CN108781437A - 用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站 - Google Patents

用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(11)，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备(11)，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，无线通信设备(11)分配给所述簇中的一个，并包括：接收装置(62)，用于从基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；存储装置(65)，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及传输装置(63)，用于在无线通信设备(11)切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，其中无线通信设备(11)用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收到的资源分配信息访问资源。本发明还涉及对应的基站(10)和资源分配方法。

Description

用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站
技术领域
本发明涉及用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站，所述无线通信系统包括基站和多个无线通信设备。本发明具体描述用于检测无线通信设备的资源请求并随后在无线网络中分配无线资源的机制。本发明例如并且具体可以应用于蜂窝式网络中大规模机器间(machine-to-machine，M2M)通信，包含用于例如智能电网和电子健康应用的静止或低迁移率M2M通信，以及高迁移率车辆间(vehicle-to-vehicle，V2V)通信，但不限于上述应用。
背景技术
针对下一代移动和无线网络，机器类通信(machine-type communications，MTC)预计扮演重要角色，并形成未来物联网(Internet of Things，IoT)的基础。M2M通信的应用范围很广，可以提供各种服务，例如智能电网、电子健康系统以及车辆间(vehicle-to-vehicle，V2V)通信等。本说明书其它部分中，所有这些种类的无线通信设备，例如无线M2M通信设备，都称为“设备”。随着M2M市场的迅速发展，无线通信网络中设备的数量可以极大地增加，并且该数量有可能非常大，由此对当前无线接入网络构成巨大挑战。
一旦例如电力网络故障之类的随机事件触发传输，设备需要某些无线资源用于传输。如果应用的是无竞争方案，会保存一定数量的专用资源块用于传输，设备以协调方式访问那些资源。但是，这些种类的方案可能导致设备之间过多的信令开销，且预留资源块的使用效率较低。而且，因为无线资源一般来说是非常有限的，那些方案与网络中部署的不断增加的设备数量不成比例。
因此，需要随机接入网络的设备可以从发送资源请求到网络开始，以指示设备的激活状态并请求用于传输的上行/sidelink资源。图1示出具有基站(base station，BS)1和多个无线通信设备2的无线通信网络的通用示意性实例。LTE和LTE-Advance的实例也是本发明潜在实施方式的实例，在LTE和LTE-Advance的实例中，随机接入RA过程包括如图2所示的四个步骤。
步骤S1：设备2在物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)上传输随机选择的RA前导序列至基站1。
步骤S2：基站1响应于检测到的前导序列，在下行共享物理信道(PhysicalDownlink Shared Channel，PDSCH)上传输RA响应。
步骤S3：设备2使用在第二步骤S2中的RA响应中分配的上行/sidelink资源传输其标识和例如调度请求的其它消息至基站1。
步骤S4：基站1回应第三步骤中在PDSCH上接收的设备标识。
基站1不一定是真正实体的宏/微基站，而还可以为用于资源分配和网络管理的任何种类的中央控制器。在背景技术说明的其余部分以及本发明的各方面和实施例中，所有这些执行相关功能的功能和/或物理实体都称为“基站”(base station，BS)。
根据LTE标准，每个小区分配有64个Zadoff-Chu序列，作为用于步骤S1中传输的前导。但是，如果两个以上例如设备2的UE随机选择了相同的前导，则会出现冲突。当接入设备2的数量过大时，在随机接入的第一步骤中并行接入尝试会导致高概率的冲突，因为前导数量和随机接入信道(Random Access Channel，RACH)资源非常有限。因此RA过程与网络中设备2增加的数量不成比例，网络容易过载和拥塞，从而造成较高检测失败率和较长接入时延。
MTC网络中设备的大量部署在设备检测和资源分配方面对当前无线网络构成巨大挑战，尤其是在设备随机接入网络时。传统接入方案要求设备之间进行无缝协调和过多信息交换，来减缓随机接入信道中的冲突，导致了不合理的信令开销。
因此，本发明的目的是提供一种机制，具体来说，是一种无线通信设备、基站以及包括多个无线通信设备和基站的无线通信网络中资源分配的方法，减少了资源分配的信令开销，提供了更快更有效的资源访问。
发明内容
通过根据权利要求1所述的无线通信设备、根据权利要求7所述的无线通信设备、根据权利要求10所述的基站、根据权利要求15所述的无线通信系统以及根据权利要求16所述的资源分配方法实现了本发明的目的。在对应的附属权利要求中界定进一步有利的特征。
本发明的第一方面中提供一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备分配给所述簇中的一个，并包括：接收装置，用于从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；存储装置，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及传输装置，用于在所述无线通信设备切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，其中所述无线通信设备用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收的资源分配信息访问资源。从所述激活无线通信设备传输的所述唯一簇签名可以传输到对应的基站和所述一个簇中的其它激活无线通信设备，并被接收(如下文解释的全双工情形的实例)，或可以传输到对应的基站和所述一个簇中的一个或多个簇头无线通信设备，并被接收(如下文解释的半双工情形的实例)。
由此，如上定义的根据第一方面所述的无线通信设备有利地实现了本发明的目的，减少了资源分配的信令开销，并提供了无线通信系统中更快更有效的资源访问。这些优势以及进一步优势相同地适用于如下定义的本发明进一步的各方面。随后，如下定义的本发明对应的各方面的各种实施形式实现具体优势。
因为所述系统中的所述设备分成簇，可以一次处理所述设备的大批请求。由于例如位置接近、业务类型相同等原因，一般来说所述设备中的行为高度相关，所以，根据一些标准将所述设备分成簇是合理的，利用设备行为的相关性实现更高效设备检测和资源分配方案。此外，因为MTC流量以大量设备间的偶发通信为特征，所以每个设备激活的可能性较低，由此在设备检测过程中呈现出一定水平的稀疏性。
本发明还使用压缩感知(compressed sensing，CS)技术，CS技术是处理稀疏表示的高维信号的恰当范例。它是一种新兴的信号处理技术，用明显降低的采样率完成信号获取，由此大大降低计算复杂度。认识到大规模M2M网络和所述设备激活模式的稀疏性，可以将设备检测过程建模为使用CS原理的高维稀疏信号的信号重构过程。另外，观察到设备间的簇相似行为，可在基于CS的应用中将所述设备的激活模式建模成具有附加块内结构的特定块稀疏信号。由此所述设备检测过程可以映射到这种稀疏信号的重构过程。
为了妥善处理由于大规模M2M网络中庞大的连接造成的大量比例调整问题，以及解决所述设备间过多的信令开销，本发明应用了分布式方案，由每个设备自主确定其资源分配。分布式方案需要所述设备间进行较少的协调和信息交换，由此可以根据网络尺寸大量减少并调整信令开销。因此，一般来说，分布式方案随着网络中设备数量的不断增加实现较好的可扩展性，这对于大规模网络来说是有吸引力的特性。
因此，本发明提出基于CS技术的网络激活模式的分布式检测方案，来促进用于大规模M2M通信的有效资源分配策略。本发明旨在处理MTC网络引起的大量比例调整问题，尤其是提高设备检测概率和减少接入时延。
本发明利用用于大规模M2M通信网络中分布式设备检测和资源分配的压缩感知框架。部署在网络中的设备根据某预定义标准分成簇。所述簇中的每一个中的所述设备分配有特定设计的唯一簇签名，可用于向网络指示所述设备的激活状态。通过利用所述设备激活模式的稀疏性，将设备检测问题处理为基于CS的应用中块稀疏信号的支撑域重构过程。与传统方案，例如LTE RA过程和传统基于簇的接入方法相比，本发明实现了网络尺寸更好的扩展性，充分降低了计算复杂性以及信令开销，由此使检测过程中性能更稳定，尤其是在提高检测概率和减少接入时延方面。
在第一方面的第一实施形式中，所述接收装置进一步用于从所述基站与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中的设备的设备身份标识以及关于所述一个簇中设备的资源访问排序的排序信息。
根据第一方面的第一实施形式，在第二实施形式中，所述接收装置进一步用于从所述基站接收响应于所述接收的唯一簇签名而发布的所述资源分配信息，其中所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中所有激活无线通信设备的资源总量的信息；以及进一步包括控制装置，用于基于所述接收的资源分配信息和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。
根据第一方面的第二实施形式，在第三实施形式中，所述接收装置进一步用于从所述基站与所述资源分配信息一起接收所述簇中激活设备的数量和冲突模式；以及所述控制装置进一步用于基于所述接收的资源分配信息、所述接收的所述簇中激活设备的数量、所述接收的冲突模式和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。
根据第一方面的第三实施形式，在第四实施形式中，所述接收装置进一步用于同时从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及所述控制装置用于基于述接收的所述簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的设备身份标识和从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收的唯一簇签名，标识所述簇中的其它激活设备。
根据第一方面的第一实施形式，在第一方面的第五实施形式中，所述接收装置进一步用于从所述基站与所述唯一簇签名一起接收簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为簇头通信设备；以及所述接收装置进一步用于从所述簇头通信设备接收资源分配信息，其中所述接收的资源分配信息包括关于待访问的资源的具体信息。
本发明的第二方面中提供一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备分配给所述簇中的一个作为簇头通信设备，并包括：接收装置，用于从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名和簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为所述簇头通信设备；控制装置，用于响应于从所述一个簇中的激活无线通信设备接收的唯一簇签名，生成资源分配信息；以及传输装置，用于传输所述资源分配信息至所述一个簇中的所述激活无线通信设备。
在第二方面的第一实施形式中，所述接收装置进一步用于从所述基站与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述一个簇中无线通信设备的设备身份标识以及关于所述一个簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。
在第二方面的第二实施形式中，所述接收装置进一步用于：同时从所述一个簇中各激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及从所述基站接收资源分配信息，所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中的所述激活无线通信设备的资源总量的信息、所述簇中激活设备的数量和冲突模式；所述控制装置进一步用于基于所述接收的唯一簇签名、所述接收的所述一个簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的所述设备身份标识，标识所述一个簇中的激活无线通信设备；以及基于从所述基站接收的资源分配信息和先前接收的所述排序信息，为所述一个簇中标识的激活无线通信设备分配具体资源；以及所述传输装置进一步用于传输关于所述具体分配资源的具体资源分配信息至所述一个簇中标识的激活无线通信设备。
本发明的第三方面中提供一种用于无线通信系统中无线通信的基站，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中所述基站包括：控制装置，用于生成并为所述簇中的每一个及其中各无线通信设备分配唯一簇签名；以及传输装置，用于传输所述生成和分配的唯一簇签名至多个无线通信设备。
在第三方面的第一实施形式中，所述传输装置进一步用于与所述唯一簇签名一起传输附加信息至所述多个无线通信设备，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中无线通信设备的设备身份标识以及关于所述簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。
根据第三方面的第一实施形式，在第三方面的第二实施形式中，所述基站包括接收装置，用于同时从各无线通信设备接收唯一簇签名，其中所述控制装置进一步用于基于所述接收的唯一簇签名，确定激活簇、每个激活簇中激活设备的数量以及含有冲突信息的冲突模式，所述冲突信息关于所述接收的唯一簇签名的干扰；并为所述激活簇中的每一个中的所有激活无线通信设备分配资源总量；以及所述传输装置进一步用于传输关于所述分配资源的资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式，其中所述资源分配信息包括关于用于所述激活簇中的每一个中的激活无线通信设备的资源总量的信息。
在第三方面的第三实施形式中，所述传输装置用于以广播传输方式传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式至所述激活无线通信设备；或者，所述传输装置用于以多播传输方式传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量、所述冲突模式以及标识所述激活簇的簇身份标识至所述激活无线通信设备。
在第三方面的第四实施形式中，将每个簇中的一个无线通信设备作为簇头通信设备分配给所述簇，其中所述传输装置进一步用于与所述唯一簇签名一起传输簇头信息至每个簇中的所述一个簇头通信设备；以及所述传输装置进一步用于传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式至每个激活簇中的所述簇头无线通信设备。
本发明的第四方面中提供一种无线通信系统，包括根据第一方面或根据第一方面的第一至第五实施形式中的任一实施形式所述的多个无线通信设备，以及根据第三方面或根据第三方面的第一至第四实施形式中的任一实施形式所述的基站；或者根据第一方面或根据第一方面第一或第五实施形式所述的多个无线通信设备，根据第二方面或根据第二方面的第一或第二实施形式所述的无线通信设备，以及根据第三方面或根据第三方面的第一至第四实施形式中的任一实施形式所述的基站。
本发明的第五方面中，提供一种无线通信系统中资源分配的方法，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中所述基站为所述簇中的每一个及其中各无线通信设备生成并分配唯一簇签名，并传输所述生成和分配的唯一簇签名至所述多个无线通信设备；以及每个无线通信设备存储接收的所述无线通信设备所属的所述簇的唯一簇签名，当所述通信设备切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，接收资源分配信息并基于所述接收的资源分配信息访问资源。从所述激活无线通信设备传输的所述唯一簇签名可以传输到对应的基站和所述一个簇中的其它激活无线通信设备，并被接收(如下文解释的全双工情形的实例)，或可以传输到对应的基站和所述一个簇中的一个或多个簇头无线通信设备，并被接收(如下文解释的半双工情形的实例)。
在第五方面的第一实施形式中，所述接收步骤进一步包括从所述基站与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中的设备的设备身份标识以及关于所述一个簇中设备的资源访问排序的排序信息。
根据第五方面的第一实施形式，在第二实施形式中，所述接收步骤进一步包括从所述基站接收响应于所述接收的唯一簇签名而发布的所述资源分配信息，其中所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中所有激活无线通信设备的资源总量的信息；以及进一步包括控制步骤，用于基于所述接收的资源分配信息和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。
根据第五方面的第二实施形式，在第三实施形式中，所述接收步骤进一步包括从所述基站与所述资源分配信息一起接收所述簇中激活设备的数量和冲突模式；以及所述控制步骤进一步包括基于所述接收的资源分配信息、所述接收的所述簇中激活设备的数量、所述接收的冲突模式和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。
根据第五方面的第三实施形式，在第四实施形式中，所述接收步骤进一步包括同时从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及所述控制步骤包括基于述接收的所述簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的所述设备身份标识和从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收的唯一簇签名，标识所述簇中的其它激活设备。
根据第五方面的第一实施形式，在第五方面的第五实施形式中，所述接收步骤进一步包括从所述基站与所述唯一簇签名一起接收簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为簇头通信设备；以及所述接收步骤进一步包括从所述簇头通信设备接收所述资源分配信息，其中所述接收的资源分配信息包括关于待访问的资源的具体信息。
本发明的第六方面中提出一种无线通信系统中资源分配的方法，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中所述基站为每个簇及其无线通信设备分配唯一簇签名，所述基站将无线通信设备分配给所述簇中的一个作为簇头通信设备，所述簇头通信设备从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名和簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为所述簇头通信设备；响应于从所述一个簇中的激活无线通信设备接收的唯一簇签名，执行控制步骤以生成资源分配信息；以及传输所述资源分配信息至所述一个簇中的所述激活无线通信设备。
在第六方面的第一实施形式中，接收步骤进一步包括从所述基站与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述一个簇中无线通信设备的设备身份标识以及关于所述一个簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。
在第六方面的第二实施形式中，所述接收步骤进一步包括：同时从所述一个簇中各激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及从所述基站接收资源分配信息，所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中的所述激活无线通信设备的资源总量的信息、所述簇中激活设备的数量和冲突模式；所述控制步骤进一步包括基于所述接收的唯一簇签名、所述接收的所述一个簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的所述设备身份标识，标识所述一个簇中的激活无线通信设备；以及基于从所述基站接收的资源分配信息和先前接收的所述排序信息，为所述一个簇中标识的激活无线通信设备分配具体资源；以及传输步骤进一步包括传输关于所述具体分配资源的具体资源分配信息至所述一个簇中标识的激活无线通信设备。
本发明的第七方面中提供一种无线通信系统中资源分配的方法，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中所述基站执行控制步骤以为所述簇中的每一个及其中各无线通信设备生成并分配唯一簇签名，以及传输所述生成和分配的唯一簇签名至所述多个无线通信设备。
在第七方面的第一实施形式中，所述传输步骤进一步包括与所述唯一簇签名一起传输附加信息至多个无线通信设备，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中无线通信设备的设备身份标识以及关于所述簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。
根据第七方面的第一实施形式，在第七方面的第二实施形式中，所述基站同时从各无线通信设备接收唯一簇签名，其中所述控制步骤进一步包括基于所述接收的唯一簇签名，确定激活簇、每个激活簇中激活设备的数量以及含有冲突信息的冲突模式，所述冲突信息关于所述接收的唯一簇签名的干扰；并为所述激活簇中的每一个中的所有激活无线通信设备分配资源总量；以及所述传输步骤进一步括传输关于所述分配资源的资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式，其中所述资源分配信息包括关于用于所述激活簇中的每一个中的激活无线通信设备的资源总量的信息。
在第七方面的第三实施形式中，所述传输步骤包括以广播传输方式传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式至所述激活无线通信设备；或者，所述传输步骤包括以多播传输方式传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量、所述冲突模式以及标识所述激活簇的簇身份标识至所述激活无线通信设备。
在第七方面的第四实施形式中，将每个簇中的一个无线通信设备作为簇头通信设备分配给所述簇，其中所述传输步骤进一步包括与所述唯一簇签名一起传输簇头信息至每个簇中的所述一个簇头通信设备；以及所述传输步骤进一步包括传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式至每个激活簇中的所述簇头无线通信设备。
通常，需要补充说明的是权利要求以及以下实施例中定义的所有无线通信设备、基站和对应的装置、单元和功能可以通过软件或硬件元件或其任何种类的组合实施。此外，所述无线通信设备和基站的功能可以通过处理器实施，或可以包括处理器。通过本说明书中所描述的各个实体执行的所有步骤以及描述成将通过各个实体执行的功能性意指相应实体用于执行相应功能性和步骤。即使在以下具体实施例的描述中，将由一般实体执行的具体功能性或步骤并未反映在执行所述具体步骤或功能性的所述实体的具体详细元件的描述中，本领域的技术人员也应该清楚，这些方法和功能性可以用相应的软件或硬件元件或其任何种类的组合实施。
附图说明
下文相对于本发明的实施例且参考附图详细阐述本发明，在附图中
图1示出包括基站和多个无线通信设备的无线通信系统的示意性实例；
图2示出随机接入程序的通用实例；
图3a、b、c和d示出含有本发明执行的不同阶段的场景的示意性实例；
图4示出全双工情形下本发明的各阶段中执行的各步骤的流程图实例；
图5示出半双工情形下本发明执行的各阶段的示意性流程图；
图6示出本发明的无线通信设备的示意性实例；
图7示出根据本发明的簇头通信设备的示意性实例；
图8示出根据本发明的基站的示意性实例；
图9示出本发明的用于生成和检测唯一簇签名的场景的示意性可视化；以及
图10示出测量矩阵结构的示意性实例。
在附图中，相同的附图标记用于相同或至少功能等同的特征。
具体实施方式
如以上发明内容中所述，本发明涉及无线通信系统，所述无线通信系统包括基站10和多个布置成簇C1、C2和C3的无线通信设备11。图3a、图3b、图3c和图3d示出示意性实例，示出基站10和无线通信设备11根据本发明执行的各通信和处理阶段的更多场景。根据如上定义的第一方面及其各实施形式定义本发明的无线通信设备11。如上定义的第三方面及其实施形式中定义根据本发明的基站10。如上定义的第二方面及其实施形式中定义指定为簇头通信设备的无线通信设备12的可选实例。这种簇头通信设备可以为具有各自定义的功能性并包括所描述的簇头通信设备的附加功能性的无线通信设备11，或者簇头通信设备可以为只包括并执行所描述的簇头通信设备功能性的无线通信设备。
需要进一步理解的是根据本发明的基站10包括如背景技术部分解释的基站1的功能性。类似地，本发明的无线通信设备11包括如背景技术部分所述的无线通信设备2的功能性。另外，图2示出的随机接入程序的流程图相同地适用并实施于本发明的基站10和无线通信设备11。因此，如图6所示根据本发明的无线通信设备11的示意性框图、如图7所示本发明的簇头通信设备12的示意性框图以及如图8所示本发明的基站10的示意性框图只展示和描述与根据本发明实施功能性相关的功能性。需要呈现用来使对应的无线通信系统中的通信和处理可行的功能性已为技术人员熟知，不再具体描述。因此，图6所示的无线通信设备11包括天线61，用于在无线通信系统中接收和传输信号：以及接收装置62和传输装置63，分别用于与天线61合作执行必要的接收和传输功能性。在与接收装置62和传输装置63连接的控制装置64中执行通用处理和控制功能。进一步地，存储装置65与控制装置64连接，以存储必要的信息和信号。类似地，图7所示的簇头通信设备12包括天线71，用于在无线通信系统中传输和接收信号；以及接收装置72和传输装置73，分别用于与天线71合作执行接收和传输功能性。进一步地，提供与存储装置75连接的控制装置74，其中控制装置74用于执行必要的处理功能性，下文将更详细地描述，并与接收装置72和传输装置73连接。图8所示的基站10包括天线81，用于在无线通信系统中传输和接收信号；以及与天线81连接的接收装置82和传输装置83，分别用于与天线81合作执行必要的接收和传输功能性。控制装置84用于与存储装置85合作执行必要的处理功能性，存储装置85用于存储需要的信号和信息。控制装置84通常与接收装置82和传输装置83连接。一般而言，无线通信设备11、簇头通信设备12和基站10的接收装置62、72和82用于执行各自描述和定义的接收功能性。无线通信设备11、簇头通信设备12和基站10的传输装置63、73和83用于执行各自描述和定义的传输功能性。无线通信设备11、簇头通信设备12和基站10的控制装置64、74和84用于针对各自接收的信息和各自待传输的信息，执行本说明书中描述的以及权利要求中定义的所有处理、控制、生成和分配等功能性。存储装置65、75和85与对应的控制装置64、74和84合作，分别存储接收的信息或待传输的信息。
根据本发明，设备11分成簇C1、C2和C3，因此可以一次处理大批类似请求。由于例如位置接近、业务类型相同等原因，一般来说设备11呈现出高度相关的行为，所以，根据一些标准将设备11分成簇是合理的。设备11可以根据不同特征归类至多个簇C1、C2和C3。例如，建筑物中的温度传感器可以归类为建筑物温度管理，也可以为火警系统的一员。在设备向网络注册过程中已知BS 10和设备11的簇结构，并定期更新。
此外，因为MTC流量以大量设备11间的偶发通信为特征，所以每个设备11激活的可能性较低，由此在检测活动中呈现出一定水平的稀疏性。
例如，在电子健康系统中，患者具有多个粘附于他/她身体的测量设备11，用来追踪他/她的健康状况。这些设备11包含测量体温、血压和心跳速率等的传感器。因此，将这些设备11归类为相同的簇C1或C2或C3是合理的。但是，在某一时刻，医院只有少量病人观测异常症状。在此情况下，触发粘附于患者的几个传感器即设备11，并开始接入网络报告患者的状态，例如心跳速率传感器和血压传感器。如果簇的一个或多个设备11是激活的，则簇C1、C2和C3称为“激活”的。因此一般来说，在某一时刻，只有几个簇是激活的，并且只触发那些激活簇中的少量设备11向网络报告。因此，可以定义双重稀疏模式，即块稀疏和块内稀疏来模型化设备11的激活状态。由此，块稀疏是指在某一时刻只有簇C1、C2或C3中的几个变为激活状态，块内稀疏是指相同簇C1、C2或C3中只有几个设备是激活的。
此外，网络中BS 10和每个设备11还具有从其它设备11发送来的(估计的)信道信息，用于本发明设备检测的算法需要所述信道信息。可以通过统计信道知识、基于位置的估计或长期观测获取信道信息，并存储在每个设备11的存储装置75和BS 10的存储装置85中。
此外，提前进行每个簇C1、C2和C3中设备11的排序，以便BS 10确定激活设备访问分配资源块的顺序。从而，激活设备根据在簇中的排序访问对应资源。例如，分配两个资源块给特定簇C1、C2或C3，其中簇C1、C2或C3中两个设备11是激活的。随后，排序较高的激活设备访问用于传输的第一资源块，排序较低的设备访问第二资源块。可以根据预定义的规则对设备11排序，例如根据设备身份标识(identification，ID)、业务优先级等顺序。BS 10提前通知设备排序信息，并将其存储在每个设备11的存储装置75中。
本发明中，簇C1、C2和C3中的每一个中的设备11分配有唯一簇签名，本说明书中也称为唯一压缩签名或简称签名，用来向网络指示设备的激活状态，即对于网络(系统)中的簇是唯一的，签名的设计与LTE RA进程中的前导(Zadoff-Chu序列)不同，下文“签名设计”部分将详细介绍。压缩签名中的每一个向特定簇指示其成员，在设备注册阶段通知对应簇C1、C2和C3中的设备11所述压缩签名，并存储在每个设备11的存储装置75中。此外，如果需要，压缩签名的特定设计也可以指示簇的其它属性，例如簇中每个设备11请求的资源块数量。
全双工系统允许同时在两个通信方向传输数据，意味着可以同时传输和接收信号，而半双工系统每次只允许单方向通信。通常，术语“全双工”和“半双工”用来描述点对点系统，但在本说明书中，扩展为描述多个连接的彼此通信的实体或设备组成的多点系统。因此，在本说明书中，“全双工”意味着设备11或BS 10可以在无线信道上同时传输和接收数据。根据网络配置中设备是否支持全双工模式，提出的分布式设备检测和资源分配方案将区分为两种情况。
如果支持全双工模式，提出的方案主要由四个阶段构成，如图3a、b、c和d以及图4的流程图(全双工情形)中示意性所示。
图3a：阶段1(分簇)：因为设备11分为簇C1、C2和C3，且每个簇C1、C2和C3中的设备11对应设计成获取唯一压缩签名(即唯一簇签名)，所以BS 10通知设备11所有这些相关信息并定期更新。信息包含簇身份标识、标识每个簇中设备的设备身份标识、关于设备的资源访问排序的排序信息以及压缩签名，信息分别分发给簇中的每一个(步骤S41)。每个簇C1、C2和C3中只有单个压缩签名，并且只向对应的簇C1、C2和C3中所有的设备11发布这个唯一签名。
图3b：阶段2(信号获取)：一旦切换至激活状态开始接入网络，设备同时传输压缩签名至对应的BS 10和相同簇中其它激活设备11(全双工)，或传输至对应的BS 10和簇头通信设备12(半双工)，以向网络指示其激活状态。所有设备11和BS 10使用全双工收发器接收所传输的签名的独立线性组合。
图3c：阶段3(BS 10侧解码)：BS 10检测激活簇、每个簇C1、C2和C3的激活设备的数量以及含有冲突信息的冲突模式，所述冲突信息关于接收的压缩签名的干扰。随后BS 10向设备11广播该信息并相应地为激活簇中的每一个分配一定量的资源(步骤S43)。BS 10也可以通过指示检测的簇ID向那些检测的激活簇中的激活设备多播信息。
图3d：阶段4(设备侧解码)：每个激活设备使用接收的压缩签名和在阶段3从BS 10接收的广播信息，对其对应的簇C1、C2和C3执行设备检测。随后激活设备检测其在簇中所有激活设备中的排序，并访问BS 10分配的用于传输的对应资源(步骤S44)。
为了说明，假设网络，即无线通信系统中部署100个设备11，从1到100编索引。然后每10个设备分为一个簇C1、C2和C3，形成10个尺寸为10的簇。每个簇C1、C2和C3中的设备11根据索引顺序排序。在设备向网络发起注册期间BS 10通知每个簇C1、C2和C3中的设备11使用的唯一压缩签名。在某一时刻，触发例如簇C1中的设备4和9以及簇C3中的设备26和29为激活状态。随后这些设备开始传输压缩签名以指示其激活状态，每个设备请求一个用于传输的资源块。BS 10和设备使用全双工收发器接收激活设备传输的压缩签名的线性组合(步骤S42)。BS 10能够检测到簇C1和C3为激活簇，每个簇含有两个激活设备。随后向簇C1和C3中的激活设备广播信息，并分别为簇C1和C3分配两个资源块(步骤S43)。一接收到广播消息，激活设备使用自身接收的压缩签名执行设备检测(步骤S44)。例如，簇C1中的设备4检测到所在簇中设备9和其自己是激活的。因为设备4索引较小，其排序更高，所以设备4访问BS10分配给簇C1用于传输的第一资源块，而设备9访问第二资源块。相同的方法也适用于设备26和29。通过这种方式，BS 10基于检测到的每个簇中激活设备的数量，为检测到的激活簇分配一定数量资源块，激活设备基于其自身簇的设备检测访问对应的资源。
但是，如果设备11不支持全双工操作，应用的是半双工情形，提前为簇C1、C2和C3中的每一个定义簇头，即簇头通信设备12。基于不与同一簇中其它设备同时传输的特性选择簇头。或者，如果簇C1、C2和C3中设备11中的一个支持全双工传输，可以指定该设备为簇C1、C2和C3的簇头12。簇头应该知道簇结构以及从簇成员到簇头的估计信道信息。
为达到这个目的，非全双工(即半双工)假设下提出的方案执行以下过程(如图5所示)。首先，BS 10在设备注册期间通知设备11和簇头12包含簇头身份标识和全双工假设下阶段1提到的信息的簇信息(步骤S51a和S51b)。之后，在信号获取阶段，在激活设备传输其独立签名以指示激活状态之后，簇头12收集自身测量结果，即传输的签名的线性组合(步骤52a和52b)。BS侧的解码过程与全双工假设下阶段3的过程相同(步骤S53)。然后，激活簇的簇头对其对应的簇C1、C2和C3执行设备检测，并使用与全双工假设下阶段4提出的相同的解码算法检测簇中激活设备的排序。随后簇头12向簇中其余激活设备广播、多播或单播解码后的排序信息(步骤54)，然后那些激活设备基于排序访问对应的用于传输的资源。
可选地，每个簇C1、C2和C3可以具有多个簇头12，所有设备11都可以视为对应簇的簇头，然后设备11执行如上文所述的所有解码过程。最后一个步骤中只有簇中具有预定义最高排序的非激活设备向簇中其余设备广播解码后的信息(步骤54)。
下面对部分对应描述提出的用于签名设计(即唯一簇签名的设计)的算法细节和BS侧和设备侧的解码过程。
假设M2M网络具有N个根据某预定义的标准提前分为L个相同尺寸d的簇(N、L和d是自然数)。如前所定义，设备中的双重稀疏，即块稀疏和块内稀疏分别为KB和KI。也就是说，L个簇中只有KB个是激活的，每个簇中激活设备的数量最多为KI。此外，SB表示为块支撑域，定义为激活簇的索引的集合。类似地，SI,l表示为块内支撑域，指示簇l中激活设备指数的集合。因为设备的激活模式是KB块稀疏和KI块内稀疏，所以我们已知所有簇C1、C2和C3的集合|SB|＝KB和|SI,l|≤KI的基数。
因此，网络中激活设备的总数是K≤KBKI。由于MTC中事件发生的稀疏性质，K<<N。此处长度为N的K稀疏二进制序列x用于模型化设备11的激活模式，项“1”指示对应设备是激活的，“0”指示非激活。此外，xl,l∈{1,…,L}表示为簇l的状态向量。因此，在基于CS的应用中将设备的激活模式建模成具有附加块内结构的特定块稀疏信号。
将CS相关技术应用于提出的分布式设备检测和资源分配方案中，以重构K稀疏向量x。传输场景和目标问题可以模型化为图9所示的基于CS的应用，其中“BS侧块支撑域重构”和“设备侧块内支撑域重构”部分将介绍具体算法。
首先，激活设备中的每一个传输专门设计的压缩签名至网络，以指示激活状态，压缩签名对应于CS理论中测量矩阵A的某一列。激活设备传输的压缩签名在无线信道中重叠，BS10和设备都收集传输的签名的线性组合。首先，BS 10检测激活簇SB以及每个簇中激活设备的数量|SI,l|。随后BS 10向设备广播该信息并相应地为检测到的簇分配一定量的资源。然后，激活设备使用BS广播的广播信息及其自身接收的压缩签名以分布式方式来执行设备检测，最终可以使用提出的方案重构设备的激活模式x。激活设备中的每一个了解其所在簇中的所有激活设备SI,l并基于自己在簇中的排序访问对应的指定资源块。
这里的关注对象是在BS侧执行块支撑域重构，在设备侧执行块内支撑域重构。具体来说，目的是在BS侧获取所有簇的SB和|SI,l|的精确估计，之后在设备侧获取簇中的每一个的SI,l的精确估计。
签名设计
CS理论应用于网络中设备11引发的传输。为达到这个目的，引入大小为M×N的测量矩阵A，测量矩阵A的每一列，比如ai表示的列i，对应于第i个设备发送的压缩签名，如果该设备是激活的。Γ(R,T,L,d,α)表示的是矩阵上含有RT行和Ld列的特定分布，测量矩阵A是从此分布中抽取的结构化随机矩阵，即A～Γ(R,T,L,d,α)。
如图10所示，测量矩阵A由T个表示为At的个体随机矩阵的垂直串连组成，其中t∈{1,…,T}。同时，每个At由L个子矩阵At,l的水平串连组成，其中l∈{1,…,L}。每个At,l是稀疏矩阵，精确包含d个位于相同行且具有相同值的非零组分。含有非零元素的行的索引是统一从集合{1,…,R}中随机选择的，非零组分的可能性取值为±α，各有1/2可能性。对于At,l的给定实现，假设ht,l∈{1,…,R}表示含有非零项的At,l的行的索引，st,l∈{-α,+α}为At,l中非零组分的对应值。
为达到这个目的，设备传输的压缩签名中的每一个，也即结构化测量矩阵A的对应列，是具有长度为M稀疏度为T的稀疏序列。
BS 10侧的块支撑域重构
如先前所提到，BS侧的解码过程旨在检测激活簇的数量和每个簇中激活设备的数量，即获取所有激活簇的块支撑域SB和块内支撑域|SI.l|的精确估计。
HB表示为设备和BS之间的信道矩阵，ζ表示为热噪声向量。然后通过下式得出BS在某个时刻接收的信号/测量结果y：
y＝AHBx+ζ (1)
为了说明，假设使用无噪声传输收集测量结果，y＝AHBx。因为假设设备侧已知信道知识HB，在发送侧采用例如，信道矩阵HB +的伪逆。然后通过下式得出在BS侧获取的测量结果：
y＝AHBHB +x＝Ax (2)
扩展Count-Sketch过程来实现BS侧的解码过程，按下文实施。
yt表示为y的子向量，对应于藉由子矩阵A获取的测量结果，即yt＝Atx，其中t∈{1,…,T}。对于每个t，通过对对应的观察结果yt的项编索引和按比例调整形成信号估计建模为回顾每个At由L个子矩阵At,l水平串连组成，子矩阵At,l为稀疏矩阵，含有d个位于相同行ht,l且具有相同值st,l的非零组分。然后如果设备ⅰ属于第l个簇，通过下式得出的个体项：其中i∈{1,…,N}。之后，形成信号估计通过下式得出其各项：
换言之，获取信号估计的每个项作为估计的对应项的中位数。类似地，可以通过下式得出分块估计
对于簇l∈SB的给定xi估计精确对应于簇l的信号，不论何时ht,l与不同，其中所有满足以下条件：
其中第二个步骤由At，l结构推断出，At，l同一行上含有相等非零元素，最后一个步骤由xi∈{0，1}是从二进制集中抽取的推断出。
通过在经由(4)获取的所有个体估计中以块为单位取中位数，第l个簇的估计中的每一个对应于|SI，l|，即BS侧块支撑域重构的最终目的。此外，块内支撑域集合|SI，l|的尺寸可以通过下式获取：
因为|SI,l|指示簇l中激活设备的数量，所以将那些含有|SI,l|>0的簇标记为“激活”，并由BS 10检测到。
此外如果个体估计远大于分块估计即则指示使用索引i的对应测量受到其它簇的强力干扰。由此，将测量标记为“冲突”，并针对对应簇将其索引保持为冲突模式。
此外，使用块稀疏KB通过下式计算式(5)保持的条件的概率：
通过应用所有簇的一致限来保证式(5)的条件，导致要求R＝O(KB)以及T＝O(logL)来保证BS侧极大概率的可靠块重构。
检测到网络中的激活簇、每个激活簇(无需准确知道是哪个簇)中激活设备的数量以及测量结果中的冲突模式之后，BS 10向设备广播该信息，并相应地为激活簇分配一定量资源。
设备侧块内支撑域重构
在获取阶段，任一激活设备或簇头也收集自身的测量结果，即激活设备传输的压缩签名的线性组合。如先前所提到，设备使用收集的测量结果和BS 10广播的广播消息作为辅助信息，执行块内支撑域重构，以检测其在在对应簇中激活设备中的索引顺序。
7.1部分中签名设计采用测量矩阵A，再次假设无噪声传输，则通过下式得出设备侧收集的测量结果：
其中HI是大小为N×N的矩阵，表示设备之间的无线信道。
根据测量矩阵A的具体结构，A的大小为M×d的子矩阵Al表示为第l个簇中的设备利用的签名集合。由此，Al只包括含有非零组分的T行，索引用集合Dl表示。因此，为了执行块内支撑域重构，需要关注yD,l，yD,l是由对应于Dl的yD的各项组成的向量。表示为的大小为T×d的子矩阵，含有对应于Dl的行的垂直串连和簇l的列，所以，
通过设备之间无线信道引入的的随机性，可以使用一些标准贪婪算法，例如正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)或迭代硬阈值(Iterative HardThresholding，IHT)来执行块内支撑域重构。另外，可以利用来自BS 10的关于收集的测量结果中激活设备的数量|SI，l|和冲突模式的反馈信息进一步优化算法。一方面，为了更可靠的处理，可以丢弃BS检测到的那些受到来自其它簇强力干扰的冲突测量结果。另一方面，可以限制实施贪婪算法所需的迭代的数量为SI，l|，因为已经知道支撑域的基数，由此大大降低计算复杂度。表1中概括具体算法。
表1：用于块内支撑域重构的扩展贪婪算法
已经证明，对于某一随机测量矩阵，如果测量结果的数量M≥cK log N，可以使用CS方法可靠地重构k稀疏信号，其中c是常量。对于当前具体问题，因为所关注的信号大小为d，且稀疏度为KI，如果有效测量结果的数量满足以下等式，则可以高概率地解码块内支撑域。
T＝cKI log d＝O(KI log d) (10)
本发明描述的方法研究大规模M2M通信网络中的分布式设备检测和资源分配。描述的方法可以广泛应用于所有种类的现有M2M设备，在移动性类型、计算能力等方面没有特殊要求和局限性。
本发明利用用于网络激活模式的分布式检测的压缩感知框架，来促进MTC网络中有效的资源分配，所述压缩感知框架利用设备行为的相关性和设备激活模式的稀疏性。通过在算法中应用分布式方案和优化，本发明实现网络尺寸较好的可扩展性，充分降低了计算复杂度，由此使得检测过程性能更稳定，尤其是在提高检测概率和减少接入时延方面。
发明人使用描述的方法做出基本的评价。实验中，设定网络中设备的数量为N＝10000，这些设备分为L＝100个相同尺寸d＝100的簇。稀疏度K＝KBKI设置在区间10到100内。将所提出的方案与两个传统接入方案：LTE随机接入程序和传统基于簇的方法进行比较，其中簇头汇聚消息/请求簇中其余部设备。
据观察，在检测概率和接入时延方面，本发明的方案明显优于传统方法，由此相对网络中部署的设备不断增加的数量展示出更可靠的性能。
本发明不限于具体实例，尤其是不限于通信标准LTE。以上所述的本发明可应用于任何合适的无线通信标准以及含有基站和/或多个无线通信设备的无线通信系统。
在此结合各种实施例描述了本发明。但本领域技术人员通过实践本发明，研究附图、本发明以及所附的权利要求，能够理解并获得公开实施例的其他变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，“一”不排除多个。单个处理器或其它单元可满足权利要求中描述的几项的功能。在仅凭某些措施被记载在通常不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。计算机程序可存储或分发到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信系统分发。

Claims (16)

1.一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(11)，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备(11)分配给所述簇中的一个，并包括：
接收装置(62)，用于从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；
存储装置(65)，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及
传输装置(63)，用于在所述无线通信设备(11)切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，
其中所述无线通信设备(11)用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收的资源分配信息访问资源。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备(11)，其特征在于，
所述接收装置(62)进一步用于从所述基站与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中的设备(11)的设备身份标识以及关于所述一个簇中设备的资源访问排序的排序信息。
3.根据权利要求2所述的无线通信设备(11)，其特征在于，
所述接收装置(62)进一步用于从所述基站(10)接收响应于所述接收的唯一簇签名而发布的所述资源分配信息，其中所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中所有激活无线通信设备的资源总量的信息；以及
进一步包括控制装置(64)，用于基于所述接收的资源分配信息和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。
4.根据权利要求3所述的无线通信设备(11)，其特征在于，
所述接收装置(62)进一步用于从所述基站(10)与所述资源分配信息一起接收所述簇中激活设备的数量和冲突模式；以及
所述控制装置(64)进一步用于基于所述接收的资源分配信息、所述接收的所述簇中激活设备的数量、所述接收的冲突模式和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。
5.根据权利要求4所述的无线通信设备(11)，其特征在于，
所述接收装置(62)进一步用于同时从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及
所述控制装置(64)用于基于所述接收的所述簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的所述设备身份标识和从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收的唯一簇签名，标识所述簇中的其它激活设备。
6.根据权利要求1或2所述的无线通信设备(11)，其特征在于，
所述接收装置(62)进一步用于从所述基站(10)与所述唯一簇签名一起接收簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为簇头通信设备(12)，且所述接收装置(62)进一步用于从所述簇头通信设备(12)接收所述资源分配信息，其中所述接收的资源分配信息包括关于待访问的资源的具体信息。
7.一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(12)，所述无线通信系统包括基站(10)和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备(12)分配给所述簇中的一个作为簇头通信设备(12)，并包括：
接收装置(72)，用于从所述基站(10)接收分配给所述一个簇的唯一簇签名和簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为所述簇头通信设备(12)；
控制装置(74)，用于响应于从所述一个簇中的激活无线通信设备接收的唯一簇签名，生成资源分配信息；以及
传输装置(73)，用于传输所述资源分配信息至所述一个簇中的所述激活无线通信设备。
8.根据权利要求7所述的无线通信设备(12)，其特征在于，
所述接收装置(72)进一步用于从所述基站(10)与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述一个簇中的无线通信设备的设备身份标识以及关于所述一个簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。
9.根据权利要求8所述的无线通信设备(12)，其特征在于，
所述接收装置(72)进一步用于：
同时从所述一个簇中各激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及
从所述基站接收资源分配信息，所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中的所述激活无线通信设备的资源总量的信息、所述簇中激活设备的数量和冲突模式，
其中，
所述控制装置(74)进一步用于基于所述接收的唯一簇签名、所述接收的所述一个簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的所述设备身份标识，标识所述一个簇中的激活无线通信设备；以及基于从所述基站(10)接收的所述资源分配信息和先前接收的所述排序信息，为所述一个簇中标识的激活无线通信设备分配具体资源；以及
所述传输装置(73)进一步用于传输关于所述具体分配资源的具体资源分配信息至所述一个簇中标识的激活无线通信设备。
10.一种用于无线通信系统中无线通信的基站(10)，所述无线通信系统包括基站(10)和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，所述基站(10)包括：
控制装置(84)，用于生成并为所述簇中的每一个及其中各无线通信设备分配唯一簇签名；以及
传输装置(83)，用于传输所述生成和分配的唯一簇签名至所述多个无线通信设备(11)。
11.根据权利要求10所述的基站(10)，其特征在于，
所述传输装置(83)进一步用于与所述唯一簇签名一起传输附加信息至所述多个无线通信设备(11)，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中无线通信设备(11)的设备身份标识以及关于所述簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。
12.根据权利要求10或11所述的基站(10)，其特征在于，包括接收装置(82)，用于同时从各无线通信设备(11)接收唯一簇签名，其中，
所述控制装置(84)进一步用于基于所述接收的唯一簇签名，确定激活簇、每个激活簇中激活设备的数量以及含有冲突信息的冲突模式，所述冲突信息关于所述接收的唯一簇签名的干扰；并为所述激活簇中的每一个中的所有激活无线通信设备分配资源总量；以及
所述传输装置(83)进一步用于传输关于所述分配资源的资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式，其中所述资源分配信息包括关于用于所述激活簇中的每一个中的激活无线通信设备的资源总量的信息。
13.根据权利要求12所述的基站(10)，其特征在于，
所述传输装置(83)用于以广播传输方式传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式至所述激活无线通信设备；或者，
所述传输装置(83)用于以多播传输方式传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量、所述冲突模式以及标识所述激活簇的簇身份标识至所述激活无线通信设备。
14.根据权利要求12所述的基站(10)，其特征在于，将每个簇中的一个无线通信设备作为簇头通信设备分配给所述簇；
所述传输装置(83)进一步用于与所述唯一簇签名一起传输簇头信息至每个簇中的所述一个簇头通信设备；以及
所述传输装置(83)进一步用于传输所述资源分配信息、所述每个激活簇中激活设备的数量和所述冲突模式至每个激活簇中的所述簇头无线通信设备(12)。
15.一种无线通信系统，其特征在于，包括：
多个根据权利要求1到6中任一权利要求所述的无线通信设备(11)，以及根据权利要求10到14中任一权利要求所述的基站(10)；或者，
多个根据权利要求1、2或6中任一权利要求所述的无线通信设备(11)，根据权利要求7到9中任一权利要求所述的无线通信设备(12)，以及根据权利要求10到14中任一权利要求所述的基站(10)。
16.一种无线通信系统中资源分配的方法，所述无线通信系统包括基站(10)和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，
所述基站为所述簇中的每一个及其中各无线通信设备(11)生成并分配唯一簇签名，以及传输所述生成和分配的唯一簇签名至所述多个无线通信设备(11)；以及
每个无线通信设备(11)存储接收的所述无线通信设备所分配至的簇的唯一簇签名，当所述通信设备切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，接收资源分配信息并基于所述接收的资源分配信息访问资源。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112243213A (zh) * 2020-09-30 2021-01-19 北京航空航天大学 车联网中车辆分簇方法、装置、设备及可存储介质
CN114556975A (zh) * 2019-08-14 2022-05-27 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 高效组播

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108024352A (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 索尼公司 用于资源管理装置、数据库和对象的电子设备和方法
US11025587B2 (en) 2018-10-31 2021-06-01 EMC IP Holding Company LLC Distributed network internet protocol (IP) address management in a coordinated system
US10681003B2 (en) * 2018-11-02 2020-06-09 EMC IP Holding Company LLC Rebalancing internet protocol (IP) addresses using distributed IP management
WO2020147076A1 (en) * 2019-01-17 2020-07-23 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd. Overhead reduction in channel state information feedback
EP3716243A1 (en) 2019-03-28 2020-09-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Methods, apparatuses and computer programs for vehicles and for a base station of a mobile communication system
CN111555994B (zh) * 2020-05-22 2021-04-02 西北工业大学 一种基于最大箕舌线准则算法的簇稀疏信道估计方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006027933A1 (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Nec Corporation グループ署名システム、メンバ状態判定装置、グループ署名方法及びメンバ状態判定プログラム
WO2011087826A1 (en) * 2009-12-22 2011-07-21 Interdigital Patent Holdings, Inc. Group-based machine to machine communication
US20140169283A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Fujitsu Limited System and Method for Optimized Access Messaging in a Wireless Network
CN104105072A (zh) * 2014-07-30 2014-10-15 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 混合多播方法和混合多播系统
US20150282155A1 (en) * 2012-12-19 2015-10-01 Sony Corporation Base station and associated method for assigning uplink resources to terminal devices with a similar traffic profile

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2384049B1 (en) * 2010-04-29 2012-10-03 Alcatel Lucent Transmission of signalling information to a cluster of terminals moving together
KR20120070443A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 한국전자통신연구원 사물통신 디바이스의 데이터 전송 방법 및 이를 이용하는 이동통신 시스템
US10129687B2 (en) * 2014-08-11 2018-11-13 Biobit, Inc. Compressed sensing with machine-to-machine communication

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006027933A1 (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Nec Corporation グループ署名システム、メンバ状態判定装置、グループ署名方法及びメンバ状態判定プログラム
WO2011087826A1 (en) * 2009-12-22 2011-07-21 Interdigital Patent Holdings, Inc. Group-based machine to machine communication
US20140169283A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Fujitsu Limited System and Method for Optimized Access Messaging in a Wireless Network
US20150282155A1 (en) * 2012-12-19 2015-10-01 Sony Corporation Base station and associated method for assigning uplink resources to terminal devices with a similar traffic profile
CN104105072A (zh) * 2014-07-30 2014-10-15 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 混合多播方法和混合多播系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114556975A (zh) * 2019-08-14 2022-05-27 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 高效组播
CN112243213A (zh) * 2020-09-30 2021-01-19 北京航空航天大学 车联网中车辆分簇方法、装置、设备及可存储介质
CN112243213B (zh) * 2020-09-30 2021-10-26 北京航空航天大学 车联网中车辆分簇方法、装置、设备及可存储介质

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