在另外的变型中，MTC UE配置有专用前导码/签名并且使用无竞争RACH过程(在指定的子帧中)。以这样的方式使用指定的子帧将允许重新指派有限数量的可用前导码，使得本发明将仅在某些子帧中可用，并且在其它子帧期间传统过程有效。

对于基于竞争的接入，将为MTC装置共同指派一组前导码，其中的一些前导码可用于表明使用存储的配置，其它前导码可能表明覆盖空洞。而对于无竞争接入，各个MTC装置将被指派少量前导码，例如多个存储的配置中的每一个有一个前导码加上用于传统随机接入的前导码。

如果网络接收到存储的配置接入的指示，但是要求UE必须重新读取广播参数并丢弃存储的配置，则另一信号可告知UE重新读取SI(例如，消息3或者由网络发送给UE的另一消息)。

使用定时器或者对接入尝试的次数进行计数可防止UE利用存储的配置接入网络，以使得UE必须从SIB重新读取接入参数。

存储的配置可来自于应用层(OAM，oneM2M配置)：

出厂设定

应用层设定(例如，来自应用)

读取自SI(在某一早前时间点)

规范

可存在UE中可使用的多个存储的配置。

需要定义方法以便于UE选择使用哪一存储的配置(可能被定义为优先级列表)。

存储的配置优先级可通过DL标志(PBCH或SIB的部分)来控制。例如，如果eNB希望通知UE不使用任何默认配置(或者特定的默认配置)，则DL指示将在UE中进行这种控制。

因此，UL指示可以是多级的，例如，如果先前读取的存储的配置过期，则UE可使用默认(规范/出厂设定)配置并且利用不同的UL指示符向eNB表明。

如上面关于图9的步骤S34、S37、S40、S45所指示的，MTC装置可利用可作为PRACH过程的部分发送的UL指示来表明处于覆盖空洞。这可用于使得基站重复DL传输以到达处于较差覆盖区域中的装置。

这种存储的配置操作模式也可以是旨在用于在覆盖缺陷区域中操作的手机的选项，而不仅仅是MTC装置(假设它符合可针对这一类别的装置定义的新的UE类别)。

在本发明的范围内可进行各种修改。

在以上描述中，MTC装置通过PRACH前导码传输的特性来表明使用存储的配置。然而，其它UL信令也可用于此目的，包括LTE网络之外的信令(例如经由Wi-Fi或有线线缆连接(如果可用的话))。指示用于表明装置处于较差覆盖区域，因此需要以专用方式接收SI。

通过允许装置提高成功解码消息2的概率，使用存储的配置的通知将允许网络按照专门为处于覆盖缺陷区域中的装置的操作设计的方式发送大量重复的消息2(RAR)。因此，除了SIB的重复之外，本发明的实施方式还可涉及RAR的重复。

UL指示可以是短“ping”型消息，其中特定的预配置的RACH接入(换言之，具有特定前导码/定时/频率和/或重复特性的接入请求)的使用被装置用来表示“能听到我吗？”消息，对此网络可利用“是的我可以”消息来确认。这将允许装置返回到睡眠状态。如果装置没有听到响应，则它通常将重复UL消息直至它得到响应。如果没有响应可用，则装置将发出用户提醒(例如，如果装置还通过线缆或WiFi连接而连接至互联网)。

图8是示出本发明可应用于的UE 10的示例的框图。UE 10可包括可在上述无线通信系统中使用的任何类型的装置，并且可包括蜂窝(或小区)电话(包括智能电话)、具有移动通信能力的个人数字助理(PDA)、具有移动通信组件的膝上型计算机或计算机系统和/或能够工作以无线地通信的任何装置。UE 10包括连接到至少一个天线802(一起限定通信单元)的发送器/接收器单元804以及可访问存储介质808的形式的存储器的控制器806。控制器806可以是例如微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者被编程或者以其它方式配置为执行上述各种功能(例如，确定是否采用接入参数的存储的配置来构造接入请求)的其它逻辑电路。例如，上述各种功能可按照存储在存储介质808中并且由控制器806执行的计算机程序的形式来具体实现。发送/接收单元804被布置为在控制器806的控制下发送接入请求，从eNB接收诸如SI或RAR的信号等(如先前所讨论的)。

图9是示出本发明可应用于的eNB 20的示例的框图。基站20可包括连接到至少一个天线902(一起限定通信单元)的发送器/接收器单元904以及控制器906。控制器可以是例如微处理器、DSP、ASIC、FPGA或者被编程或者以其它方式配置为执行上述各种功能(例如，广播PBCH、发送SIB以及从装置接收接入请求)的其它逻辑电路。例如，上述各种功能可按照存储在存储介质908中并且由控制器906执行的计算机程序的形式来具体实现。发送/接收单元904在控制器906的控制下负责UE特定信令和广播消息。

总之，本发明的实施方式允许诸如MTC装置的装置传输小数据分组而无需读取进行初始网络接入通常所需的所有系统信息。尽管通常将需要接收MIB以及优选地SIB1，但是这未必是必要的。该行为超过现有方法，特别是包括向网络通知从被特别地允许使用存储的接入配置或者使用由小区广播的修改的系统信息(例如SIB2)来接入小区的装置发生初始接入的能力。

已参照LTE/LTE-A描述了本发明，但是本发明也可被应用于诸如UMTS和WiMAX的其它通信系统。

以上提及的任何实施方式和变型可被组合在相同的系统中。一个实施方式的特征可被应用于任何其它实施方式。

在上面所描述的本发明的任何方面或实施方式中，各种特征可被实现于硬件中，或者被实现为在一个或更多个处理器上运行的软件模块。

本发明还提供一种用于实现本文所述的任何方法的计算机程序或计算机程序产品以及存储有用于实现本文所述的任何方法的程序的计算机可读介质。

具体实现本发明的计算机程序可被存储在计算机可读介质上，或者例如可以是诸如从互联网网站提供的可下载数据信号的信号的形式，或者可以是任何其它形式。

将理解，在不脱离权利要求的范围的情况下，可对刚刚所描述的特定实施方式进行各种改变和/或修改。

工业实用性

本发明使得装置(特别是(但非排他地)MTC装置)能够接入无线通信系统而无需接收传统上为了获得接入请求的接入参数所需的所有SI。因此，有助于系统特别是在小数据传输情景中的有效使用。

Claims

1.一种接入无线通信网络的方法，该方法包括：

需要接入所述网络的装置判断是否使用所述接入参数的存储的配置，如果是，则：

基于所述存储的配置向所述网络发送接入请求；并且

指示使用所述存储的配置；以及

所述网络判断是否接受所述接入请求。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：根据结果，所述装置尝试接收广播的系统信息并且基于所接收的系统信息来判断使用所述存储的配置还是接入参数。

3.根据任一前述权利要求所述的方法，该方法还包括：所述装置指示未能接收到所述系统信息的至少部分。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述装置保存所述接入参数的多个存储的配置，所述方法还包括：所述装置从所述多个存储的配置当中进行选择并且指示所选择的存储的配置。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在所述接入请求中隐含了使用所述存储的配置的指示、未能接收到所述系统信息的至少部分的指示以及所选择的存储的配置的指示中的至少一个指示。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述接入请求是随机接入请求，所述随机接入请求包括由所述装置选择的以下项：

来自一组随机接入前导码中的前导码；和/或

来自多个可能的定时中的传输定时；和/或

来自多个可能的频率中的传输频率；和/或

来自多个可能的持续时间中的持续时间；和/或

来自多个可能的频率范围中的频率范围；和/或

来自多个重复序列中的信号的重复序列，诸如时域和/或频域中的前导码；

所述装置通过其选择来指示使用所述存储的配置和/或未能接收到所述系统信息的至少部分。

7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：所述网络利用随机接入响应来响应所述随机接入请求，并且如果所述装置指示未能接收到系统信息，则重复地传输所述随机接入响应。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，所述系统信息包括所述网络将接受还是不接受基于存储的配置的接入请求的指示。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，如果所述系统信息指示所述网络将不接受基于存储的配置的接入请求，则所述装置尝试接收另外的系统信息的传输，所述网络重复地发送所述另外的系统信息并且所述装置重复地尝试接收所述另外的系统信息直至成功接收到所述另外的系统信息为止。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述网络中的无线通信以帧为时间单位进行，各个帧被划分成多个子帧，所述网络基于以下中的一个或更多个来判断是否接受所述接入请求：

用于所述接入请求的所述接入参数是否有效；

接收到所述接入请求的子帧；以及

所述接入请求是否包含指派给所述装置的特定签名。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述装置从以下中的任一个获得所述存储的配置：

所述装置的出厂设定；

应用层设定；

在对所述网络的早前接入期间接收到的系统信息；或者

网络规范。

12.一种无线通信系统，该无线通信系统包括：

基站，该基站被布置为广播系统信息，所述系统信息指定用于获得对所述系统的接入的接入参数；以及

装置，该装置被布置为确定需要接入所述系统，判断是否将所述接入参数的存储的配置用于接入请求，如果是，则基于所述存储的配置向所述基站发送所述接入请求，并且指示使用所述存储的配置；其中

所述基站被布置为接收所述接入请求和所述指示，并且判断是否接受所述接入请求。

13.一种在无线通信网络中使用的基站，该基站被布置为：

从希望接入所述网络的装置接收接入请求以及所述接入参数的存储的配置是否被用于所述接入请求的指示；以及

考虑所述指示，判断是否接受所述接入请求。

14.一种用作无线通信网络中的终端的装置，该装置被布置为：

接收广播的系统信息的至少部分，所述系统信息指定用于获得对所述网络的接入的接入参数；

确定需要接入所述系统，判断是否将所述接入参数的存储的配置用于接入请求，如果是，则基于所述存储的配置向所述网络发送所述接入请求，并且指示使用所述存储的配置。

15.计算机可读指令，所述计算机可读指令在被无线通信系统中的收发器装置的处理器执行时，使得所述装置提供根据权利要求13所述的基站或者根据权利要求14所述的装置。