JP2023166428A - データセントリックイベントベースのランダムアクセス手順 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信のレイテンシを考慮して無線通信を改善し、低レイテンシ通信を提供する。【解決手段】送信情報を送信するため、無線通信ネットワークにおいて、無線通信ネットワークのランダムアクセスチャネルにて無線信号を送信することにより、通信するデバイスは、無線信号を送信するように構成された無線インターフェイス、ランダムアクセスプリアンブルを含むように無線信号を提供するように構成された制御部を備える。制御部は、ランダムアクセスプリアンブルを選択する/ランダムアクセスプリアンブルが送信情報と関連付けられるように構成される。【選択図】図8a
Description
本発明は、移動通信システムまたはネットワークの分野に関し、より具体的には、デバイス、基地局、それらを動作させるための方法、およびデータ伝送を強化するためのコンピュータプログラムに関する。本発明は、特に、データセントリックイベントベースのランダムアクセス手順のための方法に関する。
図1は、図1(a)に示されるように、コアネットワーク102、および1つまたは複数の無線アクセスネットワークRAN1、RAN2、…RANNを含む地上無線ネットワーク100の例の概略図である。図1(b)は、1つまたは複数の基地局gNB1からgNB5を含み得、それぞれがそれぞれのセル1061から1065によって概略的に表される基地局を取り巻く特定の領域にサービスを提供し得る無線アクセスネットワークRANnの例の概略図である。基地局は、セル内のユーザにサービスを提供するために設けられている。基地局、BSという用語は、5GネットワークのgNB、UMTS/LTE/LTE-A/LTE-A ProのeNB、またはまさに他のモバイル通信規格のBSを指す。ユーザは、固定式のデバイスまたはモバイル式のデバイスの場合がある。無線通信システムはまた、基地局またはユーザに接続するモバイルまたは固定のIoTデバイスによってアクセスされ得る。モバイルデバイスまたはIoTデバイスには、物理デバイス、ロボットや車などの地上車両、有人または無人航空機(UAV)などの航空機(後者はまた、ドローンも示す)、建物、ならびに電子機器、ソフトウェア、センサ、アクチュエータなどが組み込まれているその他のアイテムまたはデバイス、およびこれらのデバイスが既存のネットワークインフラストラクチャ全体でデータを収集および交換できるようにするネットワーク接続も、含まれ得る。図1(b)は、5つのセルの例示的な図を示しているが、RANnは、多かれ少なかれそのようなセルを含み得、RANnはまた、1つの基地局のみを含み得る。図1(b)は、セル1062内にあり、基地局gNB2によってサービスが提供される、ユーザ機器、UEとも呼ばれる、2つのユーザUE1およびUE2を示している。別のユーザUE3は、基地局gNB4によってサービスされるセル1064に示されている。矢印1081、1082および1083は、ユーザUE1、UE2およびUE3から基地局gNB2、gNB4にデータを送信するため、または基地局gNB2、gNB4からユーザUE1、UE2、UE3にデータを送信するためのアップリンク/ダウンリンク接続を概略的に表す。さらに、図1(b)は、セル1064内の2つのIoTデバイス1101および1102を示しており、これらは、固定デバイスまたはモバイルデバイスであり得る。IoTデバイス1101は、基地局gNB4を介して無線通信システムにアクセスして、矢印1121によって概略的に表されるようにデータを送受信する。IoTデバイス1102は、矢印1122によって概略的に表されるように、ユーザUE3を介して無線通信システムにアクセスする。それぞれの基地局gNB1からgNB5は、コアネットワーク102に、例えば、S1インターフェイスを介して、それぞれのバックホールリンク1141から1145を介して接続され得、これらは、図1(b)において「コア」を指す矢印によって概略的に表されている。コアネットワーク102は、1つまたは複数の外部ネットワークに接続することができる。さらに、それぞれの基地局gNB1からgNB5のいくつかまたはすべては、例えば、NRのS1またはX2インターフェイスまたはXNインターフェイスを介して、それぞれのバックホールリンク1161から1165を介して互いに接続され得、これらは図1(b)において「gNB」を指す矢印によって概略的に表されている。
データ送信には、物理リソースグリッドを使用できる。物理リソースグリッドは、様々な物理チャネルおよび物理信号がマッピングされるリソース要素のセットを含むことができる。例えば、物理チャネルは、ダウンリンク、アップリンク、およびサイドリンクペイロードデータとも呼ばれるユーザ固有のデータを伝える物理ダウンリンク、アップリンク、およびサイドリンク共有チャネル(PDSCH、PUSCH、PSSCH)、例えばマスター情報ブロック(MIB)およびシステム情報ブロック(SIB)を伝える物理ブロードキャストチャネル(PBCH)、例えばダウンリンク制御情報(DCI)、アップリンク制御情報(UCI)、およびサイドリンク制御情報(SCI)を伝える物理ダウンリンク、アップリンク、およびサイドリンク制御チャネル(PDCCH、PUCCH、PSSCH)を含み得る。アップリンクの場合、物理チャネルには、UEがMIBとSIBを同期して取得した後、ネットワークにアクセスするためにUEが使用する物理ランダムアクセスチャネル(PRACHまたはRACH)がさらに含まれる場合がある。物理信号は、基準信号またはシンボル(RS)、同期信号などを含むことができる。リソースグリッドは、時間領域で特定の持続時間を有し、周波数領域で所与の帯域幅を有するフレームまたは無線フレームを含み得る。フレームは、1msなどの、事前定義された長さの特定の数のサブフレームを有することができる。各サブフレームには、サイクリックプレフィックス(CP)の長さに応じて、12または14のOFDMシンボルの1つまたは複数のスロットが含まれる場合がある。フレームは、例えば短縮された送信時間間隔(sTTI)を利用する場合の少数のOFDMシンボル、またはごく少数のOFDMシンボルのみで構成されるミニスロット/非スロットベースのフレーム構造からなる場合もある。
無線通信システムは、直交周波数分割多重方式(OFDM)システム、直交周波数分割多元方式(OFDMA)システム、またはDFT-s-OFDMなどのCPの有無にかかわらない、その他のいずれかのIFFTベースの信号など、周波数分割多重方式を使用する任意のシングルトーンまたはマルチキャリアのシステムにすることができる。フィルタバンクマルチキャリア(FBMC)、一般化周波数分割多重(GFDM)、またはユニバーサルフィルタマルチキャリア(UFMC)などの、多元接続用の非直交波形などの他の波形を使用できる。無線通信システムは、例えば、LTE-Advanced proの規格または5GまたはNR、New Radioの規格に従って動作することができる。
図1に示される無線ネットワークまたは通信システムは、別個のオーバーレイされたネットワーク、例えば、基地局gNB1からgNB5のようなマクロ基地局を含む各マクロセルを備えたマクロセルのネットワーク、およびフェムトまたはピコ基地局のようなスモールセルの基地局(図1には示されていない)ネットワークの異種ネットワークによるものであり得る。
上記の地上無線ネットワークに加えて、衛星のような衛星搭載トランシーバ、および/または無人航空機システムのような空中トランシーバを含む非地上無線通信ネットワークも存在する。非地上無線通信ネットワークまたはシステムは、例えば、LTE-Advanced Proの規格または5GまたはNR、new radioの規格に従って、図1を参照して上記の地上システムと同様の方法で動作することができる。
モバイル通信ネットワーク、例えば、LTEまたは5G/NRネットワークのような、図1を参照して上で説明したようなネットワークでは、例えばPC5インターフェイスを使用して、1つまたは複数のサイドリンク(SL)チャネルを介して互いに直接通信するUEがあり得る。サイドリンクを介して互いに直接通信するUEには、他の車両と直接通信する車両(V2V通信)、無線通信ネットワークの他のエンティティと通信する車両(V2X通信)、例えば、信号機、交通標識または歩行者などの路側エンティティが含まれ得る。他のUEは、車両関連のUEでなくてもよく、上記のデバイスのいずれかを含み得る。このようなデバイスは、SLチャネルを使用して相互に直接通信(D2D通信)することもできる。
サイドリンクを介して互いに直接通信する2つのUEを考慮する場合、両方のUEは、同じ基地局によってサービスされ得て、基地局が、UEに対して、サイドリンクリソース割り当て構成または支援を提供できるようにする。例えば、両方のUEは、図1に示す基地局のうちの1つのように、基地局のカバレッジエリア内にあってもよい。これは「カバレッジ内」シナリオと呼ばれる。別のシナリオが、「カバレッジ外」シナリオと呼ばれる。「カバレッジ外」とは、2つのUEが図1に示されたセルのうちの1つの中にないことを意味するのではなく、むしろ、これらのUEが、
-UEが基地局からいかなるサイドリンクリソース割り当て構成または支援を受信しないように、基地局に接続されていない場合がある、例えば、RRC接続状態にはない、および/または
-基地局に接続されていてもよいが、1つまたは複数の理由で、基地局はUEにサイドリンクリソース割り当て構成または支援を提供しない場合がある、および/または
-NR V2Xサービスをサポートしない場合がある基地局、例えばGSM、UMTS、LTE基地局に接続される場合がある。
-NR V2Xサービスをサポートしない場合がある基地局、例えばGSM、UMTS、LTE基地局に接続される場合がある。
サイドリンクを介して互いに直接通信する2つのUEを検討する場合、例えばUEの1つであるPC5インターフェイスを使用して、BSに接続することもでき、サイドリンクインターフェイスを介してBSから他のUEに情報をリレーすることができる。リレーは、同じ周波数帯域(帯域内リレー)で実行することができ、または別の周波数帯域(帯域外リレー)を使用することもできる。最初のケースでは、時分割複信、TDDシステムの場合と同様に、Uuとサイドリンクの通信を異なるタイムスロットを使用して分離できる。
無線通信システム、例えば、図1を参照して上述したもの、構成されたグラント、CGでは、送信は、例えば、参考文献[1]に記載されているように実装されてもよく、これは、ユーザ機器、UEがこのメッセージのスケジューリンググラントなしでメッセージを送信することを許可することによって低レイテンシ通信を可能にする。図2は、移動通信ネットワーク、例えばNRまたは5GネットワークにおけるCGの送信の概念を概略的に示す。図2は、基地局gNBならびに2つのモバイルデバイスUE1、UE2、例えば車両などを含む、単一のセル、例えば、図1で上に示したようなセルを概略的に示す。基地局gNBは、CGの送信を行う時間周波数リソースを割り当てる。図2は、例えば、特定の周期性を有するCGの送信のためにgNBによって提供または割り当てられる時間周波数リソース200を示す。構成されたグラントリソース200は、送信すべきデータを有するときにUE1、UE2としてユーザによってランダムに利用され得る。構成されたグラントリソースを割り当てることによって、システムまたはネットワークは、スケジューリング要求手順のためのパケット伝送遅延を排除し、割り当てられた無線リソースの利用率を増加させる。図2の例では、ユーザUE1は送信されるデータ2021を有する。データ2021は、時間t1において利用可能または生成され得、時間t2において、データ2021は、スケジューリング要求手順を必要とせずに、構成されたグラントリソースを使用してユーザUE1によって送信され得る。さらなるデータ2022は、時間t3において利用可能であり得、データは、時間t4において構成されたグラントリソースを使用して送信され得る。他のユーザUE2では、データ2023は、時間t5において利用可能であってもよく、その後、時間t6においてCGリソースを使用して送信される。CGの送信が送信されるCGリソースまたはCGリソースプールとも呼ばれる時間周波数リソースは、例えば、無線リソース制御、RRC、CGタイプ1とも呼ばれるシグナリングのみを介して、またはCGタイプ2とも呼ばれるRRCシグナリングおよびダウンリンクL1/L2シグナリングを介して事前構成され得る(参考文献[1]および[2]を参照)。図2を参照して上述したCGの送信は、低レイテンシアプリケーション、例えば超高信頼低レイテンシ通信URLLC用、ビークルツーエブリシングV2Xシナリオもしくはアプリケーション、またはデバイスツーデバイスD2Dシナリオもしくはアプリケーションのために使用され得る。
上記のセクションの情報は、本発明の背景の理解を深めるためだけのものであり、したがって、当業者に既に知られている先行技術を成すものではない情報を含み得ることに、留意されたい。
複数のデバイス(ユーザ)が基地局と通信する無線通信シナリオを考慮すると、リソースが限られているため、利用可能な(物理)チャネルをすべてのユーザ間で共有する必要があり、ユーザが基地局と通信するたびに競合を解決するためにランダムアクセス(RA)プロトコルを実装することができる。RAの間、デバイスは、(デバイス)アイデンティティを判別するために、かつデバイスに許可を割り当てるために、基地局において検出される必要があるプリアンブルをランダムに選択する。ランダムアクセスチャネル(RACH)は、LTE(ロングタームエボリューション)において異なって使用され得る。LTEでは、RACHプロセスは、以下の状況で発生する場合がある。例えば、3GPP specification,10.1.5 Random Access Procedure of 36.300を参照されたい。
i)状態RRC(無線リソース制御)アイドルからの初期のアクセス;
ii)RRC接続再確立手順;
iii)ハンドオーバ(競合ベースまたは非競合ベース);
ii)RRC接続再確立手順;
iii)ハンドオーバ(競合ベースまたは非競合ベース);
iv)UL(アップリンク)同期ステータスが「同期していない」である場合など、ランダムアクセス手順を必要とする、RRC接続状態中のDL(ダウンリンク)データ到着;
v)例えば、UL同期ステータスが「同期していない」であるか、またはSR(スケジューリング要求)用のPUCCH(物理アップリンク制御チャネル)リソースが利用可能でない場合、ランダムアクセス手順を必要とするRRC接続中のULデータ到着;
v)例えば、UL同期ステータスが「同期していない」であるか、またはSR(スケジューリング要求)用のPUCCH(物理アップリンク制御チャネル)リソースが利用可能でない場合、ランダムアクセス手順を必要とするRRC接続中のULデータ到着;
vi)ランダムアクセス手順を必要とするRRC接続中に提案された測位のために、例えば、UE(ユーザ機器)測位のためにタイミングアドバンスが必要とされるとき。
図3は、NB-IoTデバイス(Narrowband Internet of Things)のためのランダムアクセス手順の概略的なフローチャートを示す。NB-IOTのためのランダムアクセス手順は、以下のように動作することができる。
1.デバイスは、NPRACH(狭帯域物理RACH)でランダムに選択されたプリアンブルを送信する。プリアンブルパラメータは、SIB(システム情報ブロック)で定義されてもよい。プリアンブルは、カバレッジクラス(CC)に依存し得、各CCは、それ自身のプリアンブル空間を有し得る。各UEは、CCプリアンブルセットからランダムに選択し得る。
2.基地局(eNB)は、プリアンブルを検出することができ、プリアンブルインデックス、タイムアライメント(TA)オフセット、およびULグラントで応答することができる。すなわち、eNBは、プリアンブルを検出し、TAを測定し得る。ULグラントおよびTAと共にプリアンブルIDを送信することができる。
3.UEは、RRC接続要求を要求するためにシグナリング情報(アイデンティティ)を送信し得る。すなわち、UEは、許可されたリソースでそのアイデンティティを送信し、RRC接続を要求することができる。
4.eNBは、RRC接続セットアップメッセージでデバイスから受信したシグナリング情報を確認する。すなわち、eNBは、RRC接続セットアップを送信することによって競合を解決することができる。
5.UEは、RRC接続セットアップ完了メッセージと連結されたデータを送信する。
より詳細には、NPRACHプリアンブルを送信する前に、UEは、eNBからのPSS(プライマリ同期チャネル)およびSSS(セカンダリ同期チャネル)を使用して、eNBのシンボルタイミングおよびキャリア周波数と同期する。さらに、カバレッジクラスを(それ自体で)選択するために基準受信電力を測定する。3つのクラスが定義されており、それぞれがNPRACHプリアンブルの異なるパラメータをもたらす。次いで、NPDCCH(狭帯域物理ダウンリンク制御チャネル)で見つかったシステム情報ブロックから、UEはプリアンブルシーケンスの開始時間および長さを決定する(これはやはり、カバレージクラスによって決定される)。NPRACHは、レガシーLTE PRACHとは対照的な、直交の信号トーン周波数のホッピングパターンを使用する。NPRACHプリアンブルは、3.75kHzのサブキャリア間隔を有する48個のサブキャリアから構成される180kHzの範囲内で送信される。基本的に、NPRACHプリアンブルは繰り返して送信され、各繰り返しで、NPRACH時間周波数割り当てを示す図4に示す規則に従って、異なるサブキャリアにホップする。したがって、各ninitは直交するホッピングパターンをもたらし、これは48の可能な(ホッピング)シーケンスをもたらす。単一の繰り返しの値の構成により、各アクティブIoTデバイスは48個すべてのサブキャリアで競合し、したがって各サブキャリアは選択される確率が等しい(1/48)。NPRACHのパラメータのリストが図5aに示されており、図5bはその例示的なパラメータセットを示している。
プリアンブルが首尾よく検出された場合、eNBは、
・タイムアライメントオフセット(TAO/TA)
・(受信したプリアンブルの)プリアンブルインデックス;
・ULリソースグラント
を含むメッセージで応答する。
プリアンブルが首尾よく検出された場合、eNBは、
・タイムアライメントオフセット(TAO/TA)
・(受信したプリアンブルの)プリアンブルインデックス;
・ULリソースグラント
を含むメッセージで応答する。
次いで、UEはスケジュールリソースを使用してそのアイデンティティを送信し、eNBは競合解決メッセージを送信する(複数のUEが同じプリアンブルを選択した場合)。
上述したような従来技術から開始して、通信のレイテンシを考慮して無線通信を改善する必要があり得る。
上述したような従来技術から開始して、通信のレイテンシを考慮して無線通信を改善する必要があり得る。
3GPP TS38.214,3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;NR;Physical layer procedures for data (Release 15);V15.2.0
3GPP TS38.331,3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;NR;Radio resource control (Release 15);V15.4.0
3GPP specification,10.1.5 Random Access Procedure of 36.300
したがって、本発明の目的は、低レイテンシ通信を提供することである。
本発明者らは、UEによって選択され、ランダムアクセスチャネルで送信されるべきプリアンブルが、伝送されなければならない情報と関連付けられるとき、データ送信が低レイテンシに直面し得ることを認識した。情報は、リソースの割り当てを受ける要求だけでなく、異なる意味を有する異なるプリアンブルを考慮することに関する。
実施形態によると、送信情報を送信するため、無線通信ネットワークにおいて、無線通信ネットワークのランダムアクセスチャネルにて無線信号を送信することにより、通信するデバイスは、無線信号を送信するように構成された無線インターフェイス、ランダムアクセスプリアンブルを含むように無線信号を提供するように構成された制御部を備える。制御部は、ランダムアクセスプリアンブルが送信情報と関連付けられるようにランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成される。
本発明者らはさらに、タイムアライメント/タイミングアドバンスの変動によって競合解決を可能にすることによって低レイテンシ通信を得ることができることを見出した。
無線信号を送信することによって無線通信ネットワーク内で通信するためのデバイスであって、無線通信ネットワークは、無線インターフェイスを備えるこの発見に従った基地局における同期の使用によって基地局によって動作される、デバイスである。デバイスは、無線インターフェイスを用いて、基地局と同期した第1の無線信号および第2の無線信号の一方を送信し、基地局と同期していないか、または基地局において個別のタイミングで他方の無線信号を送信するように構成される。これに代え、あるいはこれに加えて、デバイスは、基地局と同期しておらず、あるいは基地局において個別のタイミングで、第1の無線信号および第2の無線信号を送信するように構成される。第1の無線信号および/または第2の無線信号は、基地局における競合解決と関連付けられる。
さらなる実施形態は、基地局、無線通信ネットワーク、デバイスを動作させるための方法、基地局を動作させるための方法、およびコンピュータプログラムに関する。
さらなる実施形態は、従属請求項に定義されている。
次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、さらに詳細に説明する。
さらなる実施形態は、従属請求項に定義されている。
次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、さらに詳細に説明する。
等しいまたは同等の要素、または等しいまたは同等の機能を有する要素は、異なる図で発生する場合であっても、以下の説明では等しいまたは同等の参照番号で示される。
以下の説明では、本発明の実施形態のより完全に近い説明をするために、複数の詳細が記載される。しかし、本発明の実施形態がこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、本発明の実施形態を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造およびデバイスが詳細ではなくブロック図の形式で示されている。さらに、以下に説明する異なる実施形態の特徴は、特に別様に明記しない限り、互いに組み合わせることができる。
本明細書に記載された実施形態は、少なくとも部分的に狭帯域伝送に関連し得るが、本発明はこれに限定されない。他の実施形態は、異なるタイプのRACH手順および/またはチャネルに関連し得る。
図6は、実施形態によるデバイス60の概略的なブロック図を示す。例えば、デバイス60は、狭帯域物理ランダムアクセスチャネルで無線信号14を送信するように構成された狭帯域のモノのインターネット(IoT)-NB-IoTデバイスであってもよい。無線デバイス60は、無線信号14を送信するように構成された無線インターフェイス12を備える。デバイス60は、無線通信ネットワークにおいて、例えば地上無線ネットワーク100において、例えばUEおよび/またはIoTデバイスとして通信するように構成することができる。他の実施形態によれば、デバイス60が動作する無線通信ネットワークは、地上波ではなく、他のネットワーク、例えば衛星通信ネットワークなどである。
デバイス60は、無線通信ネットワークのランダムアクセスチャネル(RACH)で無線信号14を送信するように構成され得る。すなわち、デバイス60は、一度に複数のデバイスによってアクセスされるように適合されているリソース(時間、周波数、コードおよび/または空間)を利用することができる。
デバイス60は、信号14’に基づいて無線信号14を生成するように無線デバイス12に供給されるそれぞれの信号14’を生成することによって、無線信号14を提供するように構成された制御部16を備える。制御部16は、例えば、パイロットシンボルを含むプリアンブルを信号14’、したがって無線信号14に含めることができる。
デバイス60は、送信されるべき情報18を有し得る。情報18は、送信情報、すなわち、送信のためのリソースが要求されるコンテンツを超える特定のタイプの情報の中の情報と称することができる。このような後の送信の要求は、従来技術から知ることができ、既知のRACHリソースにアクセスするすべてのUEについて、情報コンテンツに関して等しくてもよい。対照的に、送信情報は、デバイス60でのイベントに基づくことができる。例えば、これは、合意された時間枠、例えば、特定の時間が来たこと、または特定のイベントが認識されたことに基づいてもよい。そのようなイベントは、例えば、太陽が照ることであってもよく、これは例えばソーラーパネルに関連し得る。
これに代え、あるいはこれに加えて、送信情報は、以下の、
・デバイスの識別子、または
・メッセージの到着
・ネットワークの事前構成
・デバイスクラス
・メッセージのサービスクラス
・メッセージの優先度クラス
・メッセージの信頼度クラス
・メッセージのレイテンシクラス
・メッセージタイプ
・メッセージのコンテンツ
・デバイス優先度
・サービスポリシー
・ライセンス不要帯域におけるチャネルビジー率(CBR)またはCSI/CQI測定結果などのチャネル占有/質の測定値
の少なくとも1つに基づき得る。
これに代え、あるいはこれに加えて、送信情報は、以下の、
・デバイスの識別子、または
・メッセージの到着
・ネットワークの事前構成
・デバイスクラス
・メッセージのサービスクラス
・メッセージの優先度クラス
・メッセージの信頼度クラス
・メッセージのレイテンシクラス
・メッセージタイプ
・メッセージのコンテンツ
・デバイス優先度
・サービスポリシー
・ライセンス不要帯域におけるチャネルビジー率(CBR)またはCSI/CQI測定結果などのチャネル占有/質の測定値
の少なくとも1つに基づき得る。
例えば、フロー/ベアラがQoSに基づく場合、メッセージは、フロー/ベアラ、例えばメッセージのサービスクラスから、これらのプロパティのうちの1つまたは複数を継承することができる。
例えば、風力タービンの場合、例えば、センサから受信し、風の活動に関して報告する情報が重要であり得る。さらに、送信情報は、サービスクラス、優先度クラス、レイテンシ要件、メッセージタイプ、メッセージのコンテンツなどに基づくことができる。そのような送信情報は、例えば、eNB/gNBまたは任意の他のエンティティによって構成されてもよく、またはデバイス60で決定されてもよい。例えば、パケットが到着してもよく、イベントは、それが特定のサービスまたは優先度のものである場合にトリガされてもよい。例えば、イベントは、利用可能なスケジュールされたグラントがないことに基づいてもよい。あるいは、イベントは遠隔でトリガされてもよい。ウェイクアップ信号またはページングメッセージの受信は、そのような遠隔でトリガされるイベントの例である。別の例は、デバイスへの緊急メッセージである。別の例は、リレーであり、省電力モードにあるデバイス60であり得る。そのようなウェイクアップ信号は、第2の送信機によって送信され、リレーを介してリンクをオンまたはアクティブにすることができる。制御部16は、例えば、特定のイベント(例えば、ハンドオーバ、セル負荷状態、または他の上位レイヤ手順)によってトリガされるか、または半持続的に(特定の時間間隔で、または特定の条件に基づいて)構成されるなど、基地局によって適合、命令、またはプログラムされてもよい。代替的または追加的に、制御部は、例えば、それぞれの情報をブロードキャストまたは配信することができる製造業者または他のデバイスによるそれぞれのプリアンブルの意味に関する情報を検索することができる。すなわち、送信情報の特定のプリアンブルへのリンケージは、静的であっても可変/動的であってもよい。
制御部16は、ランダムアクセスプリアンブル22が送信情報と関連付けられるように、無線信号14と共に送信されるようにランダムアクセスプリアンブル22を選択するように構成され得る。すなわち、無線通信ネットワークは、複数のランダムアクセスプリアンブル22、例えばランダムアクセスプリアンブル221および222を提供することができる。制御部16は、ランダムアクセスプリアンブルの利用可能なサブセットから、情報18を少なくとも部分的に示すように受信機で解釈されることが分かるランダムアクセスプリアンブルを選択することができる。
2つのランダムアクセスプリアンブル221と222との間の選択が図6に示されているが、選択は、ただ1つのランダムアクセスプリアンブルの間、および3つ以上のランダムアクセスプリアンブル、例えば、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも10、少なくとも15、さらに多くさえある中で行われてもよく、異なるプリアンブルは、互いに直交していてもよいが、直交していなくてもよい。
選択がただ1つのランダムアクセスプリアンブルで行われるシナリオでは、デバイス60は、特定のイベントまたは特定の送信情報が特定のプリアンブルによって置換または示されるべきであることを、例えばネットワークプロバイダまたは基地局からの外部情報によって指示または適合され得る。したがって、デバイス60は、示されたランダムアクセスプリアンブルを簡単に選択し得る。例えば、デバイス60がただ1つのタイプのメッセージまたはただ1つのタイプのメッセージクラスを有する場合、それはおそらくただ1つのプリアンブルを使用し得る。しかし、これは、含まれるランダムアクセスプリアンブルに基づいて、特定のイベントが発生したこと、または特定の送信情報が受信されたことのインジケータとして受信機で解釈され得る。
あるいは、特定のメッセージ、メッセージクラス、または他のタイプの送信情報は、制御部16が複数のランダムアクセスプリアンブル間の選択を実行することができるように、複数のランダムアクセスプリアンブルを有するすべての可能なランダムアクセスプリアンブルのサブセットによって示されてもよい。
後述するように、異なるタイプの送信情報は、任意選択的に、ランダムアクセスプリアンブルの異なるサブセットに関連付けられてもよく、各サブセットは、少なくとも1つのランダムアクセスプリアンブルを含む。これにより、送信される情報の多様性を高めることができる。
ランダムアクセスプリアンブルを送信情報と関連付けることによって、すなわち、ネットワーク内の他のランダムアクセスプリアンブルとは異なる特定の意味と関連付けることによって、ランダムアクセスプリアンブルと送信情報を既に送信した可能性があり、ランダムアクセスプリアンブルの相乗的使用をもたらすことができる。例えば、ランダムアクセスプリアンブルは、任意選択的に、依然としてリソースグラントの要求として解釈され得る。
プリアンブルの選択は、例えば、PHYレイヤにおいて、制御部16により行われてもよい。制御部16は、イベントに関する例えばQoS(Quality of Service)に関すると示す情報を、アプリケーションレイヤやデバイスのアプリケーションなどの上位レイヤから受け取り得る。制御部16は、QoS情報に基づいてランダムアクセスプリアンブル22を選択するように構成され得る。QoS情報は、要求されたまたはリクエストされたレイテンシ、メッセージまたは情報の優先度または優先度節、メッセージタイプ、メッセージのコンテンツ、または単に要求されたまたはリクエストされたネットワークのサービスを示すことができる。デバイスに送信情報を送信させるイベントは、例えば、デバイスのセンサまたはセンサ構成を使用することによって、デバイスによって収集されたデータに関連し得る。代替的または追加的に、イベントは、デバイスによって受信されたデータ、例えば、他のデバイスからの命令またはリレーとして転送されるデータに関連してもよい。
図7aは、情報18とランダムアクセスプリアンブル22との間の関係を説明するための概略的なブロック図を示す。制御部は、情報、例えば、アプリケーションレイヤまたは異なる上位レイヤから、デバイスの無線インターフェイスと共に送信されるべき事前構成されたメッセージを示す情報18を受信するように構成され得る。制御部は、ランダムアクセスプリアンブルが予め構成されたメッセージ、すなわち情報18を少なくとも部分的に表すように、ランダムアクセスプリアンブル22を選択するように、選択24を実行することができる。
図7bは、例えばランダムアクセスプリアンブル22の受信機で実行され得るランダムアクセスプリアンブルの解釈の概略的なブロック図を示す。受信機では、ランダムアクセスプリアンブル22から導出情報28を導出するために、ランダムアクセスプリアンブル22に対して解釈26が実行され得る。導出された情報28は、少なくとも部分的に情報18を表すことができる。例えば、導出された情報28は、情報18のメッセージ節、アラームのタイプ、優先度などを示すことができるが、情報18を完全に示すこともできる。
図8aは、送信情報と関連付けられているランダムアクセスプリアンブル22と、通常の、場合によっては関連付けられていないプリアンブル32との例示的な関係を説明するための概略図を示す。この例は、NB-IOTに関連して説明されており、それにおいて実施形態は、いかなる制限もなく、他のランダムアクセス手順に移されてもよい。しかし、NB-IOTに関連して、狭帯域送信は、広帯域のシステムと比較した場合に、送信されるメッセージの量が低減されることから特に利益を得るので、特定の利点がある。
NB-IOTでは、関連するプリアンブル32n+iが、例えば、0から47の範囲のサブキャリアインデックスを有する48、すなわちn+1=48の数で使用され得る。
実施形態は、メッセージIDによって表され得る特定のメッセージに関連付けられるように、各々がプリアンブルIDによって表されるプリアンブルのサブセットを使用することに関する。メッセージは、情報18を少なくとも部分的に伝送することができる。
すなわち、ネットワークは、ランダムアクセスプリアンブル221、...、22iのうちの1つの選択が受信機において特定の方法で解釈されるように実装され得る。
各メッセージID、すなわち各ランダムアクセスプリアンブル22は、個々のメッセージまたはメッセージIDに関連付けられ得る。あるいは、メッセージIDまたはメッセージのコンテンツは、1を超えるランダムアクセスプリアンブルの数に関連付けられ得、同じメッセージを送信する場合であっても、異なるデバイス60が異なるランダムアクセスプリアンブルを選択することができるため、多様化を可能にし、場合によっては受信機における衝突の数を少なくするようにする。
すなわち、制御部は、イベントに基づいて、または少なくとも1つのランダムアクセスプリアンブルを有するランダムアクセスプリアンブルのセット34から、ランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成され得る。ランダムアクセスプリアンブル22のセット34は、無線通信ネットワークのランダムアクセスプリアンブルの専用サブセットであり得る。
プリアンブル221、...、22iは、連続したサブキャリアインデックスおよび/またはプリアンブルIDを有することによってインデックス空間にて連続した空間を形成するものとして示されているが、関連する送信情報を有するプリアンブルは、サブキャリアインデックス間で任意に分配されてもよく、または任意のパターンに従って分配されてもよい。
図6の無線信号14は、ランダムアクセスプリアンブル22が送信情報に関連するので、送信情報に関連し得る。他のメッセージまたは信号は、例えば、規則的または関連付けられていないランダムアクセスプリアンブル、例えばプリアンブル32を使用して送信され得る。例えば、関連付けられていないプリアンブル32を使用することによって、デバイスは、その後に信号を送信するために無線通信ネットワーク内のリソースを要求または確保することができる。すなわち、例えば、デバイスは、プリアンブル22を使用することによって、高QoSまたは高優先度または低レイテンシなどを必要とするメッセージ、例えばアラームを送信することができ、他のメッセージ、例えば、バッテリ状態または生存状態などを示す定期的なメッセージは、関連付けられていないプリアンブル32を使用する定期的な通信を介して送信される。
言い換えれば、図8aは、サブセット34がメッセージシグナリング用に事前構成される実施形態によるNPRACH構成を示す。
言い換えれば、図8aは、サブセット34がメッセージシグナリング用に事前構成される実施形態によるNPRACH構成を示す。
図8bは、実施形態に従って、例えば、1つまたは複数の基地局によって編成された、デバイスおよび/またはネットワークの構成を示す概略図を示し、プリアンブルは、複数の別個のサブセット341、342、343、および344に編成され、4つの数は、例としてのみ選択され、1つまたはそれより多く、2つまたはそれより多く、3つまたはそれより多く、5つまたはそれより多く、例えば、6つまたはそれより多くの任意の他の値であってもよい。サブセット341から344の各々は、1または複数のプリアンブルを備え得る。例えば、48個のNB-IOTプリアンブルは、メッセージIDのサイズを考慮して、例えば均等であり得る4つのサブセットに分割される。
共通メッセージセットまたはサブセット34への連続するサブキャリアインデックスの割り当ては、例示のみを目的として選択される。例えば、実施形態によれば、単調に増加または減少する周波数に関連付けられ得る後続のサブキャリアインデックスは、各サブセット34の全体的な周波数範囲が増加するように、異なるサブセットに交互に割り当てられてもよく、これにより、部分的な周波数範囲のブロックに起因して、それぞれの送信において特定のメッセージセットを失うリスクを低くすることができる。
図8aに関連して説明したように、特定のサブセット34へサブキャリアインデックスを関連付けることは、任意の適切なパターンに従うことができる。サブセット34の各々は、別個のサブセットであってもよく、すなわち、ランダムアクセスプリアンブルまたはサブキャリアインデックスは、一方のサブセット34のみに関連付けられる。
サブセット34の各々は、個々のまたは共通の数のプリアンブル22、例えば12を含むことができる。サブセット34のプリアンブル22の各々は、送信情報と、サブセット全体について個別に、グループごとに、または共通に関連付けられ得る。すなわち、サブセットのうちの1つにおける異なるプリアンブルは、同じ意味を有してもよいし、異なる意味を有してもよい。
これに代え、あるいはこれに加えて、異なるサブセット、例えばプリアンブル22i-1および22i+1のメッセージは、これに関連付けられた同じまたは異なる送信情報を有し得る。
異なるサブセットを有し、異なるランダムアクセスプリアンブルを有する各サブセットは、送信情報、メッセージIDによって表されるそれぞれのメッセージが、例えば、一種のカテゴリまたは優先度節またはレイテンシ節などを形成し得るそれぞれのメッセージセットにグループ化され得るように、ネットワーク構造を編成することを可能にし得る。メッセージセット内で、1つまたは複数の異なるメッセージが送信され得る。すなわち、サブセットは、「メッセージセットX」または任意の他の適切な値などのサブセット識別子に関連付けられ得る。サブセット識別子は、送信され得るが、受信機においても知られ得る。すなわち、受信機は、受信されたプリアンブルが関連付けられ、または割り当てられたプリアンブルのグループを認識し得る。これにより、第1の情報、例えばメッセージのメッセージ節を受信することができる。選択されたランダムアクセスプリアンブル自体は、第2の情報、すなわちさらなる情報と関連付けられ得る。例えば、第2の情報は、プリアンブルと関連付けられた特定のメッセージまたは送信情報であってもよい。第1の情報は、例えば、デバイスの識別子を示す情報、デバイスのデバイス節を示す情報、およびイベントのサービスクラスを示す情報または送信情報のうちの1つまたは複数に関連し得る。第2の情報は、送信情報自体を示す情報、および第1の情報について説明したように、送信情報のサービスクラスのうちの1つまたは複数に関連し得る。代替的または追加的に、第2の情報は、デバイスの信頼性尺度および/または観測値を示す情報に関連していてもよい。デバイスの信頼性尺度は、例えば、データベースから取得することができ、数字またはインデックスなどとして示すことができ、例えば、その通信の質を考慮して、デバイスがどの程度信頼できるかを示すことができる。
言い換えれば、NB-IOTについて、実施形態は、(NB-IOT)ランダムアクセスプロトコルに対する拡張を提案する。メッセージとして機能する規則的なプリアンブルシーケンスのサブセットとすることができるプリアンブルの特定のセットが定義される。メッセージは、上位レイヤによって事前設定され得る、すなわち、特定のメッセージは、プリアンブルID(PID)に対応し得る。例えば、プリアンブルID PIDは、特定のアラームまたはイベントに対応し得る。例えば、PID 0→火災;PID 1→高圧;...である。概念は、このメッセージが設定され、マッピングがシステムのすべてのユーザに、または少なくともこの方式を使用するように構成されたセンサなどの閉鎖されているデバイスのグループに共通であるということである。NPRACHの一例が図8bに示されており、ランダムアクセスに対して合計48個のプリアンブルが定義されている。各プリアンブルインデックスは、図4に示すように、第1のサンプルグループの位置(サブキャリアインデックス)によって同一に定義され得る。シーケンスのセットは、「メッセージセット」、すなわち、メッセージのために確保され得るプリアンブルのサブセット、および「プリアンブルセット」、すなわち、ランダムアクセスのために使用されるプリアンブルのセットに、分割され得る。
例えば、工場またはプロセス自動設定で重要なイベントを監視するために多数のセンサが配備されているシステムを想定する。例えば、機械の状態、温度、圧力などを監視するためのセンサが配置されてもよい。すべてのUE(例えば、センサ)がPSS/SSSを使用してENBに同期され、上述のように上位レイヤによって構成されると仮定すると、1つまたは複数のUEが特定のイベント(例えば、「高圧」)を検出した場合、対応するプリアンブルIDが送信され得る(これはメッセージに対応し得る)。ENBは、「プリアンブル」、メッセージを検出でき、追加のNPRACH構成と共に検出された「プリアンブルID」をブロードキャストすることができる。したがって、最初にメッセージIDを送信したUEはもはや、メッセージが首尾よく検出されたという確認を受信しており、さらなる情報が送信されなければならない場合、NPRACH構成によって示されるリソースに対して通常のランダムアクセス手順を開始することができる。NPRACHコンフィグ(configuration)は、UEが「プリアンブルセット」からランダムにプリアンブルを選択することによって、コンテンションベースのRAを実行する、「プリアンブルセット」を指し得る。この「プリアンブルセット」は、通常のNPRACHまたは専用リソース(「他の」UEとの衝突確率を低減することができる)にあり得ることに留意されたい。成功したRACH手順の後、UEは、許可されたリソース上で検出されたイベントに関するさらなる情報を送信することができる。
図9は、実施形態による、送信情報に関連付けられたプリアンブルの使用をNPRACHと組み合わせるためのそのような手順または方法900の概略的なフローチャートを示す。ステップ910では、1つまたは複数のUEが、関連付けられたプリアンブルを用いてメッセージIDを送信し得る。eNBは、すべてのUEが、例えば、同じプリアンブルを送信し得るので、同じプリアンブルの重畳を受信し得る。eNBは、メッセージIDまたはプリアンブルIDを復号でき、ステップ920でメッセージIDまたはプリアンブルIDをブロードキャストして、専用のプリアンブルセット(およびPRACH構成)で通常のNPRACH手順をトリガすることができる。ステップ930において、UEは、専用のリソースでレガシーNPRACHを実行することができる。すなわち、無線信号14を送信した後、任意選択的に、デバイスは、無線信号14を送信した後にイベントまたは送信情報に関連するさらなる情報を含むさらなる無線信号を送信するように構成されてもよい。
再び図8bを参照すると、実施形態は、相互に直交し得るメッセージ/サービスクラスの複数のセットを定義することに関する。直交性は、受信された処理を単純化し、電力の検出を可能にするために必要とされ得る。そうでなければ、これは前提条件ではない。「メッセージセットID」+「メッセージID」の組合せを使用して、提案された伝送方式におけるさらなる情報を階層符号化することができる。例として、メッセージセットIDはデバイス、例えばマシンに関連付けることができ、各マシンは「高圧」、「高温」、...、または異なるイベントなどの同じタイプのイベントを有することができる。
これは、「セット」内のメッセージがキャリアの直交サブセットを占有するので、第1に「メッセージセットID」を検出するための非常に単純な受信機アーキテクチャ「前足検出」を実装することを可能にし得る。
言い換えれば、図9は、実施形態による手順を示し、複数のUEが修正されたNPRACHを使用して同じメッセージIDを送信する。
言い換えれば、図9は、実施形態による手順を示し、複数のUEが修正されたNPRACHを使用して同じメッセージIDを送信する。
図10aは、メッセージ/送信情報および競合解決に関連付けられたプリアンブルの使用を説明するための方法10001の概略的なフローチャートを示す。ステップ1010では、あるメッセージグループを示すRACHプリアンブル22が、例えば、基地局36において認識され得る。競合解決リソースは、シグナリングされてもよいし、事前構成されてもよい。シグナリングは、例えば、受信機、例えば基地局によって実行され得る。そのようなシグナリングまたは事前構成は、例えば、ステップ1010の前または後に実行され得るステップ1020において実行され得る。ステップ1030において、ステップ910に関連して説明したように重畳を形成するために、ステップ1010において初期プリアンブルを送信していたUEは、追加の競合解決ステップ1030を実行することができる。これは、例えば、プリアンブル32をランダムに選択するか、事前構成されたプリアンブルを使用するか、または事前構成されたプリアンブルのプールから選択することによって行うことができる。送信のためのリソースは、ステップ1040において割り当てられ、UEは、ステップ1050においてメッセージを送信し得る。すなわち、実施形態によるデバイスは、無線信号14を送信した後、ステップ1050においてさらなる無線信号を送信する前に、例えば、ステップ1030の間に、競合解決信号を送信するように構成され得る。デバイスは、例えば、ステップ1040で無線通信ネットワークのスケジュールされたリソースを示すスケジューリング情報を受信し、ステップ1050で無線信号を送信するためにスケジュールされたリソースを使用するように構成され得る。
図10bは、実施形態によるさらなる手順10002の概略的なフローチャートを示す。特定のメッセージまたはメッセージのグループを示すRACHプリアンブル22は、ステップ1010および基地局36に関連して説明したように認識され得る。リソース421から42xのプール38は、ステップ1060で示されてもよいし、事前に構成されてもよい。ランダムアクセスプリアンブル22を送信したUEは、残りのメッセージ、すなわち第2の無線信号を送信するために、プール38のサブセット、すなわち1つ以上のリソースを選択することができる。すなわち、デバイスは、第2の無線信号を送信するために無線ネットワークの所定のリソースを使用してもよいし、プール38から選択してもよい。所定のリソースの場合、所定のリソースは、異なるデバイスが異なるリソースを自動的に使用するように、無線通信ネットワーク内のデバイス専用であってもよい。あるいは、制御部は、所定のリソースの所定のプールであるプール38から所定のリソースを選択するように構成されてもよい。
再び図8aおよび図8bを参照すると、図6の無線信号14の送信は、イベント関連無線信号の送信のために無線信号14を送信するために専用の所定のリソースのセットの中のリソースを使用することによって、実施され得る。すなわち、リソースの特定のサブセットは、基地局の指示によって、または無線信号14の送信のための所定のパラメータとして確保することができる。
図10cは、実施形態による手順10003の概略的なフローチャートを示す。ステップ1010’では、ステップ1010と同様に、例えば、基地局36において、あるメッセージまたはメッセージのグループを示すRACHプリアンブルを認識し得る。データ送信のためのリソース42が示されてもよく、または事前構成されてもよく、ステップ1070においてデータ送信に使用されてもよい。方法または手順10003は、例えば、ステップ1010’で送信されたプリアンブル22が一方のUEにのみ割り当てられた場合、または基地局36が受信信号から、一方のUEのみがプリアンブルを送信していたと推定することができる場合に使用することができる。例えば、プリアンブル22の送信がすべての必要な情報を取得することを可能にするように、特定のイベントに特定のプリアンブルを使用するようにUEに命令することができる。それによって、競合解決は、ただ1つのUEがプリアンブル22を送信したことを受信機が知っているので不要であるとして、プライオリに知られ得る。
図10dは、実施形態による手順10004の概略的なフローチャートを示す。手順10004を実施するデバイスは、無線信号14のメッセージ節またはデバイスが属するデバイスのグループを示すために、一例として、ステップ1010または1010’のランダムアクセスプリアンブル22を第1ランダムアクセスプリアンブル221として送信するように構成されてもよい。継ぎ目なく、応答を待たずに、デバイスは、ユーザを識別するために、競合解決のためにさらなるランダムアクセスプリアンブル222を送信することができる。すなわち、プリアンブル222はユーザを示すことができ、一方、プリアンブル221はメッセージまたはデバイスのグループを示すことができる。これにより、プリアンブル探索スペースは、関連情報としての単一のプリアンブルとして拡張され得るだけでなく、いくつかの組合せが許可され得て、いくつかがネットワーク内で許可され得ないまたは割り当てられ得ない場合に、プリアンブルの組合せとしても拡張され得る。
基地局36は、複数のランダムアクセスプリアンブルのランダムアクセスプリアンブルを有する無線信号、例えば無線信号14を送信するためのランダムアクセス手順のためにデバイスによって使用されるべきランダムアクセスリソースを提供するように無線通信ネットワークを動作させるように構成され得る。基地局は、第1の無線信号で受信されたランダムアクセスプリアンブルを、デバイスによって報告されているイベントおよび/または送信情報に関連付け、第2の無線信号で受信された第2のランダムアクセスプリアンブルを同じ送信情報に関連付けないように構成することができ、例えば、このプリアンブルは、図8aに記載されているように関連付けられていないか、または異なる送信情報に関連付けられているか、または図8bに関連して記載されているように異なるグループに接続されているか、のいずれかを有する。基地局は、デバイスによって送信されたペイロードデータの少なくとも一部として、例えば、送信されるメッセージの一部として、ランダムアクセスプリアンブルを解釈するように構成され得る。基地局は、無線信号14を受信し、ランダムアクセスプリアンブル22に基づいて送信情報または関連するイベントを識別し、イベントを識別した後に競合解決を実行するように構成され得る。すなわち、基地局は、さらなる情報を要求する前にイベントに関する知識を有することができる。
ランダムアクセスプリアンブルは、識別子と関連付けられ得る。基地局は、識別子に関連付けられたランダムアクセスプリアンブルを含む無線信号を送信したデバイスのランダムアクセス手順を開始するように、識別子の送信に基づいて競合解決を実行するように構成され得る。基地局は、代替的または追加的に、無線通信ネットワークの通信方式のシステム情報ブロックにおいて、イベントとランダムアクセスプリアンブルとの関連を示す情報をブロードキャストするように構成されてもよい。あるいは、他のチャネルまたはリソースが使用されてもよい。基地局は、例えば、図10dに関連して説明したように、デバイスのグループを示す第1ランダムアクセスプリアンブルおよびデバイスの識別子を示す第2ランダムアクセスプリアンブルについて、ランダムアクセスリソースを評価するように構成され得る。
実施形態は、ランダムアクセスプリアンブルの特定の(サブ)セットが、高優先度ユーザなどの特定のサービスタイプ/クラスのためにのみ使用されるように定義(確保)されるという意味で、サービスクラス指向RAプロトコルを提供する。次いで、デバイス識別(競合解決)は、任意選択的に、連続したステップで別々のリソースに対して実行されてもよい。それにより、実施形態は、メッセージ(「何が起こるか」)がデバイスのアイデンティティ(「どのデバイスが送信しているか」)よりも高い優先度を有するデータセントリックな通信に使用されるためにランダムアクセス中に(高速)プリアンブル検出を利用する概念を説明する。実施形態の固有の特徴は、複数のデバイスが「高優先度」プリアンブルのセットから同じプリアンブルを選択する場合、信号の物理的なスーパーポジションに起因して基地局における検出確率が増加することである。
実施形態は、プリアンブルが検出されると、この特定のプリアンブルセットをどのように定義するか、および複数のデバイスの競合をどのように解決するかをさらに説明する。実施形態は、ベースライン技術としてNB-IOTを使用するアプリケーションに関連して例として説明される。しかし、実施形態は一般的であると考えられ、LTEまたは5G-NR(new radio)のような他の無線規格に拡張することができる。例示的なシナリオは、所定の測定値(例えば、圧力レベル、温度など)に基づいて特定の(自動化)プロセスの状態を監視するために特定の環境(例えば、産業施設)に配置される(ローカル)センサネットワークに関する。通常の動作では、センサはローカルに情報を収集し、集中的な監視/制御および分析(機械学習)を可能にする、関連するフュージョンセンタに関する基地局に、定期的な間隔でそれを送信する。センサはバッテリによって給電されてもよく、したがって、無線伝送プロトコルは、長いライフサイクルを保証するために非常にエネルギー効率が良い必要がある。さらに、そのようなシナリオにおけるセンサの数は非常に多いと予想され得るが、センサ当たりの動作コストは、限定された低帯域幅の消費で低くする必要がある。そのような要件を満たすための既知の技術は、ハードウェアを単純化し、デバイスあたりのコストを低く保つために、非常に長い同様の方向である狭帯域送信を使用するNB-IOTである。本発明の実施形態は、上記のRACHプロセス状況の状況I)、II)およびV)に特に関連する。実施形態は、他の現在のランダムアクセス方法が低レイテンシのデータセントリックのアプリケーション用に設計されていない、すなわち、タイムクリティカル(緊急)イベントがサポートされていないという欠点の解決策を提供する。その理由は、ランダムアクセス手順(例えば、NB IOTベースのRACH)およびデータ送信が、
1.デバイス識別および許可割り当て、および
2.(ペイロード)メッセージの送信
の間を順次分離するからである。
1.デバイス識別および許可割り当て、および
2.(ペイロード)メッセージの送信
の間を順次分離するからである。
これは、多数のデバイス(センサ1、センサ2、...)が(同じ)重大なイベント(例えば、「火災」)を報告する場合に重要である。次に、各デバイスは個別にネットワークに接続し(PRACH)、個別のメッセージを送信する(センサ1:「火災」;センサ2:「火災」;...)必要がある。一般的なアプローチを以下のように簡単に説明することができる:デバイスが、高優先度メッセージのためのプリアンブルセットの特定のセット、および通常のRAのための通常のプリアンブル空間/セットを使用するように構成されていると仮定すると、以下を行うことが可能である。
1.デバイスは、それぞれのサービスクラス(RACH)によって定義された事前定義されたプリアンブルのセットを使用して(グラントフリー)アラームメッセージを送信することができる;
2.BSは、おそらくはユーザのアイデンティティまたは数を知らずに、プリアンブルの検出に基づいてアラーム/メッセージを検出することができる。BSは、UEを識別するための追加情報、また、さらなる情報(例えば、位置/温度/CO2/...)を送信するように、(アラームメッセージを送信する)デバイスに要求することができる。したがって、BSは、以下のオプションを使用して競合解決を開始することができる。
a.グラント割り当て;BSは、図10aに関連して説明したように、プリアンブルIDを識別子として使用してグループをアドレス指定することによって、デバイスの1つまたは複数のグループに、特定のグラントを割り当てることができる。
b.サービスクラスごとの事前定義されたリソース;BSは、図10bに関連して説明したように、特定のサービスクラスのリソースを事前構成することができる。
c.図10cに示すように、レガシーRAを使用するようにUEを割り当てる。
3.デバイスは、許可されたリソースに関するさらなる情報を送信することができる。
c.図10cに示すように、レガシーRAを使用するようにUEを割り当てる。
3.デバイスは、許可されたリソースに関するさらなる情報を送信することができる。
NB-IOTのためのリソース割り当ておよびシグナリングは、eNBが(プリアンブル設定が定義されている)SIBの各カバレッジレベルにNPRACH構成を設けるように実行され得る。したがって、すべてのセンサがメッセージ送信のために確保されたプリアンブルをどのように構成するかの情報を見つけるように、SIBに新しい「プリアンブル/メッセージ」クラスを定義することを、実施形態は提案した。すなわち、実施形態は、送信情報に割り当てられた利用可能なプリアンブルのセットのプリアンブルの少なくとも1つのサブセットを示すようにSIBを設けるように構成されている基地局を提供する。追加の情報が使用され得、メッセージプリアンブルを物理リソースにどのようにマッピングするかが提供され得る。これは、別個の(物理)チャネル(メッセージプリアンブル送信のために確保された物理リソースの排他的なセット)で、または通常のNPRACHの一部として行うことができ、図8aに示すように、プリアンブルの特定のサブセットが確保される。本明細書に関連する詳細は以下の通りである。
・専用メッセージチャネル:この設定では、メッセージプリアンブルが送信される排他的リソースが指定され得る。これは半永続的に割り当てることができる。
・専用メッセージチャネル:この設定では、メッセージプリアンブルが送信される排他的リソースが指定され得る。これは半永続的に割り当てることができる。
・レガシーNPRACHとの共存:レガシーNPRACHからのプリアンブルのサブセットは、図8aおよび図8bに関連して説明したように、メッセージプリアンブルのために確保され得る。
・専用リソースなし:この場合、特定のプリアンブルIEが(上位レイヤによって構成された)メッセージの送信に使用されるが、「他の」デバイスが同じプリアンブルIDを選択した場合に衝突が発生する可能性があり、これは、高い強制アラーム率をもたらすが、単純な構造のためである。
本明細書で説明される実施形態は、例えば、同じリソースを使用して送信した場合でも単一のユーザを識別するための競合解決に関する。
本明細書で説明される実施形態は、例えば、同じリソースを使用して送信した場合でも単一のユーザを識別するための競合解決に関する。
図11は、ネットワーク100の構造に基づくことができ、基地局36とすることができ、送信情報に関連付けられたランダムアクセスプリアンブルをサポートするように任意選択的に構成することができる基地局44を有することができる、実施形態による無線通信ネットワーク115の概略的なブロック図を示す。既知のネットワークでは、デバイス481、482の信号461および462の送信は、基地局44において同じ時間tRに到達するようにそれぞれ同期される。デバイス481および482と基地局44との間の異なるチャネルの状態または距離のために、メッセージ/信号461および462を基地局44に伝送するために、それぞれ異なる移動時間Δt1、Δt2が必要とされる。タイムアライメント(オフセット)またはタイミングアドバンスなどの機構を使用することにより、異なる移動時間Δt1およびΔt2を補償するように送信開始を調整することができる。例示的なネットワークでは、他の任意の数のデバイスおよび/または基地局が発生する可能性があり、与えられた説明は探索的な理由のみのためであることに留意されたい。
説明したように、例えば、図9、図10a、図10bまたは図10dに関連して、実施形態によるデバイス、例えば、デバイス48および/または60は、第1および第2の無線信号を送信するように構成されてもよく、無線信号は、第1の無線信号の後に送信される。第1の無線信号は、例えば、図6の無線信号14であってもよい。デバイス481および/または482は、同期スキームから逸脱するように構成され得る。例えば、基地局と同期しない競合解決を行うために、無線信号14または無線信号を送信してもよい。同期しないとは、タイミングオフセットの補償が単に実行されないことを意味し得る。あるいは、個別のタイミングが実施されてもよく、すなわち、タイミングオフセットTAは、例えば、デバイスによって、例えばランダムまたは規則に従って、または基地局によって、例えばランダムまたは規則に従って、選択されてもよく、これにより、異なる到着時間が基地局に現れるようになっており、それにおいて、到着時間は、デバイスの識別を可能にするようにデバイスに関連する情報に関連する。それぞれの他の信号は、例えば同期して送信され得る。別の実施形態によれば、デバイスは、無線信号14と、基地局と同期しない、または基地局における個別のタイミングでの競合解決のための無線信号との両方を送信するように構成され得る。
両方の信号が同期せずに、または基地局で個別のタイミングで送信される場合、タイミングオフセットは、デバイスによって送信される両方の信号の間で、同じであっても異なっていてもよい。
さらに、そのような個別のタイミングは、メッセージをさらに優先順位付けするか、または要求されたQoSを示すことによって、実施することを可能にし得る。例えば、個々のタイミングを選択するデバイスは、より高い優先度またはより高いQoSのメッセージを有する場合、より低次の遅延を選択することができる。
同期から部分的または完全に逸脱する場合の実施形態は、送信情報に関連付けられたRAプリアンブルと共に、またはそれから独立して実施され得る。例えば、レガシーRACHを考慮する場合、個々のタイミングは、通常のプリアンブル送信および/または図3の3)の下で実行される送信に、適用され得る。
基地局44は、無線通信ネットワーク110で通信しているデバイスが、基地局と同期するように、チャネル遅延Δtに基づいてタイミングオフセットを補償するように、無線通信ネットワークを動作させるように構成され得る。これは、複数のデバイスに沿った同期に関連し得る。基地局は、基地局と同期しない、または基地局における個別のタイミングでの競合解決のための無線信号を送信するように、デバイスを制御するよう構成され得る。この信号は、無線信号14および/またはその後に送信される信号であってもよい。
実施形態は、同じ意味、すなわち、異なるデバイスのためのプリアンブルの同じ送信情報に関するが、実施形態によれば、異なるデバイス481および482は、異なるプリアンブルのセットを使用するように適合されてもよく、または、例えば、同じプリアンブルを異なるように使用するように適合されてもよい。すなわち、同じプリアンブルは、(第1の送信情報に関連する)第1のデバイス481において第1の意味を有し、第2のデバイス482において異なる第2の送信情報に関連付けられていてもよく、あるいは、送信情報なしに関連付けられていてもよい。
例えば、特定のプリアンブルは、第1のデバイスに関連する第1の送信情報(例えば、「火災」)と、第2のデバイスに関連する第2の異なる送信情報(例えば、「低圧」)と関連付けられ得る。それぞれの異なる意味は、集中させたエンティティ、例えば基地局において、または前述したように異なって関連付けられ、または管理され得る。基地局は、例えば、競合解決メカニズムまたはサイドチャネル情報、あるいは、例えば個々のタイミングオフセットのような別のメカニズムに基づいて、第1のデバイス481と第2のデバイス482とを区別するように適合され得る。すなわち、基地局は、プリアンブルの送信機を区別するように構成されてもよく、送信機に基づいてプリアンブルを解釈し、したがって送信機とは異なる依存関係を有してもよい。
無線通信ネットワークにおいて通信するように適合されたデバイスを、無線通信ネットワークのランダムアクセスチャネルにおいて無線信号を送信することによって送信情報を送信するように動作させるため、実施形態で使用され得る方法は、ランダムアクセスプリアンブルが送信情報と関連付けられるようにランダムアクセスプリアンブルを選択することを含む。本方法は、ランダムアクセスプリアンブルを含むように無線信号を提供することと、無線信号を送信することとをさらに含む。
無線信号を送信することによって無線通信ネットワークで通信するように適合された無線デバイスを動作させるためのさらなる方法は、無線通信ネットワークが、基地局における同期の使用によって基地局によって動作され、無線インターフェイスで、基地局と同期した第1の無線信号を送信して基地局において所定のタイミングを有するようにすることを含む。この方法は、競合解決に関連付けられた第2の無線信号、例えば、無線信号14および/または後続の信号を、基地局と同期しないように、または基地局において個別のタイミングを有するように、送信することを含む。
複数のランダムアクセスプリアンブルのうちのランダムアクセスプリアンブルを有する無線信号を送信するためのランダムアクセス手順のためにデバイスによって使用されるランダムアクセスリソースを提供するように無線通信ネットワークを動作させるための基地局を動作させるために適合される、基地局を動作させる方法は、第1の無線信号で受信されたランダムアクセスプリアンブルをデバイスによって報告されている送信情報に関連付けること、および第2の無線信号で受信された第2のランダムアクセスプリアンブルを送信情報に関連付けないようにすることを含む。
実施形態による、無線通信ネットワークを動作させるために適合される、基地局を動作させる方法は、無線通信ネットワークで通信しているデバイスが、基地局と同期するように、チャネル遅延に基づいてタイミングオフセットを補償するように、無線通信ネットワークを動作させることを含む。この方法は、基地局と同期しておらず、または、基地局において個別のタイミングで、競合解決のための無線信号を送信するように、デバイスを制御することを備える。
図12aは、プリアンブルの5つの直交するサブグループを伴う例示的なシグネチャ行列の共分散行列を示す。図12bは、プリアンブルの7つの直交するサブグループを有する例示的なシグネチャ行列の例示的な共分散行列を示す。シグネチャは、良好な自己相関特性を有するように自己相関特性を考慮して適合され得る。「直交」サブグループをさらに提供する特定の設計のために、実施形態は提案した。これにより、システムの効率的な「オーバーロード」が可能になる(シグネチャの長さが制限されている場合でも、より多くのメッセージを定義できる)。さらに、各グループは、a)特定のメッセージのセット(例えば、グループ1は火災に関連し、グループ2は圧力に関連し、...)または特定の空間クラスタ(例えば、グループ1はクラスタ1のすべてのセンサに関連しており、グループ2は同じメッセージを有するが、クラスタ2のすべてのセンサに関連している、...)に割り当てることができる。そのようなシグネチャ構造の例は、メッセージのオイラー方陣構造によって得られる。図12aおよび図12bでは、共分散行列が示されており、対角線要素は自己相関を表し、主対角線に沿った暗い四角は直交サブグループを表す。両方のシグネチャセットは、リソース(すなわち、シーケンスの長さ)よりも「より多くのシーケンス」(すなわち、メッセージ)があるという意味で、非直交であることに留意されたい。
実施形態は、低電力センサネットワークにおける(ミッション)クリティカルなアプリケーションのレイテンシの低減、および/または複数のセンサが同じメッセージを有する場合の検出確率の向上を可能にする。
メッセージのオイラー方陣構造に関連して、以下でさらに説明する。
メッセージのオイラー方陣構造に関連して、以下でさらに説明する。
無線通信ネットワークにおけるダウンリンクDL無線フレームは、特定のPDCCHが位置し得る位置または場所を定めるPDCCH領域を含む。PDCCH領域は、UEによって探索される。各PDCCHは、UE固有の無線ネットワーク一時識別子RNTIによって識別されるダウンリンク制御情報DCIパッケージのような制御メッセージを搬送する。RNTIは、例えば、DCIのCRCアタッチメントにおいて符号化される。DCIは、C-RNTIと同様に、UE固有のRNTIでスクランブルされてもよい。図13は、異なる数の制御チャネル要素CCEで形成された複数のPDCCHを有するPDCCH領域の例を概略的に示す。送信されるDCIフォーマットのペイロードサイズおよびチャネル条件に応じて、基地局は、DCIパケットを送信するために使用されるCCEの数を定める適切なアグリゲーションのレベルを選択することができる。図13から分かるように、PDCCH探索空間は、基地局によってサービスされるすべてのUEによって監視され得る共通の探索空間と、少なくとも1つのUEによって監視されるUE固有の探索空間とに分割される。各UEは、このUE専用の1つまたは複数のDCIパケットを見つけるために、PDCCH領域全体に対してブラインド復号を実行する。DCIパケットは、例えば、今後のデータ送信中に使用されるリソースおよび他のパラメータを示す。
上述したように、UEは、ブラインド復号/ブラインド検出手法を含むPDCCH領域を探索することによって、その1つまたは複数のDCIパッケージを取得することができる。図14は、特定のUE向けの1つまたは複数のDCIパッケージをPDCCH領域内で見つけるためのブラインド復号プロセスを概略的に示す。図14は、PDCCH探索空間とも呼ばれるPDCCH領域210を概略的に示す。5つのDCIパッケージDCI1からDCI5がPDCCH探索空間210に示されており、適切なデコーダを含む特定のUEは、この特定のUEのDCIパケットを見つけるために有効なCRCを求めてPDCCH探索空間210を探索する。図14に示すように、畳み込みデコーダは、制御データおよびスクランブルされたCRCを含むデータをDCIパッケージDCI2から取得する。制御データとスクランブルされたCRCとが分離され、スクランブルされたCRCはUE固有のRNTIを使用してデスクランブルされ、結果のCRCは制御データから計算されたCRCと照合され、結果のCRCと計算されたCRCとの一致は、DCIパッケージDCI2が実際に、制御メッセージを復号したUEの制御メッセージであることを示す。
しかし、上述したブラインド復号手法はまた、PDCCH探索空間内のランダムのデータに起因して一致を見出す可能性がある、すなわち、特定のUEに対するDCIメッセージを表さないデータが、偽陽性DCIとも呼ばれる有効な制御メッセージとして誤って検出される可能性がある。このような誤った復号は、PFA=M×2-16の確率で発生する可能性があり、Mは、UEによって実行されたブラインド検出試行の数である。例えば、上述したような無線通信システムでは、そのような誤った警報率の確率は、10-5程度であり得る(例えば、3GPP TDOC R1-1719503:Design Impact on Reliability for LTE URLLCを参照されたい)。換言すれば、UEのような受信機によって無線信号の制御領域から復号された制御メッセージが誤って復号される可能性があるとき、すなわち、実際にはこのUEの制御メッセージではなく、10-6程度の確率である。基本的に、これは標準的または定期的な通信サービスにとって問題ではない。しかし、超信頼性通信サービスは、パケットエラーの確率が約10-6であることを必要とする可能性があり、その結果、別のUEの制御メッセージであり得る偽陽性DCIに基づいて、UEとして問題を10-6程度の確率で検出された偽陽性DCIが、UEに対するデータが受信されないリソースでのデータ送信のためにUEを構成させ、その結果、UEへのデータ送信が成功しない可能性がある。これは、UEが、例えば、後続のダウンリンクフレームにおいて、正しいまたは真陽性のDCIを復号し、UEが正しいリソースで基地局からデータを受信するためのそのパラメータを設定することを可能にするまで、追加の遅延をもたらし得る。明らかに、そのような遅延は、従来のまたは標準的な通信サービスでは問題にならないかもしれないが、超信頼性の通信を必要とするサービスでは、偽陽性制御メッセージのこうした復号/検出が遅延を増加させる可能性がある。
高スループットをさらに可能にする信頼性の高い通信を実施する概念を可能にするために、無線ネットワークにおいて動作するように構成されたユーザ機器(UE)であって、通信しているUEにサービスを提供するために第1の数のリソースを利用するネットワークが、無線ネットワークにおいて通信するための無線インターフェイスを備える。通信とは、送信処理および/または受信処理を指す。UEは、無線ネットワークにおいて通信するために、第1の数のリソースの第2の数の所定のサブセットから、リソースの少なくとも1つのサブセットを選択するように構成されたコントローラを備える。第2の数は、第1の数よりも大きい。第2の数の所定のサブセットは、オイラー方陣マッピングを使用した第1の数のリソースの第2の数のサブセットへのマッピングに基づく。オイラー方陣マッピングは、各リソースが少なくとも第1のサブセットおよび第2のサブセットによって使用され、したがってサブセットを直交していないものとしてレンダリングするシナリオを可能にする。シグネチャベースの手法によれば、サブセットの各々に含まれるリソース要素のパターンは、送信機および/または受信機がリソース要素のパターンを識別することによって識別され得るように、共通のリソースマップ内で一意であり得る。
本明細書に記載された実施形態に関連して、リソースは、無線通信ネットワークにおいて使用可能な単一の、または多数の、または複数のリソースと称し得る。これらの中には、時間、周波数、送信電力、空間、および符号がある。例えば、リソースは、特定の時間(時間領域)に使用される単一のサブキャリア(周波数領域)であり得る。例えば、リソースはまた、例えば、均質チャネルフェージングを備えると考えられるリソースのセットを含むフェージングブロックに集約される、そのようなリソースの集約であってもよい。例えば、リソースは、特定の時間および/または周波数スロットに使用されるコードを含むことができる。したがって、フェージングブロックもリソースと見なされ得る。したがって、例えば、フェージングブロックに集約されたサブキャリアおよび/またはタイムスロットの数など、特定のタイプのリソースおよび/またはその量は、無線ネットワークのグラニュレーションに応じて変化し得る。本明細書に記載された実施形態に関連して、リソース要素はフェージングブロックと見なされ、いずれの限界もなく他の実装が可能である。
非直交多元接続(NOMA)は、5Gセルラーネットワーク以降のnew radio(NR)設計の主要な実現手段である。基本的な考え方は、異なるユーザ(またはレイヤ)が時間、周波数もしくは空間、またはコードもしくは送信電力のいずれかで同じ物理リソースを同時に共有することを可能にすることによって直交送信のパラダイムを緩めることである。その結果、大規模マシンタイプ通信(mMTC)においてより多くの接続をサポートすることができ、あるいは、高度化モバイルブロードバンド(eMBB)のシナリオにおいてより高いスループットを達成することができる。現在のスペクトルの制約を考慮すると、ユーザ機器(UE)が、初期アクセスフェーズであろうとデータ送信フェーズであろうと(あるいは、ジョイント初期アクセスおよびデータ伝送方式の場合のように、両方であっても)、非直交方式で無線リソースを共有する無線アクセス技術が、必要とされる。例には、非直交多元接続(NOMA)の概念が含まれ、これは、いくつか例を挙げると、電力領域NOMA、低密度拡散を伴う多元接続、疎コード多元接続、マルチユーザ共有接続、パターン分割多元接続を含む対応する方式である、電力領域または符号領域多重化に依存する。他の例は、UEが、共有チャネルリソース(時間-周波数スロット)のブロックを介して非直交情報保持シーケンスを送信することによって、初期アクセスを同時に実行し、情報を共同受信機に通信する通信方式である。この概念は、共有リソースにわたって2つの多重化レイヤを一般化し、異なるレイヤは、異なるユーザに対応することができるが、例えばブロードキャストまたはマルチキャストシナリオと同じリソースにわたってメッセージを多重化する同じユーザにも対応することができる。非直交多元接続の重要な態様は、コード設計、すなわち、個々のレイヤの情報搬送メッセージがそれに従って共有リソースにマッピングされる所定の構造である。
多数のNOMA技術は、2つの主要なクラス、すなわち、シグネチャドメイン多重化および電力ドメイン多重化に大別することができる。後者のクラスでは、異なるユーザに対応する信号が重畳され、一般に、逐次干渉除去(SIC)によって復号される。信号領域多重化は、(低エラー率訂正符号と連結された)拡散符号またはインタリーバ系列を区別することに基づく。低密度コードドメイン(LDCD)NOMAは、[3]に記載されているように低密度シグネチャ(LDS)に依存する、シグネチャに基づく多重化の卓越したサブカテゴリである。少数のゼロ以外である要素を含む疎拡散コードは、共有物理リソースで各ユーザのシンボルを線形に変調するために使用される。受信電力が(電力領域NOMAとは対照的に)同等である場合でもユーザの分離を可能にするメッセージパッシングアルゴリズム(MPA)を利用することによって、受信機の大幅な複雑さの低減を達成することができる。LDCD-NOMAの様々な変形は、5G 3GPPの標準化において大きな注目を集めている。例えば、[4]および[5]に記載されているような疎コードマルチプルアクセス(SCMA)は、多次元のコンスタレーションを使用することによって、シェーピングおよびコーディングの利得を達成するために低密度シーケンスをさらに最適化する。LDCD-NOMAにおけるユーザとリソースとの間の疎いマッピングは規則的または不規則であり得、規則的なら各ユーザは固定の数のリソースを占有し、各リソースは固定の数のユーザによって使用され、不規則であれば、それぞれの数はランダムであり、平均のみ固定される。不規則なLCDC-NOMAの最適なスペクトル効率は[6]で調査されており、[7]に記載されているように、密なランダム拡散(RS)の周知のスペクトル効率は以下のようになることが示されている。結果は、ユーザリソースマッピングのランダムな性質に起因し、そのため、一部のユーザはいずれの指定されたリソースなしで終了することがあり、対して一部のリソースは未使用のままにすることがある。一方、[8]で対処されるように、通常のユーザリソースマッピングは潜在的な利点を示している。
図15は、UE60に準拠し得る実施形態によるユーザ機器50の概略的なブロック図を示す。ユーザ機器50は、無線ネットワーク、例えば無線ネットワーク100または150で動作するように構成され得る。例として、ネットワークは、いくつかのリソース52を利用することができ、リソース52は、上述したように、少なくともコード、時間、周波数、および/または空間のうちの1つまたは複数を含む。
ユーザ機器50は、無線ネットワークにおいて通信するために、少なくとも1つのアンテナを備えるアンテナ装置などの無線インターフェイス54を備えることができる。ユーザ機器は、無線インターフェイスを用いてビーム形成または同様の機能を実行するように構成され得るが、そうする必要はない。ユーザ機器は、いくつかの所定のサブセットからリソース52の少なくとも1つのサブセット58を選択するように構成されたコントローラ56を更に備えてもよい。所定のサブセット58は、データ交換の開始前にユーザ機器50に知られていてもよい。例えば、所定のサブセットは、ブロードキャストチャネルを介して情報を交換することによって知ることができる。これに代えて、またはこれに加えて、このような情報は、メモリに記憶させてもよく、通信規格などに準拠するようにコントローラ56がアクセス可能であってもよい。所定のサブセット58は、固定または可変の情報であってもよい。
例示的なリソーステーブルは、リソース521から526およびそれらのサブセット581から587への割り当てまたは関連付けを示す。サブセット581から587の数は、リソース521から526の数と比較するとより多い、すなわち、少なくとも1つのリソース52は、サブセット58を非直交としてレンダリングする複数のサブセット58で使用される。以下でより詳細に説明するように、リソース52とサブセット58との関連付けのパターンは、オイラー方陣パターンに従って実施される。
リソース52からのハッチングされたリソース62i,jは、それぞれの関連付けを示し、インデックスiは、それぞれのリソースが関連付けられたサブセットを示し、インデックスjは、関連付けられたサブセットのリソースの数のカウンタのカウントを示す。例えば、リソース621,1は第1のサブセットの第1のリソースであり、リソース627,2では、第7のサブセットの第2のリソースである。
オイラー方陣を使用することにより、使用されるリソースの別個のパターンを取得することができ、別個のパターンは、シグネチャに基づく多重化を可能にする。したがって、実施形態は、同期レイヤ多重化の後に、フェージングブロックFB、 qに亘る(すなわち、ブロック内のnc=ns・noリソース要素に亘る)受信信号行列Y(q)を
のように表すことができる、信号ベース多重化の一般的な形態に関し、λj∈{0, 1}は、リソースフレーム内のユーザアクティビティ(レイヤの存在)を示すランダムなバイナリ変数であり、ns・no行列Xj (q)は、FB、qにおけるnc=ns・noリソース要素に亘り送信される(アクティブ/存在する場合の)ユーザ/レイヤjの信号を表し、fj (q)は、FB、q内のユーザjに関連付けられたns次元のシグネチャベクトルであり、nsのサブキャリア上の送信信号のマッピングを記述し、hj (q)は、ユーザ/レイヤjのフェージング係数であり、W(q)は受信機における付加的なノイズ行列である。同じチャネル条件(すなわち、同じチャネル実現)を経るフェージングブロックにおける時間-周波数スロットの組み立ては、1つのフェージングブロック内の周波数と時間次元との間の対称性に起因して、送信符号語の構築に一定の柔軟性を付与することに留意することが重要である。これは、例えば、帯域幅をレイテンシ要件と交換するために使用することができる(逆もまた同様である)。
のように表すことができる、信号ベース多重化の一般的な形態に関し、λj∈{0, 1}は、リソースフレーム内のユーザアクティビティ(レイヤの存在)を示すランダムなバイナリ変数であり、ns・no行列Xj (q)は、FB、qにおけるnc=ns・noリソース要素に亘り送信される(アクティブ/存在する場合の)ユーザ/レイヤjの信号を表し、fj (q)は、FB、q内のユーザjに関連付けられたns次元のシグネチャベクトルであり、nsのサブキャリア上の送信信号のマッピングを記述し、hj (q)は、ユーザ/レイヤjのフェージング係数であり、W(q)は受信機における付加的なノイズ行列である。同じチャネル条件(すなわち、同じチャネル実現)を経るフェージングブロックにおける時間-周波数スロットの組み立ては、1つのフェージングブロック内の周波数と時間次元との間の対称性に起因して、送信符号語の構築に一定の柔軟性を付与することに留意することが重要である。これは、例えば、帯域幅をレイテンシ要件と交換するために使用することができる(逆もまた同様である)。
信号の構成、すなわちリソースマップで使用されるパターンを決定することは、疎なシグネチャを有するNOMA送信方式の全体的な能力が、行列
に組み立てられ得る個々のユーザ(レイヤ)に関連するシグネチャの構成に少なくとも影響を及ぼし得るという考慮に基づいてもよく、F(q)は、第qのFBの中のJ人のユーザの署名ベクトルをスタックする:F(q) = (f1 (q) … fJ (q))。実施形態は、オイラー方陣の概念に基づくNOMAのためのシグネチャに基づく柔軟な構造を提案する[9]。
に組み立てられ得る個々のユーザ(レイヤ)に関連するシグネチャの構成に少なくとも影響を及ぼし得るという考慮に基づいてもよく、F(q)は、第qのFBの中のJ人のユーザの署名ベクトルをスタックする:F(q) = (f1 (q) … fJ (q))。実施形態は、オイラー方陣の概念に基づくNOMAのためのシグネチャに基づく柔軟な構造を提案する[9]。
オイラー方陣は、取得されたすべてのリソースの中で使用されるリソースの高いまたは広い拡散を可能にする。オイラー方陣に関する制約のいくつかは、以下によって定義される。
オーダーn、次数k、およびインデックスn,kのオイラー方陣は、数のn2k-ad(k-adはk個の要素のセットを示す)の正方配列であり(aij1, aij2, …, aijk)、aijr ∈{0, 1, 2, …, n-1}、r=1, 2, …, k、I,j = 1, 2, …, n、n > k、p≠qに対してaipr ≠ aiqrおよびapjr ≠ aqjr、i≠pおよびj≠qに対して(aijr + 1)(aijs + 1) ≠ (apqr + 1)(apqs + 1)である。
オイラー方陣の明示的な構造は、以下の場合に存在することが知られている[9]
1)インデックスp,p-1(pは素数);
2)pが素数である場合のインデックスpr,pr-1
3)インデックスn,k(異なる奇数p1, p2, …, plに対してn = 2rp1 r1p2 r2 … pl rl、k = min{2rp1 r1p2 r2 … pl rl}
1)インデックスp,p-1(pは素数);
2)pが素数である場合のインデックスpr,pr-1
3)インデックスn,k(異なる奇数p1, p2, …, plに対してn = 2rp1 r1p2 r2 … pl rl、k = min{2rp1 r1p2 r2 … pl rl}
さらに、インデックスn,kのオイラー方陣の存在は、インデックスn,k’(k’<k)のオイラー方陣も存在することを意味する。
これらの洞察に基づいて、n≧3、k≧2の場合、サイズn・k×n2の行列Fは以下のように構築される:1≦i≦n・k、1≦j≦n2の場合、
式中、(aj)はj番目のk-adであり、(aj)lはj番目のk-ad内のl番目の要素であり、
はx以下の最大の整数を示し、modはモジュロ演算を示す。この構成により、ユーザ(レイヤ)j=1,2,...,n2(Fのj列目)に対応付けられたj番目のシグネチャは、(l - 1)n + ((aj)l + 1) (l=1,2,...,k)の位置に1が存在するj番目のk-ad(aj)から、nk-バイナリベクトルとして生成される。
これらの洞察に基づいて、n≧3、k≧2の場合、サイズn・k×n2の行列Fは以下のように構築される:1≦i≦n・k、1≦j≦n2の場合、
式中、(aj)はj番目のk-adであり、(aj)lはj番目のk-ad内のl番目の要素であり、
はx以下の最大の整数を示し、modはモジュロ演算を示す。この構成により、ユーザ(レイヤ)j=1,2,...,n2(Fのj列目)に対応付けられたj番目のシグネチャは、(l - 1)n + ((aj)l + 1) (l=1,2,...,k)の位置に1が存在するj番目のk-ad(aj)から、nk-バイナリベクトルとして生成される。
行列Fは、実質的に、Fの各列に正確にk個の1存在する、k個の数のn×n2ブロックからなるブロック行列である。各々のユーザ(レイヤ)のシグネチャ(Fの列)は、インデックスn;kのオイラー方陣におけるk-ad(k個の要素のセット)に対応する。
したがって、オイラー方陣マッピングは、構造F(n,k)を有する行列として表すことができ、式中、n・kは第1の数のリソースであり、n2は第2の数のサブセットである。行列Fは、各行のリソース要素の使用を示すk個のエントリを含み、各列のリソース要素の使用を示すn個のエントリを含むように構成される。
図16aは、9つの列および6つの線を有する行列をもたらす、n=3およびk=2についての例示的なオイラー方陣行列を示す。
図16aは、9つの列および6つの線を有する行列をもたらす、n=3およびk=2についての例示的なオイラー方陣行列を示す。
パラメータn=3およびk=2は、割り当てられるリソースの数n・k=6、取得されるサブセットの数32=9をもたらす。図16aに示すように、9つのサブセットはそれぞれ、2つの関連するリソース要素62を含み、すなわち、6つのリソース要素52は、9つのレイヤまたはユーザによって使用され得る。図15に関連して説明したように、各ユーザ、ユーザ機器、またはアプリケーションは、通信の帯域幅および/または信頼性を高めるために、通信のための複数のサブセット58を選択することができる。
行列Fは、すべてのサブセットにわたって、すべてのレイヤまたはユーザの通信を向上させるために有益である高い、あるいは最大の拡散を可能にすることができ、その理由は、いくつかのサブセットが高い有益な拡散に面し、他のサブセットがおそらく高いエラー率をもたらす可能性がある拡散を有しないように、完全に重複するシナリオを、低減あるいは回避をすることができるためである。
第1のサブセットのリソース、例えばサブセット581のリソース621,1および621,2ならびにサブセット588のリソース628,1および628,2は、リソースマップ内の両方のサブセット581から582の異なるシグネチャに基づいて、互いに非直交であり得るが、両方のサブセットは区別可能であり得る。
リソースのパターン、すなわち使用されるリソースは、異なるユーザを区別することを可能にする一種のコードまたはシグネチャとみなすことができる。実施形態によれば、無線ネットワークは、OFDMネットワークとして動作する。サブセット58に含まれる生成されたコードは、ユーザが自分のリソースをどのように使用するかを定める。通常の構成に基づいて、リソースサブセット間の重複の数が制限され、各ユーザによって使用されるリソース要素の数がさらに制限される。さらに、オイラー方陣マッピングの構築規則は、重複するユーザの分離を解決するための再構成および/または制約を可能にする。
図16bは、パラメータn=4およびk=3、すなわちF(4,3)を有するオイラー方陣行列を概略的に表したものを示す。行列は、42=16個のサブセットの間に割り当てられる4・3個のリソースをもたらし、各サブセット581から5816は3個のリソース52を利用する。実施形態によれば、使用されるリソースの共通の等しい値、例えば図16aの2つまたは図16bの3つを含むようにサブセット58を設けることにより、異なるサブセットは異なる数のリソースを利用することができる。
図16cに示すように、図16bと比較した場合に同じ行列である、オイラー方陣行列F(4,3)とは異なるサブセット581から5828の生成を示す。完全な行が等しいサイズのサブセット58内で使用されるリソース要素を表したものとして解釈される図16bとは対照的に、図16cによれば、異なる長さ、すなわち使用されるリソースの数のサブセット581から5828が使用され得る。このように、行列Fの完全な列(表現に基づいて、線も使用することができる)が、リソース52のサブセット58を表す図16aおよび図16と比較するとき、図16cによれば、行列(n=1)および(n=2)のセクションにおいて、その一部のみが使用されてもよく、列(または線)は、2つ以上のサブセット(n=1)を形成するために、および/または未使用の列(n=2)の一部を定義するために使用されてもよい。したがって、同じオイラー方陣行列に基づくと、リソースのサブセットを導出する異なる概念が、実施形態の範囲に含まれる。実施形態によれば、オイラー方陣行列の各列(または線)は、完全にサブセットを形成する。実施形態によれば、少なくとも1つの列はセクションに分割され、各セクションはサブセット(n=1)を形成する。実施形態によれば、オイラー方陣行列の各列(または線)は、サブセット(n=1およびn=2)を不完全に形成する、すなわち、列の一部は、サブセットおよび/または異なるサブセットによって使用されない。図16cは、3つの異なる構築規則(n=1;n=2;n=3およびn=4)によって異なるようにオイラー方陣行列からサブセットを使用または導出するように異なるセクション/プリコーダが実装されるハイブリッドの実施形態として示されているが、実施形態によれば、単一の規則が使用されてもよく、2つの規則が使用されてもよく、または3つ以上の規則、例えば4、5、6、またはそれより多い規則が使用されてもよい。
例えばセクションn=1を表す行列F(4,3)の最初の4つの列について示されているように、各列は3つのサブセット581、585および589、582、586および5810などに細分されてもよく、サブセット581から5816の各々は1つのリソース要素のみを含む。
例えば、セクションn=2を表す次の4つの列は、各々が2つのリソース要素を含むサブセット5817から5820に形成されてもよく、1つまたは複数のリソース529から5212は、セクションn=2のサブセットに関連付けられなくてもよい。
行列F(4,3)のセクションn=3およびn=4に属する列9から16は、それぞれ完全に1つのサブセット5821から5828に含まれ得る。各セクションn=1、n=2、n=3およびn=4内のサブセット581から5816、5817から5820、5821から5824および5825から5828の使用は、それぞれのサブセットのセット内での直交での利用を可能にする。定義により、異なる長さのサブセットは、異なる長さのサブセット(使用されるリソースの数が異なる)に対しても直交する。したがって、図16cによる構成は、28のユーザ機器、データストリーム、または通信ストリームにサービスを提供するための28のサブセットの導出を示し、各サブセットは、使用されるリソース要素の数によって示されるように異なるスループットを提供する。
特に、new radioを参照する場合、各リソース要素は、リソース要素内で送信される帯域幅またはシンボル数などの同じまたは異なる通信能力を含むことができる。
行列F(3,2)およびF(4,3)の両方は、以下に従って同等の構造を示す。
・行列Fの各行の1(割り当てられたリソース)の数はnである
・Fの各列の1(割り当てリソース)の数はkである
・Fの列間の重なりが1以下(すなわち、ユーザ/レイヤのシグネチャは、最大で1つの位置で重複する)
・オーバーロード率はβ=n/kである。
行列F(3,2)およびF(4,3)の両方は、以下に従って同等の構造を示す。
・行列Fの各行の1(割り当てられたリソース)の数はnである
・Fの各列の1(割り当てリソース)の数はkである
・Fの列間の重なりが1以下(すなわち、ユーザ/レイヤのシグネチャは、最大で1つの位置で重複する)
・オーバーロード率はβ=n/kである。
実施形態によれば、オイラー方陣マッピングは、nおよびkがオイラー方陣の生成に関連して与えられた説明に従うように、実行または実施される。例えば、F(3,2)の場合、規則は、p=3に対してどの「p,p-1」が選択されるかに従って適用される。例えば、F(4,3)の場合、規則は、p=2に対してどの「p2,p2-1」が選択されるかに従って適用される。さらなる実施形態によれば、異なるインデックスが選択されてもよい。例えば、オプションは、別個の奇素数p1, p2, …, plに対してn = 2rp1
r1p2
r2…pl
rlであるようにインデックスn,kを選択することである。ここで、k+1=min{2rp1
r1p2
r2…pl
rl }である。
ここで図7aおよび図7bを参照すると、本明細書に記載の実施形態によるオイラー方陣を使用する柔軟性が概略的に示されている。例として、24個のリソース521から5224が、例えばネットワーク100または150のようなネットワークにおいて使用され得る。
ネットワークにおけるオーバーロード、すなわち、リソースの数と比較したときのより多くのユーザ、レイヤ、メッセージ、またはデータストリームを可能にするために、オイラー方陣が使用され得る。図17aによれば、第1の行列F1(4,3)および第2の行列F2(4,3)は、それぞれサブセット581から5816、5817から5833を生成するために使用され、一方でリソース521から5212、5213から5224をそれぞれサブセット581から5833に割り当てるかまたは関連付ける。したがって、図16bと比較すると、2倍の数のリソースが2倍の数のサブセットに割り当てられる。これにより、32のユーザ、レイヤなどにサービスを提供するように32個のサブセットを取得することが可能になる。図16cに関連して説明したように、異なる数を取得することができる。
図17bでは、図16aに関連して説明したように、4つの行列F1(3,2)、F2(3,2)、F3(3,2)、およびF4(3,2)が使用されて、行列F1(3,2)からF4(3,2)の各々が9という数のサブセットをもたらすので、同じリソース521から5224を36という数のサブセットに割り当てるか関連付ける。
したがって、4つの行列F1(3,2)からF4(3,2)をリソース521から5224に適用することにより、36という数のサブセットを取得して、36という数のユーザ、レイヤなどにサービスを提供することができる。したがって、図17aと比較すると、同じ数のリソース52を利用することによってより多くのユーザにサービスを提供するように、より多くのサブセットを取得することができる。
オイラー方陣行列を使用すると、高い柔軟性が可能になる。ネットワークにおける負荷、オーバーロードにそれぞれ基づいて、サブセット58へのリソース52の割り当ては、ユーザがサービスされることを可能にすると同時に、高次の拡散に起因する高い質の通信を可能にするように、変える、変更する、または適合され得る。これにより、ネットワークにおける確実な通信が可能となる。
言い換えれば、図7aおよび図7bは、24個のリソース要素のグループの2つの異なる構成を示す。両方の構成はNOMAを使用するが、両方の構成は異なる拡散特性を有する(図17aによる構成はより大きい拡散の幅を有し、より高い多様性利得を有するが、図17bによる構成はより多くのユーザをサポートする。
各部分n=1、n=2、n=3および/またはn=4は、異なるプリコーダIDに付されてもよく、または関連付けられてもよい。例えば、各プリコーダは、空間プリコーディングと併せて、ハイブリッドの構成を可能にするビームフォーマに対応することができる。空間多重化は、多重化されている異なるエリア間の干渉をもたらし得る。他のプリコーダに対して直交するサブセットを使用することにより、異なる空間領域間の干渉を低減することができる。
本明細書で説明される実施形態は、形態F(3,2)およびF(4,3)のオイラー方陣行列を言及しているが、例えば、共有されるリソースの数および/または使用されるサブセットの数に応じて、異なる形態が使用されてもよい。実施形態は、単一のオイラー方陣行列(図6a、図6b、図6c)、2つのオイラー方陣行列(図17a)、またはサブセットにリソースを割り当てるための4つのオイラー方陣行列(図17b)を使用するものとして説明されているが、実施形態によれば、異なる数、例えば3、5、またはそれより多い数が使用されてもよい。
コントローラは、低減するサブセットに割り当てられるリソースの数を選択してもよい。例えば、リソースは、異なるサブセットに割り当てられるか、別の方法で使用されるか、または何らかの理由で利用できなくなる必要がある。
これは、例えば、図16bに示すオイラー方陣行列F(4,3)から図16aに示すオイラー方陣行列(F3,2)まで、または図17bのスケジュールから図17aのスケジュールまで、リソース要素のサブセットを決定するために異なるオイラー方陣行列を使用することによって、取得され得る。あるいは、同時に、同じ数のユーザが、より少ない数のリソース、すなわちn・k個のリソース要素またはリソースブロックではなくn・k’にてマッピングされることを目的とすることができる。
リソースの低減されたセットを使用して同じ数のユーザにサービスを提供することは、図17cに示すように取得することができ、それにおいて、前述の知識を活用することができ、それに従ってインデックスn, kのオイラー方陣の存在は、インデックスn,k’ (k’<k)のオイラー方陣も存在することを意味する。したがって、実質的に、構造F(n,k)が存在するときはいつでも、構造F(n,k’)(k’<k)が存在する。図17cでは、これは、図17bのオイラー方陣行列F(4,3)がオイラー方陣行列F(4,2)、すなわちk=3およびk’=2に低減されていることを示している。
F(n,k’)は、例えば12個のリソースの代わりに8個のリソースがマッピングされるように、最後の4行など、F(n,k)から各々n(n=4)行のk-k’(3-2=1)ブロックを単純に削除することによって、F(n,k)から取得され得る。任意の他の行やブロックを削除してもよい。行の数を減らすことにより、削減されたリソース52のサブセット58の数を維持することが可能になる。実施形態による基地局は、第1の時間のインスタンスの間にリソース(その第1の数)を第2の数のサブセットに割り当て、第2の時間のインスタンスの間に第2の低減された数のリソースを同じ数のサブセットに割り当てるように構成することができ、第1のインスタンスは第2のインスタンスの前でも後でもよい。リソースの数を減らすことにより、特に行のブロックを削除するときに、オイラー方陣の概念の利点、すなわちリソースサブセット間の関係を維持することができる。
図18は、実施形態による無線ネットワーク180の概略的なブロック図を示す。無線ネットワーク180は、基地局44に従っていてよい、実施形態による基地局85を含む。基地局85は、無線ネットワークが通信しているUE501から509にサービスを提供するために第1の数のリソースを利用するように、無線ネットワークの少なくともセルを動作させるように構成される。基地局85は、無線ネットワーク180内で通信するための無線インターフェイス87を備える。基地局85は、例えば、図1の基地局gNBのうちの1つ、および/またはトランシーバ156および158のうちの1つであってもよい。基地局85は、リソース521から526の少なくとも1つのサブセット581から589を用いて、UE501から509の通信をサポートするように、無線ネットワーク180を運用するように構成される。サブセット58の数は、リソースの数と比較したときに多くなっており、オイラー方陣マッピングを用い、リソース52の数のサブセット58の数へのマッピングに基づいて求められる。
基地局85は、送信特性を動的に適応させるように構成され得る。例えば、最大で6のユーザ、例えばユーザ機器501から506または異なるユーザ機器が、無線ネットワークセルに存在する限り、6つのリソース要素521から526を管理しながら、UE501から506の各々が1つの関連または割り当てられたリソースを使用する標準的な通信を実行することができる。
追加のUE507から509のうちの1つ、さらに多く、またはすべてが無線ネットワーク180においてアクティブになる状況において、基地局は、UE501から509-のすべてにサービスを提供するように、リソース521から526をサブセット581から589に分割し得る。例えば、UE507、508または509のうちの1つのみが無線ネットワーク180においてアクティブになる場合、9つのサブセットが生成され得る一方で、これらのうちの7つのみが使用される。したがって、3つの追加のUE507から509のうちの2つがアクティブになった場合、サブセット581から589のうちの1つは不使用のままであり得る。基地局85は、基地局によってサービスされる通信しているUEの数をモニタするように構成され得る。基地局85は次いで、UEの数が、例えば、利用可能なリソースの数である数の閾値を下回る場合、直交リソースを使用し得、また、例えば、1つまたは複数のリソースが、特別な目的などのために確保されている場合、異なる閾値が使用され得る。基地局85は、UEの数が少なくとも数の閾値以上である場合にサブセットを使用するように、UEにサービスするようにさらに構成され得る。すなわち、使用されるとき、基地局85は、直交通信から非直交通信に切り替えてもよい。
これに代え、あるいはこれに加えて、基地局85は、基地局85によってサービス提供される通信しているUEの数をモニタしながら、サブセットの数がおそらく不十分であると判定し得る。例えば、図7aおよび図7bに関連して与えられた例を参照すると、図17aの例から始めて、第33番目のユーザは無線ネットワークでアクティブになることができる。基地局は、第2の複数のサブセット58の第2のバージョン、すなわち、そのより高次の数を取得するために、そのカウントを考慮して、および/または図16cに関連して説明したようにサブセットに含まれるリソースの数を考慮して、サブセット58の数を適合させるように構成され得る。換言すれば、基地局85は、サービス提供されるべきUEの数に基づいて、リソースがサブセットに割り当てられるように、このスキームを適合させ得る。UEの数が減少すると、基地局85は、おそらく各サブセット85の中で使用されるリソースの数を増加させながら、サブセットの数を減らすように構成され得る。
本明細書で与えられる例は、アップリンク、すなわち、それらの信号、データストリームまたはメッセージを送信するためにUEによって使用されるリソースを指すが、同じまたは同等の方式が、基地局がUEと通信するために異なるリソースを使用するダウンリンクの目的のために使用されてもよい。UE501から509のうちの1つまたは複数は、選択情報を含む信号88を受信するように構成され得る。例えば、信号88は、基地局85から、または例えば図1に示すコアネットワーク102のコントローラの別のネットワークコントローラから、送信されてもよい。
信号88は、無線で送信されてもよく、その中に含まれる選択情報は、割り当てられたリソースのセット、またはサブバンド、サイズ、およびインデックスに関する帯域幅などのそのプロパティを示してもよい。特に、オーバーロードにさらされたリソースの割り当てられたセット自体は、基地局によって割り当てられたリソース全体の一部であり得る。さらに、選択情報は、サブセット58の数、構造、またはさらなる詳細を示すことができる。例えば、選択情報は、基地局85によって生成されたサブセット581から589のグループのサブセット、すなわち部分を示すことができる。
例えば、選択情報は、受信またはアドレス指定されたUE501から509が、示された事前選択からそのサブセットを選択するように要求されていることを示す事前選択を示し得る。すなわち選択情報は、グラントフリーアクセスのための通信に使用されるサブセットの範囲を示すことができる。例えば、サブセットの識別子が送信されてもよい。
選択情報は、例えば、選択情報が1つの単一のサブセットに関する情報のみを含む場合に、使用されるべき特定のサブセットを示すことができるまで、サブセットの許容範囲を低減することができる。これは、コントローラまたは基地局によってスケジュールされたグラントベースアクセスと呼ばれ得る。選択情報は、例えば、その識別子を使用することによって、グラントベースアクセスのためにUEに割り当てられた特定のサブセットを示すことができる。すなわち選択情報は、サブセットのスケジュールを可能にすることができる。
異なるUE501から509は、特に、UE501から509がグラントフリー方式で1つまたは複数のサブセット581から589を使用または利用するように構成されている構成において、衝突の確率を低減することを可能にする異なる選択情報を受信し得る。すなわち選択情報は、コントローラ/基地局UE固有の、UEのグループのためのグループベースの、および/または無線ネットワークセルのセルIDに基づくなどのネットワークベースのものによって、送信され得る。
特定のチャネルに関する情報を送信する基地局に基づいて、UEは、特定のオイラー方陣行列(F(n,k))の割り当てを示す、および/または物理ブロードキャストチャネル(PBCH)などのブロードキャスト制御チャネルを介した通信に使用されるサブセットの範囲を示す、割り当てられた第1のリソースセットを示す選択情報を受信するように構成されてもよく、すなわち、コントローラは、そのようなチャネルを使用して信号88を送信してもよく、他のチャネルが使用されてもよい。UEは、これに代え、あるいはこれに加えて、物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)などのユーザ固有のチャネルを介してUEに割り当てられた特定のサブセットを示す選択情報を受信するように構成されてもよく、他のチャネルが使用されてもよい。
あるいは、信号88の欠如はまた、UE501から509のUEがサブセット58の現在の構成または設定を認識している場合に、グラントフリー方式でその必要な数を選択するための選択情報としても理解され得る。信号88を用いて選択情報を受信することによって制限されるものではないが、UEは、サブセットを制限なく選択することができる。これは、選択情報が、使用されるサブセットおよび/またはサブセットが取得される方式を示すコードブックエントリの種類、例えば、サブセットのインデックス、および行列Fで使用されるパラメータn,kを含み得ることを排除しない。例えば、選択情報は、例えばサブバンドインデックスでリソースを識別することによって、リソースの第1のセットに適用される特定のオイラー方陣行列(F(n,k))の割り当てを示し得る。本明細書に記載の実施形態は、行列F(n,k)の特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。対照的に、本明細書に記載のようなオイラー方陣行列を生成する様々な方法を使用することができる。
基地局85が、サブセットが生成される方式を変更した場合、UEはまた、異なるサブセットを選択することができ、その結果、コントローラ56は、第1の時間のインスタンスの間に、所定のサブセット58の第1のバージョン(例えば、F(3,2))から、および第2の時間のインスタンスの間に所定のサブセットの第2のバージョン(例えば、F(4,3))から少なくとも1つのサブセットを選択するように構成され、第1のバージョンと第2のバージョンは、第2の数の所定のサブセットのカウントおよび/またはサブセットに含まれるリソースの数という観点で異なる。
言い換えれば、特定の適用シナリオが図18に示されており、複数のユーザが疎な拡散シグネチャ/コードを使用することで、同じリソースを共有する。LDS/SCMAとは対照的に、個々のユーザの特定のリソースへのマッピングは、例えば、図6a、図6b、図6c、図7aおよび/または図7bに関連して本明細書で説明されるものとして、F行列によって決定され得る。したがって、図18は、疎なシグネチャを使用する非直交多元接続シナリオを示す。すべてのユーザ50は、6つのリソースにわたって多重化されてもよく、シグネチャは、本明細書で説明されるように構築される。基地局は、F行列(n=3およびk=2)のパラメータをユーザにブロードキャストするだけでよい。個々のIDと共に、各ユーザは、F行列の対応する行を取得して、固有の拡散シーケンスを生成することができる。
実施形態によるUEを動作させるための方法は、無線ネットワークにおいて通信すること、および無線ネットワークにおいて通信するために、第1の数のリソースの第2の数の所定のサブセットから、少なくとも1つのサブセットを選択することを含む。第2の数は、第1の数よりも大きい。第2の数の所定のサブセットは、オイラー方陣マッピングを使用した第1の数のリソースの第2の数のサブセットへのマッピングに基づく。
実施形態による基地局を動作させるための方法は、無線ネットワークにおいて基地局と通信することを含む。本方法は、第1の数のリソースの第2の数の所定のサブセットからの少なくとも1つのサブセットの使用によってUEの通信をサポートするように無線ネットワークを動作させることを含む。第2の数は第1の数よりも大きく、第2の数の所定のサブセットは、オイラー方陣マッピングを使用した、第1の数のリソースの第2の数のサブセットへのマッピングに基づく。
さらなる実施形態は、プログラムがコンピュータによって実行されるとき、コンピュータに、本明細書に記載の実施形態のうちの1つを実行させる命令を含む、コンピュータプログラム製品を指す。
リソース要素がサブセットに割り当てられる構造は、ネットワークの中央コントローラ、例えば基地局によって決定されてもよく、基地局は静的方式または可変方式を使用してもよい。システム(基地局)は、例えば、サブセットを導出するために使用される1つまたは複数の特定の行列を定義することによって、どのシーケンス/サブセットが許可されるかを決定または定義することができ、これは、優先的なサービスなどの特別な目的のためにいくつかのサブセットを確保またはブロックする可能性を含む。これにより、1つまたは複数のF行列の構造を定義することができる。これらのF行列は、ユーザ(レイヤ)が基礎となるリソースグリッド、リソース、またはリソースブロックにそれぞれアクセスすることを許可される規則または規定を形成する。これらのリソースのいくつかは、図16cならびに図19aおよび図19bに関連して説明するように、直交として生成および/または使用することができる。
本明細書に記載された実施形態のさらなる態様は、図16cに関連して記載されたように、異なるサブセットを異なるプリコーダに割り当てるか、または関連付けることである。例えば、特定の数、例えば、図6cの4、または他の実施形態では異なる数の1、2、3、または5を超える数が、例示的に4つのプリコーダの数、または他の実施形態では異なる数の1、2、3、または5を超える数に関連付けられ、プリコーダの数およびサブセットの数は互いに対応してもよいが、異なっていてもよい。1つのプリコーダの中では、図16cに示すようなサブセットは互いに直交しており、それによって直交通信が可能になるが、サブセットの全体は非直交であってもよい。
図19aは、例えば、基地局によって動作される6つのリソースが、オイラー方陣マッピングを使用してマッピングされるシナリオの概略図を示す。図19bは、同じシナリオの概略図を示し、図19aによれば、直交通信が使用され、図19bによれば、非直交通信も可能である。図19aによる直交通信と9bによる非直交通信の両方について、実施形態によるオイラー方陣マッピングを使用することができる。例示的な第1の時間のインスタンス[t1;t2]の間、3のユーザのシナリオは、互いに線形独立である行列F(3,2)の最初の3つのサブセットによってサービスが提供され、したがって直交通信を可能にすることができる。第1の時間のインスタンスの前または後であり得る異なる時間のインスタンス[t3;t4]では、第1の時間のインスタンスのサブセット581から583をサブセット581から586に分割することによって、最大6のユーザ数をサポートすることができ、各サブセットは、各サブセット58内の単一の「1」によって示される1つの単一のリソース要素を含む。
第1および/または第2の時間のインスタンスの前または後であり得る異なる時間のインスタンス[t5;t6]の間、例えば、9のユーザがネットワーク内でアクティブである。リソース要素を修正せずにそれらを直交して提供することによって、9のユーザに同時に6つのリソース要素を提供することは、困難または不可能であり得る。
ここで図19bを参照すると、第2の時間のインスタンスの間に、追加の3のユーザにサービスを提供するために追加の3つのサブセットがアクティブ化され得る。第1の時間のインスタンスの間は非アクティブとしてマークされているが、各ユーザは、制限なく2つ以上のサブセットを使用することができる。
第3の時間のインスタンスの間、9のユーザによって、9つのサブセット581から589のすべてが使用され得る。換言すれば、実施形態は、特に以下のような実用的な実装に役立ついくつかの魅力的な特性を有するNOMAのための構造化されたコード設計を説明する。
・それは、各レイヤが固定の数のリソースを占有し、各リソースが固定の数のレイヤによって使用される、オイラー方陣に基づく規則的なレイヤ/ユーザリソースマッピングをもたらすコード構成を記述する。構築は、システムパラメータの広範な組合せ、すなわちユーザ/レイヤの数、リソース要素の数、各レイヤによって占有されるリソースの数、同じリソースを共有するレイヤの数、およびオーバーロードの要因について明示的に説明することができるという意味で柔軟である。
・この構成は、レイテンシ、信頼性、およびスペクトル効率などのQoS要件を柔軟な方法で交換することを可能にし、mMTCシナリオを対象とするスケジュールされていない送信、ならびにeMBBおよびURLLCシナリオを対象とするスケジュールされた送信の両方に適したものにする。
・疎な規則的な構成は、低い計算の複雑度で復号アルゴリズムをサポートする小さな密度のシグネチャを与える。
・コードシグネチャの生成は巡回順列の記憶のみを必要とするので、記憶要件が大幅に省かれる(以下の説明でより詳細に提示される)。
・構築は、疎な拡散(SCMAおよびLDSなど)および密な拡散の両方を有する他のコードドメインNOMAと組み合わせることができる。
・疎な規則的な構成は、低い計算の複雑度で復号アルゴリズムをサポートする小さな密度のシグネチャを与える。
・コードシグネチャの生成は巡回順列の記憶のみを必要とするので、記憶要件が大幅に省かれる(以下の説明でより詳細に提示される)。
・構築は、疎な拡散(SCMAおよびLDSなど)および密な拡散の両方を有する他のコードドメインNOMAと組み合わせることができる。
・この構造は、ランダムなアクティブ化を伴うユーザの送信を自然に組み込んでおり、非直交ランダムアクセスのためのグラントフリー方式としての使用にも適している。
既知の概念と比較すると、実施形態は、リソース割り当てパターン(シーケンス/構造化コード)を構築および分配するための効果的な方法/概念を証明することによって、無線通信ネットワークにおけるNOMAの適用を容易にする。
言い換えれば、図9aおよび図9bは、例示的なリソース割り当ておよび適合するネットワーク構成を示す。
言い換えれば、図9aおよび図9bは、例示的なリソース割り当ておよび適合するネットワーク構成を示す。
本発明は、(疎な)リソース割り当てパターン(シーケンス/構造化コード)を構築および分配するための効果的な方法を提供することによって、無線通信ネットワークにおけるNOMAの適用を容易にする。中心的な考え方は、リソース割り当てを特定の規則に基づいて構築することができ、パラメータのセットのみをネットワーク内の異なるノード間でシグナリングする必要があるということである。対照的に、LDS/SCMAベースの方式は、疎な拡散も使用するが、事前定義された「コードブック」(すなわち、ネットワーク内のすべてのノードに共通の事前定義されたシーケンスのセット)を利用する。2つのノードが通信を望む場合、両方のノード(送信機と受信機)は、使用される特定のシーケンスのインデックスを共有する必要がある。コードブックの次元(サイズ)が限られており、予め定義された構造のために、異なる構成(例えばオーバーロード因子)を適応的に切り替えることはできない。
SCMAネットワークの例は、6のユーザが同時に同じ4つのリソースを共有することを可能にするコードブックを使用する(これにより、オーバーロード係数は6/4→1.5となる)。ネットワークには6のユーザが存在し、それぞれが一意のシーケンスID(すなわち、コードブックエントリ)を有する。ここで、ユーザの数が増加する、すなわち、2のユーザがネットワークに参加しているが、予備のリソースは利用できない。したがって、例えば8/4→2)のオーバーロードを可能にする新しいコードブックが必要であり、この新しいコードブックはすべてのユーザ(6の他のユーザを含む)間で共有される必要がある。これはシグナリングのオーバーヘッドをもたらす。本発明は、コードブックエントリが共有されるのではなく、構造の規則的な構造のために拡張することができるシーケンスの構築方法であり、これらのシーケンスをより柔軟に構築することができるフレームワークを提供する。
実施形態は、通常のレイヤ/ユーザリソースマッピングに基づいて、システムパラメータの多数の組合せをサポートする、NOMAのための構造化された柔軟なコード設計を提供する。特に、リソース要素に関連して、以下のシステムモデルが考慮され得る。実施形態によるリソースの概念を説明するための例示的な図を示す図20に示すように、リソース要素(すなわち、チャネルユーザ)が時間(OFDMシンボル)、周波数(サブキャリア)、および空間(アンテナ、それぞれ異なるビーム)で拡散されるリソースグリッドの一般的な形態が想定され得る。
リソース要素(すなわち、チャネルの使用)が時間、周波数、および空間で拡散される、リソースグリッドの一般的な形態が想定され得る(図20を参照)。リソース要素は、長さnc(コヒーレンスの長さ)のフェージングブロックに編成され、それらにわたって、ほぼ同じ(または類似の)無線チャネル条件(すなわち、実現)を経験すると仮定される。周波数平坦な狭帯域チャネルの場合、ncは、チャネルが一定のままである時間内のチャネル使用数(コヒーレンス時間)である。周波数選択性チャネルについて、直交周波数分割多重(OFDM)が使用されるという仮定の下で、ncは、チャネルが一定のままであるサブキャリアの数(コヒーレンス帯域幅)である。より一般的には、ncは、チャネルが変化しない時間-周波数スロットの数として解釈することができる。フェージングブロックは、例えばOFDMベースのシステムのようにリソースブロック(RB)にさらに分割され、RBはOFDMシンボルからなるのではなく、各々がns個の連続するサブキャリアに亘る。
したがって、図20は、フェージングブロック(FB)を含む直交リソースフレームを示し、各FBは、nc=ns・リソース要素(RE)なしを含む。前述したように、無線ネットワークの可能な柔軟な造粒に基づいて、本明細書に記載の実施形態に関連するリソース要素という用語は柔軟であり得る。実施形態によれば、フェージングブロックはリソース要素52に等しい。例示的なシナリオでは、レイヤは、非直交方式で、直交リソースブロックQのセット(リソースフレーム)にわたってリソース要素を共有する。それによって、各RBはFBのサブセットである、すなわち、1つのRB内のすべてのリソース要素が(ほぼ)同じチャネル条件を経るが、チャネル条件は、一般に、異なるRBにわたって異なり得ると仮定される。さらに、レイヤは、通信チャネルのアップリンクにおけるユーザ、またはダウンリンクにおける多重化信号であり得ると仮定することができる。一般に、個々のユーザは、同じリソース要素で信号を多重化すること、すなわち、いくつかのレイヤを同時に使用することを可能にされる。これに関連して、異なるアンテナの次元が追加的にリソース(空間)と見なされてもよい。例えばOFDMベースのシステムのように、n個のFB直交フェージングブロック(FB)からなるリソースフレームは、多元接続手順専用であり、すなわち、レイヤ間で共有される。レイヤは、通信チャネルのアップリンクにおけるユーザ、またはダウンリンクにおける多重化信号であり得る。一般に、個々のユーザは、同じリソース要素で信号を多重化すること、すなわち、いくつかのレイヤを同時に使用することを可能にされ得る。
図20に示す時間周波数グリッドのコンテキストでは、個々のユーザ(レイヤ)の送信信号は、以下の方法で非直交送信のために符号化され得る。
アクティブである場合、ユーザ(レイヤ)jは送信信号ベクトルxjをQ個のサブベクトルに分割し、第q番目のサブベクトルxj
qはFBqのリソースにマッピングされる。一般性を失うことなく、ブロックの長さは長さnc(フェージングブロックのサイズ)に等しいと仮定することができる。フェージングブロック内の時間-周波数対称性に起因して、異なる再配置が可能である。特別な事例として、各アクティブユーザ(レイヤ)が各FB内の正確に1つのサブキャリア上で送信する構造が強調表示されてもよい。その場合、フェージングブロックqの受信信号行列Y(q)は、
Y(q) = F(q)diag(λ)diag(h(q))X(q) + W(q) (q = 1,…, Q)
と読まれ、この特定の場合には、X(q)の第j行は、タイムスロットなしで送信されるサブベクトルxj qである(例えば、OFDMシンボル)。説明したようなインデックスn,kのオイラー方陣からの構成は特に適切であり、パラメータはQ = k, およびns = nおよびJ=n2である。図16aおよび図16bに示す例の行列の場合、これは、J=9ユーザ(レイヤ)がQ=2のフェージングブロックにわたって多重化され、フェージングブロックがns=3のサブキャリアに及び、タイムスロットには及ばないことを意味する。あるいは、隣接するサブキャリアの3つのブロックに分割されるnsを定義するように実施形態を実施することもできる。
Y(q) = F(q)diag(λ)diag(h(q))X(q) + W(q) (q = 1,…, Q)
と読まれ、この特定の場合には、X(q)の第j行は、タイムスロットなしで送信されるサブベクトルxj qである(例えば、OFDMシンボル)。説明したようなインデックスn,kのオイラー方陣からの構成は特に適切であり、パラメータはQ = k, およびns = nおよびJ=n2である。図16aおよび図16bに示す例の行列の場合、これは、J=9ユーザ(レイヤ)がQ=2のフェージングブロックにわたって多重化され、フェージングブロックがns=3のサブキャリアに及び、タイムスロットには及ばないことを意味する。あるいは、隣接するサブキャリアの3つのブロックに分割されるnsを定義するように実施形態を実施することもできる。
前述したように、提案された方法は、個々のUEを協調的に特定のリソースにアクセスするように割り当てることを可能にする。ネットワークがどのように構成を変更できるかについての例を以下に示す。複数のユーザが無線リソースを共有する無線通信システムを想定する(時間、周波数、空間)。OFDMAベースのシステムでは、利用可能なリソースは(直交する)RB(リソースブロック)に分割されるが、各RBはいくつかのリソース要素を含む。LTEベースのシステムでは、サポートされるユーザの数は、スケジューリング可能な最小のリソースインスタンスの数によって制限される(LTEでは、これはRBに対応する)。ユーザの数が増加する(利用可能な直交リソースの数を超える)場合、ネットワーク/基地局は、より多くのユーザを可能にするために、直交MA(NOMA)に「切り替える」ことができる。NOMA送信は、疎な拡散シーケンスを利用してデータ、例えばLDS/SCMAを送信することができる。一般に、同じユーザによって共有されるグループリソースは、グループまたはブロックと考えることができる。図19aおよび図19bに例が示されており、6つのリソースのグループが異なるMA戦略を伴う3/6/9のユーザで共有されている。
一般にNOMAの全体的なパフォーマンス、特にシグネチャドメインNOMAは、適切な前方誤り訂正(FEC)符号化(チャネル符号化)およびインターリーブと併せて対処されるべきである。シグナチャベースの多重化は、特定のFECスキームから独立しているものとして扱われ得る。しかし、FECと連携してシグネチャドメイン多重化を実施するときに対処すべきシステム/チャネルモデルから生じるいくつかのシステム設計上の問題がある。特に、2つの重要なシステム設計パラメータに対処する必要がある。
・送信信号が拡散される多様性分岐の数L:単一アンテナ送信では、これは基本的にフェージングブロックの数L = Qである。ここでの仮定は、異なるリソースブロックが多かれ少なかれ独立したチャネル条件を経ることである。十分な間隔のアンテナを用いた複数のアンテナ設定では、これはリソースブロックの数Qに送信アンテナの数ntを乗じたものであり、L = Qntである;
・チャネルコヒーレンスの長さnc:これは、チャネルが(ほぼ)同じままであるリソース要素の数である。リソース要素がリソースブロックにグループ化される場合(本例のように)、リソースブロックのサイズはコヒーレンスの長さnRE = ns・ncを超えない。
システム設計パラメータ、および共有リソース上に収容されるユーザの数に関する目標通信要件、それぞれの伝送レート、信頼性(ブロックエラー率)、およびレイテンシ要件に応じて、シグネチャドメインNOMAをFECと組み合わせることができる様々な方法がある。例えば、多様性を利用する1つの方法は、例えばいくつかの低密度シグネチャ(LDS)ベースのNOMAスキームのように、利用可能な多様性分岐にわたって反復の形態を使用することである。別の(精神が幾分異なる)ものは、例えばSCMAにおけるような、信号空間多様性概念に基づく、高次元コンスタレーションに基づく構造である。しかし、異なる多様性分岐を介して符号化ブロックの異なる部分を単に送信することによって同様の利点を得ることができるかどうかが問題である。実際には、これは、情報ビットが符号化されてインターリーブされ、次いで、符号化ブロックの第1のチャンクが第1の多様性分岐(リソースブロック)上で送信され、第2のチャンクが第2の多様性分岐で送信され、以下同様であることを意味する。特定のモビリティシナリオ、および固定の符号の長さの場合、各手法の能力は、多様性分岐の数に決定的に依存する。加えて、(散発的な)短いパケット送信、すなわち固定された短いコードの長さを伴う大規模なアクセス・シナリオをターゲットとする場合、多様性分岐の数は、最適なパフォーマンスのために、同じフェージングブロックで送信されたシンボルの数とトレードされる。この理由は、コードの長さを固定に保つ場合、より多くの多様性分岐を採用することによって、同じチャネル条件を経ている、より少ないリソース要素がデータ送信(チャネル推定を含む)のために残され、パフォーマンスを効果的に低下させるからである。
受信機の構成を実行するとき、送信信号を共有リソース要素にマッピングする行列Fは、バイパータイトグラフを生じ、リソースノードiおよびレイヤノードjは、(F)i,j=1の場合にのみ接続される。MPAに基づくジョイント復号。疎な規則的な構成は、計算の複雑さを伴う復号アルゴリズムをサポートする小さな密度を有する行列を与える。本明細書に記載の実施形態の一般的な性質により、実施形態は、行列Fを生成するためのそれぞれのパラメータを適切に選択することによって、複数の異なるNOMA方式に構成することができる。例えば、インデックスp;p-1のオイラー方陣を生成することが長さpおよびp-1の2つの巡回順列をそれぞれ格納するだけでよいため、ストレージ要件が大幅に省かれる可能性がある。それぞれインデックスを有するオイラー方陣の場合、およびインデックスpr;pr-1のオイラー方陣の場合(式中、pは非偶素数である)は、最大でp2/2個の順列を記憶するのに十分である。実施形態は、以下を含む多数の利点および/または利点を提供する。
・5G規格のための有望な多元接続およびランダムアクセス技術;
・無線ネットワークのスループットを改善し、UL、DL、D2D、またはM2Mにおける動作を可能にするための方法
・送信;
・小さいオーバーヘッドで短いパケットを送信する方法;
・多数のシステムデバイスを収容する方法;
・ランダムアクセスシナリオにおけるレイテンシを低減するための方法;
・非コヒーレントのデータ伝送を提供する方法(すなわち、瞬間的な送信/受信チャネルの知識なし);
・メッセージのパッシングに基づく低い複雑度の受信機の実装;
・EXITチャートベースの評価方法。
本開示から得られる利点は、ネットワーク内の基地局および端末の量が多いために重要であり得る。
・5G規格のための有望な多元接続およびランダムアクセス技術;
・無線ネットワークのスループットを改善し、UL、DL、D2D、またはM2Mにおける動作を可能にするための方法
・送信;
・小さいオーバーヘッドで短いパケットを送信する方法;
・多数のシステムデバイスを収容する方法;
・ランダムアクセスシナリオにおけるレイテンシを低減するための方法;
・非コヒーレントのデータ伝送を提供する方法(すなわち、瞬間的な送信/受信チャネルの知識なし);
・メッセージのパッシングに基づく低い複雑度の受信機の実装;
・EXITチャートベースの評価方法。
本開示から得られる利点は、ネットワーク内の基地局および端末の量が多いために重要であり得る。
実施形態は、信号が共有リソースで多重化される、現在および今後のネットワークの仕様などのあらゆる種類の無線ネットワークの用途において、使用することができる。したがって、実施形態は、一般に、シグネチャドメイン多元接続を指す。
本明細書に記載の実施形態は、ユーザが情報を拡散する際に従うシグネチャの柔軟でスケーラブルな構造化を可能にする。図6a、図6b、図6c、図7aおよび図7bに関連して説明したように、同じシーケンスおよび同じシーケンスを生成するための同じスキームは、本明細書に記載の実施形態がシグネチャ設計ならびに柔軟性を指すように、異なる状況に使用することができる。
説明された概念のいくつかの態様が装置の文脈で説明されたが、これらの態様は、対応する方法の説明も表すことは明らかであり、ブロックまたはデバイスは、方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈で説明された態様は、対応する装置の対応するブロックまたはアイテムまたは機能の説明も表す。
本発明の様々な要素および特徴は、1つまたは複数の汎用または専用プロセッサによる命令の実行を通じて、アナログおよび/またはデジタル回路を使用するハードウェア、ソフトウェアに、またはハードウェアとソフトウェアの組合せとして実装され得る。例えば、本発明の実施形態は、コンピュータシステムまたは別の処理システムの環境で実施することができる。図21は、コンピュータシステム350の例を示している。ユニットまたはモジュール、ならびにこれらのユニットによって実行される方法のステップは、1つまたは複数のコンピュータシステム350上で実行することができる。コンピュータシステム350は、特別な目的または汎用のデジタル信号プロセッサのように、1つまたは複数のプロセッサ352を含む。プロセッサ352は、バスまたはネットワークのような通信インフラストラクチャ354に接続されている。コンピュータシステム350は、メインメモリ356、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、および二次メモリ358、例えば、ハードディスクドライブおよび/またはリムーバブルストレージドライブを含む。二次メモリ358は、コンピュータプログラムまたは他の命令をコンピュータシステム350にロードすることを可能にし得る。コンピュータシステム350は、ソフトウェアおよびデータがコンピュータシステム350と外部デバイスとの間で転送されることを可能にするために、通信インターフェイス360をさらに含み得る。通信は、通信インターフェイスによって処理することができる電子、電磁気、光、または他の信号からのものであり得る。通信は、ワイヤまたはケーブル、光ファイバー、電話回線、携帯電話リンク、RFリンク、および他の通信チャネル362を使用することができる。
いくつかの態様が装置の文脈で説明されたが、これらの態様は、対応する方法の説明も表すことは明らかであり、ブロックまたはデバイスは、方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈で説明された態様は、対応する装置の対応するブロックまたはアイテムまたは機能の説明も表す。
特定の実装要件に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装することができる。実装は、フロッピーディスク、DVD、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリなどのデジタル記憶媒体を使用して実行でき、電子的に読み取り可能な制御信号が格納されており、それぞれの方法が実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働する(または協働することができる)。
本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法の1つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードを伴うコンピュータプログラム製品として実装することができ、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータで実行されるときに方法の1つを実行するように動作する。プログラムコードは、例えば、機械可読キャリアに格納されてもよい。
他の実施形態は、機械可読キャリアに格納された、本明細書に記載された方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
他の実施形態は、機械可読キャリアに格納された、本明細書に記載された方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。
言い換えれば、本発明の方法の実施形態は、したがって、コンピュータプログラムがコンピュータで実行されるときに、本明細書で説明される方法の1つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、記録される本明細書に記載の方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムを含むデータキャリア(またはデジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体)である。
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書で説明される方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは一連の信号である。データストリームまたは一連の信号は、例えば、インターネットなどのデータ通信接続を介して転送されるように構成されてもよい。
さらなる実施形態は、本明細書に記載された方法の1つを実行するように構成または適合された処理手段、例えば、コンピュータまたはプログラマブル論理デバイスを含む。
さらなる実施形態は、本明細書に記載される方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされているコンピュータを含む。
さらなる実施形態は、本明細書に記載される方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされているコンピュータを含む。
いくつかの実施形態では、プログラマブル論理デバイス(例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ)を使用して、本明細書に記載されている方法の機能の一部またはすべてを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書で説明される方法の1つを実行するために、マイクロプロセッサと協働し得る。一般に、方法は、好ましくは、任意のハードウェア装置によって実行される。
上記の実施形態は、本発明の原理を単に例示するものである。本明細書に記載の配置および細部の修正および変形は、当業者には明らかであることが理解される。したがって、本明細書の実施形態の記載および説明として提示される特定の細部によってではなく、直近の特許クレームの範囲によってのみ制限されることが意図されている。
参考文献
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Claims (37)
- 送信情報を送信するため、無線通信ネットワークにおいて、前記無線通信ネットワークのランダムアクセスチャネルにて無線信号を送信することにより、通信するデバイスであって、
前記無線信号を送信するように構成された無線インターフェイスと、
ランダムアクセスプリアンブルを含むように前記無線信号を提供するように構成された制御部と
を備え、
前記制御部は、前記ランダムアクセスプリアンブルが前記送信情報に関連付けられるように、前記ランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成されている、デバイス。 - 前記送信情報は、以下の、
・デバイスの識別子、または
・メッセージの到着
・ネットワークの事前構成
・デバイスクラス
・前記メッセージのサービスクラス
・前記メッセージの優先度クラス
・前記メッセージの信頼度クラス
・前記メッセージのレイテンシクラス
・メッセージタイプ
・メッセージのコンテンツ
・デバイス優先度
・サービスポリシー
・チャネル占有/質の測定値
の少なくとも1つに基づく、請求項1に記載のデバイス。 - 前記制御部が、前記送信情報に関連するサービスの質(QoS)の情報を前記デバイスのアプリケーションから受信し、前記QoSの情報に基づいて前記ランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成される、請求項1または2に記載のデバイス。
- 前記送信情報は、前記デバイスによって収集された、または前記デバイスによって受信されたデータに関連する、請求項1から3のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記制御部は、前記無線インターフェイスで送信される予め構成されたメッセージを示す情報を受信し、前記予め構成されたメッセージを少なくとも部分的に表すように前記ランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記制御部は、前記送信情報に基づいて、かつ少なくとも1つのランダムアクセスプリアンブルを有するランダムアクセスプリアンブルのセットから前記ランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成され、前記ランダムアクセスプリアンブルのセットは、前記無線通信ネットワークのランダムアクセスプリアンブルの専用サブセットである、請求項1から5のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記サブセットは、複数の別個のサブセットのうちの1つであり、各サブセットは、少なくとも1つのランダムアクセスプリアンブルを備え、各サブセットは、第1の情報を示すサブセット識別子と関連付けられ、サブセットの前記ランダムアクセスプリアンブルは第2の情報と関連付けられる、請求項5に記載のデバイス。
- 前記複数のサブセットが、前記セット間で直交するプリアンブルを備える、請求項7に記載のデバイス。
- 前記第1の情報は、
前記デバイスの識別子を示す情報、
前記デバイスのデバイスクラスを示す情報、および
前記送信情報のサービスクラスを示す情報
の少なくとも1つに関連し、
前記第2の情報は、
前記送信情報を示す情報、
前記送信情報のサービスクラスを示す情報、および
前記デバイス/観測の信頼性尺度を示す情報
の少なくとも1つに関連する、請求項7または8に記載のデバイス。 - 前記無線信号は、前記送信情報に関連する第1の無線信号であり、前記ランダムアクセスプリアンブルは、前記送信情報に関する第1ランダムアクセスプリアンブルであり、前記デバイスは、前記送信情報とは無関係の第2の無線信号を送信するように構成され、前記デバイスは、続いて前記第2の無線信号を送信するために前記無線通信ネットワークのリソースを確保するように、第2のランダムアクセスプリアンブルを送信するように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、送信情報関連無線信号の送信に前記無線信号を送信するのに専用である所定のリソースのセットのリソースを使用するように構成される、請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記制御部は、ランダムアクセスプリアンブルの第1のセットから前記第1のランダムアクセスプリアンブルを選択し、ランダムアクセスプリアンブルの第2の別個のセットから前記第2のランダムアクセスプリアンブルを選択するように構成されている、請求項10または11に記載のデバイス。
- 前記無線信号は第1の無線信号であり、前記デバイスは、前記第1の無線信号を送信した後に、前記送信情報に関連するさらなる情報を含む第2の無線信号を送信するように構成される、請求項1から12のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、前記第2の無線信号を送信するために前記無線ネットワークの所定のリソースを使用するように構成される、請求項3に記載のデバイス。
- 前記所定のリソースは、前記無線通信ネットワーク内にある前記デバイス専用である、または前記制御部が、所定のリソースのプールから前記所定のリソースを選択するように構成される、請求項14に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、前記第1の無線信号を送信した後、前記第2の無線信号を送信する前に、競合解決信号を送信するように構成されている、請求項13から15のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、前記無線通信ネットワークのスケジュールされたリソースを示すスケジューリング情報を受信し、前記スケジュールされたリソースを前記第2の無線信号を送信するために使用するように構成されている、請求項16に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、前記無線信号のメッセージクラス、または前記デバイスが属するデバイスのグループを示すために、第1のランダムアクセスプリアンブルとして前記ランダムアクセスプリアンブルを送信し、競合解決のために第2のランダムアクセスプリアンブルをシームレスに送信するように構成されている、請求項1から17のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記無線信号は第1の無線信号であり、前記デバイスは、競合解決のために前記第1の無線信号の後に第2の無線信号を送信するように構成され、
前記デバイスは、前記基地局と同期した前記第1の無線信号および前記第2の無線信号の一方を送信し、前記基地局と同期していないか、または前記基地局において個別のタイミングで、前記他方の無線信号を送信するように構成されている、または
前記デバイスは、前記基地局と同期していないか、または前記基地局において個別のタイミングで、前記第1の無線信号および前記第2の無線信号を送信するように構成される、請求項1から18のいずれか一項に記載のデバイス。 - 前記デバイスは、前記基地局において個別のタイミングで前記第1の無線信号および前記第2の無線信号を送信するように構成され、前記第1の無線信号および前記第2の無線信号のための前記個別のタイミングは、同じであるかまたは異なる、請求項19に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、前記送信情報に基づいて前記個別のタイミングの時間の値を選択するように構成されるか、または事前構成される、請求項19または20に記載のデバイス。
- 無線信号を送信することによって無線通信ネットワークにおいて通信するためのデバイスであって、前記無線通信ネットワークは、基地局における同期を使用することによって、前記基地局によって動作され、
無線インターフェイス
を備え、
前記デバイスは、前記無線インターフェイスで、前記基地局と同期した第1の無線信号および第2の無線信号のうちの一方を送信し、前記基地局と同期していないか、または前記基地局において個別のタイミングで前記他方の無線信号を送信するように構成されているか、または
前記デバイスは、前記基地局と同期していないか、または前記基地局において個別のタイミングで、前記第1の無線信号および前記第2の無線信号を送信するように構成され、
前記第1の無線信号および/または前記第2の無線信号は、前記基地局における競合解決と関連付けられる、デバイス。 - 前記デバイスは、狭帯域物理ランダムアクセスチャネルで前記無線信号を送信するように構成された狭帯域のモノのインターネットデバイスである、請求項1から22のいずれか一項に記載のデバイス。
- 複数のランダムアクセスプリアンブルのうちのランダムアクセスプリアンブルを有する無線信号を送信するためのランダムアクセス手順のためにデバイスによって使用されるランダムアクセスリソースを提供するように無線通信ネットワークを動作させるための基地局であって、
前記基地局は、第1の無線信号で受信されたランダムアクセスプリアンブルを前記デバイスによって報告されている送信情報に関連付け、第2の無線信号で受信された第2のランダムアクセスプリアンブルを前記送信情報に関連付けないように構成される、基地局。 - 前記基地局は、前記基地局と第1のデバイスおよび第2のデバイスとの間の通信を可能にするように前記無線ネットワーク通信ネットワークを動作させるように構成されており、
前記基地局は、前記第1のデバイスによって送信されたランダムアクセスプリアンブルを第1の送信情報と関連付け、前記第2のデバイスによって送信された前記ランダムアクセスプリアンブルを第2の異なる送信情報と関連付けるように構成される、請求項24に記載の基地局。 - 前記基地局が、前記ランダムアクセスプリアンブルを前記デバイスによって送信されたペイロードデータの少なくとも一部として解釈するように構成される、請求項24または25に記載の基地局。
- 前記基地局は、前記第1の無線信号を受信し、前記ランダムアクセスプリアンブルに基づいて前記送信情報を識別し、前記送信情報を識別した後に競合解決を遂行するように構成される、請求項24から26のいずれか一項に記載の基地局。
- 前記ランダムアクセスプリアンブルは識別子と関連付けられ、前記基地局は、前記識別子と関連付けられた前記ランダムアクセスプリアンブルを含む無線信号を送信したデバイスのランダムアクセス手順を開始するように、前記識別子の送信に基づいて前記競合解決を実行するように構成される、請求項27に記載の基地局。
- 前記基地局は、前記無線通信ネットワークの通信方式のシステム情報ブロックにおいて、前記送信情報と前記ランダムアクセスプリアンブルとの関連付けを示す情報をブロードキャストするように構成される、請求項24から28のいずれか一項に記載の基地局。
- 前記基地局は、前記デバイスのグループを示す第1ランダムアクセスプリアンブルおよび前記デバイスの識別子を示す第2ランダムアクセスプリアンブルについて、前記ランダムアクセスリソースを評価するように構成される、請求項24から29のいずれか一項に記載の基地局。
- 無線通信ネットワークを動作させる基地局であって、
前記基地局は、前記無線通信ネットワーク内で通信しているデバイスが、前記基地局と同期するように、チャネルの遅延に基づいてタイミングオフセットを補償するように、前記無線通信ネットワークを動作させるように構成されており、
前記基地局は、前記基地局と同期していない、または前記基地局において個別のタイミングで競合解決のための無線信号を送信するように前記デバイスを制御するように構成される、基地局。 - 無線通信ネットワークであって、
請求項24から31のいずれか一項に記載の少なくとも1つの基地局と、
請求項1から23のいずれか一項に記載の少なくとも1つのデバイスと
を含む、無線通信ネットワーク。 - 無線通信ネットワークにおいて通信するように適合されたデバイスを、前記無線通信ネットワークのランダムアクセスチャネルにおいて無線信号を送信することによって前記デバイスにおいて送信情報に関連する情報を送信するように動作させるための方法であって、
前記ランダムアクセスプリアンブルが前記送信情報と関連付けられるように前記ランダムアクセスプリアンブルを選択することと、
前記ランダムアクセスプリアンブルを含むように前記無線信号を提供することと、
前記無線信号を送信することと
を含む、方法。 - 無線信号を送信することによって無線通信ネットワークで通信するように適合された無線デバイスを動作させるための方法であって、前記無線通信ネットワークは、前記基地局における同期の使用によって基地局によって動作され、
無線インターフェイスで、前記基地局と同期した第1の無線信号を送信することと、
前記基地局と同期していない前記基地局において、または前記基地局において個別のタイミングで、競合解決と関連付けられた第2の無線信号を送信することと
を含む、方法。 - 複数のランダムアクセスプリアンブルのうちのランダムアクセスプリアンブルを有する無線信号を送信するためのランダムアクセス手順のためにデバイスによって使用されるランダムアクセスリソースを提供するように無線通信ネットワークを動作させるための基地局を動作させる方法であって、
第1の無線信号で受信されたランダムアクセスプリアンブルを前記デバイスによって報告されている送信情報に関連付けることと、
第2の無線信号で受信された第2のランダムアクセスプリアンブルを前記送信情報に関連付けないようにすることと
を含む、方法。 - 無線通信ネットワークを動作させるよう適合される基地局を動作させる方法であって、
前記無線通信ネットワーク内で通信しているデバイスが、前記基地局と同期するように、チャネルの遅延に基づいてタイミングオフセットを補償するように、前記無線通信ネットワークを動作させることと、
前記基地局と同期していない、または前記基地局において個別のタイミングで競合解決のための無線信号を送信するように前記デバイスを制御することと
を含む、方法。 - コンピュータで実行させるときに、請求項33から36のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムが格納された、コンピュータ可読デジタル記憶媒体。
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