CN118042637A - 以数据为中心的基于事件的随机接入过程 - Google Patents

以数据为中心的基于事件的随机接入过程 Download PDF

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CN118042637A CN202410177099.6A CN202410177099A CN118042637A CN 118042637 A CN118042637 A CN 118042637A CN 202410177099 A CN202410177099 A CN 202410177099A CN 118042637 A CN118042637 A CN 118042637A
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约翰内斯·多梅尔
托马斯·赫斯腾
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托马斯·费伦巴赫
巴里斯·高克特佩
科尼利厄斯·黑尔格
托马斯·斯切尔
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Abstract

一种用于在无线通信网络中进行通信以通过在无线通信网络的随机接入信道中发送无线信号来发送传输信息的设备包括被配置为发送无线信号的无线接口以及被配置为提供无线信号以包括随机接入前导码的控制单元。该控制单元被配置为选择随机接入前导码，使得该随机接入前导码与传输信息相关联。

Description

以数据为中心的基于事件的随机接入过程
本申请是2020年06月18日提交的、申请号为202080048784.9、发明名称为“以数据为中心的基于事件的随机接入过程”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及移动通信系统或网络领域，更具体地，涉及用于增强数据传输的设备、基站及其操作方法以及计算机程序。本发明尤其涉及一种以数据为中心的基于事件的随机接入过程的方法。
背景技术
图1(a)和图1(b)是地面无线网络100的示例的示意图，如图1(a)所示，该地面无线网络100包括核心网络102和一个或多个无线电接入网络RAN1、RAN2、...RANN。图1(b)是无线电接入网络RANn的示例的示意图，该无线电接入网络RANn可以包括一个或多个基站gNB1至gNB5，每个基站服务于由相应小区1061至1065示意性表示的围绕基站的特定区域。提供基站以服务小区内的用户。术语基站BS指的是5G网络中的gNB、UMTS/LTE/LTE-A/LTE-A Pro中的eNB、或者仅是其他移动通信标准中的BS。用户可以是固定设备或移动设备。无线通信系统还可以由连接到基站或用户的移动或固定IoT设备访问。移动设备或IoT设备可以包括物理设备、地面车辆(例如，机器人或汽车)、飞行器(例如，有人或无人驾驶飞行器(UAV)，后者也被称为无人机)、建筑物和内嵌有电子器件、软件、传感器、执行器等以及使这些设备能够跨现有网络基础设施收集并交换数据的网络连接的其他物品或设备。图1(b)示出了五个小区的示例性视图，然而，RANn可以包括更多或更少这样的小区，并且RANn也可以仅包括一个基站。图1(b)示出了位于小区1062中并且由基站gNB2服务的两个用户UE1和UE2，其也被称为用户设备UE。另一个用户UE3被示出在由基站gNB4服务的小区1064中。箭头1081、1082和1083示意性地表示用于从用户UE1、UE2和UE3向基站gNB2、gNB4发送数据或用于从基站gNB2、gNB4向用户UE1、UE2、UE3发送数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1(b)示出了小区1064中的两个IoT设备1101和1102，这两个IoT设备可以是固定或移动设备。IoT设备1101经由基站gNB4接入无线通信系统，以接收和发送数据，如箭头1121示意性表示。IoT设备1102经由用户UE3接入无线通信系统，如箭头1122示意性表示。各个基站gNB1至gNB5可以连接到核心网络102，例如经由S1接口、经由各自的回程链路1141至1145，回程链路1141至1145在图1(b)中由指向“核心”的箭头示意性地表示。核心网络102可以连接到一个或多个外部网络。此外，各个基站gNB1至gNB5中的一些或全部基站可以例如经由S1或X2接口或NR中的XN接口连接，经由各自的回程链路1161至1165彼此连接，回程链路1161至1165在图1(b)中由指向“gNB”的箭头示意性地表示。
针对数据传输，可以采用物理资源网格。该物理资源网格可以包括资源元素集，各种物理信道和物理信号映射到该资源元素集。例如，物理信道可以包括承载用户特定数据(也被称为下行链路、上行链路和侧链路有效载荷数据)的物理下行链路、上行链路和侧链路共享信道(PDSCH、PUSCH、PSSCH)、承载例如主信息块(MIB)和系统信息块(SIB)的物理广播信道(PBCH)、承载例如下行链路控制信息(DCI)、上行链路控制信息(UCI)和侧链路控制信息(SCI)的物理下行链路、上行链路和侧链路控制信道(PDCCH、PUCCH、PSSCH)。对于上行链路，物理信道还可以包括在UE同步并获得MIB和SIB后UE用来接入网络的物理随机接入信道(PRACH或RACH)。物理信号可以包括参考信号或符号(RS)、同步信号等。资源网格可以包括在时域中具有特定持续时间并且在频域中具有给定带宽的帧或无线电帧。该帧可以具有一定数量的预定长度的子帧，预定长度是例如1毫秒。根据循环前缀(CP)长度，每个子帧可以包括一个或多个具有12或14个OFDM符号的时隙。帧也可以由较少数量的OFDM符号组成，例如当利用缩短传输时间间隔(sTTI)或仅包含几个OFDM符号的基于微时隙/非时隙的帧结构时。
无线通信系统可以是任何使用频分复用的单音或多载波系统，如正交频分复用(OFDM)系统、正交频分多址(OFDMA)系统或任何其他带有或不带有CP的基于IFFT的信号，例如DFT-s-OFDM。可以采用其他波形，如用于多路接入的非正交波形，例如滤波器组多载波(FBMC)、广义频分复用(GFDM)或通用滤波多载波(UFMC)。无线通信系统可以例如根据LTE-Advanced pro标准或者5G或NR新无线电标准来操作。
图1(a)和图1(b)中描绘的无线网络或通信系统可以是具有不同重叠网络的异构网络，例如宏小区的网络(每个宏小区包括宏基站，如基站gNB1至gNB5)以及小小区基站(如毫微微或微微基站)的网络(图1(a)和图1(b)中未示出)。
除了上述地面无线网络之外，还存在非地面无线通信网络，其包括卫星等星载收发器和/或无人驾驶飞机系统等机载收发器。非地面无线通信网络或系统可以以与上文结合图1(a)和图1(b)所述的地面系统类似的方式操作，例如根据LTE-Advanced Pro标准或者5G或NR新无线电标准操作。
在移动通信网络中，例如在如以上结合图1(a)和图1(b)所述的网络(如LTE或5G/NR网络)中，可能存在通过一个或多个侧链路(SL)信道彼此直接通信的UE，例如使用PC5接口。通过侧链路彼此直接通信的UE可以包括直接与其他车辆通信(V2V通信)的车辆、与无线通信网络的其他实体(例如路侧实体，如交通灯、交通标志或行人)通信(V2X通信)的车辆。其他UE可以不是与车辆有关的UE，并且可以包括上述设备中的任何一个设备。这样的设备还可以使用SL信道彼此直接通信(D2D通信)。
当考虑两个UE通过侧链路彼此直接通信时，两个UE可以由同一个基站服务，从而基站可以为UE提供侧链路资源分配配置或辅助。例如，两个UE都可以处于基站(如图1(b)中所示的基站之一)的覆盖区域内。这被称为“覆盖范围内”场景。另一种场景被称为“覆盖范围外”场景。需要注意的是，“覆盖范围外”并不意味着两个UE不在图1(b)中所示的小区之一内，而是意味着这些UE：
-可能未连接到基站，例如，它们未处于RRC连接状态下，使得UE未从基站接收到任何侧链路资源分配配置或辅助，和/或
-可能连接到基站，但是，基站可能因为一个或多个原因而不为UE提供侧链路资源分配配置或辅助，和/或
-可能连接到可能不支持NR V2X服务的基站，例如GSM、UMTS、LTE基站。
当考虑两个UE通过侧链路彼此直接通信(例如，使用PC5接口)时，其中一个UE也可以与BS连接，并且可以经由侧链路接口将信息从BS中继到另一个UE。这种中继可以在同一频带内执行(带内中继)，或者可以使用另一频带(带外中继)。在第一种情况下，Uu上和侧链路上的通信可以使用不同的时隙来解耦，如在时分双工TDD系统中。
在无线通信系统(例如，上文结合图1(a)和图1(b)描述的系统)中，可以例如如参考文献[1]中描述的那样实现配置授权CG传输，所述CG传输通过批准用户设备UE在没有对消息的调度授权的情况下发送该消息来实现低延迟通信。图2示意性地图示了移动通信网络(例如NR或5G网络)中CG传输的构思。图2示意性地图示了单个小区，例如如以上图1(b)所示的小区，其包括基站gNB以及两个移动设备UE1、UE2，例如车辆等。基站gNB分配将要在其上执行CG传输的时频资源。图2示出了gNB为CG传输提供或分配(例如，以一定的周期性)的时频资源200。当用户有数据要传输时，配置授权资源200可以被例如UE1、UE2的用户随机地使用。通过指派配置授权资源，系统或网络消除了调度请求过程的分组传输延迟，并且还提高了所分配的无线电资源的利用率。在图2的示例中，用户UE1有数据2021要发送。数据2021可以在时间t1可用或生成，并且在时间t2，数据2021可以由用户UE1使用配置授权资源来发送，无需调度请求过程。其他数据2022可以在时间t3可用，并且可以在时间t4使用配置授权资源来发送该数据。在另一个用户UE2处，数据2023可以在时间t5可用，然后在时间t6使用CG资源对该数据进行发送。可以预先配置在其上发送CG传输的时频资源(也被称为CG资源或CG资源池)，例如仅经由无线电资源控制RRC信令(该CG传输也被称为CG类型1)，或者经由RRC信令和下行链路L1/L2信令(该CG传输也被称为CG类型2)(参见参考文献[1]和[2])。上面结合图2解释的CG传输可以用于低延迟应用，例如，用于超可靠低延迟通信URLLC，用于车联万物V2X场景或应用或者设备到设备D2D场景或应用。
需要注意的是，上述部分中的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域技术人员已知的现有技术的信息。
在考虑多个设备(用户)与基站进行通信的无线通信场景时，由于资源是有限的，因此需要在所有用户之中共享可用(物理)信道，并且每当用户与基站进行通信时，可以实施随机接入(RA)协议来解决竞争。在RA期间，设备随机地选择需要在基站处检测到的前导码，以便解析(设备)身份并向设备指派授权。在LTE(长期演进)中可以以不同的方式使用随机接入信道(RACH)。在LTE中，RACH过程可能在以下情形下发生，参见例如3GPP规范，36.300的10.1.5Random Access Procedure(随机接入过程)：
i)从状态RRC(无线电资源控制)空闲的初始接入；
ii)RRC连接重建过程；
iii)切换(基于竞争或基于非竞争)；
iv)需要随机接入过程的RRC Connected状态期间的DL(下行链路)数据到达，例如当UL(上行链路)同步状态为“非同步”时；
v)需要随机接入过程的RRC Connected期间的UL数据到达，例如当UL同步状态为“非同步”或者没有针对SR(调度请求)的PUCCH(物理上行链路控制信道)资源可用时；
vi)用于在需要随机接入过程的RRC Connected期间提出的定位，例如当UE(用户设备)定位需要定时提前时。
图3示出了NB-IOT设备(窄带物联网)的随机接入过程的示意性流程图。NB-IOT的随机接入过程可能如下工作：
1.设备在NPRACH(窄带物理RACH)上发送随机选择的前导码。前导码参数可以在SIB(系统信息块)中定义。前导码可以取决于覆盖等级(CC)，其中每个CC可以具有其自身的前导码空间。每个UE可以从CC前导码集中随机选择。
2.基站(eNB)可以检测前导码并且可以用前导码索引、时间对准(TA)偏移和UL授权来作出响应。也就是说，eNB可以检测前导码并测量TA。它可以与UL-授权和TA一起发送前导码ID。
3.UE可以发送信令信息(身份)来请求RRC连接请求。也就是说，UE可以在授权资源上发送其身份并且可以请求RRC连接。
4.eNB利用RRC连接建立消息来确认从设备接收到的信令信息。也就是说，eNB可以通过发送RRC连接建立来解决竞争。
5.UE发送与RRC连接建立完成消息相连接的数据。
更详细地：在发送NPRACH前导码之前，UE使用来自eNB的PSS(主同步信道)和SSS(辅同步信道)来使自身与eNB的符号定时和载波频率同步。此外，它对参考接收功率进行测量，以(自身)选择覆盖等级。定义了三个等级，每个等级会导致NPRACH前导码的不同参数。然后，根据在NPDCCH(窄带物理下行链路控制信道)中找到的系统信息块，UE确定前导码序列的开始时间和长度(这又由覆盖等级确定)。NPRACH采用正交信号音跳频模式，这与传统LTE PRACH有所不同。NPRACH前导码在180kHz范围内发送，该范围由48个子载波组成，子载波间隔为3.75kHz。基本上，NPRACH前导码是重复发送的，并且在每次重复时，它根据图4(其示出了NPRACH时间-频率分配)中所示的规则跳到不同的子载波。因此，每个ninit产生正交跳频模式，这导致48个可能的(跳频)序列。由于单一重复值配置的缘故，每个活动的IoT设备将竞争所有48个子载波，因而每个子载波都有相等的概率(1/48)被选上。图5a示出了NPRACH的参数列表，其中图5b示出了其示例参数集。
如果成功检测到前导码，则eNB以包含以下内容的消息作出响应：
·时间对准偏移(TAO/TA)
·(接收到的前导码的)前导码索引；
·UL资源授权
然后，UE使用调度资源发送其身份，并且eNB发送竞争解决消息(在多个UE选择相同前导码的情况下)。
从上述现有技术开始，考虑到通信的延迟，可能需要改进无线通信。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供低延迟通信。
发明人已经认识到，当UE所选择的且将要在随机接入信道中发送的前导码与必须要传输的信息相关联时，数据传输可能会面临低延迟的情况。信息不仅与获得对资源的指派或分配的请求有关，而且还与具有不同含义的不同前导码相关。
根据实施例，一种用于在无线通信网络中进行通信以通过在该无线通信网络的随机接入信道中发送无线信号来发送传输信息的设备包括被配置为发送无线信号的无线接口以及被配置为提供无线信号以包括随机接入前导码的控制单元。该控制单元被配置为选择随机接入前导码，使得该随机接入前导码与传输信息相关联。
发明人还发现，借助于时间对准/定时提前的变化来实现竞争解决，可以实现低延迟通信。
一种用于通过发送无线信号在无线通信网络中进行通信的设备，该无线通信网络由基站通过使用基站处的同步根据该发现来操作，该基站包括无线接口。该设备被配置为利用无线接口与基站同步地发送第一无线信号和第二无线信号中的一个无线信号，并且与基站不同步地或利用基站处的个性化定时发送另一个无线信号。替代地或附加地，该设备被配置为与基站不同步地或利用基站处的个性化定时发送第一无线信号和第二无线信号。第一和/或第二无线信号与基站处的竞争解决相关联。
其他实施例涉及基站、无线通信网络、用于操作设备的方法、用于操作基站的方法以及计算机程序。
在从属权利要求中定义了其他实施例。
附图说明
现在参考附图更详细地描述本发明的实施例，其中：
图1(a)和图1(b)是地面无线网络的示例的示意图；
图2示意性地示出了单个小区，例如图1(b)所示的小区；
图3示出了NB-IOT设备的已知随机接入过程的示意性流程图；
图4示出了已知的NPRACH时频分配；
图5a示出了NPRACH的参数列表；
图5b示出了图5a的参数的示例参数集；
图6示出了根据实施例的设备的示意性框图；
图7a示出了用于图示根据实施例发送的信息与所选择的随机接入前导码之间的关系的示意性框图；
图7b示出了根据实施例的随机接入前导码的解释的示意性框图，该解释可以例如在随机接入前导码的接收器处执行；
图8a示出了图示与传输信息相关联的随机接入前导码与不相关联的前导码之间的示例关系的示意图；
图8b示出了图示根据实施例的例如由一个或多个基站组织的设备和/或网络的配置的示意图；
图9示出了根据实施例的用于将与传输信息相关联的前导码的使用与NPRACH结合的方法的示意性流程图；
图10a示出了根据实施例的用于说明与消息/传输信息和竞争解决相关联的前导码的使用的方法的示意性流程图；
图10b示出了根据实施例的另一过程的示意性流程图；
图10c示出了根据实施例的过程的示意性流程图，其中可以识别某个消息或消息组；
图10d示出了根据实施例的过程的示意性流程图，其中将随机接入前导码指派给特定设备；
图11示出了根据实施例的无线通信网络的示意性框图；
图12a示出了根据实施例的具有五个前导码正交子组的示例签名矩阵的协方差矩阵；
图12b示出了根据实施例的具有七个前导码正交子组的示例签名矩阵的示例协方差矩阵；
图13示意性地图示了具有由不同数量的控制信道元素CCE形成的多个PDCCH的PDCCH区域的示例；
图14示意性地图示了在PDCCH区域内为特定UE找到一个或多个DCI包的盲解码过程；
图15示出了根据实施例的用户设备的示意性框图；
图16a示出了根据实施例的示例欧拉平方矩阵，其图示了用于资源分配的形式为F(3,2)的欧拉平方矩阵的资源分配；
图16b示出了根据实施例的用于资源分配的形式为F(4,3)的欧拉平方矩阵的示意图；
图16c示出了根据实施例的将图16b的资源分配给具有不同长度的资源子集；
图17a示出了根据实施例的第一矩阵和第二矩阵用于生成子集的构思；
图17b示出了根据实施例的使用四个矩阵以将与图17a中相同的资源分配或关联到不同数量的子集所依据的构思；
图17c是在保持子集数量的同时减少映射到子集的资源数量的构思；
图18示出了根据实施例的无线网络的示意性框图；
图19a示出了根据实施例的使用欧拉平方映射来映射由基站操作的六个资源的示例场景的示意图；
图19b示出了根据实施例的图19a的场景的示意图，其中使用正交通信和非正交通信；
图20示出了根据实施例的用于图示资源的构思的示例图；以及
图21图示了计算机系统的示例，在该计算机系统上可以执行根据本发明方法来描述的单元或模块以及方法的步骤。
具体实施方式
相同或等效的元件或者具有相同或等效功能的元件在以下描述中由相同或等效的附图标记来表示，即使出现在不同的附图中也是如此。
在以下描述中，阐述了多个细节，旨在提供对本发明实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式示出，而不是详细地示出，以避免使本发明实施例变得模糊不清。此外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同实施例的特征可以相互组合。
尽管本文描述的实施例可以至少部分地涉及窄带传输，但是本发明并不局限于此。其他实施例可以涉及不同类型的RACH过程和/或信道。
图6示出了根据实施例的设备60的示意框图。例如，设备60可以是窄带物联网(IoT)-NB-IoT设备，其被配置为在窄带物理随机接入信道中发送无线信号14。无线设备60包括被配置为发送无线信号14的无线接口12。设备60可以被配置为在无线通信网络中进行通信，例如在陆地无线网络100中，例如作为UE和/或IoT设备。根据其他实施例，设备60在其中操作的无线通信网络不是地面网络，而是不同的网络，例如卫星通信网络等。
设备60可以被配置为在无线通信网络的随机接入信道(RACH)中发送无线信号14。也就是说，设备60可以利用适合于一次被多于一个的设备接入的资源(时间、频率、代码和/或空间)。
设备60包括控制单元16，控制单元16被配置为通过生成相应信号14'来提供无线信号14，相应信号14'被提供给无线设备12，以便基于信号14'来生成无线信号14。控制单元16可以将例如包含导频符号的前导码包括在信号14'中，并且由此包括在无线信号14中。
设备60可能具有要发送的信息18。信息18可以被称为传输信息，即特定信息类型的信息，其超出了请求用于传输的资源所针对的内容。这种对稍后传输的请求可以从现有技术中获知，并且对于所有访问已知RACH资源的UE来说就信息内容方面而言可以是相等的。相反，传输信息可以基于设备60处的事件。例如，它可以基于约定的时间范围，例如某个时间已经到来或者已经识别到特定的事件。例如，这样的事件可以是阳光照耀，而这可能与例如太阳能电池板相关。
替代地或附加地，传输信息可以基于以下各项中的至少一项：
·设备的标识符，或者
·消息的到达
·网络的预配置
·设备类别
·消息的服务类别
·消息的优先级类别
·消息的可靠性类别
·消息的延迟类别
·消息类型
·消息内容
·设备优先级
·服务政策
·信道占用/质量量度，如非许可频带中的信道繁忙率(CBR)或CSI/CQI测量结果
例如，如果流/承载是基于QoS，则消息可以从该流/承载继承这些属性中的一个或多个属性，例如消息的服务类别。
例如，对于风力涡轮机而言，可能感兴趣的是从传感器接收到的信息和关于风力活动的报告。此外，传输信息可以基于服务类别、优先级类别、延迟要求、消息类型、消息内容等。这样的传输信息可以例如由eNB/gNB或任何其他实体配置，或者可以在设备60处确定。例如，分组可能到达，并且如果事件属于某种服务或优先级，则可以将其触发。例如，该事件可以基于如下的事实：没有可用的调度授权。替代地，该事件也可以被远程触发。唤醒信号或寻呼消息的接收是此类远程触发事件的示例。另一个示例是发送给设备的紧急消息。另一个示例可以是设备60为中继器并且处于省电模式下。这种唤醒信号可以由第二发送器发送以通过中继器开启或激活链路。控制单元16可以由基站调整、指示或编程，例如由某个事件(例如，切换、小区负载条件或其他高层过程)触发或以半持久的方式(特定时间间隔或基于某些条件)配置。替代地或附加地，控制单元可以通过制造商或其他可以例如广播或分发相应信息的设备来获取关于相应前导码的含义的信息。也就是说，传输信息到特定前导码的链接可以是静态的或者可变/动态的。
控制单元16可以被配置为选择随机接入前导码22以便与无线信号14一起发送，由此使得该随机接入前导码22与传输信息相关联。也就是说，无线通信网络可以提供多个随机接入前导码22，例如随机接入前导码221和222。控制单元16可以从随机接入前导码的可用子集中选择随机接入前导码，控制单元16可以根据此随机接入前导码知晓如下内容：此随机接入前导码会在接收器处被解释，以便至少部分地指示信息18。
尽管在图6中示出了在两个随机接入前导码221和222之间的选择，但是，可以在仅一个随机接入前导码中和两个以上的随机接入前导码中作出选择，例如至少三个、至少4个、至少5个、至少10个、至少15个或甚至更多，其中不同的前导码可以相对于彼此正交，但也可以是非正交的。
在仅选择一个随机接入前导码的场景中，设备60可以被例如来自网络提供商或基站的外部信息指示或调整，此外部信息即特定事件或特定传输信息将要由特定前导码代替或指示。因此，设备60可以直接选择所指示的随机接入前导码。例如，如果设备60只有一种类型的消息或一种类型的消息类别，则它可能仅使用一个单独的前导码。然而，基于所包含的随机接入前导码，随机接入前导码可以在接收器处被解释为特定事件已经发生或特定传输信息被接收的指示符。
替代地，特定消息、消息类别或其他类型的传输信息可以由所有可能的随机接入前导码的子集(其具有多于一个的随机接入前导码)指示，使得控制单元16可以在多于一个的随机接入前导码之间执行选择。
如稍后将描述的，不同类型的传输信息可以可选地与随机接入前导码的不同子集相关联，每个子集包含至少一个随机接入前导码。这能提高传输信息的多样化。
通过将随机接入前导码与传输信息相关联(即具有与网络中其他随机接入前导码不同的特定含义)，可能已经利用随机接入前导码来发送，这样做可以实现随机接入前导码的协同性使用。例如，随机接入前导码可以可选地仍被解释为对资源授权的请求。
例如，前导码的选择可以由控制单元16在PHY层执行。控制单元16可以从诸如应用层之类的高层或设备的应用接收信息，该信息例如指示与事件有关的服务质量(QoS)。控制单元16可以被配置为基于QoS信息来选择随机接入前导码22。QoS信息可以指示所需的或请求的延迟、消息或信息的优先级或优先级条款、消息类型、消息内容，或者仅指示所请求或所需的网络的服务。导致设备发送传输信息的事件可以与设备所收集的数据有关，例如通过使用设备的传感器或传感器布置来收集的数据。替代地或附加地，事件可以涉及设备所接收的数据，例如来自其他设备的指令或要作为中继转发的数据。
图7a示出了用于图示信息18与随机接入前导码22之间的关系的示意性框图。控制单元可以被配置为例如从应用层或不同的高层接收信息，信息18指示要通过设备的无线接口发送的预配置消息。控制单元可以执行选择24以选择随机接入前导码22，使得随机接入前导码至少部分地表示预配置消息，即信息18。
图7b示出了随机接入前导码的解释的示意性框图，该解释可以例如在随机接入前导码22的接收器处执行。在接收器处，可以对随机接入前导码22执行解释26，以便从随机接入前导码22得到导出信息28。导出信息28可以至少部分地表示信息18。例如，导出信息28可以指示消息条款、警报类型、信息18的优先级等，但也可以完全指示信息18。
图8a示出了用于图示与传输信息相关联的随机接入前导码22与常规的可能不相关联的前导码32的示例关系的示意图。结合NB-IOT来解释该示例，其中各实施例可以不受任何限制地转移到其他随机接入过程。然而，就NB-IOT而言，由于当与宽带系统相比时要发送的消息量的减少为窄带传输带来了相当大的好处，因而存在特定的优势。
在NB-IOT中，相关联的前导码32n+i可以在例如具有范围从0到47的子载波索引的数量48中使用，即n+1＝48。
实施例涉及使用前导码的子集，每个前导码由前导码ID表示，以便与可以由消息ID表示的特定消息相关联。消息可以至少部分地携带信息18。
也就是说，网络可以被实现为使得在接收器处以特定方式解释对随机接入前导码221、...、22i之一的选择。
每个消息ID(即每个随机接入前导码22)可以与单独的消息或消息ID相关联。替代地，消息ID或消息的内容可以与数量为多于1个的随机接入前导码相关联，以便在接收器处实现多样化和可能的少量冲突，因为不同的设备60可以选择不同的随机接入前导码，即使发送的是相同消息。
也就是说，控制单元可以被配置为基于事件或者从具有至少一个随机接入前导码的随机接入前导码的集合34中选择随机接入前导码。随机接入前导码22的集合34可以是无线通信网络的随机接入前导码的专用子集。
尽管前导码221、...、22i被示为具有连续的子载波索引和/或前导码ID从而在索引空间中形成连续空间，但是，与传输信息相关联的前导码可以在子载波索引之中任意地分布，或者可以根据任何模式来分布。
图6的无线信号14可以与传输信息有关，这是因为随机接入前导码22与传输信息有关。例如，可以使用常规的或不相关联的随机接入前导码(例如，前导码32)来发送其他消息或信号。例如，通过使用不相关联的前导码32，设备可以请求或保留无线通信网络中的资源以用于后续发送信号。也就是说，例如设备可以通过使用前导码22来发送需要高QoS或高优先级或低延迟等的消息，例如警报，其中使用不相关联的前导码32经由定期通信来发送其他消息，例如指示电池状态或活动状态等的周期性消息。
换言之，图8a示出了根据实施例的NPRACH配置，其中子集34被预先配置用于消息信令。
图8b示出了图示根据实施例的例如由一个或多个基站组织的设备和/或网络的配置的示意图，其中前导码被组织在多个不同的子集341、342、343和344中，其中数量为四个仅作为示例被选择并且可以是一个或多个、两个或多个、三个或多个、五个或多个、例如六个或甚至更多的任何其他值。子集341至344中的每一个子集可以包括一个或多个前导码。例如，数量48个NB-IOT前导码被分成四个子集，作为示例，在消息ID的大小方面，这些子集可以是相等的。
仅出于说明性原因选择将连续子载波索引指派给公共消息集或子集34。例如，根据实施例，可以与单调递增或递减的频率相关联的后续子载波索引可以交替地指派给不同的子集，使得每个子集34的总体频率范围增大，由于部分频率范围被阻塞的缘故，这样做可以使得在相应传输中丢失特定消息集的风险变低。
如结合图8a所述，子载波索引与特定子集34的关联可以遵循任何合适的模式。每个子集34可以是不同的子集，即随机接入前导码或子载波索引仅与一个子集34相关联。
子集34中的每一个子集可以包括单独的或共同的数个前导码22，例如12。子集34的前导码22中的每一个可以单独地、分组地或针对整个子集共同地与传输信息相关联。也就是说，其中一个子集中的不同前导码可以具有相同或不同的含义。
替代地或附加地，不同子集中的消息(例如，前导22i-1和22i+1)可能与相同或不同的传输信息相关联。
在具有不同子集的情况下，具有不同随机接入前导码的每个子集可以允许组织网络结构，使得传输信息、由消息ID表示的相应消息可以被分组到可以形成例如一种类别或优先级条款或延迟条款等的相应消息集。在消息集内，可以发送一个或多个不同的消息。也就是说，子集可以与诸如“消息集X”或任何其他合适值之类的子集标识符相关联。子集标识符可以被发送，但也可以在接收器处是已知的，即，接收器可能知晓接收到的前导码与其相关联或被分配到的前导码组。因此，可以接收到第一信息，例如消息的消息条款。所选择的随机接入前导码本身可以与第二信息相关联，即与其他信息相关联。例如，第二信息可以是与前导码相关联的特定消息或传输信息。例如，第一信息可以与指示设备的标识符的信息、指示设备的设备条款的信息和指示事件的服务类别的信息或传输信息中的一项或多项有关。第二信息可以与指示传输信息本身的信息和(如针对第一信息所描述的)传输信息的服务类别中的一项或多项有关。替代地或附加地，第二信息可以与指示设备和/或观察的可靠性量度的信息有关。设备的可靠性量度可以例如从数据库中获得，可以被指示为数字或索引等，并且可以指示设备的可靠性程度，例如在其通信质量方面。
换言之，对于NB-IOT，各实施例提出了对(NB-IOT)随机接入协议的扩展。定义了特定的前导码集，其可以为用作消息的常规前导码序列的子集。消息可以由高层预先配置，即，特定消息可以对应于前导码ID(PID)。例如，前导码ID PID可以对应于特定警报或事件。示例：PID 0->火；PID 1->高压；……想法是设置此消息并且映射对于系统中的所有用户或者至少对于被配置为采用此方案的传感器等封闭设备组而言是通用的。图8b描绘了NPRACH的一个示例，其中为随机接入定义了总共48个前导码。每个前导码索引可以通过第一样本组的位置(子载波索引)相同地定义，如图4所示。序列集可以被分为“消息集”(即可以针对消息保留前导码的子集)以及“前导码集”(即用于随机接入的前导码集)。
示例：假设一个系统中部署了大量传感器来监视工厂或过程自动化设置中的关键事件。例如，可以布置传感器来监视机器的状况、温度、压力等。假设所有UE(例如，传感器)都使用PSS/SSS同步到ENB并且如所讨论的由高层配置，如果一个或多个UE检测到特定事件(例如，“高压”)，则可以发送对应的前导码ID(其可以对应于该消息)。ENB可以检测到该“前导码”消息，并且可以与附加的NPRACH配置一起广播检测到的“前导码ID”。因此，首先发送消息ID的UE现在正在接收对消息被成功检测到的确认，并且如果必须发送其他信息，则可以在NPRACH配置所指示的资源上发起常规随机接入过程。NPRACH配置(configure)可以指“前导码集”，其中UE通过从“前导码集”中随机地选择前导码来执行基于竞争的RA。需要注意，此“前导码集”可以在常规NPRACH中或在专用资源上(这可以会降低与“其他”UE的冲突概率)。在成功的RACH过程之后，UE可以在授权资源上发送关于检测到的事件的其他信息。
图9示出了根据实施例的用于将与传输信息相关联的前导码的使用与NPRACH相结合的这种过程或方法900的示意性流程图。在步骤910中，一个或多个UE可以使用相关联的前导码来发送消息ID。eNB可以接收相同前导码的叠加，因为所有UE都可以发送例如相同的前导码。eNB可以对消息ID或前导码ID进行解码，并且可以在步骤920中广播消息ID或前导码ID，以便在专用前导码集(和PRACH配置)上触发常规NPRACH过程。在步骤930中，UE可以在专用资源上执行传统NPRACH。也就是说，在已经发送了无线信号14之后，可选地，设备可以被配置为在已经发送无线信号14之后发送包括与事件或传输信息有关的其他信息的其他无线信号。
当再次参考图8b时，实施例涉及定义可以相互正交的多个消息/服务类别集。可能需要正交性来简化接收处理并启用功率检测。否则，它不是先决条件。“消息集ID”加“消息ID”的组合可用于在建议的传输方案中对其他信息进行分层编码。作为示例；消息集ID可以与设备(例如，机器)相关联，而每个机器都可以具有相同类型的事件，例如“高压”、“高温”、…或不同的事件。
这可以允许实现相当简易的接收器架构“爪子检测”，以首先检测“消息集ID”，这是因为“集”内的消息占据了载波的正交子集。
换言之，图9示出了根据实施例的过程，其中多个UE使用修改的NPRACH来发送相同的消息ID。
图10a示出了用于说明与消息/传输信息和竞争解决相关联的前导码的使用的方法10001的示意性流程图。在步骤1010中，可以例如在基站36处识别指示某个消息组的RACH前导码22。可以用信号通知或者可以预先配置竞争解决资源。例如，信号通知可以由接收器(例如基站)执行。这种信号通知或预配置可以例如在步骤1020中执行，该步骤可以在步骤1010之前或之后执行。在步骤1030中，在步骤1010中发送初始前导码以形成结合步骤910描述的叠加的UE可以执行附加的竞争解决步骤1030。这可以例如通过随机地选择前导码32或使用预配置的前导码或从预配置的前导码池中进行选择来完成。可以在步骤1040中指派用于传输的资源，并且UE可以在步骤1050中发送其消息。也就是说，根据实施例的设备可以被配置为在发送无线信号14之后并且在步骤1050中发送其他无线信号之前(例如，在步骤1030期间)发送竞争解决信号。例如，设备可以被配置为在步骤1040中接收指示无线通信网络的调度资源的调度信息，并且在步骤1050中使用该调度资源来发送无线信号。
图10b示出了根据实施例的其他过程10002的示意性流程图。可以如结合步骤1010和基站36所描述的那样来识别指示某个消息或消息组的RACH前导码22。可以在步骤1060中指示或者可以预先配置包括资源421至42x的池38。已经发送随机接入前导码22的UE可以选择池38的子集，即1个或多个资源来发送它们的剩余消息，即第二无线信号。也就是说，设备可以使用无线网络的预定资源来发送第二无线信号或者可以从池38中选择。在预定资源的情况下，该预定资源可以在无线通信网络内专用于设备，使得不同的设备自动地使用不同的资源。替代地，控制单元可以被配置为从池38中选择预定资源，该池38是预定资源的预定池。
当再次参考图8a和图8b时，图6的无线信号14的传输可以使用预定资源集中的资源来实现，这些预定资源专用于发送无线信号14，以实现与事件有关的无线信号的传输。也就是说，可以通过基站的指示或者作为预定参数来保留特定的资源子集，以用于无线信号14的传输。
图10c示出了根据实施例的过程10003的示意性流程图。在步骤1010'(类似于步骤1010)中，可以例如在基站36处识别指示某个消息或消息组的RACH前导码。可以指示或者可以预先配置的用于数据传输的资源42可以在步骤1070中用于数据传输。例如，如果步骤1010'中发送的前导码22仅指派给一个UE，或者基站36可以根据接收到的信号估计出仅有一个UE发送前导码，则可以使用方法或过程10003。例如，可以指示UE针对特定事件使用特定前导码，使得前导码22的传输能获得所有必要信息。因此，由于接收器知晓仅有一个UE已经发送了前导码22，所以竞争解决可能事先被认为是不必要的。
图10d示出了根据实施例的过程10004的示意性流程图。实施过程10004的设备可以被配置为例如将步骤1010或1010'的随机接入前导码22作为第一随机接入前导码221来发送，以便指示无线信号14的消息条款或设备所属的设备组。无需等待响应，设备可以无缝地发送用于竞争解决的另外的随机接入前导码222，以便标识用户。也就是说，前导码222可以指示用户，而前导码221可以指示消息或设备组。因此，前导码搜索空间不仅可以扩展为作为关联信息的单个前导码，而且也可以扩展为前导码组合，这是因为在网络中一些组合可能被允许，而一些组合可能不被允许或未进行分配。
基站36可以被配置为操作无线通信网络，以便提供随机接入资源供设备用于随机接入过程，以发送具有多个随机接入前导码中的随机接入前导码的无线信号，例如无线信号14。基站可以被配置为将与第一无线信号一起接收的随机接入前导码与设备所报告的事件和/或传输信息相关联，并且不将与第二无线信号一起接收的第二随机接入前导码与相同的传输信息相关联，例如，这是因为该前导码要么不具有图8a中所述的关联，要么与不同的传输信息相关联或连接到结合图8b所述的不同的组。基站可以被配置为将随机接入前导码至少解释为由设备发送的有效载荷数据的一部分，例如解释为要发送的消息的一部分。基站可以被配置为接收无线信号14，用于基于随机接入前导码22标识传输信息或相关联的事件以及用于在标识了事件之后执行竞争解决。也就是说，基站可以在请求另一信息之前了解事件。
随机接入前导码可以与标识符相关联。基站可以被配置为基于标识符的传输来执行竞争解决，以便发起设备的随机接入过程，其中这些设备已经发送了包含与标识符相关联的随机接入前导码的无线信号。基站可以替代地或附加地被配置为在无线通信网络的通信方案的系统信息块中广播指示事件与随机接入前导码的关联的信息。替代地，可以使用其他信道或资源。基站可以被配置为针对指示设备组的第一随机接入前导码和针对指示设备的标识符的第二随机接入前导码来评估随机接入资源，例如结合图10d所描述的。
在随机接入前导码的特定(子)集被定义(保留)以专用于特定服务类型/类别(如高优先级用户)这一意义上，各实施例提供面向服务类别的RA协议。然后可以在连续步骤中可选地对单独的资源执行设备标识(竞争解决)。因此，各实施例描述了在随机接入期间利用(快速)前导码检测以用于以数据为中心的通信的构思，其中消息(“发生了什么”)具有比设备身份(“哪个设备正在发送”)更高的优先级。各实施例的固有特征在于，如果多个设备从“高优先级”前导码集中选择相同的前导码，则基站处的检测概率会因为信号的物理叠加而增大。
各实施例还描述了一旦检测到前导码，如何定义该特定前导码集以及如何解决多个设备的竞争。结合将NB-IOT用作为基准技术的应用，以示例的方式描述了各实施例。然而，这些实施例被认为是通用的并且可以扩展到其他无线标准，如LTE或5G-NR(新无线电)。示例场景涉及在特定环境(例如，工业设施)中部署以基于预定义测量值(例如，压力水平、温度等)监视特定(自动化)过程的状态的(本地)传感器网络。在常规操作中，传感器在本地收集信息并定期将其发送到具有相关融合中心的基站，后者能实现集中监视/控制和分析(机器学习)。传感器可以由电池供电，因此，无线传输协议需要具备相当出色的节能性以保证较长的生命周期。此外，在这种场景下，传感器的数量可能预计会非常大，同时还要求每个传感器的操作成本较低，且带宽消耗有限。满足这种要求的一种已知技术是NB-IOT，这种技术采用具有非常长的相似方向的窄带传输，目的是简化硬件并将每台设备的成本保持得较低。本发明的实施例尤其与上述RACH过程情况中的情况I)、II)和V)相关。各实施例提供了针对其他当前随机接入方法没有被设计用于以数据为中心的低延迟应用这一缺陷的解决方案，即不支持时间关键型(紧急)事件。其原因在于，随机接入过程(例如，基于NB IOT的RACH)和数据传输在以下之间依序地分开：
1.设备标识和授权指派；以及
2.(有效载荷)消息传输。
如果大量设备(传感器1、传感器2……)报告了(相同的)关键事件(例如，“火”)，这是至关重要的。于是，每个设备都需要单独连接到网络(PRACH)并发送单独的消息(传感器1：“火”；传感器2：“火”；……)。通用方法可以简要描述如下：假设设备被配置为将前导码集的特定集用于高优先级消息并将常规前导码空间/集用于常规RA，则可能的是：
1.设备使用由相应服务类别(RACH)定义的预定义前导码集来发送(免授权)警报消息；
2.BS基于前导码检测检测到警报/消息，同时可能并不知道用户的身份或数量。BS可以请求设备(发送警报消息的设备)发送用以标识UE的附加信息以及其他信息(例如，位置/温度/CO2/...)。因此，BS可以使用以下选项来发起竞争解决；
a.授权指派；BS可以通过将前导码ID用作标识符来为一个或多个设备组指派特定授权，以对组进行寻址，如结合图10a所述；
b.每个服务类别的预定义资源；BS可以为特定服务类别预先配置资源，如结合图10b所述；
c.指派UE使用传统RA，如图10c所示。
3.设备可以在授权资源上发送其他信息。
可以执行针对NB-IOT的资源分配和信令，使得eNB在SIB(其中定义了前导码设置)中针对每个覆盖级别提供NPRACH配置。因此，各实施例建议在SIB中定义新的“前导码/消息”类别，使得所有传感器都找到如何配置被保留用于消息传输的前导码的信息。也就是说，各实施例提供一种基站，该基站被配置为提供SIB以便指示分配给传输信息的可用前导码集中的至少一个前导码子集。可以使用并提供如何将消息前导码映射到物理资源的附加信息。这可以在单独的(物理)信道(为消息-前导码传输保留的专有物理资源集)上完成或作为常规NPRACH的一部分完成，其中前导码的特定子集被保留，如图8a所示。与此相关的详细信息如下：
·专用消息信道：在此设置中，可以指定其中发送消息前导码的专用资源。这可以以半持久的方式分配。
·与传统NPRACH共存：来自传统NPRACH的前导码子集可以被保留用于消息前导码，如结合图8a和图8b所述。
·没有专用资源：在这种情况下，特定的前导码IE用于消息传输(由高层配置)，但是，如果“其他”设备选择相同前导码ID则会发生冲突，这会导致高强制报警率但结构却较简单。
本文描述的实施例涉及竞争解决，例如用于标识单个用户，即使这些用户已经使用相同的资源进行发送。
图11示出了根据实施例的无线通信网络115的示意性框图，该无线通信网络115可以基于网络100的结构并且可以具有基站44，基站44可以是基站36并且可以可选地被配置为支持与传输信息相关联的随机接入前导码。在已知网络中，设备481、482的信号461和462的传输分别被同步，以便在相同的时间tR到达基站44。由于设备481和482与基站44之间存在不同的信道条件或距离，分别需要不同的行进时间Δt1、Δt2来将消息/信号461和462传输到基站44。通过使用诸如时间对准(偏移)或定时提前等机制，可以调整传输的开始，以便补偿不同的行进时间Δt1和Δt2。需要注意的是，在示例网络中可以出现任何其他数量的设备和/或基站，并且给出的解释仅用于探索性原因。
如例如结合图9、图10a、图10b或图10d所描述的，根据实施例的设备(例如，设备48和/或60)可以被配置为发送第一和第二无线信号，其中无线信号是在第一无线信号之后发送的。例如，第一无线信号可以是图6的无线信号14。设备481和/或482可以被配置为脱离同步方案。例如，它可以与基站不同步地发送无线信号14或无线信号，以便执行竞争解决。不同步可能意味着仅仅不执行对定时偏移的补偿。替代地，可以实现个性化定时，即，定时偏移TA可以例如由设备选择(例如，随机地或者根据规则)或者由基站选择(例如，随机地或根据规则)，使得不同的到达时间在基站处出现，其中到达时间与关于设备的信息有关，以实现设备的标识。例如，可以以同步的方式发送相应的其他信号。根据不同的实施例，设备可以被配置为与基站不同步地或利用基站处的个性化定时发送无线信号14和用于竞争解决的无线信号这两者。
如果两个信号是不同步地发送或者是利用基站处的个性化定时发送，则定时偏移在设备所发送的两个信号之间可以是相同的或者可以是不同的。
此外，这样的个性化定时可以允许实现进一程度的优先化消息或指示出所请求的QoS。例如，选择其单独定时的设备在具有更高优先级或更高QoS的消息时可以选择更低的延迟。
部分地或完全地偏离同步的实施例可以与与传输信息相关联的RA前导码一起实现，或者与其无关地实现。例如，当考虑传统RACH时，可以将单独定时应用于常规前导码传输和/或在图3中的3)下执行的传输。
基站44可以被配置为操作无线通信网络110，使得在无线通信网络中进行通信的设备基于信道延迟Δt来补偿定时偏移，以与基站同步。这可能与多个设备之间的同步有关。基站可以被配置为控制设备，以便与基站不同步地或利用基站处的个性化定时发送用于竞争解决的无线信号。此信号可以是无线信号14和/或后续发送的信号。
尽管实施例涉及针对不同设备的前导码的相同含义(即相同的传输信息)，但是根据实施例，不同的设备481和482可以适于使用不同的前导码集或者可以例如适于以不同的方式使用相同的前导码。也就是说，相同的前导码在第一设备481处可以具有第一含义(与第一传输信息有关)并且在第二设备482处与不同的第二传输信息相关联，或者替代地不与传输信息相关联。
例如，特定前导码可以与关于第一设备的第一传输信息(例如，“火”)相关联以及与关于第二设备的不同的第二传输信息(例如，“低压”)相关联。各个不同的含义可以在集中实体(例如基站)处被关联或管理，或者如前所述以不同的方式被关联或管理。基站可以适于区分第一设备481和第二设备482，例如基于竞争解决机制或侧信道信息或不同的机制(比如单独定时偏移)。也就是说，基站可以被配置为区分前导码的发送器，并且可以基于发送器来解释前导码并因而根据发送器以不同的方式来解释。
根据实施例的一种可以用于操作设备的方法，其中该设备适于在无线通信网络中进行通信以通过在该无线通信网络的随机接入信道中发送无线信号来发送传输信息，该方法包括：选择随机接入前导码，使得随机接入前导码与传输信息相关联。该方法还包括提供无线信号以包括随机接入前导码并且发送无线信号。
另一种用于操作适于通过发送无线信号在无线通信网络中进行通信的无线设备的方法，其中该无线通信网络由基站使用基站处的同步来操作，该方法包括：利用无线接口传输，与基站同步地发送第一无线信号，以便在基站处具有预定定时。该方法包括发送与竞争解决相关联的第二无线信号，例如无线信号14和/或后续信号，以便与基站不同步或者在基站处具有个性化定时。
一种用于操作基站的方法，其中该基站适于操作无线通信网络，以便提供随机接入资源供设备用于随机接入过程，以发送具有多个随机接入前导码中的随机接入前导码的无线信号，该方法包括：将与第一无线信号一起接收的随机接入前导码与设备所报告的传输信息相关联，并且不将与第二无线信号一起接收的第二随机接入前导码与该传输信息相关联。
根据实施例的一种用于操作适于操作无线通信网络的基站的方法包括：操作无线通信网络，使得在无线通信网络中进行通信的设备基于信道延迟来补偿定时偏移，以便与基站同步。该方法包括控制设备以便与基站不同步地或利用基站处的个性化定时发送用于竞争解决的无线信号。
图12a示出了具有五个前导码正交子组的示例签名矩阵的协方差矩阵。图12b示出了具有七个前导码正交子组的示例签名矩阵的示例协方差矩阵。可以考虑到自相关属性来调整签名，从而具有良好的自相关属性。各实施例提出了额外提供“正交”子组的特定设计。这允许系统有效地“过载”(即使签名长度有限，也可以定义更多消息)。此外，可以将每个组指派给a)特定的消息集(例如，组1：与火有关，组2：与压力有关，……)或特定的空间集群(例如，组1与集群1的所有传感器有关，组2具有相同的消息，但却与集群2中的所有传感器有关，……)。消息的欧拉平方构造给出了这种签名构造的示例。在图12a和图12b中，描绘了协方差矩阵，其中对角线元素表示自相关并且沿着主对角线的暗色方块表示正交子组。需要注意的是，两个签名集都是非正交的，因为存在比资源(即序列长度)“更多的序列”(即消息)。
各实施例允许减少低功率传感器网络中(任务)关键型应用的延迟，和/或如果多个传感器具有相同的消息，则能提高检测概率。
结合各消息的欧拉平方构造，如下给出进一步的解释：
无线通信网络中的下行链路DL无线电帧包括PDCCH区域，该PDCCH区域定义了特定PDCCH可以位于的位置或地点。PDCCH区域由UE搜索。每个PDCCH携带控制消息，如下行链路控制信息DCI包，其由UE特定无线电网络临时标识符RNTI标识。RNTI被编码在例如DCI的CRC附件中。DCI可以用UE特定RNTI(如C-RNTI)加扰。图13示意性地示出了具有由不同数量的控制信道元素CCE形成的多个PDCCH的PDCCH区域的示例。根据要发送的DCI格式的有效载荷大小以及信道条件，基站可以选择适当的聚合级别，该聚合级别定义了要用于发送DCI分组的CCE数量。从图13中可以看出，PDCCH搜索空间被划分成公共搜索空间(此空间可以由被基站服务的所有UE监视)和UE特定搜索空间(此空间由至少一个UE监视)。每个UE对整个PDCCH区域进行盲解码，以找到一个或多个专用于此UE的DCI分组。例如，DCI分组指示在即将到来的数据传输期间要使用的资源和其他参数。
如上所述，UE可以通过搜索(包括盲解码/盲检测方法)PDCCH区域来获得其一个或多个DCI包。图14示意性地图示了在PDCCH区域内针对特定UE找到一个或多个DCI包的盲解码过程。图14示意性地示出了PDCCH区域210，也被称为PDCCH搜索空间。在PDCCH搜索空间210中示出了五个DCI包，即DCI1至DCI5，并且包括适当解码器的特定UE在PDCCH搜索空间210中搜索有效CRC，以找到用于该特定UE的DCI分组。如图14所示，卷积解码器从DCI包DCI2中获得包括控制数据和加扰CRC的数据。控制数据和加扰CRC被分离，使用UE特定的RNTI对加扰CRC进行解扰，根据从控制数据计算出的CRC来校验得到的CRC，并且得到的CRC与计算出的CRC的匹配表明了：DCI包DCI2实际上是对控制消息进行解码的UE的控制消息。
然而，由于PDCCH搜索空间中的随机数据，上述盲解码方法也可能找到匹配，即，不代表特定UE的DCI消息的数据可能被错误地检测为有效控制消息，这也被称为误报DCI。这种错误解码可能以PFA＝M×2-16的概率发生，其中M是UE执行的盲检测尝试的次数。例如，在如上所述的无线通信系统中，这种误报率的概率可能约为10-5(参见例如3GPP TDOC R1-1719503：Design Impact on Reliability for LTE URLLC(设计对LTE URLLC的可靠性的影响))。换言之，当接收器(如UE)从无线电信号的控制区域解码的控制消息可能被错误地解码时(即，实际上不是针对此UE的控制消息)，概率大约为10-6。基本上，这对于标准或常规通信服务而言不是问题。然而，超可靠通信服务可能会要求分组错误概率为约10-6，由此使得以大约10-6的概率检测到误报DCI是一个问题，这是因为UE在误报DCI(其可以是另一UE的控制消息)的基础上使得UE将自身配置用于在没有接收到针对UE的数据的资源上进行数据传输，使得朝向UE的传输可能不会成功。这可能导致额外的延迟，直到UE例如在后续的下行链路帧中解码出正确的或真正的DCI为止，而此DCI允许UE设置其参数，以在正确的资源上从基站接收数据。显然，虽然这种延迟在传统或标准通信服务中可能不是问题，但在需要超可靠通信的服务中，这种误报控制消息的解码/检测可能会使延迟增大。
为了使实现可靠通信的构思成为可能(该构思另外还实现了高吞吐量)，被配置为在无线网络(该网络利用第一数量的资源来服务通信UE)中操作的用户设备(UE)包括用于在无线网络中进行通信的无线接口。通信是指传输过程和/或接收过程。UE包括控制器，控制器被配置为针对在无线网络中进行通信，从第一数量的资源的第二数量的预定义子集中选择至少一个资源子集。第二数量大于第一数量。第二数量的预定义子集基于使用欧拉平方映射将第一数量的资源映射到第二数量的子集。欧拉平方映射允许每个资源至少被第一和第二子集使用从而将各子集呈现为非正交的场景。根据基于签名的方法，包含在每个子集中的资源元素的模式在公共资源映射中可以是唯一的，从而可以通过标识资源元素的模式来标识发送器和/或接收器。
结合本文描述的实施例，资源可以指可在无线通信网络中使用的单个或众多或多个资源，在这些资源中有时间、频率、传输功率、空间和代码。例如，资源可以是用于特定时间(时域)的单个子载波(频域)。例如，资源也可以是这样的资源的聚合，例如聚合成衰落块，其含有被认为提供同构信道衰落的资源集。例如，资源可以包括用于特定时隙和/或频隙的代码。因此，也可以将衰落块视为资源。特定类型的资源和/或其数量(例如，聚合在衰落块中的子载波和/或时隙的数量)因而可以根据无线网络的粒度而发生变化。结合本文描述的实施例，资源元素被认为是衰落块，其中其他实现是可能的，没有任何限制。
非正交多址接入(NOMA)是5G蜂窝网络及其他蜂窝网络的新无线电(NR)设计的主要推动因素。基础性思想是通过允许不同用户(或层)在时间、频率或空间或代码或传输功率上同时共享相同的物理资源来放宽正交传输的范式。因此，在海量机器类型通信(mMTC)中可以支持更多连接，或者在增强型移动宽带(eMBB)场景中可以实现更高的吞吐量。考虑到当前的频谱限制，需要无线电接入技术，其中用户设备(UE)以非正交方式共享无线资源，无论其是在初始接入阶段还是数据传输阶段(或两者，如在联合初始接入和数据传输方案的情况下)。示例包括非正交多址接入(NOMA)的构思，此构思依赖于功率域或码域复用，相应的方案包括功率域NOMA、低密度扩展多址接入、稀疏码多址接入、多用户共享接入、模式划分多址接入，在此仅举几例。其他示例是通信方案，其中，UE通过在共享信道资源块(时-频隙)上发送非正交信息承载序列来同时执行初始接入并将信息传送到联合接收器。该构思概括了两个跨共享资源的复用层，其中不同的层可以对应于不同的用户，但也可以对应于在相同资源上复用消息的相同用户，例如在广播或多播场景中。非正交多址接入的一个重要方面是代码设计，即各个层的信息承载消息被映射到共享资源所依据的预定义结构。
可以粗略地将大量的NOMA技术分为两大类：签名域复用和功率域复用。在后一类中，对应于不同用户的信号被叠加在一起，并且通常经由连续干扰消除(SIC)被解码。签名域复用是基于区分扩展码或交织器序列(与低速率纠错码连接)。低密度码域(LDCD)NOMA是基于签名的复用的一个突出子类别，其依赖于[3]中所描述的低密度签名(LDS)。包含少量非零元素的稀疏扩频码用于在共享物理资源上线性调制每个用户的符号。通过采用消息传递算法(MPA)可以显著降低接收器复杂性，即使在接收功率相当的情况下(与功率域NOMA相比)，该算法也可以实现用户分离。LDCD-NOMA的不同变型在5G 3GPP标准化中备受关注。例如，[4]和[5]中描述的稀疏码多址接入(SCMA)进一步优化低密度序列，从而通过使用多维星座来实现整形和编码增益。LDCD-NOMA中用户与资源之间稀疏映射可以是规则的，其中每个用户占用固定数量的资源，并且每个资源被固定数量的用户使用；或者是不规则的，其中各自的数字是随机的并且仅是在平均意义上固定的。在[6]中研究了不规则LCDC-NOMA的最佳频谱效率，并且将其示为得出了以下众所周知的密集随机扩频(RS)的频谱效率，如[7]中所述。结果源于用户-资源映射的随机性，因此，一些用户可能最终没有任何指定资源，而一些资源可能未被使用。另一方面，如[8]中所述，常规用户资源映射已经表现出可能的好处。
图15示出了根据实施例的用户设备50的示意性框图，其可以是依据UE 60。用户设备50可以被配置为在无线网络中操作，例如在无线网络100或150中。举例而言，网络可以利用多个资源52，资源52包括如上所述的至少代码、时间、频率和/或空间中的一项或多项。
用户设备50可以包括无线接口54，例如包括至少一根天线的天线装置，用于在无线网络中进行通信。用户设备可以被配置为通过无线接口执行波束成形或类似特征，但并不是要求这样做。用户设备还可以包括控制器56，控制器56被配置为从多个预定义子集中选择资源52的至少一个子集58。在数据交换开始之前，用户设备50可以知道预定义子集58。例如，可以通过经由广播信道交换信息的方式知道预定义子集。替代地或附加地，这样的信息可以存储在存储器中，并且可以被控制器56访问以符合通信标准等。预定义子集58可以是固定或可变信息。
示例资源表示出了资源521至526以及它们与子集581至587的分配或关联。与资源521至526的数量相比，子集581至587的数量更大，即至少一个资源52在多于一个的子集58中使用，从而使子集58成为非正交的。如下文将更详细地描述的，资源52与子集58的关联模式是根据欧拉平方模式来实现的。
来自资源52的阴影资源62i,j指示相应的关联，其中索引i指示与相应资源相关联的子集，并且索引j指示对相关联子集中资源编号进行计数的计数符。例如，资源621,1是第一子集的第一资源，其中资源627,2是第七子集的第二资源。
通过使用欧拉平方，可以获得所用资源的不同模式，这些不同的模式可实现基于签名的复用。因此，各实施例涉及基于签名的复用的一般形式，根据此形式，在同步层复用之后，衰落块FB q上(即在块内的nc＝ns·no个资源元素上)的接收信号矩阵Y(q)可以表示为
其中，λj∈{0,1}是随机二元变量，表示资源帧中的用户活动(层存在)，ns·no矩阵表示在FBq中的nc＝ns*no个资源元素上发送的用户/层j的信号(当活动状态/存在时)；/>是FBq中与用户j相关联的ns维签名向量，描述的是发射信号在ns个子载波上的映射；hj (q)是用户/层j的衰落系数，并且W(q)是接收器处的附加噪声矩阵。需要注意的是，由于一个衰落块内频率与时间维度之间存在对称性，因此，在经历相同信道条件(即相同信道实现)的衰落块中组装时-频隙为发射码字的构造带来了一定的灵活性。例如，这可以用于以延迟要求来换取带宽(反之亦然)。
信号构建(即，确定在资源映射中使用的模式)可以基于以下考虑：具有稀疏签名的NOMA传输方案的整体性能可能至少会受到与各个用户(层)相关联的签名的构造的影响，这些签名可以组装在以下矩阵中：
其中，F(q)堆叠第q个FB内的J个用户的签名向量， 各实施例基于欧拉平方的构思针对NOMA提出了基于签名的灵活构造[9]。
欧拉平方在所获得的全部资源中高度或广泛地分布所用资源。一些关于欧拉平方的限制被定义为
阶数为n、度数为k且索引为n,k的欧拉平方是由数(aij1,aij2,...,aijk)组成的n2k-ad(k-ad表示k个元素的集合)的平方矩阵，其中，aijr∈{0,1,2,...,b-1}；r＝1,2,...,k；i,j＝1,2,...,n；n>k；对于p≠q，aipr≠aiqr且apjr≠aqjr，并且对于i≠p和j≠q，(aijr+1)(aijs+1)≠(apqr+1)(apqs+1)。
针对以下情况。已知存在欧拉平方的显式构造[9]
1)索引p,p–1,其中p是素数；
2)为素数的p的索引pr，pr-1；
3)索引n,k，其中对于不同的奇素数p1,p2,...,pl，在此，
此外，索引为n,k的欧拉平方的存在意味着索引为n,k'的欧拉平方也存在，其中k′<k。
基于这些了解，对于n≥3、k≥2，大小为n·k×n2的矩阵F构造如下：对于1≤i≤n·k，1≤j≤n2
其中，(aj)是第j个k-ad，(aj)l是第j个k-ad中的第i个元素，表示不大于x的最大整数，mod表示取模运算。在这种构造下，与用户(层)j＝1,2,…,n2相关联的第j个签名(F的第j列)从第j个k-ad(aj)中被生成为nk二进制向量，其中对于l＝1,2,...,k，1出现在位置(l-1)n+((aj)l+1)。
矩阵F实际上是由k个数量的n×n2块组成的块矩阵，其中F的每一列中正好有k个块。每个用户的(层的)签名(F的列)对应于索引为n；k的欧拉平方中的k-ad(k个元素的集合)。
因此，欧拉平方映射可表示为具有结构F(n,k)的矩阵，其中n·k是第一数量的资源，并且其中n2是第二数量的子集。矩阵F被构造以包括指示每一行中资源元素的使用的k个条目以及包括指示每一列中资源元素的使用的n个条目。
图16a示出了n＝3和k＝2的示例欧拉平方矩阵，产生了九列六行的矩阵。
参数n＝3和k＝2产生了n·k＝6个要分配的资源以及32＝9个要获得的子集。如图16a所示，这九个子集各自包括两个相关联的资源元素62，即六个资源元素52可以被九个层或用户使用。如结合图15所描述的，每个用户、用户设备或应用可以选择多于一个的子集58进行通信，以增加通信的带宽和/或可靠性。
矩阵F可以在所有子集上实现高度的或者甚至最大程度的扩展，这有利于增强所有层或用户的通信，这是因为可以减少或者甚至避免某些子集面临高有益扩展而其他子集可能会完全重叠的场景，从而避免会导致高错误率的扩展。
虽然第一子集的资源(例如，子集581的资源621,1和621,2以及子集588的资源628,1和628,2)可能相对于彼此不正交，但基于资源映射中两个子集581至582的不同签名，两个子集可以是可区分的。
资源的模式(即所用资源)可以被视作是一种可区分不同用户的代码或签名。根据各实施例，无线网络作为OFDM网络操作。子集58中包括的所生成的代码定义了用户如何使用其资源。基于规则构造，资源子集之间的重叠数量是有限的，并且额外地限制了每个用户所使用的资源元素的数量。此外，欧拉平方映射的构造规则允许用于解决重叠用户的分离的重构和/或限制。
图16b示出了具有参数n＝4和k＝3的欧拉平方矩阵(即F(4,3))的示意图。该矩阵产生了要在42＝16个子集之中分配的4·3个资源，其中每个子集581至5816利用三个资源52。根据各实施例，将子集58设置为包括所用资源的公共且相等的值(例如，图16a中的二或图16b中的三)，不同的子集可以利用不同数量的资源。
如图16c所示，示出了从欧拉平方矩阵F(4,3)中以不同的方式生成子集581至5828，该矩阵与图16b相比是相同的矩阵。在图16b中，将整行用作为表示要在相同大小的子集58内使用的资源元素，与此相对地，根据图16c，可以使用长度(即要使用的资源的数量)不同的子集581至5828。因此，当与图16a和图16b中矩阵F的整列(基于所述表示，也可以使用行)表示资源52的子集58相比时，根据图16c，在矩阵的(n＝1)和(n＝2)部分中，可以仅使用其一部分，其中可以将列(或行)用于形成多于一个的子集(n＝1)和/或定义未使用的列的一部分(n＝2)。因此，基于相同的欧拉平方矩阵，导出资源子集的不同构思落入各实施例的范围内。根据一实施例，欧拉平方矩阵的每一列(或行)完全形成一个子集。根据一实施例，至少一列被分成多个部分，每个部分形成一个子集(n＝1)。根据一实施例，欧拉平方矩阵的每一列(或行)不完全地形成子集(n＝1和n＝2)，即该列的一部分未被该子集和/或不同的子集使用。尽管图16c被示为混合实施例(根据该实施例，实现了不同的部分/预编码器，以便通过三种不同的构造规则(n＝1；n＝2；n＝3和n＝4)以不同的方式从欧拉平方矩阵导出子集)，但根据实施例，可以采用单一规则，可以采用两种规则，或者可以采用多于3种的规则，例如4种、5种、6种或更多种。
如矩阵F(4,3)的前四列所示(例如，其表示部分n＝1)，每一列可以细分为三个子集581、585和589；582、586和5810等，其中子集581至5816中的每一个子集仅包括一个资源元素。
接下来的表示例如n＝2部分的四列可以被形成为子集5817至5820，每个子集包括两个资源元素，其中一个或多个资源529至5212可以与n＝2部分的子集不关联。
属于矩阵F(4,3)的n＝3和n＝4部分的第9列至第16列可以分别被完全包括在一个子集5821至5828中。在每个部分n＝1、n＝2、n＝3和n＝4内的子集581至5816、5817至5820、5821至5824和5825至5828的使用允许在子集的相应集合内进行正交访问。按照定义，长度不同的子集相对于长度不同的子集(使用的资源的数量不同)也是正交的。因此，根据图16c的配置示出了导出用于服务28个用户设备、数据流或通信流的28个子集，其中每个子集提供不同的吞吐量，如由所使用的资源元素的数量所指示的。
尤其是在涉及新无线电时，每个资源元素可以包括相同或不同的通信能力，例如带宽或要在资源元素内发送的符号数量。
矩阵F(3,2)和F(4,3)都示出了类似的结构，根据该结构：
·矩阵F中每行中的个数(分配的资源)的数量是n；
·F的每列中的个数(分配的资源)的数量是k；
·F的列之间的重叠最多为1(即用户/层签名最多在一个位置重叠)；以及
·过载系数为β＝n/k。
根据实施例，进行或执行欧拉平方映射，使得n和k与结合欧拉平方的生成给出的解释相一致。例如，对于F(3,2)，适用针对p＝3选择“p,p-1”所依据的规则。例如，对于F(4,3)，适用针对p＝2选择“p2,p2-1”所依据的规则。根据另一实施例，可以选择不同的索引。例如，一个选项是选择索引n,k，使得对于不同的奇素数p1,p2,...,pl，在此，/>
现在参考图17a和图17b，其示意性地示出了根据本文描述的实施例的使用欧拉平方的灵活性。作为示例，可以在网络(例如，网络100或150)中使用24个资源521至5224。
为了允许网络中的过载(即，与资源的数量相比有更多的用户、层、消息或数据流)，可以使用欧拉平方。根据图17a，第一矩阵F1(4,3)和第二矩阵F2(4,3)分别用于生成子集581至5816、5817至5833，同时将资源521至5212、5213至5224分别分配和关联到子集581至5833。因此，与图16b相比，两倍数量的资源被分配给两倍数量的子集。这样做能获得32个子集，以便服务32个用户、层等。如结合图16c所述，可以获得不同的数量。
在图17b中，四个矩阵F1(3,2)、F2(3,2)、F3(3,2)和F4(3,2)用于将相同的资源521至5224分配或关联到36个子集，因为如结合图16a所述，矩阵F1(3,2)至F4(3,2)中的每一个矩阵产生了9个子集。
因此，将四个矩阵F1(3,2)至F4(3,2)应用于资源521至5224能获得36个子集的数量，以便服务36个用户、层等。因此，当与图17a相比时，可以获得更多数量的子集，以便利用相同数量的资源52来服务更多数量的用户。
使用欧拉平方矩阵可实现高度灵活性。分别基于网络中的负载、过载，可以改变、更改或调整资源52到子集58的分配，从而允许在实现由于高度扩展而获得的高通信质量的同时为用户提供服务。这实现了网络中的可靠通信。
换言之，图17a和图17b图示了一组24个资源元素的两种不同配置。这两种配置都使用NOMA，而这两种配置都具有不同的扩展属性(根据图17a的配置具有更大的扩展宽度并具有更高的分集增益，而根据图17b的配置支持更多数量的用户)。
每个n＝1、n＝2、n＝3和/或n＝4部分可以经受不同的预编码器ID或与不同的预编码器ID相关联。例如，每个预编码器可以对应于可结合空间预编码实现混合配置的波束形成器。空间复用可能会导致被复用的不同区域之间的干扰。通过使用相对于其他预编码器呈正交的子集，可以减少不同空间区域之间的干扰。
尽管本文描述的实施例涉及形式为F(3,2)和F(4,3)的欧拉平方矩阵，但例如取决于要共享的资源的数量和/或要使用的子集的数量，可以采用不同的形式。尽管各实施例被描述为使用单个欧拉平方矩阵(图16a、图16b和图16c)、两个欧拉平方矩阵(图17a)或四个欧拉平方矩阵(图17b)将资源分配给子集，但根据实施例，可以采用不同的数量，例如3个、5个或更多个。
控制器可以选择要减少的分配给子集的资源数量。例如，资源需要被分配到不同的子集、以其他方式被使用或者因为任何原因而变得不可用。
这可以通过使用不同的欧拉平方矩阵确定资源元素的子集来获得，例如，从图16b所示的欧拉平方矩阵F(4,3)到图16a所示的欧拉平方矩阵(F3,2)，或者从图17b的调度表到图17a的调度表。同时，替代地，目标可以是映射相同数量的用户，但却是要将其映射在较少数量的资源上，即n·k'，而不是n·k个资源元素或资源块上。
如图17c所示，可以使用减少的资源集来服务相同数量的用户，其中可以利用上述知识，根据此知识，索引n,k的欧拉平方的存在意味着索引n,k'的欧拉平方也存在，其中k′<k。因此，实际上，只要构造F(n,k)存在时，构造F(n,k')(其中k′<k)也会存在。在图17c中，示出了这一点：图17b的欧拉平方矩阵F(4,3)被缩减为欧拉平方矩阵F(4,2)，即k＝3和k'＝2。
可以通过仅从F(n,k)中删除n(n＝4)行的k-k'(3-2＝1)个块而从F(n,k)中获得F(n,k')，例如删除最后4行，这样，映射的是8个资源，而不是12个资源。可以删除其任何其他行或块。行数的减少可维持子集58的数量，而资源52减少。根据实施例的基站可以被配置为在第一时间实例期间将资源(其第一数量)分配给第二数量的子集，并且用于在第二时间实例期间将减少的第二数量的资源分配给相同数量的子集，其中第一实例可以在第二实例之前或之后。通过减少资源的数量，可以保持欧拉平方构思的益处，即可以保持资源子集之间的关系，尤其是在删除行块时。
图18示出了根据实施例的无线网络180的示意性框图。无线网络180包括根据实施例的基站85，其可以与基站44相一致。基站85被配置为操作无线网络的至少一个小区，使得无线网络利用第一数量的资源来服务进行通信的UE 501至509。基站85包括用于在无线网络180中进行通信的无线接口87。基站85可以是例如图1(b)的基站gNB之一和/或收发器156和158之一。基站85被配置为操作无线网络180，以通过使用资源521至526的至少一个子集581至589来支持UE 501至509的通信。子集58的数量与资源的数量相比更大，并且是基于使用欧拉平方映射将资源52的数量映射到子集58的数量而获得的。
基站85可以被配置为动态地调整传输属性。例如，在管理六个资源元素521至526的同时，只要在无线网络小区中存在至多六个用户(例如，用户设备501至506或不同的用户设备)，就可以执行标准通信，每个UE 501至506根据该标准通信使用一个关联的或分配的资源。
在一个、多个或所有附加UE 507至509在无线网络180中变为活动状态的情况下，基站可以将资源521至526划分到子集581至589中，以便服务所有的UE 501至509。例如，如果UE507、508或509中只有一个UE在无线网络180中变为活动状态，则可以生成九个子集，而这九个子集中只有七个子集被使用。因此，如果三个附加UE 507至509中的两个UE变为活动状态，则子集581至589中的一个子集可以仍保持未使用的状态。基站85可以被配置为监视由基站服务的通信UE的数量。当UE的数量低于数量阈值(例如，当时可用的资源的数量)时，基站85可以使用正交资源，其中也可以使用不同的阈值，例如如果一个或多个资源被保留用于特殊目的或类似目的。基站85还可以被配置为服务UE，以便在UE的数量至少为数量阈值或高于阈值时使用子集。也就是说，在使用时，基站85可以从正交通信切换到非正交通信。
替代地或附加地，基站85可以在监视由基站85服务的通信UE的数量的同时确定子集的数量可能是不足的。例如，当参考结合图17a和图17b给出的示例时，从图17a中的示例开始，第33个用户可能在无线网络中变为活动状态。基站可以被配置为在考虑其计数和/或考虑包含在子集中的资源数量的前提下调整子集58的数量，如结合图16c所述，以便获得第二版本的第二多个子集58，即其数量更多。换言之，基站85可以对此方案进行调整，根据该方案，资源基于要服务的UE的数量被分配给子集。当UE的数量减少时，基站85可以被配置为减少子集的数量，同时可能增加每个子集85内使用的资源的数量。
虽然本文给出的示例指的是上行链路(即，UE用于发送其信号、数据流或消息的资源)，但可以将相同的或类似的方案用于下行链路目的，其中基站使用不同的资源与UE进行通信。UE 501至509中的一个或多个UE可以被配置为接收包含选择信息的信号88。例如，信号88可以从基站85发送或从不同的网络控制器(例如，图1(a)中所示的核心网络102的控制器)发送。
信号88可以无线地发送，其中包含在其中的选择信息可以指示所分配的资源集或其属性，例如以子带、大小和索引表示的带宽来指示。特别地，所分配的经受过载的资源集本身可以是基站分配的总资源的一部分。此外，选择信息可以指示子集58的数量、结构或其他细节。例如，选择信息可以指示由基站85生成的子集581至589的组中的子集(即部分)。
例如，选择信息可以指示预选，该预选指示请求接收端的或被寻址的UE 501至509从所指示的预选中选择其子集。即，选择信息可以指示用于免授权接入的通信的子集范围。例如，可以发送子集的标识符。
选择信息可以减少所允许的子集范围，从而可以指示要使用的特定子集，例如当选择信息仅包含与单个子集有关的信息时。这可以被称为由控制器或基站调度的基于授权的接入。选择信息可以例如通过使用其标识符来指示分配给UE以用于基于授权的接入的特定子集。即，选择信息可以允许子集的调度。
不同的UE 501至509可以接收不同的选择信息，由此降低冲突的概率，特别是在UE501至509被配置为以免授权的方式使用或利用一个或多个子集581至589的配置中。即，选择信息可以由控制器/基站特定于UE、基于组(针对一组UE)和/或基于网络(例如，基于无线网络小区的小区id)来发送。
基于基站在特定信道上发送信息，UE可以被配置为接收选择信息，该选择信息指示所分配的第一资源集、指示特定欧拉平方矩阵(F(n,k))的指派和/或指示将用于通过广播控制信道(例如物理广播信道(PBCH)等)进行通信(即控制器可以使用这样的信道来发送信号88，其中也可以使用其他信道)的子集范围。UE可以替代地或附加地被配置为通过用户特定信道(例如物理下行链路控制信道(PDCCH))接收指示分配给UE的特定子集的选择信息，其中也可以使用其他信道。
替代地，信号88的缺失也可以被理解为选择信息，因为当UE 501至509中的UE知道子集58的当前配置或设置时，它可以以免授权的方式选择其所需的数量。虽然因为通过信号88接收到选择信息而没有受到限制，但UE可以不受限制地选择子集。这并没有排除掉如下情况：选择信息可以包括指示要使用的子集的一种码本条目和/或获得子集(例如，子集的索引和矩阵F中使用的参数n、k)所依据的方案。例如，选择信息可以例如通过用子带索引标识资源来指示要应用于第一资源集的特定欧拉平方矩阵(F(n,k))的指派。需要说明的是，本文所描述的实施例不限于矩阵F(n,k)的具体实施例。相反，可以使用如本文所述的生成欧拉平方矩阵的不同的方式。
当基站85已经改变了生成子集所依据的方案时，UE还可以选择不同的子集，使得控制器56被配置为在第一时间实例期间从预定义子集58的第一版本(例如，F(3,2))并在第二时间实例期间从预定义子集的第二版本(例如，F(4,3))选择至少一个子集，其中第一版本和第二版本的区别在于第二数量的预定义子集的计数和/或包含在子集中的资源的数量。
换言之，图18示出了一个特定的应用场景，其中多个用户通过使用稀疏扩展签名/代码来共享相同的资源。与LDS/SCMA相比，各个用户到特定资源的映射可以由如本文中例如结合图16a、图16b、图16c、图17a和/或图17b所述的F矩阵来确定。因此，图18示出了使用稀疏签名的非正交多址接入场景。所有用户50可以在六个资源上被复用，并且签名如本文所述地构造。基站只需要向用户广播F矩阵的参数(n＝3和k＝2)。与各自ID一起，每个用户可以采用F矩阵的相应行生成唯一的扩展序列。
根据实施例的一种用于操作UE的方法包括：在无线网络中进行通信，并且针对在无线网络中进行通信，从第一数量的资源的第二数量的预定义子集中选择至少一个子集。第二数量大于第一数量。第二数量的预定义子集基于使用欧拉平方映射将第一数量的资源映射到第二数量的子集。
根据实施例的一种用于操作基站的方法包括：在无线网络中与基站进行通信。该方法包括：操作无线网络以通过使用来自第一数量的资源的第二数量的预定义子集的至少一个子集来支持UE的通信。第二数量大于第一数量，并且第二数量的预定义子集基于使用欧拉平方映射将第一数量的资源映射到第二数量的子集。
其他实施例涉及一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在该程序由计算机执行时使计算机执行本文描述的实施例之一。
资源元素分配给子集所依据的结构可以由网络的中央控制器(例如基站)确定，其中该基站可以采用静态或可变方案。系统(基站)可以例如通过定义用来导出子集的一个或多个特定矩阵来确定或定义允许哪些序列/子集，这包括为特殊目的(例如优先级服务等)保留或阻止某些子集的可能性。因此，可以定义一个或多个F矩阵的结构。这些F矩阵形成规则或规定，根据该规则或规定，用户(层)被允许分别接入底层资源网格、资源或资源块。如将结合图16c以及图19a和图19b所描述的，这些资源中的一些资源可以生成为和/或用作为正交的。
本文描述的实施例的另一方面是将不同的子集分配或关联到不同的预编码器，如结合图16c所述。例如，特定的数量(例如，图16c中的4或者其他实施例中的不同数量的1、2、3或大于5)与示例性四个预编码器的数量或者其他实施例中的不同数量的1、2、3或大于5相关联，其中预编码器的数量和子集的数量可以彼此对应，但也可以不同。在一个预编码器内，如图16c所示的子集彼此正交，从而可实现正交通信，尽管全部子集可能是非正交的。
图19a示出了其中例如使用欧拉平方映射来映射由基站操作的六个资源的场景的示意图。图19b示出了相同场景的示意图，其中根据图19a，采用正交通信，其中根据图19b，也允许非正交通信。对于根据图19a的正交通信和根据19b的非正交通信二者，可以使用根据实施例的欧拉平方映射。在示例第一时间实例[t1；t2]期间，三个用户的场景可以由矩阵F(3,2)的彼此线性独立的前三个子集服务，因此可允许正交通信。在不同的时间实例[t3；t4](其可以在第一时间实例之前或之后)期间，通过将第一时间实例的子集581至583拆分为子集581至586，可以支持多达六个用户的数量，每个子集包括由每个子集58中的单个“1”指示的单一资源元素。
在可以在第一和/或第二时间实例之前或之后的不同的时间实例[t5；t6]期间，例如九个用户在网络中是活动状态。在不修改资源元素的情况下按照正交服务的方式以六个资源元素服务九个用户可能是困难的，或者说是不可能的。
现在参考图19b，在第二时间实例期间，可以激活另外的三个子集，以便为另外的三个用户服务。尽管每个用户在第一时间实例期间被标记为不活动的，但却可以不受任何限制地使用两个或更多子集。
在第三时间实例期间，所有九个子集581至589都可以被九个用户使用。换言之，各实施例描述了用于NOMA的结构化代码设计，这种设计具备若干个有助于自身实际运用的有吸引力的特性，尤其是在以下方面：
·它描述了基于欧拉平方产生规则层/用户-资源映射的代码构造，其中每一层占用固定数量的资源，并且每个资源由固定数量的层使用。该构造具备灵活性，因为它可以明确地描述系统参数的各种组合，即用户/层数、资源元素数、每层占用的资源数、共享同一资源的层数以及过载系数；
·该构造能以灵活的方式协调诸如延迟、可靠性和频谱效率之类的QoS要求，使其适用于针对mMTC场景的未调度传输以及针对eMBB和URLLC场景的调度传输；
·稀疏规则构造使得签名的密度较小，从而支持计算复杂度低的解码算法；
·由于代码签名的生成仅需要存储循环排列，因此极大地降低了存储需求(更多细节在下面的描述中提供)；
·该构造既可以以稀疏扩展(例如SCMA和LDS)，也可以以密集扩展与其他码域NOMA组合。
·该结构自然地将用户传输与随机激活结合起来，使其也适合用作非正交随机接入的免授权方案。
与已知构思相比，各实施例通过提供构造和分发(稀疏)资源分配模式(序列/结构化代码)的有效方法/构思，促进了NOMA在无线通信网络中的应用。
换言之，图19a和图19b示出了示例资源分配和自适应网络配置。
本发明通过提供一种构造和分发(稀疏)资源分配模式(序列/结构化代码)的有效方法，促进了NOMA在无线通信网络中的应用。其核心思想是可以根据特定规则构造资源分配——只需要在网络中的不同节点之间以信号通知参数集。相比之下，基于LDS/SCMA的方案也采用稀疏扩展，但却利用了预定义“码本”(即网络内的所有节点共用的预定义序列集)。如果两个节点想要通信，则两个节点(发送方和接收方)需要共享要使用的特定序列的索引。由于码本的有限维度(大小)及其预定义结构的缘故，无法在不同的配置(例如过载系数)之间自适应地切换。
SCMA网络的示例采用允许6个用户同时共享相同的4个资源的码本(这产生了6/4→1.5的过载系数)。网络中有6个用户，每个用户都具有唯一的序列ID(即码本条目)。现在，用户数量增加了，即有两个用户加入网络，但没有可用的空闲资源。因此，它需要一个可实现例如8/4→2的过载的新码本，并且这个新的码本需要在所有用户(包括6个其他用户)之间共享。这会导致信令开销。我们的发明提供了一种如何更灵活地构造这些序列的框架，所共享的不是码本条目，而是序列的构造方法，这种构造方法可以因为构造的规则结构而得到扩展。
各实施例提供了一种用于NOMA的结构化灵活代码设计，这种设计基于规则层/用户资源映射并且支持系统参数的各种组合。特别地，关于资源元素，可以考虑以下系统模型。可以假设，资源元素(即信道用户)在时间(OFDM符号)、频率(子载波)和空间(天线、相应各自的不同的波束)上被扩展的资源网格的一般形式如图20所示，此图图示了根据实施例的用于图示资源的构思的示例图。
可以假设资源网格的一般形式，其中资源元素(即信道用户)在时间、频率和空间上扩展(见图20)。资源元素被组织成长度为nc(相干长度)的衰落块，假设它们在此长度内经历大致相同(或相似)的无线信道条件(即实现)。对于频率平坦窄带信道，nc是信道保持不变的时间(相干时间)内的信道使用次数；对于频率选择性信道并且在使用正交频分复用(OFDM)的假设下，nc是信道保持不变的子载波数量(相干带宽)。更一般地，可以将nc解释为信道不发生改变的时-频隙的数量。衰落块被进一步划分为资源块(RB)，如例如在基于OFDM的系统中，其中RB包含no个OFDM符号，每一个OFDM符号跨越ns个连续子载波。
因此，图20示出了正交资源帧——包括衰落块(FB)，其中每个FB包含nc＝ns·no个资源元素(RE)。如前所述，基于无线网络的可能的灵活粒度，与本文描述的实施例相关联的术语资源元素可以是灵活的。根据实施例，衰落块等于资源元素52。在示例场景中，各层以非正交的方式跨正交资源块集Q(资源帧)共享资源元素。因此，假设每个RB是FB的子集，即假设一个RB内的所有资源元素经历(大约)相同的信道条件，而信道条件通常可以在不同的RB之间变化。另外，可以假设的是，层可以是通信信道的上行链路中的用户，也可以是下行链路中的复用信号。通常，允许各个用户在相同的资源元素上复用信号，即同时使用多个层。在这种背景下，不同的天线尺寸也可以被视为资源(空间)。由n个FB正交衰落块(FB)组成的资源帧(例如，如在基于OFDM的系统中)专用于多址接入过程，即在各层之间共享。层可以是通信信道的上行链路中的用户，也可以是下行链路中的复用信号。通常，可以允许各个用户在相同的资源元素上复用信号，即同时使用多个层。
在图20所示的时频网格的背景下，各个用户(层)的发射信号可以按以下方式被编码用于非正交传输。
当处于活动状态时，用户(层)j将发射信号向量xj划分为Q个子向量，其中第q个子向量被映射到FBq中的资源上。在不丧失一般性的情况下，可以假设块长度具有相等的长度nc(衰落块的大小)。由于衰落块内时间频率对称性的缘故，不同的重新排列是可能的。作为一种特殊情况，可以强调每个活动用户(层)在每个FB内的恰好一个子载波上进行传输的结构。在这种情况下，衰落块q上的接收信号矩阵Y(q)读取为
Y(q)＝F(q)diag(λ)diag(h(q))X(q)+W(q),q＝1,…,Q
其中在这种特殊的情况下，X(q)的第j行是在no个时隙(例如，OFDM符号)上发送的子向量索引为n；k的欧拉平方的构造(如所述地)是特别合适的，参数为Q＝k，并且ns＝n，J＝n2。对于图16a和图16b中提供的示例中的矩阵，这将意味着J＝9个用户(层)在Q＝2个衰落块上被复用，其中衰落块跨越ns＝3个子载波和no个时隙。替代地，还可以实施各实施例，以定义被划分为相邻子载波的3个块的ns。/>
如前所述，所提出的方法允许指派单独的UE以协调方式访问特定资源。下面给出了网络如何更改配置的示例。假设一个无线通信系统，其中多个用户共享无线资源(时间、频率、空间)。在基于OFDMA的系统中，可用资源被被划分为(正交)RB(资源块)，而每个RB包括若干资源元素。在基于LTE的系统中，受支持的用户数量受限于可以被调度的最小资源实例的数量(在LTE中，这对应于RB)。如果用户数量增加(超过可用正交资源的数量)，则网络/基站可以“切换”到正交MA(NOMA)，以允许更多数量的用户。NOMA传输可以利用稀疏扩展序列来发送数据，例如LDS/SCMA。一般情况下，被相同用户共享的组资源可以被认为是组或块。在图19a和图19b中描述了如下的示例：一组6个资源被3/6/9个具有不同MA策略的用户共享。
一般而言，NOMA的整体性能，尤其是签名域NOMA的整体性能，应结合适当的前向纠错(FEC)编码(信道编码)和交织来加以解决。基于签名的复用可以被视为独立于特定的FEC方案。然而，存在一些由系统/信道模型引起的系统设计问题，这些问题应该在结合FEC实施签名域复用时加以解决。尤其需要解决两个重要的系统设计参数
·发射信号在其上扩展的分集支路的数量L：在单天线传输中，这基本上是衰落块的数量，L＝Q。这里的假设是不同的资源块经历或多或少的独立信道条件。在具有充足间隔的天线的多天线设置中，这是资源块的数量Q乘以发射天线数量nt，L＝Qnt；
·信道相干长度nc：这是信道保持(大致)相同的资源元素的数量。当资源元素被分组在资源块中时(如我们的示例中那样)，资源块的大小不超过相干长度，nRE＝ns·nc。
根据系统设计参数，以及在共享资源上容纳的用户数量、各自的传输速率、可靠性(块错误率)和延迟要求方面的针对性通信要求，有不同的方式可以将签名域NOMA与FEC结合起来。例如，一种利用分集的方法是在可用分集支路上使用一种重复形式，例如在一些基于低密度签名(LDS)的NOMA方案中。另一种替代选择(在性质上有些不同)是基于高维星座的构造，例如在SCMA中，这些构造建立在信号空间分集构思的基础上。然而，问题在于是否可以通过仅仅在不同的分集支路上发送编码块的不同部分来达成类似的好处。在实践中，这意味着对信息位进行编码和交织，然后，编码块的第一块在第一分集支路(资源块)上发送，第二块在第二分集支路上发送，依此类推。鉴于特定的移动性场景并且针对固定的码长，每一种方法的性能关键是取决于分集支路的数量。此外，当针对具有(零星)短分组传输的大规模接入场景(即固定的短代码长度)时，用在同一衰落块上发送的符号数量换取分集支路的数量，以获得最佳性能。这样做的原因在于，当保持码长固定不变时，通过采用更多的分集支路，针对数据传输(包括信道估计)留下了更少的经历了相同信道条件的资源元素，从而极大地降低了性能。
当执行接收器配置时，将发射信号映射到共享资源元素的矩阵F产生二部图，其中当且仅当(F)i,j＝1时，资源节点i和层节点j连接。基于MPA的联合解码。稀疏规则构造给出了密度较小的矩阵，这些矩阵支持具有计算复杂性的解码算法。由于本文描述的各实施例的通用性质，通过适当地选择用于生成矩阵F的相应参数，可以将各实施例配置为多个不同的NOMA方案。由于索引p；p-1的欧拉平方的生成例如仅需要分别存储长度为p和p-1的两个循环排列，因此，可以极大地降低存储需求。对于分别具有索引的欧拉平方和对于索引为pr；pr-1(其中p为非偶素数)的欧拉平方，最多存储p2/2个排列就足够了。各实施例提供了许多好处和/或优势，包括：
·用于5G标准的有前途的多址接入和随机接入技术；
·提高无线网络的吞吐量并且使得能够在UL、DL、D2D或M2M中进行操作的方法
·传输；
·开销小的短分组发送方法；
·容纳大量系统设备的方法；
·减少随机接入场景中的延迟的方法；
·提供非相干数据传输的方法(即没有瞬时发送/接收信道知识)；
·基于消息传递的低复杂度接收器实现方式；
·基于EXIT图的评估方法。
由于网络中存在大量基站和终端，因此从本公开得到的优势可能意义重大。
各实施例可以用于其中信号在共享资源上被复用的各种无线网络的应用，例如当前的和即将来临的网络规范。因此，各实施例一般化地涉及签名域多址接入。
本文描述的实施例允许根据哪些用户扩展其信息来对签名进行灵活且可扩展的结构化。如结合图16a、图16b、图16c、图17a和图17b所描述的，相同的序列和用于生成相同序列的相同方案可以用于不同的情况，使得本文描述的实施例涉及签名设计以及灵活性。
尽管已经在装置的上下文中描述了所述构思的某些方面，但是很显然，这些方面也表示对相应方法的描述，其中框或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的各方面也表示对相应装置的相应块或项目或特征的描述。
本发明的各种元件和特征可以通过使用模拟和/或数字电路而在硬件中实现、通过由一个或多个通用或专用处理器执行指令而在软件中实现或者被实现为硬件与软件的组合。例如，可以在计算机系统或另一处理系统的环境中实现本发明的各实施例。图21示出了计算机系统350的示例。可以在一个或多个计算机系统350上执行单元或模块以及由这些单元执行的方法的步骤。计算机系统350包括一个或多个处理器352，例如专用或通用数字信号处理器。处理器352连接到诸如总线或网络之类的通信基础设施354。计算机系统350包括主存储器356(例如，随机存取存储器(RAM))和辅助存储器358(例如，硬盘驱动器和/或可移动存储驱动器)。辅助存储器358可以允许将计算机程序或其他指令加载到计算机系统350中。计算机系统350还可以包括通信接口360，以允许在计算机系统350与外部设备之间传输软件和数据。通信的形式可以是能够由通信接口处理的电子、电磁、光学或其他信号。通信可以使用导线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、RF链路和其他通信信道362。
尽管已经在装置的上下文中描述了某些方面，但是很显然，这些方面也表示对相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对相应装置的相应块或项目或特征的描述。
根据某些实现要求，本发明的实施例可以以硬件或软件来实现。可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存)来执行实现，所述电子可读控制信号与可编程计算机系统协作(或能够与其协作)，从而执行相应的方法。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，所述电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文描述的方法之一。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。
换言之，本发明方法的一个实施例因此是一种具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文描述的方法之一。
因此，本发明方法的另一个实施例是一种包括记录在其上的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)。
因此，本发明方法的又一个实施例是一种表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。该数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)来传输。
再一个实施例包括一种配置为或适配为执行本文描述的方法之一的处理装置(例如，计算机或可编程逻辑设备)。
再一个实施例包括一种其上安装有用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的计算机。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以便执行本文描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件设备执行。
上面描述的实施例仅用于说明本发明的原理。应理解，对本文描述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明的意图是仅由即将决定的专利权利要求的范围限制，而不受通过对本文实施例进行描述和解释而给出的具体细节限制。
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Claims (5)

1.一种通过发送无线信号在无线通信网络中进行通信的设备，所述无线通信网络由基站使用所述基站处的同步来操作；所述设备包括：
无线接口；
其中所述设备被配置为利用所述无线接口与所述基站同步地发送第一无线信号和第二无线信号中的一个无线信号，并且与所述基站不同步地或利用所述基站处的个性化定时发送另一个无线信号；或者
其中所述设备被配置为与所述基站不同步地或利用所述基站处的个性化定时发送所述第一无线信号和所述第二无线信号；
其中所述第一无线信号和/或所述第二无线信号与所述基站处的竞争解决相关联。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备是被配置为在窄带物理随机接入信道中发送所述无线信号的窄带物联网设备。
3.一种用于操作无线通信网络的基站，
其中所述基站被配置为操作所述无线通信网络，使得在所述无线通信网络中进行通信的设备基于信道延迟来补偿定时偏移，以便与所述基站同步；
其中所述基站被配置为控制所述设备，以便与所述基站不同步地或利用所述基站处的个性化定时发送用于竞争解决的无线信号。
4.一种用于操作无线设备的方法，所述无线设备适于通过发送无线信号在无线通信网络中进行通信，所述无线通信网络由基站通过使用所述基站处的同步来操作；所述方法包括：
利用无线接口与所述基站同步地发送第一无线信号；
与所述基站不同步地或利用所述基站处的个性化定时发送与所述基站处的竞争解决相关联的第二无线信号。
5.一种用于操作基站的方法，所述基站适于操作无线通信网络；所述方法包括：
操作所述无线通信网络，使得在所述无线通信网络中进行通信的设备基于信道延迟来补偿时间偏移，以便与所述基站同步；以及
控制所述设备，以便与所述基站不同步地或利用所述基站处的个性化定时发送用于竞争解决的无线信号。
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