JP5550786B2 - ワイヤレス通信デバイスのためのアクセス・タイムを決定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、通信システムに関し、より詳細にはワイヤレス通信システムに関する。

サービス・プロバイダは、マシン型通信デバイス（ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｙｐｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）と称される新しいタイプのワイヤレス通信デバイスを開発すること、提供すること、および展開することを開始している。マシン型デバイスは、それらが、一般的に必ずしも人間の対話を必要とするとは限らない複数のエンティティの間の通信を必要とするので、伝統的なヒューマン・ツー・ヒューマン（ｈｕｍａｎ−ｔｏ−ｈｕｍａｎ）（Ｈ２Ｈ）通信デバイスとは異なっている。例えば、マシン型デバイスは、測定情報を収集するように、また特定の時間間隔において中央サーバに対してこの情報を報告するように、構成されたワイヤレス・ユーザ装置とすることができる。マシン型デバイスは、水道会社および電力会社のためのリモート・メータ読取り、ワイヤレス盗難および／または火災の警報監視、気象観測、車両追跡、医療監視など、多種多様な状況において使用されることが可能である。

マシン型デバイスは、従来のヒューマン・ツー・ヒューマン（Ｈ２Ｈ）ワイヤレス通信デバイスの動作特性とは著しく異なった動作特性を有する。従来のＨ２Ｈ通信は、通常、数分または数時間さえもの長い間隔にわたっての複数のユーザの間の実質的に連続したデュプレックス通信のためのリソースを割り付けることを必要とする。対照的に、マシン型デバイスは、一般的に、比較的長い、また時には不規則的な間隔によって分離されているバーストの形で比較的少量の情報を送信する。例えば、水道メータをリモートに読み取るために使用されるデバイスは、１ヶ月に１回の家庭用の水の使用を示す情報のバーストを送信することができるだけである。別の例では、盗難警報モニタは、警報がトリガされるときに、情報のバーストを送信することができるだけである。その結果として、音声通信が、１００ｍｓよりも少ない遅延、またはそれよりもよい遅延を必要とするので、マシン型デバイスはまた、一般的に、従来のＨ２Ｈデバイスよりもかなりずっと遅延耐性のあるものである。水の使用量を読み取り、また報告するデバイスは、数日、または数週間さえもの伝送遅延に耐えることができる可能性がある。さらに、マシン型デバイスは、多くの場合に特定のロケーションに固定されており、またそのようにしてこれらのデバイスのモビリティは、Ｈ２Ｈデバイスの期待されるモビリティよりもかなり低い可能性がある。

マシン型デバイスの分布は、ハンドヘルド・ワイヤレス通信デバイスの分布とはかなり異なっていることが期待される。現在の世代の（２Ｇ／３Ｇ）のワイヤレス通信システムは、Ｈ２Ｈデバイスの期待された密度に基づいてセル当たりに１００人のユーザの程度の容量を受け入れるように設計されてきている。しかしながら、各セルにおけるマシン型デバイスの数は、少なくとも一桁高い大きさであることが期待され、また各セルは、数千のマシン型デバイスをサポートする必要がある可能性がある。ランダム・アクセス・チャネル上で送信されるアクセス信号など、そのような多数のマシン型デバイスからのランダムに送信されたアクセス信号は、ほとんど確実に非常に多数の衝突をもたらすことになる。さらに、いくつかの種類のマシン型デバイスからの伝送は、時間的に強く相互に関連がある傾向がある。例えば、オフィス・ビルディングは、非常に多数のリモートに監視された火災警報器を有する可能性がある。通常の状態の下では、火災警報器は、おそらく、それらが動作していることを検証する定期的な「アイム・アライブ（Ｉ’ｍ ａｌｉｖｅ）」パルスを除いて、事実上どのようなトラフィックも生成しない。しかしながら、火災が、突然発生する場合には、それらの警報器のすべてが、同時に情報の大きなバーストを送信し始める可能性がある。セルの中の多数のマシン型デバイスからの情報についての相互に関連するバーストは、アクセス信号の間で過負荷状態、混雑状態、および衝突を生成する可能性がある。

マシン型デバイスからのアクセス信号の時間分布を平坦化するための１つの提案は、中央のエンティティが、ポーリング・スキームを使用してアクセス信号をスケジュールすることを可能にすることである。そのポーリング・ベースのスキームは、あらかじめ決定された報告時刻に各デバイスをページングして、デバイスが送信すべき情報を有するかどうかを決定するネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮなど）における中央エンティティを必要とする。Ｅ−ＵＴＲＡＮスケジューラによるデバイスの１つずつのページングは、衝突を回避することができるが、このアプローチは、特に順方向リンク上で、たくさんの信号オーバーヘッドを導入してしまう。アクセス伝送分布を平坦化することからの効率利得は、この方法によって導入されるオーバーヘッドと複雑さとにおける高いコストを正当化するものとは考えられない。

代替的な提案は、ランダム・アクセス信号（アクセス・プローブ）の間の衝突を解決するランダム・バック・オフ（ｒａｎｄｏｍ ｂａｃｋ−ｏｆｆｓ）を使用するなどのアクセス禁止メカニズム（ａｃｃｅｓｓ ｂａｒｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ）を有する従来のランダム・アクセス方法を適用することである。このアプローチは、アクセス信号の時間分布を平坦化することができるが、オーバーヘッド・コストは、かなりのものになってしまう。例えば、多数のマシン型デバイスが、同時にランダム・アクセス要求信号を送信する場合に、多数のアクセス衝突が、生成される可能性がある。要求信号のいくつかをバック・オフすること（Ｂａｃｋｉｎｇ ｏｆｆ）は、分布を平坦化することになるが、要求するデバイスの数が大きいときには、依然として再伝送の間の追加の衝突をもたらす可能性がある。システムの効率は、それゆえに、バック・オフおよび再伝送を使用してそれらの衝突を解決することにより、低減される（また逆方向リンク信号オーバーヘッドは、増大される）。再伝送はまた、デバイスからの報告についてのより多くの遅延を導入し、また実際の報告時間についてのより多くの不確かさを生成する可能性がある。

開示された主題は、上記で説明された１つまたは複数の問題の影響に対処することに向けられている。以下は、開示された主題のいくつかの態様についての基本的な理解を提供するために開示された主題についての簡略化された概要を提示するものである。この概要は、開示された主題の余すところのない概説ではない。開示された主題についての重要な要素、または絶対に必要な要素を識別することは意図されてはおらず、または開示された主題についての範囲を示すことも意図されていない。その唯一の目的は、後で考察されるより詳細な説明に対する前置きとして簡略化された形態で、いくつかの概念を提示することである。

一実施形態においては、ワイヤレス通信デバイスのためのアクセス・タイムを決定する一方法が、提供される。本方法の一実施形態は、アクセス信号の伝送のための定期的に反復するアクセス・サイクルにおける複数の時間間隔のうちの１つを選択するステップを含んでいる。その選択は、ワイヤレス通信デバイスを識別する情報に基づいて実行される。本方法のこの実施形態はまた、複数の時間間隔のうちの選択された１つにおいて、ランダム・アクセス・チャネル上でアクセス要求信号を送信するステップも含んでいる。

別の実施形態においては、ワイヤレス通信デバイスのためのアクセス・タイムを決定するための一方法が、提供される。本方法の一実施形態は、定期的に反復するアクセス・サイクルを構成する複数の時間間隔のうちの１つの間に、ランダム・アクセス・チャネル上でアクセス信号を送信するようにワイヤレス通信デバイスに強制するステップ（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｉｎｇ）を含んでいる。

さらに別の実施形態においては、ワイヤレス通信デバイスのためのアクセス・タイムを決定するための一方法が、提供される。本方法の一実施形態は、ランダム・アクセス・チャネルについての定期的に反復するアクセス・サイクルを構成する複数のタイム・スロットを定義する情報を基地局からブロードキャストするステップを含んでいる。基地局によってサービスされる各ワイヤレス通信デバイスは、複数のタイム・スロットのうちの選択された１つの間にランダム・アクセス・チャネル上でアクセス要求信号を送信するように強制される。

開示された主題は、添付図面と併せて解釈される以下の説明を参照することにより理解されることが可能であり、それらの図面において同様な参照番号は、同様な要素を識別している。

ワイヤレス通信システムについての例示の一実施形態を概念的に示す図である。 ランダム・アクセス・チャネルについてのタイミング図の例示の一実施形態を概念的に示す図である。 アクセス要求を送信する一方法についての例示の一実施形態を概念的に示す図である。 アクセス要求を監視する一方法についての例示の一実施形態を概念的に示す図である。

本開示の主題は、様々な修正形態と代替的な形態とを受け入れる余地があるが、その特定の実施形態は、図面の中で例として示されており、また本明細書において詳細に説明されている。しかしながら、特定の実施形態についての本明細書における説明は、開示された特定の形態だけに本開示の主題を限定するようには意図されず、それとは対照的に添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるすべての修正形態、均等形態、および代替形態を対象として含むことを意図していることを理解すべきである。

例示の実施形態が、下記で説明される。明確にするために、実際の実装のうちの必ずしもすべての機能が、この明細書において説明されているとは限らない。そのような実際の任意の実施形態についての開発においては、非常に多くの実装特有の決定が、実装ごとに変化することになる、システムに関連した制約条件、およびビジネスに関連した制約条件との準拠など、開発者の特定の目標を達成するために行われるべきであることが、もちろん理解されるであろう。さらに、そのような開発努力は、複雑であり、また時間がかかる可能性があるが、本開示の利益を有する当業者が行うルーチンには決してならないことが理解されるであろう。

本開示の主題は、次に添付の図面を参照して説明されるであろう。様々な構造、システム、およびデバイスが、説明の目的のためだけに、また当業者によく知られている詳細で本発明をあいまいにしてしまわないように、図面の中で概略的に示されている。それにもかかわらず、添付の図面は、本開示の主題についての例証的な例を記述し、また説明するために含められている。本明細書において使用される単語および慣用句は、関連のある当技術の当業者によってこれらの単語および慣用句の理解と整合した意味を持つように理解され、また解釈されるべきである。用語または慣用句のどのような特別な定義も、すなわち当業者によって理解されるような通常の意味または習慣的な意味とは異なる定義も、本明細書における用語または慣用句の整合した使用によって暗示されるようには意図されない。用語または慣用句が、特別な意味、すなわち当業者によって理解される意味以外の意味を有するように意図される範囲内では、そのような特別な定義は、用語または慣用句についての特別な定義を直接に、また明白に提供する定義の方法で、本明細書において明示的に説明されるであろう。

図１は、ワイヤレス通信システム１００についての例示の一実施形態を概念的に示すものである。例証された実施形態においては、ワイヤレス通信システム１００は、地理的領域またはセル１１０の内部でワイヤレス接続性を提供する基地局１０５を含んでいる。セル１１０は、図１において完全な六角形として示される。しかしながら、本開示の利益を有する当業者なら、これは理想化したものであり、実際のセルは、不規則な、かつ／または時間変化する境界を有することができることを理解すべきである。さらに、代替実施形態においては、基地局１０５は、例えば、複数のアンテナ、またはアンテナのアレイを使用して、セル１１０の部分またはセクタの内部でワイヤレス接続性を提供するように構成されていることが可能である。ワイヤレス接続性は、よく知られている規格および／またはプロトコルを使用して提供されることが可能であり、また明確にするために、特許請求の範囲の主題に関連のある規格および／またはプロトコルについてのこれらの態様だけが、本明細書において論じられる。例えば、システム１００におけるワイヤレス接続性は、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸなどを含めて、ワイヤレスの規格および／またはプロトコルに応じて提供されることが可能である。

１つまたは複数のヒューマン・ツー・ヒューマン（Ｈ２Ｈ）ワイヤレス通信デバイス１１５（１〜２）が、セル１１０の内部に位置していることができる。Ｈ２Ｈデバイス１１５は、基地局１０５に対するワイヤレス接続を使用して、互いに通信し、または他のデバイスと通信することができる。例示のＨ２Ｈデバイス１１５は、セルラー方式電話、スマートフォン、ノートブック・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータなどを含むことができる。マシン型ワイヤレス通信（ＭＴＣ）デバイス１２０はまた、セル１１０全体を通して分散されることも可能である。明確にするために、ＭＴＣデバイスのうちの１つだけが、特に数字「１２０」を用いて示される。図１に示されるＭＴＣデバイス１２０の数は、例証的であるように意図される。本開示の利益を有する当業者なら、ＭＴＣデバイス１２０の実際の展開が、セル１１０の内部に数百個、または数千個のＭＴＣデバイス１２０を含むことができることを理解すべきである。

いくつかの実施形態においては、ＭＴＣデバイス１２０のうちのいくつかは、グループ１２５（１〜２）の一部分である。例えば、グループ１２５（１）の中のＭＴＣデバイス１２０は、特定の建物の内部の火災警報器、または煙検出器とすることができる。別の例では、グループ１２５（２）の中のＭＴＣデバイス１２０は、オープン・ドア検出器（ｏｐｅｎ−ｄｏｏｒ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）、ガラス破損検出器（ｇｌａｓｓ ｂｒｅａｋ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）、動きセンサ（ｍｏｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒｓ）など、建物のためのセキュリティ・システムの一部分を形成するワイヤレス検出器とすることができる。グループ１２５の中のＭＴＣデバイス１２０は、必ずしも互いに物理的に近くにある必要があるとは限らない。例えば、ＭＴＣデバイス１２０のグループ１２５は、タクシーの中に展開されることが可能であり、またそれを使用して、配車係に対して定期的なロケーションの報告を提供することができる。

ＭＴＣデバイス１２０は、特定の間隔で基地局１０５に対してエア・インターフェース上で報告を提供する１つまたは複数のＭＴＣアプリケーションを実装する。一実施形態においては、ＭＴＣデバイス１２０上で動作するアプリケーションは、定期的な短いデータ報告をサポートすることができる。代わりに、アプリケーションは、基地局１０５から受信される要求に応じて、または何らかの状態または判断基準の発生に応じてデータを提供することができる。報告する間隔は、アプリケーションのタイプに応じてかなり変化することが可能であり、また１分よりも短いところから１ヶ月よりも長いところまで及ぶ可能性がある。ＭＴＣデバイス１２０が、非常に頻繁に、例えば、１分よりもずっと短い間隔で報告することを可能にするいくつかの実施形態においては、ＭＴＣデバイス１２０は、アクティブ・モードに留まったままであり、またアクセス・プロセスをスキップすることができ、それによってこれらの状況におけるアクセス衝突問題を低減させ、または回避している。さらに、正確な伝送時間は、全体の報告間隔のうちのかなり大きなパーセンテージとすることができ、例えば、間隔のおよそ１〜１０％とすることができる許容範囲の内部で変化することができるが、正確な許容範囲は、異なるアプリケーションの場合には異なっている可能性がある。報告されるデータは、時刻、温度、ロケーション、テスト条件／結果、環境状態など、測定の値を含むことができる。それらの測定は、ＭＴＣデバイス１２０の内部に組み込まれているセンサを使用して実行されることが可能であり、またはエア・インターフェース上での伝送のために外部デバイスを経由してＭＴＣデバイス１２０に対して提供されることが可能である。

セル１１０の内部の多数のＭＴＣデバイス１２０は、ＭＴＣデバイス１２０からの逆方向リンク・アクセス伝送の間の衝突をもたらす可能性がある。例えば、ランダム・アクセス・チャネル上の多数のアクセス要求信号は、比較的多数の衝突をもたらす可能性がある。一実施形態においては、ＭＴＣデバイス１２０は、Ｈ２Ｈデバイス１１５と同じランダム・アクセス・チャネルを共用することができ、この場合には、ＭＴＣデバイス１２０からのアクセス信号はまた、Ｈ２Ｈデバイス１１５からのアクセス信号と衝突する可能性がある。代わりに、ＭＴＣデバイス１２０と、Ｈ２Ｈデバイス１１５とは、異なるチャネルを利用して、２つのタイプのデバイスによる伝送の間の衝突を防止することもできる。さらに、グループ１２５の内部のＭＴＣデバイス１２０によるアクセス信号は、時間と空間とにおいて強く相互に関連している可能性がある。例えば、ＭＴＣデバイス１２５（１）を含む建物において火災が発生する場合、これらのデバイス１２５（１）のうちの全部ではないが多くが、並行して、または同時にさえもアクセス信号を送信することができる可能性が高い。そのような多数の並行アクセス信号は、これらのアクセス信号の間の対応した多数の衝突をもたらす可能性がある。

異なるＭＴＣデバイス１２０によるアクセス要求／信号は、協調して、逆方向リンク・トラフィックの間の衝突を低減させようと試みることができる。一実施形態においては、逆方向リンクの時間的構造は、逆方向リンク・チャネルのタイム・スロットなどの時間間隔へとさらに分割される一連の定期的に反復するアクセス・サイクルへと分割されることが可能である。ＭＴＣデバイス１２０は、アクセス要求の伝送のために各アクセス・サイクルにおいて時間間隔の１つを選択することによりアクセス要求の衝突の発生率を低減させようと試みることができる。例えば、ＬＴＥシステムにおいては、各ＭＴＣデバイス１２０は、本明細書において論じられるように、スロットのシステム・フレーム番号（ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅ ｎｕｍｂｅｒｓ）（ＳＦＮ）をそれらの内部識別子と比較することにより、アクセス・サイクルの中でタイム・スロットを選択することができる。次いで、アクセス要求は、選択された時間間隔においてランダム・アクセス・チャネル上で送信されることが可能である。他の実施形態においては、ＭＴＣデバイス１２０は、定期的に反復するアクセス・サイクルを構成する時間間隔のうちの１つの間にランダム・アクセス・チャネル上でアクセス信号を送信するように他のやり方で強制されることが可能である。例えば、ＭＴＣデバイス１２０は、ＭＴＣデバイス１２０に割り当てられるページング・スロットにすぐ続いているスロットにおいてアクセス信号を送信するように強制されることが可能である。

図２は、ランダム・アクセス・チャネル２０５についてのタイミング図２００の例示の一実施形態を概念的に示すものである。タイミング図２００は、図１に示されるＭＴＣデバイス１２０などのＭＴＣデバイスによって使用されるスロット化されたアクセス方法の一実施形態において起こり得るイベントを示している。例証された実施形態においては、２つのＭＴＣデバイスは、それらの報告するサイクルに従ってアクセス要求信号を送信する。各ＭＴＣデバイスは、アクセス・サイクルの内部のそれ自体のアクセス・スロットの中でアクセス要求を送信することが可能にされるにすぎないように強制される。このやり方でアクセス信号伝送を強制することは、あらかじめスケジュールされたやり方でＭＴＣデバイスにアクセス信号を送信させることによりアクセスの衝突の機会を低減させ、または最小にすることができる。アクセス・スロットは、ＭＴＣデバイスとネットワークとの両方にとって使用可能である識別する情報を使用して、各ＭＴＣデバイスによって、かつ／または各ＭＴＣデバイスのために選択される。アクセスのタイミングは、それゆえに、信号なしに、ネットワークとＭＴＣデバイスとの両方において予測可能とすることができる。

ランダム・アクセス・チャネル２０５は、定期的に反復するアクセス・サイクル２１０へと時間的に分割される。各アクセス・サイクルは、Ｋ個の時間間隔の長さを有する。一実施形態においては、アクセス・サイクル２１０の単位は、システム・フレームであり、またアクセス・サイクル２１０の境界は、システム・フレームとそろえられる。例えば、Ｋ＝４０９６である場合、そのときには各アクセス・サイクル２１０は、１つのシステム・フレームの持続時間（例えば、１０ｍｓ）に等しいスロット持続時間を有する４０９６個のアクセス・スロット２１５を有する。アクセス・サイクル２１０の周期は、約４１秒である。しかしながら、本開示の利益を有する当業者なら、Ｋの値が、異なるセルと、異なる展開コンフィギュレーションとの場合に異なる可能性があることを理解すべきである。一実施形態においては、ネットワークは、セルの中に展開され得るＭＴＣデバイスの総数についての推定値または期待値に基づいてセルについてのＫの値を決定することができる。より少ない数のＭＴＣデバイスを取り扱うセルは、Ｋをより低い値に、例えば１０２４に設定することができ、またより多数のＭＴＣデバイスさえも取り扱うセルは、Ｋのより大きな値を有することができる。

２つのＭＴＣデバイスは、それぞれ、Ｔ_１とＴ_２という報告間隔を有するアプリケーションを実装する。第１のＭＴＣにおけるアプリケーションは、実線矢印２２０によって示される時刻においてアクセス要求の伝送を開始し、また第２のＭＴＣデバイスのアプリケーションは、破線矢印２２５によって示される時刻においてアクセス要求の伝送を開始する。アプリケーションによるアクセス要求の開始に応じて、ＭＴＣデバイスは、アクセス要求を送信するために使用すべき、次のアクセス・サイクルにおけるアクセス・スロットを選択し、またいくつかの場合において、２つのＭＴＣデバイスは、同じアクセス・サイクル中にアクセス要求の伝送を開始することができる。ＭＴＣデバイスのいずれかによって送信されるアクセス要求はまた、同じアクセス・サイクル中に他のデバイスによる伝送と衝突する可能性もあり得る。

衝突は、異なるＭＴＣデバイスに関連する情報、および／または異なるＭＴＣデバイスを識別する情報に基づいてアクセス・サイクル２１０の中でアクセス・スロット２１５を選択することにより回避されることが可能である。一例としてＬＴＥを取り上げる例証された実施形態においては、アクセス・スロット２１５は、アクセス・サイクルにおけるスロットの数を法とするシステム・フレーム番号の値（ＳＦＮ ｍｏｄ Ｋ）を使用して識別されることが可能である。ＳＦＮは、ＬＴＥダウンリンク帯域幅（ＤＬ ＢＷ）と、送信アンテナの数と、ＰＨＩＣＨ持続時間と、そのギャップと、場合によっては他の情報とを示す情報を含むこともできるマスタ情報ブロック（ｍａｓｔｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ）（ＭＩＢ）において、セルまたは基地局からブロードキャストされることが可能である。ブロードキャストされたＳＦＮ情報を追跡することにより、ＭＴＣデバイスは、同じアクセス・サイクルおよびアクセス・スロットと同期化されることが可能である。各ＭＴＣデバイスは、ＳＦＮと、ＭＴＣデバイスを識別する情報との比較に基づいて選択されるスロットにアクセスすることが許可される。例えば、各ＭＴＣデバイスは、その国際モバイル加入者アイデンティティ（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｉｄｅｎｔｉｔｙ）（ＩＭＳＩ）を使用して、そのＳＦＮ ｍｏｄ Ｋ＝（ＩＭＳＩ＋１） ｍｏｄ Ｋであるスロットを選択することができる。しかしながら、本開示の利益を有する当業者なら、他の技法を使用してスロットを選択することができることを理解すべきである。例えば、スロットは、ＩＭＳＩの最上位ビットと、ＩＭＳＩの最下位ビットと、ＩＭＳＩをハッシュすることにより生成される疑似乱数などとに基づいて選択されることが可能である。ＭＴＣデバイスのアクセスとページングとの間の衝突の機会を最小限にするために、システムによってブロードキャストされるＳＦＮサイクルは、十分長いアクセス・サイクルについての同期化をサポートするのに十分に長くなるように選択されるべきである。例えば、現在のＬＴＥ規格においては、ＳＦＮの４つのＭＳＢは、ＭＴＣアクセス・サイクルとページング・サイクルとが十分に長いことを保証するようにＭＩＢに対して追加されることが可能である。例えば、Ｋ＝４０９６である場合、セルの中でサポートされ得る４０９６個の固有のｍ−デバイスのＩＤが存在することになる。それゆえに、数千個のＭＴＣデバイスが、衝突なしにアクセス・サイクルの中に受け入れられる可能性がある。

一実施形態においては、パワーは、ＭＴＣアクセス・サイクルをページング・サイクルとそろえることによりＭＴＣデバイスによって節約されることが可能である。ＭＴＣデバイスは、そのページング・スロットにおいて目覚めて、任意のページが、ネットワークによって送信されているかどうかを調べる。ページング・スロットの後のスロットであるようにＭＴＣデバイスのアクセス・スロットを選択することにより、ＭＴＣデバイスは、ページング・スロットと、アクセス・スロットとの間のスリーピング・プロセスと目覚めプロセスとを通して繰り返す必要があるのとは逆に、追加のスロットにわたってアクティブ状態に留まったままでいることができるようになる。より長いＤＲＸ／ページング・サイクルは、ページングが、ＭＴＣデバイスのためにサポートされるときに、いくつかの実施形態におけるＭＴＣデバイスが、多数のＭＴＣデバイスを受け入れるように定義されることが可能である。例えば、ページング・サイクルと、アクセス・サイクルとは、ページング・サイクル＝アクセス・サイクル≧ＤＲＸサイクルとなるように構成されていることが可能である。ページング・サイクルをＤＲＸサイクルよりも小さくなるように設定することは、それゆえに、この実施形態においては、ＭＴＣデバイスのために許可されないであろう。ある種の低コストのＭＴＣデバイスが、ページングおよび／またはデータ・ポーリングをサポートすることができないことを考慮すると、データ報告が、アプリケーションによってトリガされるときに、これらのデバイスは、それらがそれらのページング・スロットにおいて目覚めるときに、次のアクセス・スロットにおけるアクセスのための同期化を獲得することができる可能性がある。一実施形態においては、アクセス・スロットは、システムが、ページング駆動されたアクセスと、自動化されたアクセスとの間の競合または重複を防止するメカニズムを実装している限りは、ＭＴＣデバイスのページング・スロットと同じスロットであるように選択されることが可能である。

衝突、または他のアクセスの失敗は、本明細書において説明されるスロット選択技法が、とりわけ、ＭＴＣデバイスがＨ２Ｈユーザ装置と同じアクセス・チャネルを共用する実施形態において、使用されるときでさえも、依然として起こる可能性がある。初期のアクセスの試みが失敗する場合には、ＭＴＣデバイスは、いくつかの代替実施形態に応じて進行することができる。第１の実施形態においては、ＭＴＣデバイスは、既存の再試行プロシージャ（例えば、ランダム・バック・オフ）に従い、次いで、再びアクセスを実行しようと試みる。このアプローチの利点は、それ以上の規格の変更が必要とされないことである。しかしながら、再試行の試みが、ランダム・アクセスであるので、アクセスの衝突の増大された機会が存在することが可能である。第２の実施形態においては、ＭＴＣデバイスは、次のアクセス・サイクルへとバック・オフし、そして、次のアクセス・サイクルにおけるその選択されたアクセス・スロットにおいて再試行をする。このアプローチは、衝突の非常に低い機会を有しており、またそれらのプロシージャは、アクセスの禁止を伴う従来のランダム・アクセス・プロシージャよりも実装することが簡単である。このオプションの欠点は、ＭＴＣデバイスがアクセスを実行するために次のアクセス・サイクルまで待つ必要があることからもたらされるバック・オフ遅延とすることができる。しかしながら、ＭＴＣデバイスでは、アクセス・サイクル遅延は、一般的に許容可能である。例えば、およそ４０９６個のフレームのアクセス・サイクルほどである遅延は、およそ４１秒になり、これは、ずっと長いデータ報告サイクル、例えば、３０分と比べられるときには大したものではない。第３の実施形態においては、ネットワークは、再試行の試みをスケジュールする。例えば、ネットワークは、ＭＴＣデバイスがアクセス要求信号を送信するためにどのアクセス・スロットを使用することができるかを決定することができる。アクセス要求が、受信されない場合、ネットワークは、そのＭＴＣデバイスをポーリングすることができる。このアプローチの利点は、再試行遅延と再試行の衝突とが、低減されることが可能であることである。しかしながら、ＭＴＣデバイスをサポートするために使用されるネットワーク機能の複雑さは、かなり増大される可能性がある。

図３は、アクセス要求を送信する一方法３００についての例示の一実施形態を概念的に示すものである。例証された実施形態においては、ＭＴＣデバイスは、報告する時間間隔に基づいて報告する時刻を（３０５において）検出する。例えば、ＭＴＣデバイス上で実行されるアプリケーションは、報告時間間隔が、最後の報告から経過していることを決定することができ、またそのようにして報告を提供するネットワークにアクセスするようにＭＴＣデバイスに信号で伝えることができる。ＭＴＣデバイスは、アクセスについてのその次に使用可能なアクセス・スロットを識別することができる。そのアクセス・スロットが、このアクセス・サイクルにおいて既に過ぎている場合、ＭＴＣデバイスは、次に使用可能なアクセス・サイクルのスロットのシステム・フレーム番号を（３１０において）監視して、それらのスロットのＳＦＮを決定することができ、またＭＴＣデバイスのＩＭＳＩなど、識別する番号とＳＦＮを比較することにより、そのタイム・スロットを選択し、または識別することができる。例証された実施形態においては、アクセス・サイクルは、Ｋ個のスロットを含んでおり、またＭＴＣデバイスは、ＳＦＮ ｍｏｄ Ｋ＝ＩＤ ｍｏｄ Ｋという条件を（３１５において）満たすＳＦＮを有するスロットを選択する。しかしながら、本明細書において論じられるように、ＭＴＣデバイスは、アクセス要求を送信すべきスロットを（３１５において）選択するための他の判断基準を使用することができる。ＭＴＣデバイスは、ランダム・アクセス・チャネルのあらかじめ選択されたスロットにおいてアクセス要求を（３２０において）送信する。

図４は、アクセス要求を監視する一方法４００についての例示の一実施形態を概念的に示すものである。例証された実施形態においては、本方法４００は、ＭＴＣデバイスおよび／またはＨ２Ｈユーザ装置に対するワイヤレス接続性を提供するために使用される基地局、基地局ルータ、アクセス・ポイント、あるいは他の任意の１つまたは複数のデバイスの形で実装されることが可能である。アクセス・サイクルが、ＭＴＣデバイスについて決定され、また次いで基地局に関連するセルおよび／またはセクタへとエア・インターフェース上で（４０５において）ブロードキャストされる。本明細書において論じられるように、アクセス・サイクルは、逆方向リンク・チャネルのタイム・スロットなどの時間間隔へとさらに分割される一連の定期的に反復するアクセス・サイクルへと伝送間隔を分割することにより、逆方向リンクの時間的構造を定義している。アクセス・サイクルの周期（Ｋ）は、基地局によって決定されることが可能であり、または何らかの他のエンティティによって基地局に対して提供されることが可能である。ＭＴＣデバイスは、ブロードキャスト・アクセス・スロット番号（ＳＦＮ）とアクセス・サイクルとを監視し、また追跡する。それらは、それゆえに、同じアクセス・スロット番号とサイクルとを用いて同期化されることが可能である。

基地局は、セルの内部に位置するＭＴＣデバイス（または他のユーザ装置）を識別する情報を（４１０において）決定し、または監視する。例証された実施形態においては、各ＭＴＣデバイスと、他のモバイル・ユニットとは、基地局に対して伝えられることが可能である国際モバイル加入者識別子（ＩＭＳＩ）を割り当てられる。基地局は、スロットにアクセスするために異なるＭＴＣデバイスによって使用される情報が、同じであるかどうかを（４１５において）決定することができる。例えば、基地局は、ＩＭＳＩ１およびＩＭＳＩ２というＩＭＳＩの値を有するデバイスについてＩＭＳＩ１ ｍｏｄ Ｋ＝ＩＭＳＩ２ ｍｏｄ Ｋであるかどうかを（４１５において）決定することができる。これらの値が同じである場合、ランダム・アクセス・チャネル上のこれらの２つのデバイスの間の衝突の機会は、増大される可能性がある。基地局は、それゆえに、それらの値のうちの少なくとも１つに対してオフセット値を（４２０において）適用することができ、その結果、それら２つのデバイスは、アクセス・サイクルにおいて異なるスロットを選択することになる。基地局は、ＭＴＣデバイスのうちの１つをページングし、またスロット・オフセットについてＭＴＣデバイスに（４２３において）通知することができる。次いで、ＭＴＣデバイスは、ＩＭＳＩとオフセットを加えたものに基づいて番号に等しいスロット番号を用いてそのスロットにおけるアクセスを実行することができる。このようにして、ＭＴＣデバイスは、このセルにおいて占有されていないアクセス・スロットへと誘導されることが可能である。このプロセスは、セルの内部のＭＴＣデバイスおよび／またはユーザ装置のすべてが、アクセス・サイクルにおいてスロットを選択するために使用される情報についての固有の値を有するまで、反復されることが可能である。しかしながら、いくつかの実施形態においては、識別する情報の間のオーバーラップは、例えば、同じ情報を共用するデバイスが、頻繁に衝突することが期待されない場合に、許容可能とすることができる。

別の実施形態においては、ＭＴＣデバイスが、デバイスＩＤに基づいてそれ自体によってそのアクセス・スロットを決定する代わりに、セルの基地局は、信号を通して専用のアクセス・スロット番号をＭＴＣデバイスに対して割り当てることができる。例えば、ＭＴＣデバイスが、最初に基地局によってサービスされるセルまたはセクタにおいて展開されるときに、基地局は、専用のアクセス・スロット番号をＭＴＣデバイスに対して送信することができる。専用のアクセス・スロット番号は、プールから他の専用のアクセス・スロット番号を以前に割り当てられていたＭＴＣデバイスとの衝突を回避すべく使用可能なアクセス・スロット番号のプールから引き出されるべきである。この実施形態は、ＭＴＣデバイスが最初に展開されるときに、より多くの信号のオーバーヘッドと複雑さとを犠牲にして、特定のセルの内部でＭＴＣデバイスの間の衝突を低減させ、またはなくすることができる。しかしながら、多数のＭＴＣデバイスは、固定されており、または非常に限られたモビリティを有しており、またそのようにしてそれらは、それらの初期のセルを頻繁に離れることが期待されない。いくつかのＭＴＣデバイスは、それらの全体の動作寿命にわたってそれらの初期のセルの中に留まったままでいることが期待される。基地局が専用のアクセス・スロット番号を選択すること、およびそれらをＭＴＣデバイスに対して送信することを可能にする追加のコストは、それゆえに、ＭＴＣデバイスの寿命にわたって平均されるときに、比較的小さい可能性がある。

基地局は、識別する情報を使用して、ＭＴＣデバイスおよび／または他のユーザ装置によって使用されるアクセス・スロットを（４２５において）予測し、また監視することができる。基地局が、予測されたスロットにおいてＭＴＣデバイスおよび／またはユーザ装置から情報を（４３０において）受信するときに、次いでそれは、アクセス・スロットを監視し続けることができる。しかしながら、どのような情報も、予測されたスロットにおいてＭＴＣデバイスおよび／またはユーザ装置から正常に受信されない場合、エラーが、起こっている可能性がある。例えば、ワイヤレス通信デバイスは、選択されたアクセス・スロットにおいてアクセス要求を送信することに失敗する可能性がある。別の例では、ワイヤレス通信デバイスは、アクセス要求を送信することができるが、基地局は、受信された伝送を適切に復号することに失敗する可能性がある。基地局は、それゆえに、監視されたアクセス・スロットにおいて送信することを期待されたＭＴＣデバイスおよび／または他のユーザ装置を（４３５において）ページングすることができる。ページを使用して、ＭＴＣデバイス（または他のユーザ装置）がセルの内部で正しく動作しているかどうかを決定することができる。

本明細書において説明される技法についての実施形態は、従来のアプローチよりも優れたいくつかの利点を有する。例えば、アクセス要求を送信するように各ＭＴＣデバイスに強制して、アクセス・サイクルの特定のスロットは、他のＭＴＣデバイスおよび／または他のＨ２Ｈデバイスとのアクセスの衝突の機会を低減させ、または最小限にすることができる。衝突を低減させることにより、無線リソースは、例えば、アクセス要求をスケジュールするために必要とされる信号オーバーヘッドを低減させることにより、また衝突および後続のバック・オフ伝送からもたらされる再伝送の数を低減させることにより、より効率的に使用されることが可能になる。別の例では、ネットワークは、アクセス・スロットを、例えば、ＭＴＣデバイスのＳＦＮおよびＩＭＳＩを選択するために使用される情報について既に知っているので、ＭＴＣデバイスの報告時間は、ネットワークにおいて（ランダム・アクセスに対して）もっと予測可能である。アクセス・スロット選択アプローチにおける順方向リンク・オーバーヘッドおよび／または混雑状態は、同じレベルの衝突性能についてのポーリング・アプローチにおけるよりも小さい。さらに、既存のメカニズムに対する影響は、小さい。例えば、本明細書のアプローチにおいて説明される技法の実施形態は、従来のＭＴＣデバイスのランダム・アクセス、および／または別個のＲＡＣＨリソース割付けを有するランダム・アクセスの上部で適用されることが可能である。

開示された主題の一部分と、対応する詳細な説明とは、ソフトウェア、またはコンピュータ・メモリの内部のデータ・ビットの上のオペレーションについてのアルゴリズムおよびシンボリック表現の観点から提示される。これらの説明および表現は、当業者が、彼らの仕事の本質を当業者のうちの他のものに対して効果的に伝達する説明および表現である。用語が、ここで使用されるように、またそれが、一般に使用されるように、アルゴリズムは、望ましい結果をもたらすステップについての自己矛盾のないシーケンスであるように考えられる。ステップは、物理量についての物理的操作を必要とするこれらのステップである。通常、必ずしも必要とは限らないが、これらの量は、記憶され、転送され、結合され、比較され、またそれ以外の方法で操作されることが可能な光学的信号、電気信号、または磁気的信号の形態をとる。ビット、値、要素、シンボル、文字、用語、または番号などとしてこれらの信号について言及することは、時には、主として一般的な使用の理由により、便利であることが分かっている。

しかしながら、これらの用語および類似した用語のすべては、適切な物理量に関連づけられるべきであり、またこれらの量に対して適用される単に便利なラベルであるにすぎないことを心に留めるべきである。特にその他の方法で述べられていない限り、または考察から明らかであるように、「処理すること」、「計算すること」、「算出すること」、「決定すること」、「表示すること」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリの内部の物理的、電子的量として表されるデータをコンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、あるいは他のそのような情報のストレージ・デバイス、伝送デバイス、またはディスプレイ・デバイスの内部の物理量として同様に表される他のデータへと操作し、また変換するコンピュータ・システム、または類似した電子コンピューティング・デバイスのアクションおよびプロセスを意味する。

また、開示された主題のソフトウェアにより実装された態様は、一般的に、何らかの形態のプログラム・ストレージ媒体上で符号化され、または何らかのタイプの伝送媒体上で実装されることにも注意すべきである。プログラム・ストレージ媒体は、磁気的（例えば、フロッピー・ディスクまたはハード・ドライブ）、あるいは光学的（例えば、コンパクト・ディスク・リード・オンリー・メモリ、または「ＣＤ ＲＯＭ」）とすることができ、またリード・オンリー、またはランダム・アクセスとすることができる。同様に、伝送媒体は、ツイスト・ペア線（ｔｗｉｓｔｅｄ ｗｉｒｅ ｐａｉｒｓ）、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術に対して知られている何らかの他の適切な伝送媒体とすることができる。開示された主題は、与えられた任意の実装についてのこれらの態様によって限定されるものではない。

開示された主題は、本明細書の教示の利益を有する当業者に明らかである異なるが同等な方法で修正され、また実施されることが可能であるので、上記で開示される特定の実施形態は、例示的なものにすぎない。さらに、添付の特許請求の範囲において説明されるもの以外の、本明細書において示される構造または設計の詳細に対しては、どのような限定も、意図されてはいない。それゆえに、上記で開示される特定の実施形態は、変更され、また修正されることが可能であり、またすべてのそのような変更は、開示された主題の範囲内にあるものと考えられることは、明らかである。したがって、本明細書において追求される保護は、添付の特許請求の範囲において説明されるようなものである。

Claims (10)

1. ワイヤレス通信デバイスにおいて、定期的に反復するアクセス・サイクルの中の複数の時間間隔の識別子と、前記ワイヤレス通信デバイスを識別する識別番号とを比較するステップと、
   前記ワイヤレス通信デバイスにおいて、アクセス信号の伝送のために前記複数の時間間隔のうちの１つを選択するステップであって、前記選択は、前記比較に基づいて実行される、ステップと、
   前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つにおいて、ランダム・アクセス・チャネル上で前記アクセス信号を送信するステップと
   を備える方法。
2. 前記時間間隔について同じ番号付けを有する同じアクセス・サイクル上で前記ワイヤレス通信デバイスが他のワイヤレス通信デバイスと同期化されるように、エア・インターフェース上で前記ワイヤレス通信デバイスに対してブロードキャストされる同期化情報に基づいて前記アクセス・サイクルにおいて前記複数の時間間隔を定義するステップを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記アクセス・サイクルの周期は、前記ワイヤレス通信デバイスについてのページング・サイクルの周期に等しく、前記アクセス信号についての前記複数の時間間隔のうちの前記１つを選択するステップは、前記ワイヤレス通信デバイスをページングするために割り当てられる時間間隔にすぐ続いている時間間隔を選択するステップを備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記複数の時間間隔のうちの前記１つを選択するステップは、前記ワイヤレス通信デバイスのために、報告する間隔によって決定される、アクセス・サイクルにおける前記複数の時間間隔のうちの１つを選択するステップを備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記アクセス信号の前記伝送が失敗するときに、後続のアクセス・サイクルにおいて前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つにおいて前記アクセス信号を再送信するステップを備える、請求項１に記載の方法。
6. 定期的に反復するアクセス・サイクルを構成する複数の時間間隔のうちの１つの間にランダム・アクセス・チャネル上でアクセス信号を送信するようにワイヤレス通信デバイスに強制するステップであって、前記ワイヤレス通信デバイスは、前記複数の時間間隔の識別子と前記ワイヤレス通信デバイスを識別する識別番号とを比較することにより、前記複数の時間間隔のうちの１つを決定する、ステップを備える方法。
7. 前記アクセス・サイクルの周期は、前記ワイヤレス通信デバイスについてのページング・サイクルの周期に等しいものであり、前記複数の時間間隔のうちの前記１つにおいて送信するように前記ワイヤレス通信デバイスに強制するステップは、前記ワイヤレス通信デバイスにページングするために割り当てられる時間間隔にすぐ続いている時間間隔において、または前記割り当てられる時間間隔において送信するように前記ワイヤレス通信デバイスに強制するステップを備える、請求項６に記載の方法。
8. 前記ワイヤレス通信デバイスのために、報告する間隔によって決定されるアクセス・サイクル中に前記複数の時間間隔のうちの前記１つにおいて前記ワイヤレス通信デバイスから前記アクセス信号を送信するステップを備える、請求項６に記載の方法。
9. 基地局から、ランダム・アクセス・チャネルについての定期的に反復するアクセス・サイクルを構成する複数のタイム・スロットを定義する情報をブロードキャストするステップを備え、
   前記基地局によってサービスされる各ワイヤレス通信デバイスは、複数のタイム・スロットのうちの選択された１つの間に前記ランダム・アクセス・チャネル上でアクセス信号を送信するように強制され、
   前記ワイヤレス通信デバイスは、前記複数の時間間隔の識別子と前記ワイヤレス通信デバイスを識別する識別番号とを比較することにより、前記複数の時間間隔のうちの１つを決定する、
   方法。
10. 前記ランダム・アクセス・チャネル上でアクセス信号を送信するために各ワイヤレス通信デバイスによって使用される前記複数のタイム・スロットのうちの前記選択された１つを予測するステップと、前記基地局が、前記予測されたタイム・スロット中に正常にアクセス信号を復号しないときに少なくとも１つのワイヤレス通信デバイスをページングするステップとを備える、請求項９に記載の方法。

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