CN107079482A - 通信系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种通信系统，其中通信节点分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括第一类型(例如，传统)用户通信装置和第二类型(例如，机器类型)通信装置。控制数据被发送至所述用户通信装置，定义供所述用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源。所述控制数据包括标识针对第一类型用户通信装置的第一PRACH资源配置以及针对第二类型装置的第二PRACH资源配置的信息，使得可以利用用户装置所使用的PRACH配置将所述用户装置区分开。

Description

通信系统
技术领域
本发明涉及一种移动通信装置装置和网络，特别是但不排他地涉及根据第三代合作伙伴计划(3GPP)标准或其等同项或衍生项而工作的那些移动通信装置和网络。特别地但不排他地，本发明与UTRAN与包括LTE-Advanced的、UTRAN的长期演进(LTE)(称为演进通用陆地无线接入网络(E-UTRAN))相关。
背景技术
在移动(蜂窝)通信网络中，(用户)通信装置(也称为用户设备(UE)，例如移动电话)经由基站与远程服务器或者与其它通信装置进行通信。在它们彼此的通信中，通信装置和基站使用经许可的射频，所述经许可的射频通常划分为频带和/或时间块。
为了能够经由基站进行通信，通信装置需要监测基站操作的控制信道。这些信道之一、即所谓的物理下行链路控制信道(PDCCH)承载调度分配和其它控制信息。PDCHH用于多种目的。主要地，PDCHH用于将调度决策传送至各个通信装置、即针对上行链路通信和下行链路通信的调度分配。
PDCCH上承载的信息被称为下行链路控制信息(DCI)。诸如PDCCH等的物理控制信道在一个或多个连续控制信道单元(CCE)的聚集上传送，其中控制信道单元对应于九个资源单元组(REG)。各REG具有四个资源单元(RE)。
另一控制信道，所谓的物理随机接入信道(PRACH)被提供用于使通信装置与网络之间的传输同步(例如，当设置针对通信装置的初始接入时和/或每当需要重新同步时)。在当前标准规范(根据Rel-8)中，预先配置分配给PRACH的资源(前导码、时间、频率)并且通过网络将适用的PRACH参数作为所谓的系统信息块2(SIB2)中的系统信息的一部分来广播。这些参数之一指定所谓的随机接入前导码，其包含循环前缀部分和序列部分。前导码的长度(即，相结合的两个部分的总长度)依赖于帧结构和随机接入配置。前导码格式通过较高层(经由SIB2)来控制。因此，基于SIB2中包括的参数，通信装置能够通过正确的PRACH资源并且使用适当的参数(例如，发送适当的前导码)来发起对网络的接入。物理层随机接入前导码的更多细节可以在3GPP技术规范(TS)36.211的第5.7.1节中找到，其内容通过引用而并入于此。
当空闲模式通信装置需要与其它通信节点进行通信时，其需要将其操作模式(从RRC空闲模式)改变为所谓的无线资源控制(RRC)连接模式。为了这样做，通信装置向合适的基站(例如，具有最强信号的基站和/或该通信装置被授权使用的基站)进行随机接入过程。随机接入过程包括通信装置选择并且(通过经由SIB2而通告的PRACH)向基站发送适当的前导码序列以及用于针对基站标识该通信装置的临时标识符。如果基站未成功地接收通信装置的发送(例如，因为多个装置正在同一时间发送前导码，从而导致冲突)以及/或者未发送适当的随机接入响应，则通信装置被配置成在预定的时延之后发送另一前导码序列(并且可能重复该步骤，直到基站响应)。如果成功地接收到通信装置的发送(例如，该通信装置的发送未与其它通信装置的发送相冲突)，则基站发送适当的随机接入响应(其中基站使用所接收的临时标识符来标识通信装置)并且针对该通信装置分配资源以与网络进行通信。
因此，一旦基站对通信装置的前导码发送作出响应，通信装置就能够使用所分配的资源在其下一消息中请求RRC连接(和/或类似物)的建立。一旦在通信装置与基站之间建立RRC连接，通信装置就能够使用由基站分配的资源经由该基站(以及经由核心网络)来与其它通信节点进行通信。
电信的最近发展已经见证了机器类型通信(MTC)装置的使用的大量增加，所述机器类型通信(MTC)装置是被布置成在无人辅助的情况下通信和进行动作的网络化装置。此类装置的示例包括智能仪表，所述智能仪表可以被配置进行测量以及经由电信网络将这些测量中继至其它装置。机器类型通信装置也称为机器对机器(M2M)通信装置。
每当MTC装置具有要向远程“机器”(例如服务器)或用户发送的数据或要从其接的数据时，则MTC装置(在必要的情况下进行适当的随机接入过程之后)连接至网络。MTC装置使用针对移动电话或类似的用户装备而言优化的通信协议和标准。然而，MTC装置一旦部署，通常在不需要人工监督或交互的情况下操作并且遵循存储在内部存储器中的软件指令。MTC装置还可以在长时间段内保持静止和/或不活动。支持MTC装置的特定网络要求已经在3GPP TS 22.368标准中规定，其内容通过引用而并入本文。
对于与MTC装置相关的标准的发行版本13(Rel-13)，设想在下行链路和上行链路中支持减小的1.4MHz的带宽。因此，与总LTE带宽相比，一些MTC装置将仅支持有限的带宽(通常为1.4MHz)，以及/或者它们可以具有更少的/简化的组件。这使得这种“减小带宽的”MTC装置相比支持更大带宽和/或具有更复杂组件的MTC装置而言更为经济。
网络覆盖的缺乏(例如，当部署在室内时)结合MTC装置的通常有限的功能可能导致此类MTC装置具有低数据速率，因此存在MTC装置接收不到诸如PDCCH等的一些消息或信道的风险。为了减轻这种风险，已经提出增加PDCCH(和/或Rel-13的演进型物理下行链路控制信道(EPDCCH))的覆盖以支持此类MTC装置(例如，对应于用于频分双工(FDD)传输的20dB)。
为覆盖增强对于所谓的“覆盖增强的MTC装置”提出的一种方法是使相同的EPDCCH信息(例如，DCI)跨多个(例如，两个、三个、四个)子帧而重复。换句换说，对于覆盖增强的MTC装置，基站在时域中复制EPDCCH信息(基站在首次发送EPDCCH信息的子帧之后的一个或多个子帧中重新传送相同的EPDCCH信息)。此类覆盖增强的MTC装置可以被配置成组合在多个子帧中接收到的(相同的)EPDCCH信息的多个副本，并且相比于基于EPDCCH信息的单一副本，在组合所接收到的信息之后，所述覆盖增强的MTC装置更有可能能够成功地解码EPDCCH。
在实践中，MTC装置可以部署在不同的位置中，并且它们可以经历不同的信道条件。因此，(EPDCCH信息的)重复数可能需要针对各装置的情况或覆盖水平来进行调整。因此，为了促进这种增强的覆盖，各MTC装置将需要通知其服务基站所需的覆盖量(例如，5dB/10dB/15dB/20dB覆盖增强)以使得基站能够适当地调节其控制信令。
然而，理想地，物理层控制信令(例如，EPDCCH信令)和较高层公共控制信息(例如，SIB、随机接入响应(RAR)、寻呼消息等)在减小带宽的通信装置的解决方案与覆盖增强的通信装置的解决方案之间展现出高水平的共性。
然而，发明人已经意识到为了支持发行版本13中的减小带宽的MTC装置，针对所述减小带宽的MTC装置的PRACH的提供需要解决多个问题，包括例如：
-由于下行链路和上行链路中减小的带宽1.4MHz，减小带宽的MTC装置不能接收跨整个小区带宽密集散布的PDCCH(即，其可以在落在MTC装置所支持的1.4MHz以外的频率上传送)；
-因此，减小带宽的MTC装置也不能接收在PDCCH中传送的传统RAR消息中所包括的调度分配(当其跨整个小区带宽散布时)；以及
-EPDCCH公共搜索空间(CSS)能够以这样的方式定义：物理广播信道(PBCH)指示出其在时间-频率资源中的位置；在这种情况下，如果PBCH或EPDCCH在MTC装置所支持的1.4MHz频带之外传送，则减小带宽的MTC装置将不能够接收CSS。
可见，无需改变当前的PRACH设计以支持Rel-13中的减小带宽的MTC装置，除此之外针对MTC装置将需要在EPDCCH公共搜索空间(CSS)而非PDCCH CSS中传送针对RAR消息的DCI之外(因为针对公共控制信息的潜在动态调度，Rel-13 MTC装置将仅监测EPDCCH CSS)。然而，尚未解决基站如何能够高效且可靠地标识Rel-13中的减小带宽的MTC装置以使得对应的DCI(例如，RAR消息)在EPDCCH CSS中传送(针对减小带宽的MTC装置)。
除了与减小带宽的MTC装置相关联的问题之外，针对Rel-13中覆盖增强的MTC装置提供PRACH将需要通过使用现有的LTE Rel-8前导码格式来支持跨时域中的多个子帧的PRACH的重复，以增强PRACH信道的覆盖以及获得向后兼容性。
因此，针对Rel-13中覆盖增强的MTC UE提供PRACH还需要解决至少以下问题：
-如何标识Rel-13中减小带宽的通信装置和覆盖增强的MTC通信装置(使得针对此类通信装置可以在EPDCCH CSS中传送DCI/RAR)；
-如何使减小带宽的通信装置与覆盖增强的(CE)通信装置之间、以及不同CE水平之间的冲突概率(竞争问题)减小；以及
-因为存在与CE水平相关联的大量开销(由于时域重复造成)，所以期望避免与其它覆盖水平以及减小带宽的通信装置之间的PRACH前导码冲突(但是与相同CE水平之间的冲突/竞争应该是允许的)。
发明内容
本发明试图提供至少部分地解决上述问题的系统、装置和方法。
根据一方面，本发明提供了一种通信节点，其能够操作以分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括用于与所述通信节点进行通信的第一类型(例如，传统)用户通信装置和第二类型(例如，机器类型)通信装置，所述通信节点包括：用于向所述多个用户通信装置发送定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据的部件，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：i)针对所述第一类型用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及ii)针对所述第二类型装置的第二PRACH资源配置；用于通过由所述控制数据定义的通信资源从所述多个用户通信装置中的一个用户通信装置接收与所述第一PRACH资源配置和第二PRACH资源配置中之一相符的随机接入消息的部件；以及用于基于所述接收到的随机接入消息所符合的PRACH资源配置来确定所述用户通信装置是包括第一类型用户通信装置还是包括第二类型装置的部件。
用于发送的部件能够操作以：在所述用户通信装置被确定为包括第一类型用户通信装置的情况下、发送映射至物理下行链路控制信道(PDCCH)的随机接入响应(RAR)，以及在所述用户通信装置被确定为包括MTC装置的情况下、发送映射到增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
各所述PRACH资源配置可以定义关联的前导码序列，并且其中所述随机接入消息可以包括与所述第一PRACH资源配置和第二PRACH资源配置中之一相符的前缀和前导码序列，以及所述确定部件能够操作以基于所述随机接入消息中包括的所述前导码序列来确定所述第一用户通信装置是包括第一类型用户通信装置还是包括第二类型装置。
所述第一PRACH资源配置可以定义第一组通信资源以供所述第一类型用户通信装置潜在使用。所述第二PRACH资源配置可以定义不同于所述第一组通信资源的第二组通信资源以供所述第二类型装置潜在使用。所述确定部件能够操作以确定：i)在所述接收部件通过属于所述第一组通信资源的通信资源接收所述随机接入消息的情况下、第一用户通信装置包括第一类型用户通信装置。所述确定部件能够操作以确定：ii)在所述接收部件通过属于所述第二组通信资源的通信资源接收所述随机接入消息的情况下、第一用户通信装置包括第二类型装置。
所述确定部件能够操作以在所述用户通信装置为第二类型装置时确定该第二类型装置是否包括减小带宽的第二类型装置和/或覆盖增强的第二类型装置。
所述确定部件能够操作以确定在所述用户通信装置为覆盖增强的第二类型装置的情况下、所述覆盖增强的第二类型装置所需的覆盖增强的水平。
所述第一PRACH资源配置和所述第二PRACH资源配置中的至少一个可以定义包括不多于六个物理资源块的一组通信资源。
通信节点可以包括基站。
通信节点可以包括根据长期演进LTE标准组而操作的基站。
通信资源可以是根据时间、频率和代码序列复用方案中的至少一个而提供的资源。
根据一方面，本发明提供了一种用于通信系统的机器类型通信(MTC)装置，其中通信节点分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括第一类型(例如，传统)用户通信装置和MTC通信装置，第二类型通信装置包括：用于从所述通信节点接收定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据的部件，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：i)针对所述第一类型用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及ii)针对所述MTC装置的第二PRACH资源配置；以及用于通过由所述控制数据定义的通信资源向所述通信节点发送与所述第二PRACH配置相符的随机接入消息的部件。
用于接收的部件能够操作以接收响应于所述随机接入消息的、映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
根据一方面，本发明提供了一种由通信系统中的通信节点执行的方法，其中所述通信分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括用于与所述通信节点进行通信的第一类型用户通信装置和第二类型(例如，机器类型)通信装置，所述方法包括：向所述多个用户通信装置发送定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：i)针对所述第一类型用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及ii)针对所述第二类型装置的第二PRACH资源配置；通过由所述控制数据定义的通信资源从所述多个用户通信装置中的用户通信装置接收与所述第一PRACH资源配置和第二PRACH资源配置中之一相符的随机接入消息；以及基于所述接收到的随机接入消息所符合的PRACH资源配置来确定所述用户通信装置是包括第一类型用户通信装置还是包括第二类型装置。
所述方法还包括：在所述用户通信装置被确定为包括第一类型用户通信装置的情况下发送映射至物理下行链路控制信道(PDCCH)的随机接入响应(RAR)；以及在所述用户通信装置被确定为包括第二类型装置的情况下发送映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
根据一方面，本发明提供了一种由通信系统中的机器类型通信“MTC”装置执行的方法，其中通信节点分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括第一类型用户通信装置和MTC装置，所述方法包括：从所述通信节点接收定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：i)针对所述第一类型用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及ii)针对所述MTC装置的第二PRACH资源配置；以及通过由所述控制数据定义的通信资源向所述通信节点发送与所述第二PRACH配置相符的随机接入消息。
所述方法还可以包括接收响应于所述随机接入消息的、映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
本发明的方面延伸至对应的系统、方法和诸如具有存储在其上的指令的计算机可读存储介质等的计算机程序产品，其能够操作以对可编程处理器进行编程以执行如上文陈述的或权利要求中记载的方面和可能性中描述的方法以及/或者对适当适配的计算机进行编程以提供所述权利要求中任一项所记载的装置。
本说明书(该术语包括权利要求)中公开的和/或附图中示出的各特征可以单独地(或者与任何其它公开的和/或图示的特征相结合地)包含在本发明中。特定地但非限制性地，根据从属于特定独立权利要求的任何权利要求所述的特征可以相结合地或单独地引入至独立权利要求中。
附图说明
本发明的实施方式现将参考附图仅通过示例的方式来描述，在附图中：
[图1]图1示意性地图示本发明的实施方式可以应用的电信系统；
[图2]图2是图示图1中示出的通信装置的主要组件的框图；
[图3]图3是图示图1中示出的基站的主要组件的框图；
[图4]图4图示在图1中示出的系统中可以采用UE类别特定PRACH配置的示例性方式；
[图5]图5图示在图1中示出的系统中可以采用UE类别特定PRACH配置的示例性方式；以及
[图6]图6图示在图1中示出的系统中可以采用UE类别特定PRACH配置的示例性方式。
具体实施方式
<概述>
图1示意性地图示了移动(蜂窝)电信系统1，其中通信装置3(诸如移动电话3-1和MTC装置3-2)可以经由E-UTRAN基站5(表示为“eNB”)和核心网络7而与彼此和/或与其它通信节点进行通信。如本领域技术人员将理解的，虽然图1中出于图示目的而示出一个移动电话3-1、一个MTC装置3-2以及一个基站5，但系统在实现时将通常包括其它基站和通信装置。
基站5经由S1接口连接至核心网络7。核心网络7包括：用于连接至诸如因特网等其它网络和/或连接至托管在核心网络7之外的服务器的网关；用于追踪通信装置3(例如，移动电话和MTC装置)在通信网络1内的位置的移动管理实体(MME)；以及用于存储与预订相关的信息(例如，用于识别哪个通信装置3被配置为机器类型通信装置的信息)以及用于存储针对各通信装置3特定的控制参数的家庭预订服务器(HSS)等。
各通信装置3可以属于一个或多个类别的UE。第一类别的UE包括仅支持较早发行版本(例如，Rel-8、Rel-9、Rel-10、Rel-11和/或Rel-12)的LTE标准的通信装置。这样的通信装置组通常被称为传统UE(假设基站5正根据LTE标准的Rel-13而操作)。应当理解，属于该组的一些通信装置可能不支持EPDCCH(而仅支持PDCCH)。第二类别的UE包括不能在基站5的小区中可用的整个带宽上进行通信的减小带宽的UE(例如，仅能够使用1.4MHz带宽的Rel-13MTC装置)。第三类别的UE包括覆盖增强的UE(例如，一些MTC装置)，其需要简化和/或放宽某些基站功能(但是此类覆盖增强的UE可以正常地支持其它功能)。
基站5被配置用于发送物理下行链路控制信道(PDCCH)和演进型PDCCH(EPDCCH)，以供位于基站5的小区内的通信装置3接收。(E)PDCCH向通信装置3分配上行链路资源和下行链路资源。PDCCH与EPDCCH之间的一个差异是EPDCCH的公共搜索空间使用使EPDCCH可与Rel-13减小带宽的MTC装置兼容的相对窄的频谱(1.4MHz)，而PDCCH使用较宽的频谱以提供与传统(预发行版本(pre-Rel)-13)通信装置的向后兼容性。
所谓的公共搜索空间(CSS)承载小区中的所有通信装置3公共的下行链路控制信息(DCI)。例如，CSS可以包括：包含与小区接入参数相关的信息的系统信息块(SIB)；随机接入信道(RACH)消息(例如，随机接入响应(RAR)和/或竞争解决方案)；和/或寻呼信道(PCH)。在LTE Rel-13中，CSS形成EPDCCH的一部分。针对CSS所分配的(时间-频率)资源经由所谓的物理广播信道(PBCH)来指示。
基站5被配置用于在其小区中发送“SIB2”以供通信装置3接收。SIB2包括针对基站5的小区中当前使用的PRACH资源配置的适当参数。表1中图示了针对小区的典型的PRACH资源配置以及相关联的参数和值。
[表1]
表1—SIB2中的PRACH资源配置
如上文所解释的，通信装置3需要与基站5建立RRC连接以能够经由该基站5(和核心网络7)与其它装置进行通信。因此，各通信装置3被配置用于(经由PRACH)进行适当的随机接入过程以使通信装置3的发送与基站5同步以及向网络指示出建立RRC连接的原因。
然而，同样如上文所解释的，一些通信装置可能仅支持比基站5所支持的发行版本更早的发行版本的LTE标准(传统UE)，一些通信装置可能包括减小带宽的UE，并且一些通信装置可能包括覆盖增强的UE。
有益地，在基站5的小区中以以下方式配置PRACH：不同类别的通信装置被分配不同的PRACH资源和/或不同的PRACH前导码以供在发起对基站5的随机接入过程时使用。在该示例中，不同类别的通信装置包括：i)传统UE(MTC装置)；ii)减小带宽的UE(MTC装置)；以及iii)覆盖增强的UE(MTC装置)。因此，基站5的PRACH配置包括针对各类别的UE而言单独的PRACH配置参数(对于每个UE类别指定相应的关联的PRACH资源和/或关联的PRACH前导码)。
因此，在接收到随机接入前导码序列时，基站5有利地能够(通过检查所使用的PRACH资源和/或PRACH前导码)确定发送前导码序列的通信装置3的类别。具体地，基站5能够将传统UE(MTC装置)、减小带宽的UE(MTC装置)以及覆盖增强的UE(MTC装置)彼此区分开。
在图1中示出的示例中，移动电话3-1包括传统UE，以及MTC装置3-2包括减小带宽的MTC装置。通过监听(基站5广播的)SIB2信息，移动电话3-1和MTC装置3-2两者都能够推导出针对其UE类别适用的PRACH配置并且相应地进行随机接入过程。因此，移动电话3-1选择与传统UE相关联的适当的PRACH前导码之一，并且通过与传统UE相关联的PRACH资源向基站5发送所选择的前导码。另一方面，MTC装置3-2选择与减小带宽的UE相关联的适当的PRACH前导码之一，并且通过与减小带宽的UE相关联的PRACH资源向基站5发送所选择的前导码。
因此，基于所接收到的前导码和/或所使用的PRACH资源，基站5能够将MTC装置3-2与移动电话3-1区分开并且相应地发送随机接入响应(RAR)。具体地，基站5被配置成：i)(响应于传统UE所发送的前导码序列)在PDCCH CSS中；以及(响应于减小带宽的UE和/或覆盖增强的UE所发送的前导码序列)在EPDCCH CSS中发送包括适当DCI的RAR。
总之，基站有利地能够(通过广播每个类别的适当的PRACH配置)分配与通信装置的类别相应的PRACH资源，并且响应于前导码通过发送通信装置的UE类别能够使用的通信资源(PDCCH/EPDCCH)进行发送。
<通信装置>
图2是图示图1中示出的通信装置3的主要组件的框图。通信装置3可以是MTC装置或被配置为机器类型通信装置的移动(或“蜂窝”)电话。通信装置3包括收发器电路31，该收发器电路31可操作地经由至少一个天线33向基站5发送信号以及从基站5接收信号。通常，通信装置3还包括允许用户与通信装置3交互的用户接口35，然而对于一些MTC装置，该用户接口35可以省略。
收发器电路31的操作通过控制器37根据存储器39中存储的软件来控制。软件包括操作系统41、通信控制模块43、MTC模块45和随机接入模块47等。
通信控制模块43控制通信装置3与基站5和/或(经由基站5)与其它通信节点之间的通信。
MTC模块45可操作地执行机器类型通信任务。例如，MTC模块45可以收集用于(经由收发器电路31)发送(例如，周期性地和/或在检测到触发时发送)至远程服务器的数据。
随机接入模块47负责获得并保持与网络的发送同步。例如，当通信装置3需要与网络建立RFC连接时，随机接入模块47可以(经由收发器电路31)向基站5发送随机接入发送(包括选择的前导码序列)。在选择/发送随机接入前导码序列时，随机接入模块47考虑通信装置3的类别以及适用于该类别的通信装置的(基站5广播的)PRACH配置。
<基站>
图3是图示图1中示出的基站5的主要组件的框图。基站5包括E-UTRAN基站(eNB)，该E-UTRAN基站包括可操作地经由一个或多个天线53向通信装置3发送信号以及从通信装置3接收信号的收发器电路51。基站5还可操作地经由适当的(诸如S1接口等的)核心网络接口55向核心网络7发送信号以及从核心网络7接收信号。收发器电路51的操作通过控制器57根据存储器59中存储的软件来控制。
软件包括操作系统61、通信控制模块63、广播模块65、PRACH配置模块67以及UE类别确定模块69等。
通信控制模块53控制与通信装置3的通信。通信控制模块53还负责调度基站5所服务的通信装置3要使用的资源。
广播模块65经由广播信道来发送系统信息(诸如基站5的小区的配置)以供位于基站5的小区内的通信装置3接收。例如，广播模块65发送小区中采用的PRACH配置。
PRACH配置模块67负责对相关联的随机接入参数进行配置以在通信装置通过PRACH进行通信时供各类别的通信装置使用。PRACH配置模块67负责(经由广播模块65)通知位于基站5的小区内的通信装置3关于适用于各类别的通信装置的随机接入(PRACH)配置。
UE类别确定模块69基于所接收到的前导码序列(例如，发送前导码序列的时间/频率资源和/或所选择的前导码)来确定发送通信装置3的类别。
在上文的描述中，为便于理解，通信装置3和基站5被描述为具有多个分立模块。虽然例如在已经修改了现有系统以实施本发明的情况下，针对某些应用可以以这种方式提供这些模块，但在其它应用中，例如在从一开始就考虑到本发明的特征而设计的系统中，可以将这些模块内置到整个操作系统或代码中，并且因此这些模块可能无法作为分立实体来辨别。
下文将参考图4至图6来描述多个实施方式(选项A至选项D)。应当理解，这些实施方式不是互相排斥的，并且选项A至选项D中的任一个可以组合在单个小区和/或相邻小区内的相同系统内。例如，基站5可以被配置成例如周期性地、依赖于其小区中的MTC装置2的数目、依赖于小区中的总负荷、依赖于前导码重发(例如，由于冲突)的数目等从一个操作模式改变为另一操作模式。
<操作-选项A>
该实施方式基于(PRACH)前导码序列划分的概念。换句话说，针对不同类别的通信装置3(例如，减小带宽的MTC装置、覆盖增强的MTC装置、符合不同发行版本的LTE标准的移动电话以及/或者在不同工作模式下工作的通信装置)而保留不同(组)的前导码序列。
在该示例中，基站5(使用其PRACH配置模块67)向传统通信装置分配第一组前导码序列，向工作在减小带宽(BW)模式下的(MTC)通信装置分配(不同于第一组的)第二组前导码序列，并且向工作在覆盖增强(CE)模式下的(MTC)通信装置分配(不同于第一组前导码序列和第二组前导码序列的)第三组前导码序列。在适当的时候，一组或多组前导码序列还可以分成更多的子组。下文在表2中图示了示例性前导码序列划分，其中第一组包括PRACH前导码0-31，第二组包括PRACH前导码32-42，以及第三组包括PRACH前导码43-63(进一步分成用于不同水平的覆盖增强的四个子组)。
[表2]
表2—前导码序列划分
基站5有益地被配置成经由较高层信令(例如，SIB2)，例如通过使用适当的PRACH配置索引来(使用其广播模块65)在其小区中广播与适用前导码序列划分有关的信息。这样，基站5能够通知其小区内的通信装置3哪个前导码序列适用于各类别的装置，使得通信装置3能够选择并发送向基站5(隐含地)指示出该通信装置3的类别的前导码序列。
例如，如果MTC装置3-2是减小带宽的UE，则其(使用其MTC模块45)从前导码号32-42中选择前导码并且(使用其收发器电路43)将该前导码通过PRACH(在配置了PRACH的任何子帧中)发送至基站5。基于所接收到的前导码，基站5能够(使用其UE类别确定模块69)确定发送通信装置3-2是减小带宽的MTC装置，并且相应地分配资源(针对MTC装置3-2设置DCI使得所分配的资源落在MTC装置3-2能够使用的带宽内)。
有利地，基于所接收到的前导码序列和该前导码序列所属的组，基站5能够确定是在PDCCH CSS中发送DCI(即，响应于传统MTC装置所发送的前导码序列)还是在EPDCCH CSS中发送DCI(即，响应于减小带宽的MTC装置或覆盖增强的MTC装置所发送的前导码序列)。换句话说，基站5被配置成经由用于减小带宽的MTC装置和用于覆盖增强的MTC装置的EPDCCH公共搜索空间(EPDCCH CSS)来发送随机接入响应(RAR)消息(其包括适当的DCI)。
应当理解，不论是否使用表2中图示的复用方案，都可以实现选项A。然而，如果使用前导码序列划分，则对于各划分的可用前导码序列的数目可能是小的，这转而可能增加同一类别的MTC装置之间的冲突概率。
<操作-选项B>
图4图示在图1中示出的系统中可以采用UE类别特定PRACH配置的示例性方式。在该示例中，针对各类别的通信装置3，基站5采用使用不同时间资源(例如，对于各装置类别而在不同的子帧中)的各自关联的PRACH配置。
3GPP TS 36.211的表5.7.1-2中公开了LTE系统中当前可以使用的各个PRACH配置指标(以及关联的前导码格式和子帧)。下文在表3中还示出可以在该示例中使用的一些PRACH指标。
然而，该示例中的基站5被配置成对其PRACH配置应用序列划分、即基站5在时域中采用多个PRACH配置，而不是支持其小区中的单个PRACH配置(如当前针对3GPP TS 36.211中的LTE所定义的)。
具体地，在该示例中，基站5被配置成(使用其广播模块65)：在子帧#1、#4和#7中发送要应用的PRACH配置索引号9(例如，对于传统UE)；ii)在子帧#2、#5和#8中发送要应用的PRACH配置索引号10(例如，对于减小带宽的UE)；以及iii)在子帧#3、#6和#9中发送要应用的PRACH配置索引号11(例如，对于覆盖增强的UE)。该信息可以例如作为SIB2信息的一部分而被广播。
[表3]
PRACH配置索引 前导码格式 系统帧数 子帧编号
0 0 偶数(even) 1
1 0 偶数 4
2 0 偶数 7
3 0 任意 1
4 0 任意 4
5 0 任意 7
6 0 任意 1,6
7 0 任意 2,7
8 0 任意 3,8
9 0 任意 1,4,7
10 0 任意 2,5,8
11 0 任意 3,6,9
12 0 任意 0,2,4,6,8
13 0 任意 1,3,5,7,9
14 0 任意 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
… … … …
表3—PRACH配置(来源：3GPP TS 36.211的表5.7.1-2)
例如，基站5可以广播(例如，预先广播)针对各UE类别的适用PRACH配置索引。然而，应当理解，基站5可以在各子帧中广播当前适用的PRACH配置索引以及标识关联的UE类别的信息(例如，作为任何预先指示的替代或附加)。
通过监听基站5的广播信息(例如，SIB2)，各通信装置3能够(使用其MTC模块45)获得针对其类别的适用PRACH配置索引。因此，每当通信装置(例如，MTC装置3-2)需要进行随机接入过程时，它(使用其随机接入模块47和收发器电路31)在分配给其UE类别的子帧(如针对该类别的PRACH配置索引所指定的子帧)内发送前导码序列。
有益地，基于基站5接收随机接入消息(前导码序列)所在的时间资源(子帧)，基站5能够(使用其UE类别确定模块69)确定发送通信装置的类别。因此，响应于通信装置的随机接入消息，基站5还可以确定是在PDCCH CSS中发送DCI(对于传统UE)还是在EPDCCH CSS中发送DCI(对于减小带宽的UE和/或覆盖增强的UE)。
另外，对于覆盖增强的UE，基站5(使用其PRACH配置模块67)还可以及时在关联的PRACH配置索引内(根据上述选项A)进行前导码序列划分，以及通知(例如，经由系统广播)通信装置3哪个序列划分适用于关联的PRACH时间资源(子帧)内的哪个覆盖水平。
<操作-选项C>
图5图示在图1中示出的系统中可以采用UE类别特定PRACH配置的另一示例性方式。在该示例中，针对各类别的通信装置3，基站5采用使用同一子帧的不同关联频率资源(例如，针对各装置类别，PRACH在不同的频带中提供)的各自关联的PRACH配置。有效地，所产生的PRACH配置包括基于频分复用(FDM)的PRACH，其中各类别的通信装置3被配置成在随机接入过程期间使用不同的频带。
在该示例中，采用以下PRACH配置：
-将FDM区域“0”分配给传统UE；
-将FDM区域“1”分配给减小带宽的(MTC)UE；以及
-将FDM区域“2”分配给覆盖增强的(MTC)UE。
应当理解，在FDM区域“2”中，还有可能(根据选项A)采用附加的序列划分以将在该FDM区域中发送的移动通信装置所支持的不同水平的覆盖增强区分开。
例如，基站5可以(例如，预先和/或在各子帧中)广播标识针对各UE类别的相应的PRACH配置的信息(包括标识关联的频带的信息)。
通过监听基站5所广播的信息(例如，SIB2)，各通信装置3能够(使用其MTC模块45)获得针对其类别的适用PRACH配置索引(PRACH频带)。因此，每当通信装置(例如，MTC装置3-2)需要进行随机接入过程时，其随机接入模块47就在针对其类别而配置的频带内(例如，在图5中示出的子帧#1、#4和#7的任一个中)发送前导码序列。
继而，根据基站5接收前导码序列发送所在的频率(和时间)资源，基站5能够(使用其UE类别确定模块69)确定发送通信装置的类别。因此，响应于通信装置的随机接入消息，基站5还可以确定是在PDCCH CSS中发送DCI(对于传统UE)还是在EPDCCH CSS中发送DCI(对于减小带宽的UE和/或覆盖增强的UE)。
另外，对于覆盖增强的UE，基站5还可以及时在关联的PRACH频率资源(FDM区域)内(根据上述选项A)进行前导码序列分割，以及通知(例如，经由系统广播)通信装置3哪个序列划分适用于关联的PRACH频率资源内的哪个覆盖水平。
<操作-选项D>
图6图示在图1中示出的系统中可以采用UE类别特定PRACH配置的又一示例性方式。在该示例中，基站5采用基于混合时频资源的PRACH配置来区分不同类别的通信装置3。
有效地，选项D是选项B和选项C的组合(并且可以在适当的时候进一步与选项A组合)。
在图6中示出的示例中，在基站5的小区中支持三种类别的通信装置。第一类别的通信装置包括传统UE，第二类别包括减小带宽的UE，以及第三类别包括覆盖增强的UE。
第一类别被分配基于适当PRACH配置索引的PRACH资源(在由例如表3中示出的PRACH索引9所指定的子帧#1、#4和#7中)，而第二类别和第三类别的通信装置被分配基于FDM的PRACH资源(在子帧#2、#5和#8中)，其中两种类别的通信装置中的各类别通信装置被配置成在随机接入过程期间使用不同的频带。
在该示例中，采用以下频分复用：
-将FDM区域“0”分配给覆盖增强的MTC UE；以及
-将FDM区域“1”分配给减小带宽的MTC UE。
应当理解，在FDM区域“0”中，还有可能(根据选项A)采用附加的序列划分以将该FDM区域中发送的移动通信装置所支持的不同水平的覆盖增强区分开。
在该示例中，基站5(例如，预先和/或在各子帧中)广播标识针对各UE类别的相应的PRACH配置的信息(包括标识关联的频带和子帧的信息)。
通过监听基站5所广播的信息(例如，SIB2)，各通信装置3能够(使用其MTC模块45)获得针对其类别的适用PRACH配置索引(PRACH频带/PRACH配置索引)。因此，每当通信装置(例如，MTC装置3-2)需要进行随机接入过程时，其随机接入模块47就在针对其类别而配置的子帧/频带内发送前导码序列。
继而，根据基站5接收前导码序列发送所在的频带和子帧，基站5能够(使用其UE类别确定模块69)确定发送通信装置的类别。因此，响应于通信装置的随机接入消息，基站5还可以确定是在PDCCH CSS中发送DCI(对于传统UE)还是在EPDCCH CSS中发送DCI(对于减小带宽的UE和/或覆盖增强的UE)。
<修改和替代>
上文中已经描述了具体实施方式。如本领域技术人员将理解的，可以对上述实施方式进行多种修改和替代，同时仍受益于其中实现的发明。
在上文参考图4至图6所描述的实施方式中，无线帧包括十个子帧(子帧#0至#9)。如本领域技术人员将理解的，无线帧可以包括任何数目的子帧。
在上文的描述中，与PRACH配置有关的信息是经由SIB2以信号形式通知的。然而，应当理解，PRACH配置(其至少一部分)可以经由不同的系统信息块(例如经由减小带宽的UE和/或覆盖增强的UE的特定一个或多个SIB)以信号形式通知。替代地或附加地，通信装置能够以不同的方式获得该信息的一些或全部—例如，可以经由系统广播(例如，PBCH)和/或经由较高层(例如，RRC)以信号形式通知PRACH配置。
此外，可适用PRACH配置可以不通过基站以信号形式明确地通知，并且替代地可以基于诸如与基站相关联的小区ID等其它信息而确定。这具有减少必须以信号形式通知给通信装置的数据量的益处。
应当理解，尽管以基站作为E-UTRAN基站(eNB)而操作的方式来描述通信系统，但相同的原理可适用于作为宏基站或微微基站而操作的基站、毫微微基站、提供基站功能的元件的中继节点、家庭基站(HeNB)或其它此类通信节点。
在上文的实施方式中，描述了LTE电信系统。如本领域技术人员将理解的，本申请中描述的技术可以用于其它通信系统，包括早期的3GPP类型系统。其它通信节点或装置可以包括诸如个人数字助理、膝上型计算机、web浏览器等的用户装置。
在上文描述的实施方式中，基站和通信装置各自包括收发器电路。通常，该电路将通过专用硬件电路形成。然而，在一些实施方式中，收发器电路的一部分可以实现为通过相应控制器运行的软件。
在上文的实施方式中，描述了多个软件模块。如本领域技术人员将理解的，软件模块可以以编译或未编译的形式提供，并且可以作为信号通过计算机网络提供给基站或用户装置或者在记录介质上。此外，由该软件的部分或全部执行的功能可以使用一个或多个专用硬件电路来执行。
在上文的实施方式中，描述了机器类型通信装置和移动电话。然而，应当理解，移动电话(和类似的用户装备)还可以被配置成作为机器类型通信装置进行操作。例如，移动电话3-1可以包括MTC模块45(和/或提供MTC模块45的功能)。
MTC应用的示例
应当理解，各通信装置可以支持一个或多个MTC应用。MTC应用的一些示例在以下列表(来源：3GPP TS 22.368，附件B)中列出。该列表不是详尽的并且意在指示出机器类型通信应用的范围。
[表4]
各种其它修改对于本领域技术人员将是明显的，并且将不在此处进一步详细描述。
上述实施方式中的一些或全部可以在以下补充说明中进行描述。然而，本发明不以任何方式限于以下补充说明。
(补充说明1)
一种通信节点，其能够操作以分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括用于与所述通信节点进行通信的传统用户通信装置和机器类型通信(MTC)装置，所述通信节点包括：
用于向所述多个用户通信装置发送定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据的部件，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：
i)针对所述传统用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及
ii)针对所述MTC装置的第二PRACH资源配置；
用于通过由所述控制数据定义的通信资源从所述多个用户通信装置中的用户通信装置接收与所述第一PRACH资源配置和第二PRACH资源配置中之一相符的随机接入消息的部件；以及
用于基于接收到的随机接入消息所符合的PRACH资源配置来确定所述用户通信装置是包括传统用户通信装置还是包括MTC装置的部件；
其中用于发送的部件能够操作以在所述用户通信装置被确定为包括传统用户通信装置的情况下、发送映射至物理下行链路控制信道(PDCCH)的随机接入响应(RAR)，以及在所述用通信装置被确定为包括MTC装置的情况下、发送映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
(补充说明2)
根据补充说明1所述的通信节点，其中各PRACH资源配置定义关联的前导码序列，所述随机接入响应包括与所述第一PRACH资源配置和第二PRACH资源配置中之一相符的前缀和前导码序列，以及所述确定部件能够操作以基于所述随机接入消息中包括的所述前导码序列来确定所述第一用户通信装置是包括传统用户通信装置还是包括MTC装置。
(补充说明3)
根据补充说明1或2所述的通信节点，其中：
i)所述第一PRACH资源配置定义第一组通信资源以供所述传统用户通信装置潜在使用；以及
ii)所述第二PRACH资源配置定义不同于所述第一组的第二组通信资源以供所述MTC装置潜在使用；以及
所述确定部件能够操作以确定：
i)在所述接收部件通过属于所述第一组通信资源的通信资源接收所述随机接入消息的情况下，所述第一用户通信装置包括传统用户通信装置；以及
ii)在所述接收部件通过属于所述第二组通信资源的通信资源接收所述随机接入消息的情况下，所述第一用户通信装置包括MTC装置。
(补充说明4)
根据补充说明1至3中任一项所述的通信节点，其中确定部件能够操作以在所述用户通信装置为MTC装置的情况下、确定该MTC装置是否包括减小带宽的MTC装置和/或覆盖增强的MTC装置。
(补充说明5)
根据补充说明4所述的通信节点，其中所述确定部件能够操作以在所述用户通信装置为覆盖增强的MTC装置的情况下、确定所述覆盖增强的MTC装置所需的覆盖增强的水平。
(补充说明6)
根据补充说明1至5中任一项所述的通信节点，其中所述第一PRACH资源配置和所述第二PRACH资源配置中的至少一个定义包括不多于六个物理资源块的一组通信资源。
(补充说明7)
根据补充说明1至6中任一项所述的通信节点，包括基站。
(补充说明8)
根据补充说明6所述的通信节点，包括根据长期演进LTE标准组而操作的基站。
(补充说明9)
根据补充说明1至8中任一项所述的通信节点，其中所述通信资源是根据时间、频率和代码序列复用方案中的至少一个而提供的资源。
(补充说明10)
一种用于通信系统的机器类型通信(MTC)装置，其中通信节点分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括传统用户通信装置和机器类型通信(MTC)装置，所述MTC通信装置包括：
用于从所述通信节点接收定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据的部件，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：
i)针对所述传统用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及
ii)针对所述MTC装置的第二PRACH资源配置；以及
用于通过由所述控制数据定义的通信资源向所述通信节点发送与所述第二PRACH配置相符的随机接入消息的部件；
其中，用于接收的部件能够操作以接收响应于所述随机接入消息的、映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
(补充说明11)
一种由通信系统中的通信节点执行的方法，其中所述通信分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括用于与所述通信节点进行通信的传统用户通信装置和机器类型通信(MTC)装置，所述方法包括：
向所述多个用户通信装置发送定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：
i)针对所述传统用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及
ii)针对所述MTC装置的第二PRACH资源配置；
通过由所述控制数据定义的通信资源从所述多个用户通信装置中的用户通信装置接收与所述第一PRACH资源配置和第二PRACH资源配置中之一相符的随机接入消息；
基于接收到的随机接入消息所符合的PRACH资源配置来确定所述用户通信装置是包括传统用户通信装置还是包括MTC装置；
在所述用户通信装置被确定为包括传统用户通信装置的情况下，发送映射至物理下行链路控制信道(PDCCH)的随机接入响应(RAR)；以及
在所述用通信装置被确定为包括MTC装置的情况下，发送映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
(补充说明12)
一种由通信系统中的机器类型通信(MTC)装置执行的方法，其中通信节点分配供多个用户通信装置中的任一个潜在使用的资源，所述多个用户通信装置包括传统用户通信装置和机器类型通信(MTC)装置，所述方法包括：
从所述通信节点接收定义供所述多个用户通信装置中的任一个潜在使用的通信资源的控制数据，所述控制数据包括标识至少以下各项的信息：
i)针对所述传统用户通信装置的第一物理随机接入信道、PRACH、资源配置；以及
ii)针对所述MTC装置的第二PRACH资源配置；
通过由所述控制数据定义的通信资源向所述通信节点发送与所述第二PRACH配置相符的随机接入消息；
接收响应于所述随机接入消息的、映射至增强型物理下行链路控制信道(EPDCCH)的随机接入响应(RAR)。
(补充说明13)
一种通信系统，其包括根据补充说明1至8中任一项所述的通信节点以及根据补充说明9所述的机器类型通信装置。
(补充说明14)
一种计算机程序产品，其包括用于致使处理装置执行根据补充说明10或11所述的方法的计算机可实现指令。
该申请基于并且要求提交于2014年9月26日的英国专利申请1417068.2的优先权的权益，上述文献的公开内容通过引用而全文并入于此。

Claims (15)

1.一种通信设备，其能够操作以与第一类型移动站和第二类型移动站中的至少一个进行通信，所述通信设备包括：
用于发送控制信号的部件，其中，所述控制信号包括针对第一物理随机接入信道、即PRACH的第一资源配置以及针对第二PRACH的第二资源配置；以及
用于接收基于所述第一资源配置和所述第二资源配置中的任一个的随机接入消息的部件。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其中，
所述通信设备还包括用于发送随机接入响应、即RAR的部件，
在所述RAR发送至所述第一类型移动站的情况下，所述RAR被映射至物理下行链路控制信道、即PDCCH，以及
在所述RAR发送至所述第二类型移动站的情况下，所述RAR被映射至增强型物理下行链路控制信道、即E-PDCCH。
3.根据权利要求1或2所述的通信设备，其中，
在所述第一类型移动站发送所述随机接入消息的情况下，该随机接入消息基于所述第一资源配置，以及
在所述第二类型移动站发送所述随机接入消息的情况下，该随机接入消息基于所述第二资源配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信设备，其中，所述通信设备还包括用于基于用于接收所述随机接入消息的资源来确定移动站的类型的部件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信设备，其中，所述第二类型移动站是机器类型通信装置，即MTC装置。
6.根据权利要求5的任一项所述的通信设备，其中，所述MTC装置包括减小带宽的MTC装置和覆盖增强的MTC装置中的至少一个。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信设备，其中，所述控制信号通过SIB进行广播。
8.一种移动站，其能够操作以与通信设备进行通信，所述移动站包括：
用于接收控制信号的部件，其中，所述控制信号包括针对第一物理随机接入信道、即PRACH的第一资源配置以及针对第二PRACH的第二资源配置；以及
用于发送基于所述第二资源配置的随机接入消息的部件。
9.根据权利要求8所述的移动站，其中，所述第二资源配置是基于所述移动站的类别而确定的。
10.根据权利要求8或9所述的移动站，其中，所述移动站是机器类型通信装置，即MTC装置。
11.根据权利要求10所述的移动站，其中，所述类别包括减小带宽的MTC装置和覆盖增强的MTC装置。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的移动站，其中，所述第二资源配置被映射至覆盖水平。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的移动站，其中，所述覆盖水平被映射至控制信道发送的重复次数。
14.一种通过通信设备执行的方法，所述通信设备能够操作以与第一类型移动站和第二类型移动站中的至少一个进行通信，所述方法包括：
发送控制信号，其中，所述控制信号包括针对第一物理随机接入信道、即PRACH的第一资源配置以及针对第二PRACH的第二资源配置；以及
接收基于所述第一资源配置和所述第二资源配置中的任一个的随机接入消息。
15.一种通过移动站执行的方法，所述移动站能够操作以与通信设备进行通信，所述方法包括：
接收控制信号，其中，所述控制信号包括针对第一物理随机接入信道、即PRACH的第一资源配置以及针对第二PRACH的第二资源配置；以及
发送基于所述第二资源配置的随机接入消息。
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