CN107567690B - 用于mtc增强覆盖的prach重复水平的鲁棒选择 - Google Patents

用于mtc增强覆盖的prach重复水平的鲁棒选择 Download PDF

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Abstract

本文公开的系统和方法涉及确定无线设备的覆盖场景，以及基于无线设备的覆盖场景确定无线设备要用于发送随机接入信号的资源量。在一些实施例中，无线设备用于随机接入蜂窝通信网络的操作方法包括确定无线设备成功解码从无线接入点接收的信息块所需的资源数量。该方法还包括确定以下各项中的至少一项：所述无线接入点用于发送信息块的码率和发送功率。该方法还包括：基于上述信息，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时由无线设备使用的资源量。

Description

用于MTC增强覆盖的PRACH重复水平的鲁棒选择
技术领域
本公开涉及蜂窝通信网络，并且更具体地涉及对在蜂窝通信网络中操作的无线设备的物理随机接入信道(PRACH)重复水平的选择。
背景技术
低复杂度用户设备(UE)
在蜂窝通信网络中，需要高效且符合成本效益的设备或终端，特别是在机器对机器(M2M)通信中。在M2M通信中，期望机器类型通信(MTC)设备(例如，智能仪表、广告牌、相机、远程传感器、膝上型计算机、电器等)具有低成本和低复杂度。被设想用于M2M操作(即，被设想为MTC设备)的低复杂度UE(其在本文中也称为用户设备设备(UE)或更一般地称为无线设备)可以实现一个或多个低成本特征，例如对于数据信道(例如，对于物理下行链路共享信道(PDSCH))而言，较小的下行链路和上行链路最大传输块大小(例如，1000比特)和/或1.4兆赫(MHz)的降低的下行链路信道带宽。关于降低的下行链路信道带宽，对于第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)版本12中的数据信道而言，带宽可降到1.4MHz，或对于3GPP LTE版本13中的所有上行链路和下行链路信道而言，带宽可以降到1.4MHz。这意味着低复杂度UE的射频(RF)带宽可以设置为大约1.4MHz。低复杂度UE还可以包括半双工频分双工(HD-FDD)和以下附加特征中的一个或多个：在UE处的单个接收机(一个接收机)。低复杂度UE也可以被称为低成本UE。
MTC中的覆盖增强
在某些场景中，例如当被用作位于远程位置处(例如，建筑中的地下室中)的传感器或计量设备时，MTC设备(本文中也称为M2M设备)与基站之间的路径损耗可能非常大。在这些场景中，从基站接收信号非常有挑战性。例如，和正常操作相比，路径损耗可能要恶化20-20分贝(dB)。为应对这一挑战，上行链路和/或下行链路的覆盖必须得到实质增强。这通过在UE和/或无线电网络节点(例如，基站)中采用一种或多种高级技术以增强覆盖来实现。这样的高级技术的一些非限制性示例是(但不限于)发送功率提升，发射信号的重复，对发射信号应用附加冗余，使用高级/增强接收机等。一般来说，当采用这种覆盖增强技术时，M2M设备被认为在覆盖增强模式下操作。
低复杂度UE(例如，具有一个接收机的UE)也可能能够支持增强覆盖操作模式。
获取相关系统信息(SI)
要求UE在演进的通用陆地无线电接入(E-UTRA)中检测相邻小区的SI。该SI的示例是主信息块(MIB)和系统信息块(SIB)，其中存在不同类型的SIB，例如SIB1和SIB2。MIB在物理广播信道(PBCH)上发送，而SIB被复用到PDSCH信道中。MIB在子帧#0中以40毫秒(ms)的周期发送，并且在该周期内发送四个冗余版本。SIB1在子帧#5上发送，并且其周期为80ms。
在物理广播信道(PBCH)上发送的MIB包含有限量的SI，该有限量的SI是UE读取该SI所必需的。MIB在每10个子帧的子帧#0上发送。MIB可以包括以下类型的信息：
·与下行链路带宽有关的信息；
·与物理混合自动重复请求(HARQ)指示信道(PHICH)有关的信息，其中，PHICH是能够读取物理下行链路控制信道(PDCCH)所必需的；和/或
·系统帧号(SFN)。
另一方面，SIB1包含SI的大部分，并且每80ms在子帧#5上发送。在LTE中，存在包含不同类型信息的许多类型的SIB。接收到的SI在某个时间内有效，且网络节点使用寻呼来向UE通知SI的变化。通过读取寻呼消息，UE准确地知道SI预期何时改变，并且还知道使用SFN值指定的修改周期边界。在下行链路共享信道(DL-SCH)上发送SIB，并使用PDCCH和标签SI无线电网络临时标识符(SI-RNTI)来向UE指示SIB。SIB的示例是SIB1、SIB2以及SIB3-SIB8，且其内容如下：
·SIB1包含与运营商有关的信息，以及与UE是否被允许驻留在该运营商有关的信息，以及子帧配置和与其他SIB的调度有关的信息；
·SIB2包含UE接入小区所必需的信息，例如，上行链路小区带宽、随机接入所需的参数以及与上行链路功率控制相关参数；以及
·SIB3-SIB8包含用于例如小区重选的移动性相关信息。
期望提供改善诸如MTC设备的低复杂度UE的性能的系统和方法。
发明内容
本文公开的系统和方法涉及确定无线设备的覆盖场景，以及基于无线设备的覆盖场景确定无线设备要用于发送随机接入信号的资源量。在一些实施例中，无线设备操作用于随机接入蜂窝通信网络的方法包括：确定无线设备成功解码从蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量。该方法还包括确定以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率；该方法还包括：基于(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时由无线设备使用的资源量。通过这种方式，基于对无线设备的覆盖场景的可靠指示来确定用于发送随机接入信号的资源的数量。
在一些实施例中，确定(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率中的所述至少一项包括：确定所述无线接入点用于发送信息块的码率。此外，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量包括：基于以下各项确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量：(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)所述无线接入点用于发送信息块的码率。
在一些实施例中，确定(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率中的所述至少一项包括：确定所述无线接入点用于发送信息块的发送功率。此外，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量包括：基于以下各项确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量：(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率。
在一些实施例中，确定(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率中的所述至少一项包括：确定所述无线接入点用于发送信息块的码率和确定所述无线接入点用于发送信息块的发送功率。此外，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量包括：基于以下各项确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量：(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率二者。
在一些实施例中，所述无线设备要使用的资源量包括：所述无线设备在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的物理资源块PRB的数量。在一些实施例中，所述无线设备要使用的资源量包括：所述无线设备在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的重复次数。
在一些实施例中，所述信息块是组信息块(MIB)。在一些实施例中，所述信息块是包括系统信息(SI)的信息块。
在一些实施例中，所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的信息块重复次数。在一些实施例中，所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的物理广播信道PBCH块的数量。在一些实施例中，所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的信息块重复次数和PBCH块的数量。
在一些实施例中，该方法还包括执行随机接入过程，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量来发送所述随机接入信号。
在一些实施例中，所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量包括重复次数，且所述方法还包括：应用所述重复次数，从而以对应的重复水平发送随机接入信号，且继续随机接入过程，直到接收到随机接入响应。
在一些实施例中，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量包括：基于从(I)成功解码信息块所需的资源数量、以及所述码率和所述发送功率中的所述至少一项到(II)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量的映射，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量。在一些实施例中，该方法还包括：执行基于随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射的适配过程。此外，在一些实施例中，执行所述适配过程包括：在确定接收随机接入响应所需的平均重传次数大于第一预定阈值时，增加针对所述映射的资源数量。在一些实施例中，执行所述适配过程包括：在确定接收随机接入响应所需的平均重传次数小于第二预定阈值时，降低针对所述映射的资源数量。
在一些实施例中，所述无线设备是用户设备(UE)。在其他实施例中，所述无线设备是机器类型通信(MTC)设备。
还公开了无线设备的实施例。在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备包括收发机、一个或多个处理器以及存储器，所述存储器存储能够由所述一个或多个处理器执行的软件，由此所述无线设备操作如下。所述无线设备确定所述无线设备成功解码经由所述收发机从所述蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量。所述无线设备还确定以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率；所述无线设备基于(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量。
在一些实施例中，通过由所述一个或多个处理器执行所述软件，所述无线设备还操作为：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量，经由所述收发机发送随机接入信号。
在一些实施例中，所述无线设备从(I)成功解码信息块所需的资源数量、以及所述码率和所述发送功率中的所述至少一项到(II)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量的映射，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量。在一些实施例中，通过由所述一个或多个处理器执行所述软件，所述无线设备还操作为：执行基于随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射的适配过程。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备适于：确定无线设备成功解码从蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量。所述无线设备还适于确定以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率；所述无线设备还适于基于(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量。在一些实施例中，所述无线设备还适于执行根据本文中所述的任何实施例的无线设备的操作方法。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备包括用于确定无线设备成功解码从蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量的装置。所述无线设备还包括用于确定以下各项中的至少一项的装置：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率；所述无线设备还包括用于基于(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量的装置。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备包括：第一模块，操作用于确定无线设备成功解码从蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量。所述无线设备还包括：第二模块(22)，操作用于基于以下各项确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量：(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率；
还公开了非瞬时性计算机可读介质的实施例。在一些实施例中，提供非瞬时性计算机可读介质，其中所述非瞬时性性计算机可读介质存储软件指令，所述软件指令当由蜂窝通信网络的无线设备的一个或多个处理器执行时指示所述无线设备：确定所述无线设备成功解码从蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量；确定以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率；以及基于(i)所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量。
在一些实施例中，无线设备操作用于随机接入蜂窝通信网络的方法包括：基于一个或多个参数与在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量之间的映射来确定所述资源量。该方法还包括执行随机接入过程，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量来发送所述随机接入信号。该方法还包括执行适配过程，所述适配过程基于所述无线设备执行的随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射。
在一些实施例中，所述无线设备要使用的资源量包括：所述无线设备在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的PRB的数量。在一些实施例中，所述无线设备要使用的资源量包括：所述无线设备在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的重复次数。
在一些实施例中，所述一个或多个参数包括：所述无线设备成功解码从所述蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量。在一些实施例中，所述信息块是MIB。在一些实施例中，所述信息块是包括SI的信息块。在一些实施例中，所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的信息块重复次数。在一些实施例中，所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的PBCH块的数量。在一些实施例中，所述无线设备成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的信息块重复次数和PBCH块的数量。
在一些实施例中，所述一个或多个参数包括所述无线接入点用于发送信息块的码率。在一些实施例中，所述一个或多个参数包括所述无线接入点用于发送信息块的发送功率。
此外，在一些实施例中，执行所述适配过程包括：在确定接收随机接入响应所需的平均重传次数大于第一预定阈值时增加针对所述映射的资源数量。在一些实施例中，执行所述适配过程包括：在确定接收随机接入响应所需的平均重传次数小于第二预定阈值时减少针对所述映射的资源数量。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备包括收发机、一个或多个处理器以及存储器，所述存储器存储能够由所述一个或多个处理器执行的软件，由此所述无线设备如下操作。所述无线设备基于一个或多个参数与在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量之间的映射来确定所述资源量。所述无线设备还执行随机接入过程，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量，经由所述收发机发送所述随机接入信号。所述无线设备还执行适配过程，所述适配过程基于所述无线设备执行的随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备还适于：基于一个或多个参数与在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量之间的映射来确定所述资源量。所述无线设备还适于执行随机接入过程，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量来发送所述随机接入信号。所述无线设备还适于执行适配过程，所述适配过程基于所述无线设备执行的随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射。在一些实施例中，所述无线设备还适于执行根据本文中所述的任何实施例的无线设备的操作方法。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备包括：用于基于一个或多个参数与在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量之间的映射来确定所述资源量的装置。在一些实施例中，所述无线设备还包括用于执行随机接入过程的装置，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量来发送所述随机接入信号。所述无线设备还包括用于执行适配过程的装置，所述适配过程基于所述无线设备执行的随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射。
在一些实施例中，用于蜂窝通信网络的无线设备包括：第一模块，用于基于一个或多个参数与在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量之间的映射来确定所述资源量。所述无线设备还包括：第二模块，用于执行随机接入过程，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量来发送所述随机接入信号。所述无线设备还包括：第三模块，用于执行适配过程，所述适配过程基于所述无线设备执行的随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射。
还公开了非瞬时性计算机可读介质的实施例。在一些实施例中，提供了非瞬时性计算机可读介质，其中所述非瞬时性计算机可读介质存储软件指令，所述软件指令当由用于蜂窝通信网络的无线设备的一个或多个处理器执行时指示所述无线设备：基于一个或多个参数与在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量之间的映射来确定所述资源量；执行随机接入过程，其中，执行随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备要使用的资源量来发送所述随机接入信号；以及执行基于所述无线设备执行的随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射的适配过程。
还公开了计算机程序的实施例。在一些实施例中提供了计算机程序，其中，所述计算机程序包括指令，所述指令当在至少一个处理器上执行时使得所述至少一个处理器执行根据本文所述的任何实施例的无线设备的操作方法。在一些实施例中，提供了包含前述计算机程序的载体，其中，所述载体是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。
在阅读与附图相关联的实施例的以下详细描述之后，本领域技术人员将清楚本公开的范围并且认识到其附加方面。
附图说明
并入本说明书中并且形成其一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
图1示出了第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)网络中的常规随机接入过程；
图2示出了可以实现本公开的实施例的蜂窝通信网络的一个示例；
图3示出了无线设备和无线接入点用于执行随机接入过程的操作，在随机接入过程中，根据本公开的一些实施例，无线设备基于对覆盖场景或无线设备的无线电条件进行指示的多个参数值来选择用于发送随机接入信号的重复策略；
图4A是示出根据本公开的一些实施例的无线设备如何评估无线电和/或覆盖条件的流程图；
图4B是示出根据本公开的一些实施例的无线设备如何执行具有鲁棒性的随机接入的流程图；
图4C是示出根据本公开的一些实施例的无线设备如何评估和调节发送的鲁棒性的流程图；
图5是示出根据本公开的一些实施例的无线设备的框图；
图6是示出根据本公开的一些实施例的无线设备的框图；
图7是示出根据本公开的一些实施例的无线通信网络中的网络节点的框图；以及
图8是示出根据本公开的一些实施例的无线通信网络中的网络节点的框图。
具体实施方式
下面阐述的实施例呈现使本领域技术人员实践实施例的信息并且示出实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述以后，本领域技术人员将理解本公开的构思并且将认识到本文未具体给出的这些构思的应用。应当理解的是，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
无线电节点：本文所使用的“无线电节点”是无线接入点或无线设备。
无线接入点：本文所使用的“无线接入点”是蜂窝通信网络的无线电接入网络中的可用于无线地发送和/或接收信号的任何节点。无线接入点的一些示例包括但不限于基站(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)网络中的增强或演进的节点B(eNB))、高功率或宏基站、低功率基站(例如，微基站、微微基站，家庭eNB等)和中继节点。
核心网节点：如本文所使用的，“核心网节点”是核心网(CN)中的任何类型的节点。核心网节点的一些示例包括例如移动性管理实体(MME)、分组数据网络(PDN)网关(P-GW)、服务能力曝光功能(SCEF)等。
无线设备：本文所使用的“无线设备”是通过向无线接入点无线地发送和/或接收信号来访问蜂窝通信网络(即，由蜂窝通信网络服务)的任何类型的设备。无线设备的一些示例包括但不限于3GPP网络中的用户设备(UE)设备、低复杂度UE(例如，机器类型通信(MTC)设备)等。
网络节点：本文所使用的“网络节点”是作为蜂窝通信网络/系统的无线电接入网络或CN的一部分的任何节点。
MTC设备：本文所使用的MTC设备是某种类型的无线设备，且具体是执行MTC的某种类型的低复杂度UE。MTC设备在本文中也被称为机器对机器(M2M)设备。
注意，本文给出的描述侧重于3GPP LTE蜂窝通信系统，并且因此通常使用3GPPLTE术语或与3GPP LTE术语类似的术语。然而，本文公开的概念不限于LTE或3GPP系统。
注意，在本文的描述中，可以参考术语“小区”，然而，特别是关于第五代(5G)概念，可以使用波束来代替小区，且因此重要的是注意到本文描述的概念同样适用于小区和波束。
在3GPP演进通用陆地无线电接入(E-UTRA)标准的版本13中，已经定义了能够以所谓的增强覆盖(EC)模式在正常覆盖之外工作的一类MTC设备。在一些技术规范中，正常覆盖也可以互换地称为覆盖增强(CE)模式A，且EC模式也可以互换地称为CE模式B.以EC模式工作的设备应能够以比目前针对传统设备(即，满足直至3GPP E-UTRA版本12并包括3GPP E-UTRA版本12的标准的UE和MTC设备)更低的15-20分贝(dB)的信噪比(SNR)来接收并成功解码广播和单播传输。在测量精确度要求下，UE和MTC设备还应该能够测量服务小区和相邻小区的参考信号接收功率(RSRP)。取决于频带，可接受的容限正被考虑中，但最有可能与在3GPP E-UTRA版本12中引入的UE类别0的容限看齐或更宽松；例如，在低功率电平(在接收带宽上，高达-70分贝-毫瓦(dBm))处，对于RSRP容限为±7dB，而在高功率电平(在接收带宽上，-70dBm与-50dBm之间)处为±9dB；请参见下面3GPP技术规范(TS)36.133V12.4.0的表9.1.13-1.1。
表9.1.13-1.1：针对UE类别0的RSRP频间绝对精确度
基于假设种类为UE类别0的设备正在使用单个接收机天线来设置要求，并且相同的假设适用于增强覆盖中的低成本MTC设备；然而，由于MTC-EC(MTC-EC)设备要以比针对UE类别0规定的信号与干扰加噪声比(SINR)更低的SINR工作，对于某些频带，针对 不针对高功率情况下的非线性，但针对相对增加的噪声电平，容限将甚至大于±7dB。
由于UE或MTC设备的发送对于网络节点的接收和成功解码将同样困难，增强覆盖也会对上行链路通信造成压力。网络节点具有优点，因为它正在调度MTC设备，且因此知道MTC发送的预期时间，但是有一个例外：随机接入。
在这方面，WO 2015/116732(以下称为“’732公开”)描述了在诸如LTE和LTE-Advanced(LTE-A)的无线通信系统中信道的覆盖增强。除此之外，′732公开教导：如果无线发射/接收单元(WTRU)使用对无线电帧中的物理广播信道(PBCH)的至少一个重复成功地接收主信息块(MIB)，则WTRU可以使用CE操作模式来发送物理随机接入信道(PRACH)前导码。CE操作模式可以是使用重复的操作模式。然而，使用‘732公开教导的WTRU要求重复以成功接收MIB这一事实并不总是对WTRU的覆盖场景的可靠指示。
在这方面，图1示出了3GPP LTE中的常规随机接入过程。如图所示，在与下行链路定时进行同步之后，UE发送随机接入前导码(步骤100)。随机接入前导码的发送使得eNB能够知道随机接入尝试，并估计eNB与UE之间的延迟。将发送随机接入前导码的时间-频率资源称为PRACH。eNB将可用于小区中的随机接入的PRACH资源作为系统信息块(SIB)SIB2的一部分来广播。UE在步骤100中选择要发送的随机接入前导码。对于基于竞争的随机接入，UE从两个前同步码集合中的一个随机选择一个随机接入前导码。对于无竞争随机接入，由eNB显式地指示由UE发送的随机接入前导码。
在发送随机接入前导码之后，UE等待接收随机接入响应。如果UE确定在预定时间窗口内没有接收到随机接入响应(步骤102)，则UE可选地重传随机接入前导码(步骤104)。该重传可以使用例如更高的发送功率。在检测到UE发送的随机接入前导码时，eNB估计eNB与UE之间的延迟，并向UE发送随机接入响应(步骤106)。随机接入响应包括针对UE的定时提前命令，用于调整来自UE的上行链路的发送定时。UE和eNB然后使用无线电资源控制(RRC)信令来完成随机接入过程(例如，向eNB发送UE的身份标识并从eNB向UE发送竞争解决消息)(步骤110和112)。
关于MTC设备，为了在增强覆盖操作模式中促进可靠的通信，规划了发送的重复，由此提高成功解码的概率。例如，随机接入过程旨在依赖于重复，其中MTC设备要多次发送随机接入前导码(即，PRACH前导码)(例如，在图1的步骤100中，随机接入前导码被重复多次)，其中重复次数取决于所体验到的覆盖。然而，请注意，本公开不限于将常规PRACH前导码用于该多次重复；相反，可以使用新的或修改的PRACH前导码(例如，占用比常规PRAACH前导码更多的时间/频率资源的更长的PRACH前导码)。MTC设备将确定其是处于正常覆盖中还是处于EC中，对于后者，关于SNR，要区分多达三个不同区域。所追求的目标是通过具有与必要重复相比更多的重复来改善随机接入过程，而不会耗尽无线设备的电池或随机接入能力。
在初始接入时，无线设备首先检测小区，然后读取MIB和两个SIB(SIB1和SIB2)，以获取执行随机接入过程所需的信息。
关于MTC设备或(更一般地)UE的覆盖场景的分类，已经考虑了将两个提案用于标准化：
·覆盖场景的基于RSRP的分类，以及
·覆盖场景的基于小区检测的分类。
关于MTC实现的容限和多样性，两个提案都存在问题。对于基于RSRP的检测，(至少)±7dB的容限在覆盖场景分类中造成相同的不确定性，甚至使得无线设备确定其是应在正常模式还是在EC模式下工作具有挑战性。因此，仅仅基于RSRP测量难以鲁棒地推导出适当的覆盖区域。此外，没有动机确保尽可能好的测量性能；只要无线设备符合标准和潜在的客户和运营商要求，在更精确的测量之前，低复杂度就会受到青睐。对于基于小区检测时间的方案，主要的问题是传统上存在UE厂商采用的两个主要策略：频繁且浅的搜索，且通过这种方式在新的小区变得强到足以报告或监视以用于潜在的切换时识别该新的小区；或者稀疏但深的搜索，用于当同一相邻小区要被报告或监视以用于切换时，在该同一相邻小区进入SINR范围之前，以较低的电平来较早地检测该同一相邻小区。对于这两种方法，小区检测时间变得区别很大，且因此不适合用于覆盖场景的分类。另一复杂化在于，测量精确度和容限仅适用于连接模式操作，但是当MTC设备正在执行初始访问时，它处于空闲模式。因此，使用其他手段来鲁棒地确定在随机接入过程中使用的PRACH前导码的重复次数可能是有益的。即使通信标准假设使用特定方法，考虑到提供更好精确度的其他方法不具有使用假定方法不可能实现的结果，附加地或备选地使用这些提供更好精确度的其他方法可能是有益的。更好的精确度增加了直接使用适当数量的重复的可能性，从而节省了网络资源并降低了无线设备中的能量消耗。
本文公开的系统和方法涉及确定无线设备的覆盖场景，以及基于无线设备的覆盖场景确定无线设备要用于发送随机接入信号的资源量。具体地，在一些实施例中，为了确定其覆盖场景，无线设备确定成功地解码由无线设备从蜂窝通信网络的无线接入点接收的信息块所需的资源数量以及(在一些实施例中)无线接入点在发送信息块时使用的码率和/或无线接入点在发送信息块时使用的发送功率。基于该确定的信息，无线设备确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时无线设备要使用的资源量(例如，数量或重复)。通过这种方式，基于对无线设备的覆盖场景的可靠指示符来确定无线设备在发送随机接入信号时要使用的资源量。
通常，对于3GPP LTE，需要UE读取MIB、SIB1和SIB2，以便获取执行随机接入过程所需的信息。可以使用MTC设备的专用MTC-SIB，由此MTC设备可能只需要读取MIB和MTC-SIB。例如，LTE版本13包括可以由带宽降低的(MTC)设备接收的这样的新MTC-SIB(其被表示为SystemInformationBlockType1-BR)，并且可以通过解码MIB来确定其在时间和频率上的调度。根据本公开的一些实施例，作为使用模糊不清的基于RSRP或基于小区检测的度量的替代，成功解码随机接入过程的基本信息所需的PBCH块和/或MTC-SIB/SIB1冗余版本的数量可被用作UE正在操作于的无线电条件的替代物(proxy)。因此，如果需要更多涉及的解码来检测MTC-SIB，这是对接收信号处于低接收信号电平的指示，并且因此是对较大的路径损耗的指示。通过这种方式，成功解码MTC-SIB所需的资源(例如，PBCH块和/或冗余版本)的数量是覆盖场景的良好和可靠的指示符，且因此是所需要的PRACH重复的数量。由于不同的网络运营商对广播使用不同的码率(例外：MIB)，而不同的网络节点可能属于不同的功率等级，因此无线设备可能需要或必须要考虑码率和下行链路发送功率。
UE供应商和MTC设备供应商有天然的动机保持良好的解码器性能，因为如果不是这样，则：
·解码性能(例如，用于PBCH和物理下行链路控制信道(PDCCH)的维特比以及用于物理下行链路共享信道(PDSCH)的Turbo解码器)将不足以满足通常比无线电资源管理(RRM)要求更严格的吞吐量要求。
·不够标准的解码器性能意味着需要更多的无线电时间(更多的块，更多的冗余版本)，而无线电活动是调制解调器中功率耗散的最大单个源。功耗是非常重要的关键性能指标(KPI)，且因此UE和MTC供应商将使用最少的无线电时间来优化解码器以获得良好的性能。
这意味着通过使用PBCH块和/或SIB冗余版本的数量作为关于覆盖的工作点的替代物，获得更可靠的分类，该更可靠的分类在设备之间是类似的，而不管实际的UE实现如何。
在一些实施例中，网络节点正在使用特定的调制和编码方案(MCS)来为其预期覆盖区域中的无线设备提供广播信息的足够的鲁棒性，以能够接收和解码该信息。码率是实际信息比特和包括速率匹配之后的信息比特(系统比特)和冗余比特(奇偶校验比特)在内的比特总数量之间的净比，速率匹配可以包括对编码信息的穿孔和/或重复。调制确定单个资源单元所承载的比特数，当使用正交相移键控(QPSK)、16正交幅度调制(16QAM)和64QAM时，每个资源单元分别携带2、4和6个比特。资源单元携带的比特数越多，其对干扰和噪声越敏感。
使用重复方案来广播MIB和SIB，对于前者，在40毫秒(ms)传输时间间隔(TTI)中发送最少四个PBCH块，而对于后者，在80ms的TTI内发送四个冗余版本。MIB由于系统帧号(SFN)计数器值的递增而随每个TTI改变，因此传统的MIB解码器(例如，循环(circular)维特比解码器)只能组合来自相同TTI的信息。较新的MIB解码器可能能够还跨TTI组合信息，并且因此对于组合多少个块没有限制，或者可以支持比用于PBCH的方案更密集的重复方案，直到并包括3GPP E-UTRA网络(E-UTRAN)版本12。
除了在所谓的系统信息(SI)修改周期(最少为640ms)的边界处之外，在MIB中携带的其他信息以及在SIB1和SIB2中携带的信息都不允许改变。因此，只要不穿过SI修改窗口，可在几个TTI上组合SIB1和SIB2。即使这样做，也很可能没有任何改变，且无线设备可以尝试将该信息与先前获取的信息相结合。
在有利的条件下，仅使用少量重复来成功解码广播的信息可能就足够了，而在更差的条件下，可能需要更多的重复。
网络节点可以属于不同的功率等级，其中具有宏覆盖(小区半径为几公里)的节点通常比例如提供微微小区(几十到几百米)的节点具有高得多的发送功率。因此，与从宏节点接收到相同的弱信号相比，从微微节点接收弱信号的无线设备可能在与微微节点的通信中更成功，因为在宏节点的情况下，接收信号的低功率是由于来自无线电传播的衰减(路径损耗，耦合损耗)(由于散射，接收功率通常下降r-2和r-3之间，其中，r是与源的距离)、而不是由于使用较低的下行链路发送功率而导致的。
本公开的一些实施例涉及找到当无线设备要对网络节点进行随机接入时所需的鲁棒性(例如，重复、资源)。从上述描述可以清楚看出，仅考虑成功解码所需的冗余版本/重复次数来确定上行链路无线电条件可能不足够或者是不足够的；也可能需要考虑码率和下行链路发送功率。
此外，一些公开的实施例的目的是找到无线设备不浪费功率的平衡，因为特别是对于MTC而言，预见大量设备将是电池操作的。因此，一些公开的实施例还涉及对无线设备在执行随机接入时使用的鲁棒性的自主调节。特别地，无线设备正在累积关于到达网络节点所需的重复随机接入过程的数量的统计数据，并且可以对统计数据应用两个阈值：
·上限阈值1，在被超过时指示无线设备应增加PRACH前导码的鲁棒性，例如，通过增加重复或以其他方式使用更多资源(和/或增加上行链路发送功率)；和/或
·下限阈值2，当低于该阈值时，无线设备应降低PRACH前导码的鲁棒性，例如，通过降低重复(和/或降低上行链路发送功率)。
因此，无线设备正在使用滞后(hysteresis)，使得与增加鲁棒性相比，降低鲁棒性变得更加保守。
本公开的一些实施例可被容易地扩展以处理PBCH发送、新的MTC-SIB(替换例如SIB1和SIB2)、新的重复方案等的密集化，且因此不限于3GPP E-UTRAN的当前版本，尽管下面的实施例是在3GPP E-UTRA版本12以及针对版本13引入的EC中的低成本MTC的上下文中进行描述的。
本文详细描述的实施例描述了用于选择在通信网络中操作的无线设备的随机接入(例如，PRACH)重复水平的机制。因此，上面详细描述的实施例提供了可用于增强通信网络中的覆盖的方法、设备和系统。
图2示出了根据本公开的一些实施例的蜂窝通信网络10。在一些实施例中，蜂窝通信网络10是LTE(即，LTE或LTE-A)蜂窝通信网络。因此，在本公开中经常使用LTE术语。然而，本文公开的概念和实施例不限于LTE，并且可以在任何合适类型的蜂窝或无线网络中使用。
如图所示，蜂窝通信网络10包括无线电接入网络(RAN)12，其包括多个基站14-1和14-2(本文中统称为基站14，且单独地称为基站14)，在本文中将其更一般地称为无线接入点。基站14提供对基站14的覆盖区域(例如，小区)内的无线设备16-1至16-3(这里统称为无线设备16，且单独地称为无线设备16)的无线接入。基站14连接到核心网18。注意，尽管为了清楚和容易的讨论，在该示例中仅示出了两个基站14和三个无线设备16，但蜂窝通信网络10可以包括为许多无线设备16提供服务的许多基站14。在LTE术语中，无线设备16被称为UE，并且基站14被称为eNB。虽然在本实施例中基站14是宏基站，但是RAN12可以包括宏基站和低功率基站(即，微微基站、毫微微基站、家用eNB等)的混合。无线设备16可以如图2所示直接与基站14通信，或者经由诸如中继器、转发器或在设备到设备(D2D)通信模式下操作的另一无线设备的中间节点进行通信。在一些实施例中，无线设备16中的至少一些是执行M2M通信的MTC设备。MTC设备的一些示例是智能仪表、广告牌、相机、远程传感器、膝上型计算机和电器。在该示例中，无线设备16-2是MTC设备。
无线设备16或至少能够进行M2M通信的无线设备16(即，MTC设备)被配置为在正常操作模式或EC操作模式中操作。在一些实施例中，正常模式和EC模式是两种不同的模式，其中在EC模式中，与正常模式相比，无线设备16被配置为(例如，经由基站14之一)保持与增强模式中(例如，在扩展范围内)的蜂窝通信网络10的通信(即，上行链路和/或下行链路)。该扩展范围是无线设备16和对应的基站14之间的通信通常难以或不可能超出的范围。值得注意的是，虽然本文涉及到MTC设备，但是本文公开的概念可应用于低复杂度无线设备(例如，低复杂度UE)或更一般地可应用于无线设备(例如，UE)。
图3示出了根据本公开的一些实施例的图2的无线设备16(例如，执行MTC的无线设备16-2)和基站14的操作。如图所示，基站14广播一个或多个信息块(步骤200)。如上所述，信息块可以包括MIB、SIB(例如，SIB1和/或SIB2)和/或MTC-SIB。无线设备16解码从基站14接收的信息块(即，一个(或可能更多个)信息块)(步骤202)。然后，无线设备16基于所确定的无线设备的覆盖场景来确定无线设备16在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的资源量(例如，物理资源块(PRB)的数量或重复次数)(步骤203)。在一些实施例中，基于一个或多个参数与要使用的资源量之间的映射来进行该确定。如本文所讨论的，该一个或多个参数包括无线设备16成功地解码信息块所需的资源的数量(例如，PBCH块的数量和/或重复次数)。此外，在一些实施例中，该一个或多个参数附加地包括基站14在发送信息块时使用的码率和/或基站14在发送信息块时使用的发送功率。
更具体地，在一些实施例中，为了确定无线设备在发送随机接入信号时16使用的资源量，无线设备16确定无线设备16成功解码信息块所需的资源数量(步骤204)。无线设备16成功解码信息块所需的资源数量可以是PRB的数量、PBCH块的数量(其可被表达为例如整数或非整数)和/或重复次数。重复次数可以是成功解码信息块所需的重复次数，例如，而不管针对这些重复中的每个重复使用哪个冗余版本。注意，“冗余版本”是所选数量的系统和奇偶校验比特，并且用于多个重复的冗余版本可能会变化，也可能不会变化。成功解码信息块所需的重复次数也可以称为需要的冗余版本数量；然而，在这种上下文中，冗余版本的数量等同于重复次数，并且用于每个重复的特定冗余版本可能会变化，也可能不会变化。
无线设备16还确定基站14在发送信息块时使用的码率(步骤206)和/或基站14在发送信息块时使用的发送功率(步骤208)。注意，作为示例，在信息块是通过PDSCH携带的SIB的情况下，可以从指出PDSCH分配的PDCCH中推导出码率。作为另一示例，在信息块是MIB的情况下，码率是预先已知的。关于发送功率，可以从例如SIB2：RRC Radio ConfigurationCommon、PDSCH：参考信号功率中获取发送功率，PDSCH：参考信号功率指定了在范围-60至50dBm/15千赫兹(kHz)内的公共参考信号(CRS)功率。
无线设备16确定无线设备16在发送针对随机接入过程的随机接入信号(例如，PRACH前导码)时要使用的资源(例如，PRB和/或重复)的量(步骤210)。可以基于步骤204-208中的参数的值的不同组合与用于发送随机接入信号的相应资源(例如，定义的重复水平)的量之间的映射来进行该确定。这些映射可以例如由网络(例如，由基站14)提供和/或由无线设备16基于例如随机接入过程随时间(例如，基于统计)的一个或多个(例如，多个)实例的结果自适应地配置。此外，映射可以经由例如表(例如，查找表)或者可以经由函数(例如，根据包括例如在步骤204-208中确定的参数在内的多个参数定义要被使用的资源量的函数)。无线设备16使用确定的资源量来执行随机接入过程(步骤212)。执行随机接入过程包括使用所确定的资源量来发送随机接入信号。例如，回到图1，在步骤100中使用确定的资源(例如，重复)量来发送PRACH前导码，而不是仅发送一次。
可选地(如虚线所示)，在一些实施例中，无线设备16执行适配过程(步骤214)。一般而言，适配过程根据在步骤212中执行的随机接入过程的结果来适配在将来的过程迭代中在步骤210中确定资源量的方式。例如，如果随着时间的推移，针对参数值的特定组合成功地完成随机接入过程所需的平均突发数量(即，在步骤204-208中针对参数确定的值)大于第一阈值，则更新用于发送随机接入信号的资源量与该参数值组合之间的映射，以增加针对该参数值组合的资源量。同样地，如果随着时间的推移，针对参数值的特定组合成功地完成随机接入过程所需的平均突发数量(即，在步骤204-208中针对参数确定的值)小于第二阈值(其自身小于第一阈值)，则更新用于发送随机接入信号的资源量与该参数值组合之间的映射，以减少针对该参数值组合的资源量。可以通过例如改变表(例如，查找表)中的值或关系或者通过改变定义映射的函数或输入函数的参数值来执行适配。
图4A至4C示出了本公开的一些示例实施例。实施例包括在设备/UE(例如，无线设备16)中实现的用于确定向第一远程网络节点(例如，基站14)发送随机接入信号(例如，PRACH信道上的PRACH前导码)所需的资源量的方法。
具体地，图4A是根据本公开的一些实施例更详细地示出图3的步骤203的流程图。图4B是根据本公开的一些实施例更详细地示出图3的步骤212和214的流程图。图4C是根据本公开的一些实施例更详细地示出图3的步骤216(以及图4B的等效的步骤404)的流程图。
在这方面，图4A是示出根据本公开的一些实施例的无线设备16的操作的流程图，该操作用于评估无线电和/或覆盖条件并且基于该评估来确定或选择要用于发送随机接入信号的资源量。如图所示，无线设备16通过找出例如为了成功解码从第一远程网络节点(例如，基站14)接收的信息块(例如，MIB或的MTC-SIB)而必须接收的重复的数量(例如，冗余版本的数量)来评估无线电和/或覆盖条件(步骤300)。换言之，无线设备16确定成功解码所接收的信息块所需的重复次数。因此，无线设备16确定设备成功解码从第一远程网络节点接收的信息块所需的信息/编码量。在一些实施例中，信息块是MIB和/或MTC-SIB。在一些实施例中，成功进行解码所需的信息/编码量是成功进行解码所需的PBCH块的数量和/或MTC-SIB/SIB1重复次数。
无线设备16还可以找出(即，确定)使用中的码率(步骤302)。在通过PDSCH携带SIB的情况下，从指出PDSCH分配的PDCCH推导出码率。在MIB的情况下，码率是已知的；然而，从LTE版本13，网络可以可选地决定引入从基站14发送的PBCH的进一步重复，从而降低码率。LTE版本13中的这些PBCH重复基于PBCH块的碎片(约1/4)，且因此无线设备在解码中使用的重复次数可以对应于非整数或整数。这样，无线设备16可以考虑码率。
无线设备16还可以找出(即，确定)下行链路发送功率(步骤304)，这是从SIB2：RRC、PDSCH：参考信号功率中获取的，PDSCH：参考信号功率指定了在范围-60至50dBm/15kHz内的CRS功率。因此，无线设备16可以考虑下行链路发送功率。
使用所获取的信息，无线设备16确定上行链路通信(即，随机接入信号的发送)所需的适用条件和鲁棒性(步骤306)。具体地，在所示示例中，无线设备16将确定的参数值(即，成功解码信息块所需的所确定的资源(例如，重复)数量、码率和下行链路发送功率)映射到要用于发送随机接入信号的随机接入(例如，PRACH)重复策略(即，资源量(例如，重复次数))。因此，基于成功地解码信息块所需的信息/编码量并基于用于发送信息块的码率和下行链路发送功率，无线设备16可以确定发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量。在一些实施例中，资源量是随机接入(上行链路)信号(广义化)所需的重复因子和/或PRB的数量。
当确定条件时，例如，无线设备16可以通过计算成功解码所需的每个接收到的信息比特的累积下行链路发送功率来对下行链路上的鲁棒性进行归一化。这样的度量包括使用的码率、调制阶数和重复次数。该计算可以包括将信号通知的下行链路发送功率与针对特定信道(例如，PDSCH上的PBCH、SIB1和SIB2，或它们的任何组合)的接收资源单元的总数相乘，给出针对所有重复/冗余版本的总能量，且然后将该能量总量除以接收的信息比特的净数量。有几种可能的方法可以执行这种计算。作为一个非限制性示例，在一些实施例中，用于初始随机接入前导码发送的PRACH重复的次数NPRACH被计算为
其中NRE，SIB1是在PDSCH上接收SIB1时使用的资源单元的总数，TBSSIB1是SIB1中的信息比特数，且EPRE是对应于参考信号功率的以dBm为单位的每资源单元的PDSCH能量(EPRE)，EPRE作为SI的一部分被发送给无线设备16。k0是归一化常数，其可以作为SI的一部分被发信号通知给无线设备16，或者可以从标准化文档中导出。k0还可以包括附加计算，例如包括用于数据信号(例如，在PDSCH上)的功率与信号通知的参考信号功率之间的(已知的、信号通信的、假设的或估计的)偏移。它可以可选地或附加地包括使用的无线设备发送功率。这在EC场景中通常应被设置为最大值，但是对于不同的无线设备16，例如属于不同功率等级的无线设备16，或具有其他受限输出功率的无线设备16，这可能是不同的。
在一些实施例中，作为显式的公式的替代，可以从查找表中推导出或获得重复次数。在一个这样的实施例中，可以根据所使用的基站类别对网络节点的发送功率进行分类。例如，微微基站以较低的输出功率发送，这意味着对于下行链路消息的给定数量的所需重复次数，在诸如随机接入前导码的上行链路发送中将需要较少的重复。
对于网络节点接收机(例如，基站14的接收机)而言，如果不能使用任何数量的前导码重复，但重复次数被限制为允许值的集合，这可能是有利的。因此，例如通过选择大于NPRACH的最小数量，或小于NPRACH的最大数量，或绝对地或相对地最接近NPRACH的数量，可以从该允许值的集合中选择无线设备16要使用的前导码重复次数。
图4B是示出根据本公开的一些实施例，无线设备16使用所确定的资源量执行随机接入过程并执行适配的操作的流程图。如图所示，步骤400-408示出了无线设备16如何利用从检测到的传播条件确定的鲁棒性来执行随机接入，评估该过程的成功，并且在需要的情况下调节检测到的传播条件与上行链路鲁棒性和/或上行链路发送功率电平之间的映射。无线设备16应用所确定的PRACH重复策略(步骤400)。在这样做时，在一些实施例中，无线设备16在突发中使用例如PRACH的几个预配置或广播的重复水平中的一个。值得注意的是，如本文所使用的突发是指以特定重复水平发送随机接入信号(例如，PRACH前导码)。通过这种方式，无线设备16使用所确定的资源量(例如，确定的重复次数)来发送随机接入信号。无线设备16然后执行或继续完整的随机接入过程(步骤402)，其可以包括对接下来的突发的重复，直到无线设备16从网络节点接收到响应。随机接入过程可以包括增加突发中的重复次数和/或提升上行链路发送功率或者用于增加鲁棒性直到被网络节点收听到的其他手段。
在随机接入过程完成之后，无线设备16可选地执行适配过程(步骤404)。在该示例中，无线设备16评估在图4A的步骤306中确定并且在图4B的步骤400中发送随机接入信号时所使用的PRACH重复策略是否足以用于检测到的传播和/或覆盖条件(步骤406)。换言之，无线设备16确定在步骤306中确定并在步骤400中使用的初始重复水平和/或上行链路发送功率等级(在其他情况下，鲁棒性)对于检测到的传播和/或覆盖条件是否足够。如果需要，无线设备16调节用于发送随机接入信号(即，鲁棒性)的PRACH重复策略(例如，诸如重复次数的资源量)与检测到的参数值(即，在图4A的步骤300-304中检测到的参数值，其定义了传播和/或覆盖条件)之间的映射(步骤408)。换言之，无线设备16调节PRACH重复策略(例如，初始重复水平和/或上行链路发送功率)(在其他情况下，鲁棒性)与检测到的传播和/或覆盖条件之间的映射。因此，在发送时，无线设备16可以评估所确定的所需资源量是否成功。
图4C是示出根据本公开的一些实施例的无线设备16如何评估和调整发送的鲁棒性的流程图。具体地，图4C根据本公开的一些实施例更详细地示出了图4B的步骤404。如图所示，步骤500-512示出了图4B的步骤404(其包括步骤406和408)的示例性细节，其中无线设备16评估和调节上行链路发送(即，随机接入信号发送)的鲁棒性。评估在从网络节点接收到响应之前已经使用的PRACH突发和相关联的重复的数量(步骤500)，并且形成或更新与在从网络接收到响应之前所需的PRACH突发和相关联的重复的数量有关的统计数据(步骤502)。统计数据包括例如在最近的(例如，20个)随机接入过程中在接收随机接入响应之前所需的随机接入信号的PRACH突发/重传的平均数量。在此，针对PRACH策略来确定统计数据(例如，对于用于发送随机接入信号的重复次数的可能值)。对于多个不同的PRACH策略中的每一个可以保持单独的统计，或者类似地，对于参数值的组合与PRACH策略之间的每个映射可以保持单独的统计。
对于特定的PRACH策略，在突发的平均数量严格高于阈值1(“目标1”)，例如1.2(步骤504：是)的情况下，无线设备16更新将参数值的特定组合映射到PRACH策略的映射，以增加PRACH策略中针对每个PRACH突发的重复次数(步骤506)。在一些实施例中，无线设备16将PRACH策略的初始重复次数增加到下一预定或信号通知的水平，和/或增加用于PRACH前导码的初始上行链路发送功率，或以其他方式增加初始发送的鲁棒性，以便减少使用PRACH策略的即将到来的随机接入尝试所需的突发数量。另一方面，如果在使用PRACH策略时所需的突发的平均数量低于阈值1(步骤504：否)但低于或等于阈值2(“目标2”)，例如1.0(步骤508：是)，则无线设备16代之以更新将参数值的特定组合映射到PRACH策略的映射，以减少PRACH策略中针对每个PRACH突发的重复次数(步骤410)。在一些实施例中，无线设备16将针对PRACH策略的初始重复次数减少到下一个较低重复水平和/或降低初始上行链路发送功率，或以其他方式降低初始PRACH前导码的发送的鲁棒性。在平均值位于阈值1和阈值2之间(步骤508：否)的情况下，无线设备16保持当前映射(步骤512)。因此，无线设备16可以基于统计数据来修改用于确定在发送随机接入信号时要使用的资源量的确定规则，使得对确定规则的修改可以基于两个阈值，其中，如果超过第一阈值，则无线设备16增加要使用的资源的数量，以及如果降到低于第二阈值，则无线设备16减少要使用的资源的数量。如所指出的，第一阈值和第二阈值可以相同，或者第一阈值可以高于第二阈值。在第二阈值高于第一阈值的情况下，步骤508将自动评估为“是”，如果步骤504评估为“否”，这意味着作为与第一阈值比较的结果始终向上或向下调整映射。注意，图4C的处理仅仅是示例(即非限制性的)。适配过程可以根据特定实施方式而变化。
图5是根据本公开的一些实施例的无线设备16的框图。无线设备16包括信息/编码需求模块20、资源需求模块22、发送模块24以及可选的(即，在一些实施例中)适配模块25，每个模块以软件实现，软件存储在计算机可读介质(例如，存储器)中并由无线设备16的处理器执行。信息/编码需求模块20用于确定无线设备16成功解码从网络节点接收的信息块所需的信息/编码量。资源需求模块22用于基于成功解码信息块所需的信息/编码的量，且在一些实施例中基于用于发送信息块的码率和/或下行链路发送功率，确定发送随机接入信号所需的资源量(上行链路信道)。发送模块24可用于使用所确定的资源量来发送随机接入信号。如上所述，适配模块25用于基于随机接入结果(例如，如由诸如从网络接收响应所需的随机接入突发的平均数量之类的统计数据所反映的随机接入结果)来适配随机接入重复策略。
图6是根据本公开的一些实施例的无线设备16的框图。如图所示，无线设备16包括用于使无线设备16实现本文所描述的方法和功能的电路。在一个示例中，电路可以是处理电路的形式，其可以包括一个或多个处理器26(例如，一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或一个或多个现场可编程门阵列(FPGA))和存储器28，存储器28包含可由该一个或多个处理器26执行的指令，由此无线设备16根据本文所述的任何实施例进行操作。无线设备16还包括收发机30和至少一个天线32。收发机30包括一个或多个发射机34和一个或多个接收机36。收发机30包括各种类型的电路，例如滤波器、混频器、放大器等。
在一些实施例中，提供了包括指令的计算机程序，当由一个或多个处理器26执行时，该指令使得该一个或多个处理器26执行根据本文所述的任何一个实施例的无线设备16的功能。在一些实施例中，提供了包含上述计算机程序产品的载体。载波是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器28的非瞬时性计算机可读介质)之一。
图7是根据本公开的一些实施例的网络节点38的框图。网络节点38可以是例如基站14。网络节点38包括发送模块40、随机接入模块42和接收模块44，每个模块以存储在计算机可读介质(例如，存储器)中并由网络节点38的处理器执行的软件来实现。发送模块40可用于如上所述地(经由网络节点38的相关联的发射机，图7中未示出该发射机)广播信息块。响应于接收模块44从无线设备16接收随机接入信号，随机接入模块42可操作用于执行随机接入过程的网络侧方面。最后，接收模块44可用于(经由网络节点38的相关联的接收机，该接收机未被示出)接收无线设备16根据所确定的资源量发送的随机接入信号。
图8是根据本公开的一些实施例的网络节点38的框图。在一些实施例中，网络节点38是基站14，但是也可以是任何类型的网络节点(例如，MME、服务网关(S-GW)、P-GW等)。如图所示，网络节点38包括可用于使网络节点38实现本文描述的方法和功能的电路，特别是关于随机接入所描述的方法和功能。在一个示例中，网络节点38包括基带单元46，其包括可包括一个或多个处理器48(例如，一个或多个CPU、一个或多个ASIC和/或一个或多个FPGA)的处理电路以及包含指令的存储器50，指令可由该一个或多个处理器48执行，由此网络节点38根据本文所述的任何实施例操作。如图所示，网络节点38还包括网络接口52，其允许网络节点38与无线通信网络中的一个或多个附加网络节点进行通信。网络接口52可以包括将网络节点38连接到其他系统的一个或多个组件(例如，网络接口卡)。
如果网络节点38是无线接入点(例如，基站14)，则网络节点38还包括无线电单元54，其包括耦合到一个或多个天线60的一个或多个发射机56和一个或多个接收机58。在一些实施例中，网络节点38的功能以存储在存储器50中的软件来实现，以供一个或多个处理器48执行。在一些实施例中，网络节点38的备选实施例可以包括负责提供额外的功能性(包括上面标识的功能性中的任一者和/或支持上面描述的解决方案所需的任何功能性)的额外组件。
在一些实施例中，提供了包括指令的计算机程序，当由一个或多个处理器48执行时，该指令使一个或多个处理器48执行根据本文所述的任何一个实施例的网络节点38的功能(例如，基站14的功能)。在一个实施例中，提供了包含上述计算机程序产品的载体。载波是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器50的非瞬时性计算机可读介质)之一。
尽管在本文中描述了各种实施例，但是一些非限制性示例实施例如下。
本公开提供了用于选择在通信网络中操作的无线设备的PRACH重复水平的方法、设备和系统。在一些实施例中，在设备/UE(例如，无线设备)中实现的用于确定向第一远程网络节点发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量的方法包括以下步骤：(a)确定设备/UE成功解码从第一远程网络节点接收的信息块所需的信息/编码量，(b)基于所述所需的信息/编码量，确定发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量，以及(c)使用所确定的资源量发送随机接入信号。
在一些实施例中，资源量是重复因子。
在一些实施例中，资源量是上行链路信号(广义化)所需的PRB的数量。
在一些实施例中，所述信息块是MIB或MTC-SIB。
在一些实施例中，成功进行解码所需的信息/编码量是成功进行解码所需的PBCH块和/或MTC-SIB/SIB1冗余版本的数量。
在一些实施例中，无线设备考虑下行链路发送功率。
在一些实施例中，无线设备考虑上行链路发送功率。
在一些实施例中，无线设备考虑下行链路发送功率和上行链路发送功率之间的差异(以对数比例)或比率(以线性比例)。
在一些实施例中，无线设备考虑码率。
在一些实施例中，在发送时，无线设备评估所确定的所需资源量是否成功。
在一些实施例中，无线设备保存结果的统计数据。
在一些实施例中，无线设备基于统计数据修改确定规则。
在一些实施例中，统计数据表达了网络节点进行响应所需的重传/突发的平均数量。
在一些实施例中，对确定规则的修改基于两个阈值，其中，如果超过第一阈值，则无线设备增加要使用的资源的数量，且如果降到低于第二阈值，则无线设备减少要使用的资源的数量；第一阈值和第二阈值相同，或第一阈值低于第二阈值。
实施例还包括设备/UE(例如，无线设备)，其包括处理器和存储器，存储器包含指令，指令可由处理器执行，使得设备/UE可用于确定向第一远程网络节点发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量。设备/UE可操作用于(a)确定设备/UE成功解码从第一远程网络节点接收的信息块所需的信息/编码量，(b)基于所述所需的信息/编码量，确定发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量，以及(c)使用所确定的资源量来发送随机接入信号。
实施例还包括计算机程序，其包括指令，当由至少一个处理器执行时，该指令使得至少一个处理器执行设备/UE(例如，无线设备)的用于确定向第一远程网络节点发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量的功能。计算机程序包括用于执行以下步骤的指令：(a)确定设备/UE成功解码从第一远程网络节点接收的信息块所需的信息/编码量，(b)基于所述所需的信息/编码量，确定发送随机接入信号(上行链路信道)所需的资源量，以及(c)使用所确定的资源量来发送随机接入信号。
贯穿本公开使用以下缩写。
·3GPP 第三代合作伙伴计划
·5G 第五代
·ASIC 专用集成电路
·CE 覆盖增强
·CN 核心网
·CPU 中央处理单元
·CRS 公共参考信号
·D2D 设备到设备
·dB 分贝
·dBm 分贝-毫瓦
·DL-SCH 下行链路共享信道
·EC 增强覆盖
·eNB 演进或增强节点B
·EPRE 每资源单元能量
·E-UTRA 演进的通用陆地无线电接入
·E-UTRAN 演进的通用陆地无线电接入网
·FPGA 现场可编程门阵列
·HARQ 混合自动重复请求
·HD-FDD 半双工频分双工
·kHz 千赫兹
·KPI 关键性能指标
·LTE 长期演进
·LTE-A 增强长期演进
·M2M 机器到机器
·MCS 调制与编码方案
·Mhz 兆赫兹
·主信息块 MIB；
·MME 移动性管理实体
·ms 毫秒
·MTC 机器类型通信
·MTC-EC 机器类型通信-增强覆盖
·MTC-SIB 机器类型通信-系统信息块
·PBCH 物理广播信道
·PDCCH 物理下行链路控制信道
·PDN 分组数据网络
·PDSCH 物理下行链路共享信道
·PHICH 物理HRAQ指示信道
·P-GW 分组数据网络网关
·PRACH 物理随机接入信道
·PRB 物理资源块
·QAM 正交幅度调制
·QPSK 正交相移键控
·RAN 无线电接入网
·RF 射频
·RRC 无线电资源控制
·RRM 无线电资源管理
·RSRP 参考信号接收功率
·SCEF 服务能力曝光功能
·SFN 系统帧号
·S-GW 服务网关
·SI 系统信息
·SIB 系统信息块
·SI-RNTI 系统信息无线电网络临时标识符
·SINR 信号与干扰加噪声比
·SNR 信噪比
·TS 技术规范
·TTI 传输时间间隔
·UE 用户设备
·WTRU 无线发送/接收单元
本领域技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有这些改进和修改被认为落入本文公开的构思和所附权利要求的范围内。

Claims (24)

1.一种无线设备(16)操作用于随机接入蜂窝通信网络(10)的方法，包括：
确定(204，300)所述无线设备(16)成功解码从所述蜂窝通信网络(10)的无线接入点(14)接收的信息块所需的资源数量；
确定(206/208，302/304)以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率；以及
基于(i)所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率，确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
确定(206/208，302/304)(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率中的所述至少一项包括：确定(206，302)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及
确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量包括：基于以下各项确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量：(i)所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
确定(206/208，302/304)(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率中的所述至少一项包括：确定(208，304)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率；以及
确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量包括：基于以下各项确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量：(i)所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
确定(206/208，302/304)(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率中的所述至少一项包括：
确定(206，302)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及
确定(208，304)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率；以及
确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量包括：基于以下各项确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量：(i)所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率和(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率二者。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述无线设备(16)要使用的资源量包括：所述无线设备(16)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的物理资源块PRB的数量。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述无线设备(16)要使用的资源量包括：所述无线设备(16)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时要使用的重复次数。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述信息块是主信息块MIB。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述信息块是包括系统信息的信息块。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的信息块重复次数。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的物理广播信道PBCH块的数量。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量包括：成功解码信息块所需的信息块重复次数和物理广播信道PBCH块的数量。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括执行(212)随机接入过程，其中，执行(212)随机接入过程包括：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量来发送随机接入信号。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量包括重复次数，且所述方法还包括：
应用(400)所述重复次数，从而以对应的重复水平发送随机接入信号；以及
继续(402)随机接入过程，直到接收到随机接入响应。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量包括：基于从(I)成功解码信息块所需的资源数量、以及所述码率和所述发送功率中的所述至少一项到(II)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量的映射，确定(210，306)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：执行(214，404)基于随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射的适配过程。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，执行(214，404)所述适配过程包括：在确定接收随机接入响应所需的平均重传次数大于第一预定阈值时，增加(506)针对所述映射的资源数量。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，执行(214，404)所述适配过程包括：在确定接收随机接入响应所需的平均重传次数小于第二预定阈值时，减少(506)针对所述映射的资源数量。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述无线设备(16)是用户设备UE或机器类型通信MTC设备。
19.一种用于蜂窝通信网络(10)的无线设备(16)，包括：
收发机(30)；
一个或多个处理器(26)；以及
存储器(28)，所述存储器(28)存储能够由所述一个或多个处理器(26)执行的软件，由此所述无线设备(16)操作为：
确定所述无线设备(16)成功解码经由所述收发机(30)从所述蜂窝通信网络(10)的无线接入点(14)接收的信息块所需的资源数量；
确定以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率；以及
基于(i)所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量。
20.根据权利要求19所述的无线设备(16)，其中，通过由所述一个或多个处理器(26)执行所述软件，所述无线设备(16)还操作为：使用所确定的在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量，经由所述收发机(30)发送随机接入信号。
21.根据权利要求19或20所述的无线设备(16)，其中，所述无线设备(16)基于从(I)成功解码信息块所需的资源数量、以及所述码率和所述发送功率中的所述至少一项到(II)在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量的映射，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量。
22.根据权利要求21所述的无线设备(16)，其中，通过由所述一个或多个处理器(26)执行所述软件，所述无线设备(16)还操作为：执行基于随机接入过程的一个或多个实例的结果来适配所述映射的适配过程。
23.根据权利要求19或20所述的无线设备(16)，其中所述无线设备(16)是用户设备UE或机器类型通信MTC设备。
24.一种存储软件指令的非瞬时性计算机可读介质，所述软件指令在由蜂窝通信网络(10)的无线设备(16)的一个或多个处理器(26)执行时指示所述无线设备(16)：
确定所述无线设备(16)成功解码从所述蜂窝通信网络(10)的无线接入点(14)接收的信息块所需的资源数量；
确定以下各项中的至少一项：(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率；以及
基于(i)所述无线设备(16)成功解码信息块所需的资源数量，以及(ii)以下各项中的所述至少一项：(a)所述无线接入点(14)用于发送信息块的码率；以及(b)所述无线接入点(14)用于发送信息块的发送功率，确定在发送针对随机接入过程的随机接入信号时所述无线设备(16)要使用的资源量。
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