CN108430113B - 调节物联网终端覆盖增强级别的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种调节物联网终端覆盖增强级别的方法和装置。该方法包括确定增强覆盖级别；初始化随机接入参数，所述参数包括前导码重传次数；根据所确定的增强覆盖级别所对应的重复次数发送前导码；当随机接入失败时，提高所述增强覆盖级别；当随机接入成功时，判断所述增强覆盖级别是否有降低的余量，如果是，则降低所述增强覆盖级别。
Description
技术领域
本发明主要涉及通信技术领域，尤其涉及一种调节物联网终端覆盖级别的方法和装置。
背景技术
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)是低功耗广域网 (LowPower Wide Access,LPWA)的众多技术之一，其可以支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。
NB-IoT使用180kHz上下行带宽通过E-UTRA(Evolved-UMTS Terrestrial RadioAccess,进化的UMTS陆地无线接入)接入网络，可直接部署于GSM网络或LTE网络。NB-IoT有三种部署的模式：独立模式 (Stand-alone operation)、保护频段模式(Guard-bandoperation)以及频段内模式(In-band operation)。NB-IoT在多址方式上与传统LTE相同，下行使用 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)多址技术，上行使用SC-FDMA(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access,单载波频分多址)。NB-IoT在频带占用上分为单音(Single-tone，一个上行子载波)和多音(Multi-tone，多个上行子载波)。Rel13的NB-IoT采用的是半双工的FDD，暂不支持TDD。NB-IoT支持多载波(Multi-carrier，即 Multi-PRB)方式，即可以另外使用其他非锚定(non-anchor)NB-IoT载波来传数据。
随机接入过程是移动通信中终端必须支持的过程，通过随机接入过程，终端可以实现与网络的上行同步以及获得网络所分配的上行资源。随机接入过程是对传统LTE终端和NB-IOT终端都是必须的，而考虑到NB-IOT 网络的特殊性，在NB-IOT的随机接入过程中，为了网络侧能够更好的接收到终端在随机接入过程中发出的前导(preamble)码，3GPP协议为NB-IOT 定义了几个覆盖增强级别(Coverage Enhanced LEVEL,CE LEVEL)，不同的 CE级别其前导码重复的次数是不一样的，在接收质量不好的情况下，前导码重复的次数就越多，从而接收端更容易检测出正确的前导码。比如说，不同CE级别下可能配置的重复次数可以如下表1所示：
表1
也就是说，不同CE级别下，一次前导码发送尝试时的前导码重复次数是不同的。如果重复次数为4的话，前导码的发送时序如图 2 所示，其中RAR(Random Access Response，随机接入响应)窗是指每次前导码发送后等待接收RAR的时间长度。
在现有技术下，如图1A-1B所示，网络可以通过在触发随机接入过程的 PDCCH指令中指示NPRACH重复次数，或者高层配置消息指定起始CE 级别。在随机接入过程开始时，如果在步骤101确认前述事实，则在步骤 102中，终端使用该起始CE级别。否则在步骤103和104，根据服务小区 RSRP和门限决定UE处于什么级别。
网络在系统消息中发布了随机接入的相关参数，其中包括 rsrp-ThresholdsPrachInfoList-r13中配置了不同CE级别对应的门限值，最多可配置3个门限值，描述为：
RSRP-ThresholdsPrachInfoList-r13::＝SEQUENCE(SIZE(1..3))OF RSRP-Range
以网络配置了两个门限为例，比如：
网络配置了门限A和B，A>B，则对应配置了3个CE级别：
CE LEVEL0：RSRP大于等于A；
CE LEVEL1：RSRP小于A大于等于B；
CE LEVEL2：RSRP小于B。
而所谓的协议CE级别，就是指网络通过控制消息配置的初始CE级别或者根据网络配置的RSRP门限值及终端自身RSRP的测量结果得到的 CE级别。
3GPP协议中规定，初始CE级别由网络配置或者是终端根据RSRP的测量结果获得，于是NB-IOT终端的随机接入过程中前导码的发送次数由图1所示的流程来决定。在图1的步骤105开始随机接入过程，步骤105-117 决定前导码的发送次数。
由于随机接入的这些参数都是在系统消息中发布的，所有终端收到的都是一样的，而每个终端所处位置的无线环境不尽相同，这就导致不同终端用相同的标准来判断自身所处的CE级别不一定最准确。于是，在图1 的随机接入的流程中，如果在步骤111判断随机接入过程总是失败，终端会在步骤113-116调整CE级别的协议值，并且会向上调整，直到在步骤 115判断达到最大的CE级别，以提高随机接入的成功率。不过，如果CE级别的协议值本身就比较大，不存在随机接入成功率过低的问题时，那么并没有一个机制可以让CE级别降低的方法，而过大CE级别会过多的重复发送前导码。这种重复有时是不必要的，因为这样不仅会占用过多地频域和时域资源，还会增加本终端的功耗且会增加终端对其它终端的干扰，也会降低整个网络的系统容量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供调节物联网终端覆盖增强级别的方法和装置，可以有机会降低前导码发送的重复次数。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种调节物联网终端覆盖增强级别的方法，包括确定增强覆盖级别；初始化随机接入参数，所述参数包括前导码重传次数；根据所确定的增强覆盖级别所对应的重复次数发送前导码；当随机接入失败时，提高所述增强覆盖级别；当随机接入成功时，判断所述增强覆盖级别是否有降低的余量，如果是，则降低所述增强覆盖级别。
在本发明的一实施例中，确定增强覆盖级别的步骤包括以下其中之一：选择网络配置的起始增强覆盖级别；根据RSRP和门限决定增强覆盖级别；选择保存的增强覆盖级别。
在本发明的一实施例中，优先选择保存的增强覆盖级别。
在本发明的一实施例中，判断所述增强覆盖级别是否有降低的余量的步骤包括：
a.判断前导码重传次数是否为零，如果是则进入步骤b，否则进入步骤 e；
b.判断当前增强覆盖级别是否达到最小值，如果是则结束流程，否则进入步骤c；
c.降低当前增强覆盖级别；
d.保存当前增强覆盖级别，结束流程。
在本发明的一实施例中，判断所述增强覆盖级别是否有降低的余量的步骤包括：
e.判断当前增强覆盖级别是否为一协议值，如果是则进入步骤g，否则进入步骤f；
f.判断随机接入成功时的前导码发送次数是否小于一阈值，如果是则进入步骤g，否则进入步骤h；
g.维持当前增强覆盖级别，结束流程；
h.将当前增强覆盖级别恢复为协议值。
在本发明的一实施例中，所述阈值是协议平均重传次数和协议重复次数的乘积，所述协议平均重传次数是所述增强覆盖级别为协议值的情况下，同一服务小区内前导码的平均重传次数，所述协议重复次数是所述增强覆盖级别为协议值的情况下，一次前导码传送尝试的重复次数。
在本发明的一实施例中，所述增强覆盖级别的协议值是按照如下方式之一确定：选择网络配置的起始增强覆盖级别；根据RSRP和门限决定增强覆盖级别。
在本发明的一实施例中，当随机接入失败时，提高所述增强覆盖级别的步骤包括：
a.判断重传次数是否达到最大值，如果是则表明此次接入失败，否则进入步骤b；
b.判断相同增强覆盖级别下重传次数是否达到最大值，如果是则进入步骤c，否则回到初始化随机接入参数的步骤；
c.相同增强覆盖级别下的重传次数清零；
d.判断当前增强覆盖级别是否达到最大值，如果是回到初始化随机接入参数的步骤，否则进入步骤e；
e.提高所述增强覆盖级别。
本发明还提出一种调节物联网终端覆盖增强级别的装置，包括：
存储器，用于存储可由处理器执行的指令；
处理器，用于执行所述指令以实现如上所述的方法。
与现有技术相比，本发明在NB-IOT终端进行随机接入的过程中，可以在满足一定条件的情况下，降低前导码发送的重复次数，减少了终端对网络中其它终端的干扰，可以有效提高网络的容量，也降低了本终端的功耗。
附图说明
图1A和图1B是已知的NB-IOT终端随机接入过程的流程图。
图2是NB-IOT终端在前导码重复次数为4次时的发送机制。
图3是本发明一实施例的NB-IOT终端随机接入过程的概要流程图。
图4A和图4B本发明NB-IOT终端随机接入过程的示例性流程图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
本发明的实施例描述NB-IoT终端在随机接入过程中调节CE级别的技术。终端可以是各种符合NB-IoT技术的终端。
可以理解，协议的CE级别并不是在所有情况下都是合理的，可能过高，也可能过低。尤其是，考虑在随机接入过程总是成功的情况下，可以适当降低CE级别。例如，如果CE级别降低之后前导码的平均重复次数比CE级别降低之前还要低的话，降低CE级别就是合理的，因为利用较少的时域和频域资源同样达到了随机接入成功的效果。本发明的实施例描述了动态调整了CE级别的取值，使其更加适合终端所处的环境的方法。
图3是本发明一实施例的NB-IOT终端随机接入过程的概要流程图。
参考图3所示，此随机接入过程包括如下步骤：
在步骤301，确定CE级别；
在步骤302，初始化随机接入参数，所述参数包括前导码重传次数；
在步骤303，根据所确定的CE级别所对应的重复次数发送前导码；
在步骤304，判断随机接入是否成功，如果是则进入步骤306，否则进入步骤305；
在步骤305，提高CE级别，且结束流程；
在步骤306，判断CE级别是否有降低的余量，如果是则进入步骤307，否则结束流程；
在步骤307，降低CE级别。
在上述过程中，步骤301-305均可以采用各种已知的方法，本申请并不限定其具体实现方式。例如确定CE级别的步骤可以包括选择网络配置的起始CE级别，或者根据RSRP和门限决定CE级别。当然，如果终端已经保存过CE级别，则步骤301可以选择保存的CE级别，并且可以优先选择保存的CE级别。
在示例性实施例中，CE级别可以保存于NB-IOT终端的非易失性存储器(NVRAM)中，以利于掉电后再开机时的CE级别确定。
在本实施例中，在随机接入成功后，通过在步骤306判断CE级别是否有降低的余量，可以有机会降低CE级别，从而减少了终端对网络中其它终端的干扰，可以有效提高网络的容量，也降低了本终端的功耗。
下面示例本发明的NB-IOT终端随机接入过程进一步细节，可以理解的是，本领域技术人员可以在没有后述细节的情况下作出本发明，也可以在阅读后述的细节后，进行变形、修改以得到不同的示例，这些示例都在本发明的保护范围之内。
图4A和图4B本发明NB-IOT终端随机接入过程的示例性流程图。参考图4A和图4B所示，
在步骤401，判断是否保存了当前驻留小区的有效CE级别，如果有的话，就在步骤402采用该CE级别，否则就根据协议描述的方法确定一开始的CE级别，即CE级别的协议值。在此，CE级别的协议值可以是由步骤403和406确定的网络所配置的CE级别或者在步骤404和405中根据终端测试的RSRP的值和网络配置的门限指标所决定的CE级别。
在步骤407判断有随机接入请求的情况下，进行一些初始化工作，例如在步骤408重置重传次数和相同CE级别下重传次数。在步骤409选择随机接入的时域和频域资源。
在步骤410，根据CE级别确定发起随机接入过程之后，每次前导码重复的次数，然后可以根据前导码的重复次数发起随机接入过程，包括步骤411的发送和步骤412递增重传次数和相同CE级别下重传次数。每次尝试时，前导码的重复次数都可以由步骤410决定。
如果在步骤413，判定在规定的时间内针对前导码的响应RAR没有被终端成功接收到的话，进入步骤421，否则，RAR成功接收到后，进入步骤414。
在步骤414，可以判断此次随机接入过程中前导码的重传次数是否为0，也就是说，是否前导码只发送了一次(一次前导码的发送包括前导码的若干次重复)就成功了，如果是，转步骤415，否则，转步骤418。
在步骤415，判断是否CE级别已经是最低水平了，如果不是的话，就在步骤416把CE级别降低一个级别，并在步骤417保存，例如保存在非易失性存储器中。
在步骤418，判断条件1是否满足。条件1用来判断当前CE级别是否合理，尤其是与CE级别的协议值相比是否合理。CE级别的协议值是如步骤406和405所确定的值。条件1可以包括判断当前CE级别是否为协议值，如果是则进一步判断随机接入成功时的前导码发送次数是否小于一阈值，如果还是则进入步骤419，两个判断中的任一个为否，都进入步骤420。
在步骤419，保持现在的CE级别水平不变，因为现在所选择的CE级别更加合理，然后结束流程。
在步骤420，将CE级别水平恢复成CE级别的协议值，结束流程。
在步骤421，会再判断前导码的重传次数是否已经达到最大值(对应于每个CE级别的最大重传次数：maxNumPreambleAttemptCE-r13)，如果达到了的话，则此次随机接入失败，转步骤422；否则，转步骤423。
在步骤423，判断前导码在当前CE级别下的重传次数是否已经达到最大值，如果没有的话，直接转步骤409，否则，在CE级别没有达到最大值的情况下，在步骤424将相同级别下重传次数清零，且步骤426提高CE 级别一个级别，转步骤409。
在一个示例中，步骤417，可以在非易失性存储器中保存该事件出现的时间及小区ID，如果非易失性存储器中已经记录了同样小区ID的CE级别，则用新的CE级别值覆盖老的CE级别值。
非易失性存储器中保存的信息包括一些与CE级别相关的内容，用表格来表示可以是：
表2
每次终端查询非易失性存储器中的表格时，如果当前时间和最近生效时间的差值超过了预先设定的门限，则从非易失性存储器中删除该记录，表示该记录不再有效。
需要指出的是，本发明保存CE级别的存储空间并不仅限于终端非易失性存储器，也可以是移动终端的SIM卡或者其他断电后仍然存储有效的存储介质。
在步骤418中，具体地说，可以定义：
Rnow＝当前重传次数；
Ri＝CE LEVEL为协议值的情况下，在同一个服务小区内preamble的平均重传次数(一次重传包含数次重复)；
REPnow＝当前CE LEVEL下前导码的每次尝试重复次数(numRepetitionPerPreambleAttempt)；
REPi＝CE LEVEL为协议值的情况下，前导码的每次尝试重复次数。
条件1是这样返回结果的：
If(当前CE LEVEL是协议值)
Return TRUE；
Else if(Rnow*REPnow<Ri*REPi)
Return TRUE；
Else
Return FALSE；
如果条件1返回为TRUE的话，转419；否则，转420。
在上述示例性条件1中，通过比较当前重传次数Ri与当前CE级别下前导码的每次尝试重复次数REPnow的乘积，以及阈值，根据比较结果决定当前CE级别是否合理。阈值是协议平均重传次数Ri和协议重复次数REPi的乘积。
Ri可以表示为CE级别为协议值的情况下的平均重传次数，这个值取的是终端在使用协议CE级别情况下，最近N次成功的随机接入过程中前导码重传的平均次数，即：
N的取值可以是根据工程经验来确定，在不同的应用中可以变更，比如按照工程经验设定N＝5。
本文所描述的CE级别的协议值，可以是指网络配置的起始值或者由 RSRP的测量结果和网络配置门限所决定的CE级别。
本文的术语“或者”意在表达包含性的“或者”而非排他性的“或者”。也就是说，除非特别说明，或者从上下文中清楚得到，否则句式“X采用A 或B”意在表达任何普通包含性的排列。也就是说，任何以下情况均满足句式“X采用A或B”：X采用A；X采用B；或者X采用A和B。此外，除非特别说明或者从上下文可以清楚看出是指单数形式，否则本申请和所附权利要求书中使用的不定冠词通常应该被解释为表达“一个或多个”的意思。
应该理解，本文描述的实施例可在硬件、软件、固件、中间件、微码或者其任意组合中实现。对于硬件实现，处理单元可以在一个或者多个特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器和/或设计为执行本文所述功能的其它电子单元或者其结合内实现。
当实施例以软件、固件、中间件或者微码、程序代码或者代码段实现时，它们可存储于机器可读介质(或计算机可读介质)中，例如存储部件中。代码段可代表进程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类，或者指令、数据结构或程序语句的任意组合。代码段可通过传送和/或接收信息、数据、自变量、参数或者存储器内容而耦合至另一代码段或者硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可利用包括存储器共用、消息传递、令牌传递、网络传输等任何合适的手段传递、转发、或者发送。
对于软件实现，本文描述的技术可以用执行本文所述的功能的模块(例如，进程、功能等等)实现。软件代码可被存储于存储器单元中，并由处理器执行。存储器单元可在处理器内部或者外部实现，在外部实现的情况下，存储器单元可经由本领域所公知的各种手段通信耦合至该处理器。
软件代码也可以存储在计算机可读存储介质中作为制品。例如，计算机可读存储介质可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD))、智能卡和闪存设备(例如，电可擦除可编程只读存储器(EPROM)、卡、棒、键驱动)。此外，本文描述的各种存储介质能代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括但不限于能存储、包含和/或承载代码和/或指令和/或数据的无线信道和各种其它介质(和/或存储介质)。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.一种调节物联网终端覆盖增强级别的方法，包括
确定增强覆盖级别；
初始化随机接入参数，所述参数包括前导码重传次数；
根据所确定的增强覆盖级别所对应的重复次数发送前导码；
当随机接入失败时，提高所述增强覆盖级别；
当随机接入成功时，终端判断所述增强覆盖级别是否有降低的余量，如果是，则降低所述增强覆盖级别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定增强覆盖级别的步骤包括以下其中之一：
选择网络配置的起始增强覆盖级别；
根据RSRP和门限决定增强覆盖级别；
选择保存的增强覆盖级别。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，优先选择保存的增强覆盖级别。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，终端判断所述增强覆盖级别是否有降低的余量的步骤包括：
a.判断前导码重传次数是否为零，如果是则进入步骤b，否则进入步骤e；
b.判断当前增强覆盖级别是否达到最小值，如果是则结束流程，否则进入步骤c；
c.降低当前增强覆盖级别；
d.保存当前增强覆盖级别，结束流程；
e.判断当前增强覆盖级别是否为一协议值，如果是则进入步骤g，否则进入步骤f；
f.判断随机接入成功时的前导码发送次数是否小于一阈值，如果是则进入步骤g，否则进入步骤h；
g.维持当前增强覆盖级别，结束流程；
h.将当前增强覆盖级别恢复为协议值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阈值是协议平均重传次数和协议重复次数的乘积，所述协议平均重传次数是所述增强覆盖级别为协议值的情况下，同一服务小区内前导码的平均重传次数，所述协议重复次数是所述增强覆盖级别为协议值的情况下，一次前导码传送尝试的重复次数。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述增强覆盖级别的协议值是按照如下方式之一确定：
选择网络配置的起始增强覆盖级别；
根据RSRP和门限决定增强覆盖级别。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当随机接入失败时，提高所述增强覆盖级别的步骤包括：
a.判断重传次数是否达到最大值，如果是则表明此次接入失败，否则进入步骤b；
b.判断相同增强覆盖级别下重传次数是否达到最大值，如果是则进入步骤c，否则回到初始化随机接入参数的步骤；
c.相同增强覆盖级别下的重传次数清零；
d.判断当前增强覆盖级别是否达到最大值，如果是回到初始化随机接入参数的步骤，否则进入步骤e；
e.提高所述增强覆盖级别。
8.一种调节物联网终端覆盖增强级别的装置，包括：
存储器，用于存储可由处理器执行的指令；
处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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