CN112040550A - 利用不同的路径损耗的设备的随机接入方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于无线通信的方法、装置和计算机程序产品。根据一个实施例，一种对设备进行操作的方法包括：从多个信号格式中选择信号格式，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案；以及根据所选择的信号格式向基站发送针对随机接入的请求。

Description

利用不同的路径损耗的设备的随机接入方法
本申请是申请日为2015年9月25日、申请号为201580054573.5、名称为“利用不同的路径损耗的设备的随机接入方法”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2014年10月9日递交的题为“RANDOM ACCESS METHOD OFDEVICES WITH DIFFERENT PATH LOSS”的美国临时申请序列号No.62/062,126、以及于2014年11月25日递交的题为“RANDOM ACCESS METHOD OF DEVICES WITH DIFFERENT PATHLOSS”的美国专利申请No.14/553,980的权益，以引用方式将上述申请的全部内容明确并入本文。
技术领域
概括地说，本公开内容涉及通信系统，更具体地说，涉及用于支持可能需要相对低的吞吐量的应用(例如，物联网(IoT)应用)的移动通信系统。
背景技术
无线通信系统被广泛地部署以提供诸如电话、视频、数据、消息传送和广播之类的各种电信服务。典型的无线通信系统可以使用能够通过共享可用的系统资源(例如，带宽、发射功率)来支持与多个用户进行通信的多址技术。此类多址技术的示例包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统以及时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。
在各种电信标准中已采纳这些多址技术，以提供使得不同的无线设备能够在城市、国家、地域、甚至全球级别上进行通信的公用协议。一种新兴的电信标准的示例是长期演进(LTE)。LTE是第三代合作伙伴计划(3GPP)发布的通用移动电信系统(UMTS)移动标准的增强集合。LTE被设计为通过改善谱效率、降低成本、改善服务、利用新频谱来更好地支持移动宽带互联网接入，并在下行链路(DL)上使用OFDMA、在上行链路(UL)上使用SC-FDMA、以及多输入多输出(MIMO)天线技术来与其它开放标准更好地集成。
发明内容
根据本公开内容的各方面，使用一种根据所提到的标准中的一个或多个标准来操作的移动通信系统以支持可能需要相对低的吞吐量的应用(例如，IoT应用)。
在本公开内容的一方面中，提供了一种方法、计算机程序产品和装置。根据一个实施例，一种对设备进行操作的方法包括：从多个信号格式中选择信号格式，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案；以及根据所选择的信号格式向基站发送针对随机接入的请求。
根据一个实施例，一种对基站进行操作的方法包括：监视预先确定的时间和频率资源集合以从设备接收针对随机接入的请求；从多个信号格式之中确定所述请求的信号格式，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案；以及基于所确定的信号格式来恢复所述请求。
附图说明
图1是示出了接入网络的示例的图。
图2是示出了发送针对随机接入的请求的示例的图。
图3(a)和图3(b)示出了时间频率资源利用的示例。
图4是一种对设备进行操作的方法的流程图。
图5是一种对基站进行操作的方法的流程图。
图6是示出了在示例性装置中不同的模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流程图。
图7是示出了用于采用处理系统的装置的一种硬件实现的示例的图。
图8是示出了在示例性装置中不同的模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流程图。
图9是示出了用于采用处理系统的装置的一种硬件实现的示例的图。
具体实施方式
以下结合附图所阐述的具体实施方式旨在作为对各种配置的描述，而非旨在表示可以实施本文所描述的概念的配置。出于提供对各种概念的透彻理解的目的，具体实施方式包括具体的细节。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实施这些概念。在一些实例中，以框图形式示出公知的结构和组件以避免混淆这些概念。
现在将参照各种装置和方法来呈现电信系统的若干方面。这些装置和方法将在下面的具体实施方式中进行描述，并在附图中通过各种框、模块、组件、电路、步骤、过程、算法等等(其统称为“要素”)来予以示出。可以使用电子硬件、计算机软件、或者其任意组合来实现这些要素。至于这些要素是实现为硬件还是软件，这取决于特定的应用和施加在整体系统上的设计约束。
举例而言，要素或者要素的任何部分或者要素的任意组合可以用包括一个或多个处理器的“处理系统”来实现。处理器的示例包括被配置为执行贯穿本公开内容所描述的各种功能的微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立硬件电路和其它适当的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。无论是称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它术语，软件应当被广义地解释为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行的线程、过程、函数等等。
因此，在一个或多个示例性实施例中，可以在硬件、软件、固件、或者其任意组合中实现所描述的功能。如果在软件中实现，则所述功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或者编码为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是能够由计算机存取的任何可用介质。通过举例而非限制性的方式，此类计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、压缩光盘ROM(CD-ROM)或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备，或者可用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望程序代码并且可以由计算机存取的任何其它介质。上面各项的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
图1是示出了接入网络100的示例的图。在该示例中，接入网络100划分成多个蜂窝区域(小区)102。每个演进型节点B(eNB)104可以支持一个或多个(例如，三个)小区。术语“小区”可以指代对特定覆盖区域进行服务的eNB和/或eNB子系统的最小覆盖区域。eNB 104还可以称为基站、节点B、接入点、基站收发机、无线基站、无线收发机、收发机功能单元、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)或者某种其它适当的术语。此外，术语“eNB”、“基站”以及“小区”在本文中可互换使用。
基站104为设备106提供接入点(例如，至演进分组核心(EPC))。设备106中的每个设备可以与基站104中的一个或多个基站相通信。根据本公开内容的各方面，设备106可以是被配置为在物联网(IoT)网络中操作的设备。此类设备可以进行不频繁的和/或长度短的数据传输。例如，对于给定的应用，设备106可以每小时进行一次或者每几个小时进行一次数据传输，或者可以在特定的数据传输中发送20至100字节。
IoT网络中的设备106的示例可以包括诸如心脏监视植入物、生物芯片应答器、安装在厨房电器中的通信设备、以及可以安装在开放环境中的智能恒温器设备之类的用户设备(UE)。
虽然在本公开内容中针对IoT网络来描述设备106，但是要理解，设备106的其它示例可以包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、卫星无线电装置、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、照相机、游戏控制台、平板设备或者任何其它类似功能设备。设备106还可以被本领域技术人员称为移动站、用户站、移动单元、用户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持装置、用户代理、移动客户端、客户端、或者某种其它适当的术语。
接入网络100所采用的调制和多址方案可以根据所部署的具体电信标准而不同。在LTE应用中，在DL上使用OFDM并且在UL上使用SC-FDMA，以便支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)二者。如本领域技术人员通过下面的详细描述将容易意识到的，本文给出的各种概念非常适合用于LTE应用。然而，这些概念可以容易地扩展到采用其它调制和多址技术的其它电信标准。举例而言，这些概念可以扩展到演进数据优化(EV-DO)或超移动宽带(UMB)。EV-DO和UMB是由第三代合作伙伴计划2(3GPP2)作为CDMA2000标准族的一部分发布的空中接口标准，并且EV-DO和UMB采用CDMA来向移动站提供宽带互联网接入。这些概念还可以扩展到：采用宽带CDMA(W-CDMA)和CDMA的其它变型(例如，TD-SCDMA)的通用陆地无线接入(UTRA)；采用TDMA的全球移动通信系统(GSM)；以及采用OFDMA的演进型UTRA(E-UTRA)、IEEE802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE 802.20和闪速OFDM。在来自3GPP组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM。在来自3GPP2组织的文档中描述了CDMA2000和UMB。所采用的实际无线通信标准和多址技术将取决于特定的应用和施加在系统上的整体设计约束。
在许可频谱中进行操作的蜂窝系统与替代技术(例如，使用未许可频谱的技术)相比可以具有一些重要的潜在优点。例如，蜂窝系统可以重用现有的基站基础设施和许可频谱。原则上，这应当允许此类系统相对于尝试使用免许可(或者未许可)频谱的系统实现显著更佳的链路预算、服务质量、可缩放性、以及部署方便。
然而，重用现有的蜂窝基础设施和频谱对于特定的应用可能引起某些考虑。例如，特定应用的性质和要求可能不同于(或者甚至显著不同于)针对其设计和优化现有蜂窝系统的应用。例如，在IoT应用的情况下，低吞吐量设备的典型业务模型可能需要IoT网络主要支持针对每个设备的不频繁的和/或小的数据传输(例如，每小时发生一次或者每几个小时发生一次的数据传输、具有20至100字节的大小的数据传输)。
在IoT应用的情况下，额外的考虑可以与UE成本相关。例如，可能优选使UE的成本比通常与通用分组无线服务(GPRS)相关联的UE低得多。在该方面，与当前的GPRS解决方案相比，优选的UE成本可能更接近于蓝牙智能和Zigbee。另一考虑可以与电池寿命相关。例如，可能优选电池寿命与GPRS相比延长。在该方面，假设合理的业务模型，优选的电池寿命可以是大约许多年。又一考虑可以与蜂窝覆盖相关。例如，可能优选室内覆盖与GPRS相比增强。在该方面，可以预想：UE可以位于室内深处；UE可以在差的覆盖位置中保持固定；和/或UE可能由于形状因子和其它成本约束而具有运行相当差的天线。
根据本公开内容的各方面，对基站的随机接入被配置为解决上面的考虑中的一个或多个考虑。
关于随机接入，在蜂窝系统中，UE可以使用一组资源块来执行初始系统接入并实现UL同步。针对随机接入的请求可以包括占用特定带宽的随机接入前导码。对随机接入前导码的传输可以限制于特定的时间和频率资源。
在诸如LTE的典型蜂窝系统中，UE发送针对随机接入的请求以便接入基站。具体而言，UE从基站接收下行链路信号并且测量该信号的强度以确定随机接入信号的发射功率。采用开环功率控制以使得UE以基站处的随机接入信号的给定接收功率为目标。此外，UE所发送的随机接入信号的调制和编码方案是固定的，以便简化基站接收机处的处理。
先前段落中所描述的设计对于UE可能是电话或智能电话的那些系统和/或针对随机接入的请求构成小的开销(例如，UE与基站之间的整个通信会话的相对小的部分)的系统可能是有效的。
然而，对于其它系统(例如，IoT系统)，所提到的设计可能不那么有效。这可能是因为IoT系统的有效载荷大小通常非常小，例如，对于每个数据事务大约为100字节。因此，针对随机接入的请求可能构成UE与基站之间整个通信会话的更显著部分。因此，本公开内容的各方面涉及优化针对IoT和其它应用的随机接入设计。具体而言，某些方面涉及优化(例如，减小)电池功耗。在某种程度(其可能是相当大的)，电池功耗可以取决于UE在其间发送数据的持续时间。
图2是示出了发送针对随机接入的请求的示例的图200。参考图2，设备206向基站204发送针对随机接入的请求208。设备206可以是IoT UE。
在发送请求208之前，设备206可以确定该设备与基站204之间的路径损耗。路径损耗反映电磁波在从设备206向基站204和/或从基站204向设备206传播时的衰减。可以用与GPRS UE测量路径损耗的方式类似的方式来测量该路径损耗。例如，设备206可以通过对下行链路参考信号接收功率(RSRP)的测量进行平均化来确定路径损耗。在该方面，设备206可以测量由基站204发送的信号。该测量可以涉及计算在固定时间段上测量的信号功率的滑动平均。
所确定的路径损耗可以用于发送针对随机接入的请求208。另外，所确定的路径损耗可以存储在设备206处以有助于针对接入的后续请求。
对于发送针对随机接入的请求，设备206从两个或更多个信号格式(例如，信号格式210、212)中选择信号格式。信号格式中的每个信号格式可以对应于对应的编码和调制方案(例如，不同的编码和调制方案)。此外，信号格式中的每个信号格式可以对应于预先确定的频率带宽。此外，信号格式中的每个信号格式可以对应于对应的持续时间。给定信号格式的持续时间可以取决于其相应的编码和调制方案。
例如，持续时间可以对应于预先确定的符号数量，并且针对信号格式(例如，图2的信号格式210、212)可以不同。因此，取决于所选择的信号格式，发送请求208可能需要较长或较短的持续时间。参考图2，信号格式212对应于与信号格式210相对应的持续时间的两倍长的持续时间。因此，如果选择信号格式212并且根据信号格式212来发送请求208，则发送请求208所需要的时间将是相对于选择信号格式210并且根据信号格式210来发送请求208的情况的两倍长。
预先确定的频率带宽可以对应于预先确定的子载波数量。
针对信号格式的不同编码和调制方案，第一信号格式(例如，信号格式212)可以比第二信号格式(例如，信号格式210)健壮。例如，二进制相移键控(BPSK)可以对应于第一信号格式，并且正交相移键控(QPSK)可以对应于第二信号格式。BPSK(其中每符号仅对1个信息比特进行编码)被认为是高度健壮的。例如，BPSK比QPSK(其中每符号对2个信息比特进行编码)健壮。BPSK与QPSK之间健壮性的差异与这两种调制方案之间最小星座点距离的差异相关。通常，较大的星座点距离对应于较高的健壮性水平。
如前面提到的，每个BPSK符号携带比每个QPSK符号少1个信息比特。因此，根据对应于BPSK的信号格式(例如，信号格式212)来发送请求208将需要发送根据对应于QPSK的信号格式(例如，信号格式210)来发送请求208的两倍的符号。因此，如果相对于信号格式210选择信号格式212，则发送请求208所需要的时间加倍。传输时间的增加引起功耗的增加。因此，使用BPSK发送请求208比使用QPSK发送请求208消耗更多的电池功率。
此外针对信号格式的不同编码和调制方案，根据另一个示例，1/3的码率可以对应于第二信号格式(例如，信号格式212)，并且2/3的码率可以对应于第一信号格式(例如，信号格式210)。1/3的码率(其中总共3比特仅携带1比特的有用信息)比2/3的码率(其中总共3比特携带2比特的有用信息)更加健壮。健壮性的差异与冗余比特数量的差异相关：1/3的码率中的2比特，相对于2/3的码率中的1比特。
如前面提到的，以1/3的码率编码的数据携带以2/3的码率编码的数据一半的有用信息。因此，发送以1/3的码率编码的请求208将需要发送以2/3的码率编码的请求208的两倍长。因此，使用1/3的码率发送请求208比使用2/3的码率发送请求消耗更多的功率。
根据本公开内容的各方面，从两个或更多个信号格式(例如，信号格式210、212)中选择信号格式以获得期望的健壮性水平。信号格式中的至少两个信号格式基于不同的编码和调制方案。例如，有效地选择对应于特定信号格式的特定调制方案(或者特定码率)以获得期望的健壮性水平。期望的健壮性水平可以取决于一个或多个因素，例如，设备206与基站204之间的所确定的路径损耗。替代地(或另外地)，期望的健壮性水平可以取决于设备206的发射功率能力。
此类方面可以与其中随机接入信号(例如，携带可能类似于请求208的请求的信号)的长度以及编码和调制对于一个或多个设备是固定的情况可区分。在该情况下，信号格式可能已固定以增加由特定设备(例如，遭受最高路径损耗的设备)发送的随机接入信号将成功到达基站的可能性。
在IoT系统中，最差情况的路径损耗可能大于在典型电话系统(例如，GPRS)中所观察到的路径损耗。这可能是因为IoT UE可以位于室内深处和/或因为IoT UE可以在差的覆盖位置中保持固定。此外，IoT UE的发射功率能力可能较弱(例如，与GPRS UE相比)。根据以上段落中所描述的情况，为了解决最差情况的场景，可以采用相对保守的编码和调制(例如，BPSK，速率1/3编码)和若干次重复来传输随机接入信号(例如，请求208)。
对于其它IOT UE(例如，未遭受最差情况的路径损耗的IOT UE)，以上方法可能导致不必要长的传输时间。上面描述的保守设计可能适合于最差情况的场景，但是对于路径损耗不大并且IoT UE能够在较短的时间量内完成对随机接入信号(例如，请求208)的传输从而减小功耗的其它场景可能是不必要的繁重。
根据本公开内容的各方面，对应于不同编码和调制方案以及传输持续时间的多个信号格式(例如，信号格式210、212)用于随机接入信号(例如，请求208)。如前面提到的，信号格式212的传输花费信号格式210的传输的两倍长。根据一个方面，如果设备206经历的路径损耗相对大(例如，大于阈值)，则设备206选择信号格式212。根据一个方面，如果设备206经历的路径损耗相对小(例如，小于阈值)，则信号206选择信号格式210。
所选择的信号格式可以用于发送针对随机接入的请求。例如，设备可以根据所选择的信号格式来发送针对随机接入的请求。另外，所选择的信号格式可以存储在设备处以有助于针对接入的后续请求。
目标接收功率(例如，在基站204处接收请求208的功率)可以针对不同的信号格式而不同。设备206可以根据所测量的路径损耗和/或设备的发射功率能力来确定要使用多个信号格式(例如，信号格式210、212)中的哪个信号格式。根据一个实施例，设备206存储关于路径损耗和/或来自先前通信会话的格式选择的信息，并根据所存储的信息来确定随机接入信号格式。可能已经与基站204进行先前的通信会话。
根据本公开内容的各方面，可以利用管理随机接入信号(例如，图2的请求208)的时间频率资源空间的若干方式之一。
图3(a)和图3(b)示出了时间频率资源利用的示例。
参考图3(a)，利用时间频率资源300以使得随机接入信道资源划分成多个非重叠的块。每个块对应于一个信号格式(例如，信号格式210、212)。每个块可以具有对应于特定信号格式的大小(例如，符号数量和子载波数量)。
例如，可以在块302-1、302-2、302-3、302-4、302-5、302-6、302-7、302-8(其中每个块具有对应于信号格式的大小)中的任何块中发送/接收基于特定信号格式(例如，图2的信号格式210)的请求。此外，可以在块304-2、304-4、304-6(其中每个块具有对应于另一个信号格式的大小)中的任何块中发送/接收基于另一特定信号格式(例如，图2的信号格式212)的请求。
因此，在块304-2、304-4、304-6中的任何块中将不会发送/接收基于信号格式210的请求，并且在块302-1、302-2、302-3、302-4、302-5、302-6、302-7、302-8中的任何块中将不会发送/接收基于信号格式212的请求。在设备(例如，设备206)和基站(例如，基站204)处已知信号格式与所提到的块之间的分配。因此，在基站处的接收机的处理可以简化。例如，基站可以在下行链路广播中指定这些分配，使得设备从广播信道中得知这些分配并且随后选择信号格式中的一个信号格式来使用。
参考图3(b)，利用时间频率资源350以使得随机接入信道资源划分成多个非重叠的块(例如，块352-1、352-2、352-3、352-4)。参考图3(b)，任何信号格式(例如，信号格式210或212)可以用于任何资源块中。不同于图3(a)的资源块302、304，资源块352不是先验划分(例如，在较早时间划分)以对应于特定的信号格式。如前面参考图3(a)所公开的，不同的信号格式使用非重叠的资源块，使得给定的资源块仅由一个特定的信号格式使用。参考图3(b)，给定的资源块可以由两个或多个不同格式的信号使用。
例如，可以在块352-1、352-2、352-3、352-4中的任何块中发送/接收基于特定信号格式(例如，图2的信号格式210)的请求。此外，可以在一对块(例如，一对块352-1和352-2，一对块352-3和352-4)中发送/接收基于另一特定信号格式(例如，图2的信号格式212)的请求。该利用向设备(例如，设备206)提供了更多灵活性。然而，该利用需要基站(例如，基站204)一旦在时间频率资源中接收信号就检测格式并且随后恢复信号。因此，图3(b)的利用具有更佳的信道资源利用但可能以增加的基站接收机复杂度为代价。为了协助基站接收机检测针对随机接入的请求，随机接入信号(例如，请求208)可以开始于由已知波形组成的前导码。根据另一方面，前导码对于所有格式(例如，信号格式210、212)是相同的。
虽然本公开内容的各方面是针对IoT设备来描述的，但要理解，此类方面可以应用于其它设备/情况。例如，所公开的各方面可以应用于UE(例如，GPRS系统中的UE)仅发送不频繁的和小的数据传输和/或UE期望(或者被要求)节省功率的情况。
图4是一种对设备进行操作的方法的流程图400。可以由UE(例如，设备106、206)来执行该方法。在402处，设备确定该设备与基站之间的路径损耗。例如，参考图2，UE 206确定该UE 206与最接近的基站204之间的路径损耗。在404处，设备从多个信号格式中选择信号格式。例如，参考图2，UE 206从信号格式210和信号格式212之中选择信号格式。在406处，设备从与所选择的信号格式相对应的预先确定的时间和频率资源集合中选择时间和频率资源。例如，参考图3(a)，UE选择对应于所选择的信号格式的块(例如，块302-1，302-2，…，302-8或者304-2，304-4，304-6)。举另一个示例，参考图3(b)，UE选择适合于所选择的信号格式的任何一个或多个块(例如，从块352-1，352-2，…之中)。在408处，设备根据所选择的信号格式向基站发送针对随机接入的请求。例如，参考图2，UE 206根据所选择的信号格式向基站204发送针对随机接入的请求。在410处，设备存储所确定的路径损耗以有助于针对随机接入的后续请求。最后，在412处，设备存储所选择的信号格式以有助于针对随机接入的后续请求。
图5是一种对基站进行操作的方法的流程图500。可以由基站(例如，基站104、204)来执行该方法。在502处，基站监视预先确定的时间和频率资源集合以从设备接收针对随机接入的请求。例如，参考图2、图3(a)和图3(b)，基站204监视一个或多个块(例如，块302-1，302-2，…，302-8，304-2，304-4，304-6，352-1，352-2，…)，以从UE 206接收针对随机接入的请求。在504处，基站从多个信号格式之中确定请求的信号格式。例如，参考图2，基站204从信号格式210和信号格式212之中确定请求的信号格式。参考图3(a)，基站204可以简单地基于接收到的信号的资源块来确定信号格式。相比之下，参考图3(b)，由于不存在与特定信号格式相对应的资源块的先验划分，因此基站204可能尝试(或者测试)多个解码可能，以便确定请求实际使用哪种信号格式。在该方面，基站204可以使用盲检测方法。在506处，基站基于所确定的信号格式来恢复请求。在508处，基站基于所确定的信号格式对请求进行解码。最后，在510处，基站使用多个信号格式中的至少两个格式对请求进行解码。例如，参考图2，基站204使用信号格式210和信号格式212对请求进行解码。
图6是示出了在示例性装置602中不同的模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流程图600。该装置可以是UE。装置602包括确定模块604，该确定模块604确定该装置与基站之间的路径损耗。所确定的路径损耗输出到选择模块606和存储模块608。选择模块606从多个信号格式(例如，图2的信号格式210和212)中选择信号格式。所选择的信号格式输出到存储模块608和发送模块610。选择模块606还可以从与所选择的信号格式相对应的预先确定的时间和频率资源集合中选择时间和频率资源。例如，参考图3(a)和图3(b)，选择模块606选择与所选择的信号格式相对应的块。
发送模块610根据所选择的信号格式向基站发送针对随机接入的请求。存储模块608存储所确定的路径损耗和/或所选择的信号格式以有助于针对随机接入的后续请求。
该装置可以包括执行图4的前述流程图中算法的各框中的每个框的额外模块。因此，图4的前述流程图中的每个框可以由模块来执行，并且该装置可以包括那些模块中的一个或多个模块。所述模块可以是专门被配置为执行所陈述的过程/算法的一个或多个硬件组件、由被配置为执行所陈述的过程/算法的处理器来实现、存储在计算机可读介质内以便由处理器实现、或者其某种组合。
图7是示出了用于采用处理系统714的装置602'的硬件实现的示例的图700。可以利用通常用总线724表示的总线架构来实现处理系统714。取决于处理系统714的具体应用和整体设计约束，总线724可以包括任意数量的互连总线和桥接。总线724将各种电路链接在一起，包括用处理器704表示的一个或多个处理器和/或硬件模块，模块604、606、608、610，以及计算机可读介质/存储器706。总线724还可以链接诸如定时源、外设、电压调节器和功率管理电路等各种其它电路，这些在本领域公知，因此将不再进一步描述。
处理系统714可以耦合到收发机710。收发机710耦合到一个或多个天线720。收发机710提供用于在传输介质上与各种其它装置进行通信的单元。收发机710从一个或多个天线720接收信号、从接收到的信号中提取信息、并将所提取的信息提供给处理系统714，特别是确定模块604。另外，收发机710从处理系统714(特别是发送模块610)接收信息，并且基于接收到的信息，生成要应用于一个或多个天线720的信号。处理系统714包括耦合到计算机可读介质/存储器706的处理器704。处理器704负责通用处理，包括执行存储在计算机可读介质/存储器706上的软件。当软件由处理器704执行时，使得处理系统714执行上面针对任意特定装置所描述的各种功能。计算机可读介质/存储器706还可以用于存储处理器704在执行软件时所操纵的数据。处理系统还包括模块604、606、608、610中的至少一个。模块可以是运行在处理器704中、驻留/存储在计算机可读介质/存储器706中的软件模块，耦合到处理器704的一个或多个硬件模块，或者其某种组合。处理系统714可以是UE 106、206的组件。
在一种配置中，用于无线通信的装置602/602'包括：用于从多个信号格式中选择信号格式的单元(例如，606)，其中多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案。该装置还包括：用于根据所选择的信号格式向基站发送针对随机接入的请求的单元(例如，610)。
在一种配置中，多个信号格式中的每个信号格式还对应于预先确定的非重叠时间和频率资源集合。
该装置还可以包括：用于从与所选择的信号格式相对应的预先确定的非重叠时间和频率资源集合中选择时间和频率资源的单元(例如，606)。用于发送的单元(例如，610)可以被配置为：使用所选择的时间和频率资源来发送针对随机接入的请求。
在一种配置中，该装置还可以包括：用于从基站接收信号的单元(例如，720)以及用于从信号中恢复分配控制消息的单元(例如，606、704)。分配控制消息指定与预先确定的非重叠时间和频率资源集合相对应的信号格式。
在一种配置中，多个信号格式还对应于预先确定的时间和频率资源集合。该装置还可以包括：用于从预先确定的时间和频率资源集合中选择时间和频率资源的单元(例如，606)。用于发送的单元(例如，610)可以被配置为：使用所选择的时间和频率资源发送针对随机接入的请求。
该装置还可以包括：用于确定该装置与基站之间的路径损耗的单元(例如，604)。此外，多个信号格式中的每个信号格式还可以对应于预先确定的频率带宽。对应的持续时间基于与多个信号格式中的每个信号格式相对应的对应编码和调制方案。用于选择信号格式的单元(例如，606)可以被配置为：基于路径损耗来选择信号格式。用于选择信号格式的单元(例如，606)还可以被配置为：基于该装置的发射功率能力来选择信号格式。
在一种配置中，多个信号格式可以用于OFDMA信号或者SC-FDMA信号。对应的持续时间可以对应于预先确定的符号数量。预先确定的频率带宽可以对应于预先确定的子载波数量。
在一种配置中，该装置还包括：用于将所确定的路径损耗存储在该装置处以有助于针对随机接入的后续请求的单元(例如，608)。
在一种配置中，与多个信号格式中的第一信号格式相对应的编码和调制方案和与多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案彼此不同。信号格式可以被选择为使得与所选择的信号格式相对应的编码和调制方案的健壮性与该装置和基站之间的路径损耗相称。
信号格式还可以被选择为使得如果路径损耗小于阈值，则与所选择的信号格式相对应的编码和调制方案不如与多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案健壮。信号格式还可以被选择为使得如果路径损耗大于阈值，则与所选择的信号格式相对应的编码和调制方案比与多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案更加健壮。
该装置还可以包括：用于存储所选择的信号格式以有助于针对随机接入的后续请求的单元(例如，608)。
在一种配置中，发送针对随机接入的请求以有助于向基站发送IoT通信。
前述单元可以是被配置为执行前述单元所记载的功能的、装置602和/或装置602'的处理系统714的前述模块中的一个或多个模块。
图8是示出了在示例性装置802中不同的模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流程图800。该装置可以是基站。装置802包括监视模块804，该监视模块804监视预先确定的时间和频率资源集合(从收发机850)，以从设备接收针对随机接入的请求。例如，参考图2、图3(a)和图3(b)，监视模块804监视一个或多个块(例如，块302-1，302-2，…，302-8，304-2，304-4，304-6，352-1，352-2，…)，以从UE 206接收针对随机接入的请求。接收到的请求输出到确定模块806。确定模块806从多个信号格式之中确定请求的信号格式。例如，参考图2，确定模块806从信号格式210和信号格式212之中确定请求的信号格式。所确定的信号格式输出到恢复模块808和解码模块810。恢复模块808基于所确定的信号格式来恢复请求。所恢复的请求可以输出到解码模块810。解码模块810可以基于所确定的信号格式对请求进行解码。解码模块810可以使用多个信号格式中的至少两个格式对请求进行解码。例如，参考图2，解码模块810可以使用信号格式210和信号格式212对请求进行解码。
该装置可以包括执行图5的前述流程图中算法的各框中的每个框的额外模块。因此，图5的前述流程图中的每个框可以由模块来执行，并且该装置可以包括那些模块中的一个或多个模块。所述模块可以是专门被配置为执行所陈述的过程/算法的一个或多个硬件组件、由被配置为执行所陈述的过程/算法的处理器来实现、存储在计算机可读介质内以便由处理器实现、或者其某种组合。
图9是示出了用于采用处理系统914的装置802'的硬件实现的示例的图900。可以利用通常用总线924表示的总线架构来实现处理系统914。取决于处理系统914的具体应用和整体设计约束，总线924可以包括任意数量的互连总线和桥接。总线924将各种电路链接在一起，包括用处理器904表示的一个或多个处理器和/或硬件模块，模块804、806、808、810，以及计算机可读介质/存储器906。总线924还可以链接诸如定时源、外设、电压调节器和功率管理电路等各种其它电路，这些在本领域公知，因此将不再进一步描述。
处理系统914可以耦合到收发机910。收发机910耦合到一个或多个天线920。收发机910提供用于在传输介质上与各种其它装置进行通信的单元。收发机910从一个或多个天线920接收信号、从接收到的信号中提取信息、并将所提取的信息提供给处理系统914，特别是监视模块804。另外，收发机910可以从处理系统914接收信息，并且基于接收到的信息，生成要应用于一个或多个天线920的信号。处理系统914包括耦合到计算机可读介质/存储器906的处理器904。处理器904负责通用处理，包括执行存储在计算机可读介质/存储器906上的软件。当软件由处理器904执行时，使得处理系统914执行上面针对任意特定装置所描述的各种功能。计算机可读介质/存储器906还可以用于存储处理器904在执行软件时所操纵的数据。处理系统还包括模块804、806、808、810中的至少一个。模块可以是运行在处理器904中、驻留/存储在计算机可读介质/存储器906中的软件模块，耦合到处理器904的一个或多个硬件模块，或者其某种组合。处理系统914可以是基站104、204的组件。
在一种配置中，用于无线通信的装置802/702'可以包括：用于监视预先确定的时间和频率资源集合以从设备接收针对随机接入的请求的单元(例如，804)。该装置还包括：用于从多个信号格式之中确定请求的信号格式的单元(例如，806)。多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案。该装置还包括：用于基于所确定的信号格式来恢复请求的单元(例如，808)。
在一种配置中，多个信号格式中的每个信号格式还可以对应于预先确定的频率带宽。对应的持续时间可以基于与多个信号格式中的每个信号格式相对应的对应编码和调制方案。
在一种配置中，多个信号格式中的每个信号格式还可以与预先确定的时间和频率资源集合的预先确定的非重叠子集相对应。可以从所监视的预先确定的非重叠子集中确定请求的信号格式。该装置还可以包括：用于基于所确定的信号格式对请求进行解码的单元(例如，810)。
该装置还可以包括：用于使用多个信号格式中的至少两个信号格式对请求进行解码的单元(例如，810)。可以由多个信号格式中的至少两个信号格式中对请求成功解码的一个信号格式来确定请求的信号格式。
在一种配置中，可以至少基于接收请求的时间或者在其上接收请求的载波频率来确定信号格式。
在一种配置中，接收到的请求可以开始于已知的前导码。已知的前导码对于多个信号格式可以是公共的。
在一种配置中，与多个信号格式中的第一信号格式相对应的编码和调制方案和与多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案可以彼此不同。
前述单元可以是被配置为执行前述单元所记载的功能的、装置802和/或装置802'的处理系统914的前述模块中的一个或多个模块。
要理解的是，所公开的过程/流程图中各框的特定顺序或层次是对示例性方法的说明。要理解的是，基于设计偏好，可以对这些过程/流程图中的各框的特定顺序或层次重新排列。此外，一些框可以进行组合或省略。所附方法权利要求以示例顺序给出了各个框的要素，且并不旨在受限于所给出的特定顺序或层次。
提供以上的描述以使得本领域任何技术人员能够实施本文所描述的各个方面。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改将是显而易见的，并且可以将本文定义的总体原理应用于其它方面。因此，权利要求并非旨在受限于本文所示出的各方面，而是要被给予与权利要求字面语言相一致的完整范围，其中，以单数形式引用要素并非旨在表示“一个且仅有一个”(除非特别地如此声明)，而是表示“一个或更多”。本文中使用词语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何方面不一定解释为比其它方面优选或有利。除非另外特别地声明，否则术语“一些”是指一个或更多。诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B、C或者其任意组合”之类的组合包括A、B和/或C的任意组合，并且可以包括多个A、多个B或者多个C。具体而言，诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B、C或者其任意组合”之类的组合可以是仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C、或者A和B和C，其中任意此类组合可以包含A、B或C中的一个或多个成员。贯穿本公开内容所描述的各个方面的要素的对于本领域普通技术人员来说是公知的或即将成为公知的所有结构性和功能性等效项，其通过引用被明确地并入本文中并且旨在被包含在权利要求中。此外，本文中没有任何公开内容旨在捐献给公众，不管这样的公开内容是否明确记载在权利要求书中。不应将任何权利要求要素解释为单元加功能，除非该要素是使用“用于……的单元”的短语来明确地记载的。

Claims (31)

1.一种对设备进行操作的方法，包括：
由所述设备选择用于针对随机接入的请求的信号格式，其中，所述信号格式是基于所述设备的发射功率能力、所述设备与基站之间的路径损耗或两者来从多个信号格式中选择的，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案，使得由所述设备选择的信号格式对应于所述多个编码和调制方案中的第一编码和调制方案，其中，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于对应的持续时间，其中，每个信号格式的持续时间是基于对应的编码和调制方案的；以及
由所述设备根据所选择的信号格式向所述基站发送所述针对随机接入的请求。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述多个信号格式中的每个信号格式还对应于预先确定的非重叠时间和频率资源集合，
其中，所述方法还包括：从与由所述设备选择的信号格式相对应的所述预先确定的非重叠时间和频率资源集合中选择时间和频率资源，以及
其中，发送所述请求包括：使用所选择的时间和频率资源来发送所述针对随机接入的请求。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
从所述基站接收信号；以及
从所述信号中恢复分配控制消息，其中，所述分配控制消息指定与所述预先确定的非重叠时间和频率资源集合相对应的信号格式。
4.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述多个信号格式还对应于预先确定的时间和频率资源集合，
其中，所述方法还包括：从所述预先确定的时间和频率资源集合中选择时间和频率资源，以及
其中，发送所述请求包括：使用所选择的时间和频率资源来发送所述针对随机接入的请求。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述设备与所述基站之间的所述路径损耗，并且其中，用于所述针对随机接入的请求的第一信号格式是与用于从所述设备向所述基站的对所述针对随机接入的请求的传输的第一持续时间相关联的，并且其中，用于所述针对随机接入的请求的不同的第二信号格式是与用于从所述设备向所述基站的对所述针对随机接入的请求的传输的较长的第二持续时间相关联的。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，所述多个信号格式用于正交频分多址(OFDMA)信号或者单载波频分多址(SC-FDMA)信号，
其中，所述第一持续时间对应于预先确定的符号数量，其中，第二持续时间对应于不同的符号数量，以及
其中，预先确定的频率带宽对应于预先确定的子载波数量。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：将所述路径损耗存储在所述设备处以有助于针对随机接入的后续请求。
8.根据权利要求5所述的方法，
其中，与所述多个信号格式中的所述第一信号格式相对应的编码和调制方案和与所述多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案彼此不同。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，所述信号格式被选择为使得与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案的健壮性与所述设备和所述基站之间的所述路径损耗相称。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述信号格式还被选择为使得：如果所述路径损耗小于阈值，则与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案不如与所述多个信号格式中的所述第二信号格式相对应的编码和调制方案健壮。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述信号格式还被选择为使得：如果所述路径损耗大于阈值，则与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案比与所述多个信号格式中的所述第二信号格式相对应的编码和调制方案健壮。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：存储由所述设备选择的信号格式以有助于针对随机接入的后续请求。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述针对随机接入的请求被发送以有助于向所述基站发送物联网(IoT)通信。
14.一种用于无线通信的装置，包括：
存储器；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器耦合到所述存储器并且被配置为：
选择用于针对随机接入的请求的信号格式，其中，所述信号格式是基于所述用于无线通信的装置的发射功率能力、所述装置与基站之间的路径损耗或两者来从多个信号格式中选择的，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案，使得由所述设备选择的信号格式对应于所述多个编码和调制方案中的第一编码和调制方案，其中，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于对应的持续时间，其中，每个信号格式的持续时间是基于对应的编码和调制方案的；以及
根据由所述设备选择的信号格式向所述基站发送所述针对随机接入的请求。
15.根据权利要求14所述的装置，所述处理器还被配置为：确定所述装置与所述基站之间的所述路径损耗，并且其中，用于所述针对随机接入的请求的第一信号格式是与用于从所述装置向所述基站的对所述针对随机接入的请求的传输的第一持续时间相关联的，并且其中，用于所述针对随机接入的请求的不同的第二信号格式是与用于从所述装置向所述基站的对所述针对随机接入的请求的传输的较长的第二持续时间相关联的。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述信号格式被选择为使得与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案的健壮性与所述装置和所述基站之间的所述路径损耗相称，并且其中，所述信号格式还被选择为使得：如果所述路径损耗小于阈值，则与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案不如与所述多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案健壮。
17.根据权利要求14所述的装置，
其中，所述多个信号格式中的每个信号格式还对应于预先确定的非重叠时间和频率资源集合，
其中，所述方法还包括：从与由所述设备选择的信号格式相对应的所述预先确定的非重叠时间和频率资源集合中选择时间和频率资源，以及
其中，发送所述请求包括：使用所选择的时间和频率资源来发送所述针对随机接入的请求。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
从所述基站接收信号；以及
从所述信号中恢复分配控制消息，其中，所述分配控制消息指定与所述预先确定的非重叠时间和频率资源集合相对应的信号格式。
19.根据权利要求14所述的装置，
其中，所述多个信号格式还对应于预先确定的时间和频率资源集合，
其中，所述方法还包括：从所述预先确定的时间和频率资源集合中选择时间和频率资源，以及
其中，发送所述请求包括：使用所选择的时间和频率资源来发送所述针对随机接入的请求。
20.根据权利要求15所述的装置，
其中，所述多个信号格式用于正交频分多址(OFDMA)信号或者单载波频分多址(SC-FDMA)信号，
其中，所述第一持续时间对应于预先确定的符号数量，其中，第二持续时间对应于不同的符号数量，以及
其中，预先确定的频率带宽对应于预先确定的子载波数量。
21.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
将所述路径损耗存储在所述设备处以有助于针对随机接入的后续请求。
22.根据权利要求15所述的装置，
其中，与所述多个信号格式中的所述第一信号格式相对应的编码和调制方案和与所述多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案彼此不同。
23.根据权利要求22所述的装置，
其中，所述信号格式被选择为使得与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案的健壮性与所述设备和所述基站之间的所述路径损耗相称。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述信号格式还被选择为使得：如果所述路径损耗大于阈值，则与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案比与所述多个信号格式中的所述第二信号格式相对应的编码和调制方案健壮。
25.根据权利要求14所述的装置，还包括：存储由所述设备选择的信号格式以有助于针对随机接入的后续请求。
26.根据权利要求14所述的装置，其中，所述针对随机接入的请求被发送以有助于向所述基站发送物联网(IoT)通信。
27.一种用于无线通信的装置，包括：
用于由设备选择用于针对随机接入的请求的信号格式的单元，其中，所述信号格式是基于所述设备的发射功率能力、所述设备与基站之间的路径损耗或两者来从多个信号格式中选择的，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案，使得由所述设备选择的信号格式对应于所述多个编码和调制方案中的第一编码和调制方案，其中，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于对应的持续时间，其中，每个信号格式的持续时间是基于对应的编码和调制方案的；以及
用于由所述设备根据所选择的信号格式向所述基站发送所述针对随机接入的请求的单元。
28.根据权利要求27所述的装置，还包括：
用于确定所述装置与所述基站之间的所述路径损耗的单元，并且其中，用于所述针对随机接入的请求的第一信号格式是与用于从所述装置向所述基站的对所述针对随机接入的请求的传输的第一持续时间相关联的，并且其中，用于所述针对随机接入的请求的不同的第二信号格式是与用于从所述装置向所述基站的对所述针对随机接入的请求的传输的较长的第二持续时间相关联的。
29.根据权利要求27所述的装置，其中，所述信号格式被选择为使得与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案的健壮性与所述装置和所述基站之间的所述路径损耗相称，并且其中，所述信号格式还被选择为使得：如果所述路径损耗小于阈值，则与由所述设备选择的信号格式相对应的编码和调制方案不如与所述多个信号格式中的第二信号格式相对应的编码和调制方案健壮。
30.一种非暂时计算机可读存储介质，其存储用于无线通信的计算机可执行代码，包括用于进行以下操作的代码：
选择用于针对随机接入的请求的信号格式，其中，所述信号格式是基于用于无线通信的装置的发射功率能力、所述装置与基站之间的路径损耗或两者来从多个信号格式中选择的，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于多个编码和调制方案中的对应编码和调制方案，使得由所述设备选择的信号格式对应于所述多个编码和调制方案中的第一编码和调制方案，其中，所述多个信号格式中的每个信号格式对应于对应的持续时间，其中，每个信号格式的持续时间是基于对应的编码和调制方案的；以及
根据由所述设备选择的信号格式向所述基站发送所述针对随机接入的请求。
31.根据权利要求1所述的方法，其中，所述请求包括对于所述多个信号格式而言公共的已知的前导码。
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