JP5837180B2

JP5837180B2 - ワイヤレス通信デバイスのスロット付きアクセスおよびその制御

Info

Publication number: JP5837180B2
Application number: JP2014502971A
Authority: JP
Inventors: ゾウ，ジアリン; パラト，スディープ; チェン，ユ
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-04-02
Also published as: WO2012135996A1; JP2014510495A; KR20130137687A; EP2695469A4; US20140016624A1; EP2695469B1; EP2695469A1; CN103477697B; KR101583499B1; US9380606B2; US20160249387A1; CN103477697A

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・タイプ通信デバイスと呼ばれるワイヤレス通信デバイスを開発、提供、展開し始めている。マシン・タイプ通信（ＭＴＣ）デバイスは通常、必ずしも人間の対話を必要とするとは限らないエンティティ間の通信を含むため、ＭＴＣデバイスは、従来の人間対人間（Ｈ２Ｈ）の通信デバイスとは異なる。たとえば、ＭＴＣデバイスは、測定情報を収集し、この情報を特定の時間間隔で中央サーバに報告するように構成されたワイヤレス・ユーザ装置であってもよい。ＭＴＣデバイスは、水道会社および電力会社のリモート検針、強盗および／または火災警報器のワイヤレス監視、気象監視、車両追跡、および医療監視など多種多様の状況で使用することができる。

ＭＴＣデバイスには、従来の人間対人間（Ｈ２Ｈ）のワイヤレス通信デバイスの運用特性と著しく異なる運用特性がある。従来のＨ２Ｈ通信は、通常、数分または数時間ほどの間隔で、ユーザ間の実質的に継続的な二重通信のためのリソースを割り当てることを必要とする。これとは対照的に、ＭＴＣデバイスは、典型的には、比較的長く、時には不規則な間隔で分離された比較的小量の情報をまとめて伝送する。たとえば、リモートから水道メータを読み取るためのＭＴＣデバイスは、月単位でしか水の使用量を示す情報をまとめて伝送することができない。別の例では、盗難警報器モニタは、警報器がトリガーされた場合しか、情報をまとめて伝送することができない。結果的に、音声通信には１００ｍｓ未満またはそれより良好な遅延が必要であるため、ＭＴＣデバイスは、典型的には、従来のＨ２Ｈデバイスより遅延に対して許容度もはるかに高い。水の使用量を読み取り報告するＭＴＣデバイスは、数日または数週の伝送遅延を許容することができる場合がある。さらには、ＭＴＣデバイスは、多くの場合、特定の位置に固定されるため、これらのデバイスの移動性は、Ｈ２Ｈデバイスに期待される移動性より著しく低くてもよい。

ＭＴＣ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著しく異なることが予想される。ワイヤレス通信システムの現在の世代（２Ｇ／３Ｇ）は、Ｈ２Ｈデバイスの予想される密度に基づいて、セルごとに約１００ユーザの容量に対応するように設計されてきた。しかし、各セルにおけるＭＴＣデバイスの数は、少なくとも１桁多いことが予想され、各セルは、何千ものＭＴＣデバイスをサポートしなければならない場合がある。ランダム・アクセス・チャネルを通じて伝送されたアクセス信号など、そのような多数のＭＴＣデバイスからランダムに伝送されたアクセス信号は、ほぼ確実に、極めて多数の衝突を引き起こす。さらに、一部の種類のＭＴＣデバイスからの伝送は、時間に強く相関している傾向がある。たとえば、オフィス・ビルには、リモートから監視された火災警報器が極めて多数ある場合がある。通常の状態では、火災警報器は、恐らく、それが動作していることを証明するための定期的な「機能しています」パルスを除いて、実質的にはトラフィックを生成しない。しかし、火事が発生した場合、警報器のすべてが大量の情報を同時に伝送し始める可能性がある。セル内にある多数のＭＴＣデバイスからの相関情報のまとまりは、過負荷状態、輻輳、およびアクセス信号間の衝突を引き起こすことがある。

マシン・タイプ・デバイスからのアクセス信号の時間分布を平滑化するための１つの提案は、ポーリング方式を使用して中央エンティティがアクセス信号をスケジューリングできるようにすることである。ポーリング・ベースの方式は、デバイスが伝送するべき情報をもっているかどうか決定するために、事前に定めた報告時間に、ネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮなど）の中央エンティティが各デバイスにページングすることを必要とする。Ｅ−ＵＴＲＡＮスケジューラによってデバイスを１つずつページングすることによって、衝突を回避できるが、この手法は、特に順方向リンクに関して、多くのシグナリング・オーバヘッドを生み出す。アクセス伝送分布を平滑化することから得られる効率は、この方法によって生じるオーバヘッドおよび複雑さのコストの高さを正当化するものとは考えられない。

代替案は、ランダム・アクセス信号（アクセス・プローブ）間の衝突を解決するために、ランダムなバックオフを使用するなど、アクセス禁止メカニズムを備えた従来のランダム・アクセス方法を適用することである。この手法は、アクセス信号の時間分布を平滑化できるが、オーバヘッドによるコストがかなり高くなる。たとえば、多数のＭＴＣデバイスがランダム・アクセス要求信号を同時に送信した場合、多数のアクセス衝突が起こる可能性がある。要求信号の一部をバックオフすることで分布は平滑化されるはずであるが、要求しているデバイスの数が多い場合、再伝送間に追加的な衝突が生じる可能性が依然ある。したがって、システムの効率は、衝突を解決するためにバックオフおよび再伝送を使用することによって低下する（かつ逆方向リンクのシグナリング・オーバヘッドが増加する）。再伝送は、また、ＭＴＣデバイスからの報告にさらなる遅延を生じさせ、実際の報告時間がより不確実になる可能性がある。

開示される主題は、上記の問題のうちの１つまたは複数の影響に対処することを対象とする。以下は、開示される主題の一部の態様について基本的な理解を提供するために、開示される主題を簡略化された概要を示すものである。この概要は、開示される主題の包括的な概説ではない。これは、開示される主題の重要または不可欠な要素を特定するようにも、または開示される主題の範囲を描写するようにも意図するものではない。その唯一の目的は、後述するより詳細な説明の前置きとして、簡略化した形で一部の概念を示すことである。

一実施形態では、方法は、ワイヤレス通信デバイスで、アクセス信号を伝送するための定期的に繰り返すアクセス・サイクルにおける複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択するステップであって、選択は、ワイヤレス通信デバイスを識別する識別番号に基づいて実行される、ステップと、ワイヤレス通信デバイスで、複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔についてプリアンブル割当てを交渉するステップと、ワイヤレス通信デバイスで、プリアンブル割当てに対応するプリアンブルを使用して、複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔でアクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送するステップとを含む。

一実施形態では、通信デバイスのＩＤは、特定の時間間隔を共有するデバイスの数を最小限にするために事前に配置されるか、または割り当てられる。

別の実施形態では、プリアンブルを交渉するステップは、ネットワーク・ノードから複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔に対するプリアンブル割当てを要求するステップと、ネットワーク・ノードから複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔に対するプリアンブル割当てを受信するステップとを含む。複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔に対するプリアンブル割当ては、ワイヤレス通信デバイスに固有でもよい。

一実施形態では、方法は、また、アクセスが防がれるべき複数の時間間隔のうちの少なくとも第１の時間間隔を示すブロッキング信号を受信するステップと、ブロッキング信号に基づいてプリアンブル割当てに対応するプリアンブルを使用して複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔でアクセス・チャネルを通じてアクセス信号の伝送をブロックするステップとを含む。

一実施形態では、方法は、また、ワイヤレス通信デバイスへのエア・インターフェースを通じて配信された同期情報に基づいてアクセス・サイクルにおける複数の時間間隔を規定するステップであって、それにより、ワイヤレス通信デバイスが、同じ番号付けの時間間隔をもつ同じアクセス・サイクルで他のワイヤレス通信デバイスと同期される、ステップを含む。

一実施形態では、複数の時間間隔は、定期的に繰り返すアクセス・サイクルの複数のタイム・スロットであり、複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択するステップは、スロットのうちの選択された１つのスロットに関連し、かつエア・インターフェースを通じて配信される、システム・フレーム番号を含むスロット番号付けに基づいて、複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップを含む。一実施形態では、複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップは、アクセス・サイクルの期間を法としてシステム・フレーム番号が識別番号に等しい場合、システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットを選択するステップを含むことができる。別の実施形態では、複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップは、システム・フレーム番号が識別番号の選択された部分または順列に等しい場合、システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットを選択するステップを含む。さらに別の実施形態では、複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップは、システム・フレーム番号が識別番号のハッシュに等しい場合、システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットを選択するステップを含む。

一実施形態では、アクセス・サイクルの期間は、ワイヤレス通信デバイスに対するページング・サイクルの期間に等しく、アクセス信号に対する複数の時間間隔のうちの前記１つの時間間隔を選択するステップは、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た時間間隔に直ちに続く時間間隔を選択するステップを含む。複数の時間間隔のうちの前記１つの時間間隔を選択するステップは、ワイヤレス通信デバイスの報告間隔によって決定されたアクセス・サイクルにおける複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択するステップを含むことができる。

一実施形態では、方法は、定期的に繰り返すアクセス・サイクルをなす複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットの間に、交渉されたプリアンブル割当てに対応するアクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップを含む。一実施形態では、複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットの間に、交渉されたプリアンブル割当てに対応するアクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップは、アクセス・サイクルの期間を法としてシステム・フレーム番号が識別番号に等しい場合、システム・フレーム番号に関連する複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットで伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップを含むことができる。別の実施形態では、複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットの間に、交渉されたプリアンブル割当てに対応するアクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップは、複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔に対するネットワーク・ノードから受信した交渉されたプリアンブル割当てに対応するアクセス・チャネルで伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップを含むことができる。さらに別の実施形態では、複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔に対するプリアンブル割当ては、ワイヤレス通信デバイスに固有である。

一実施形態では、方法は、また、アクセス信号が防がれるべき複数の時間間隔のうちの少なくとも第１の時間間隔を示すブロッキング信号を受信するステップと、第１の時間間隔が複数の時間間隔のうちの第１の時間間隔に対応する場合、複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔で伝送しないようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップとを含む。一実施形態では、複数のタイム・スロットのうちの前記１つのタイム・スロットで伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップは、システム・フレーム番号が識別番号の選択された部分に等しい場合、システム・フレーム番号が識別番号のハッシュに等しい場合、またはシステム・フレーム番号が基地局によって事前に割り当てられている場合、システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットで伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップを含むことができる。

一実施形態では、アクセス・サイクルの期間は、ワイヤレス通信デバイスに対するページング・サイクルの期間に等しく、複数の時間間隔のうちの前記１つの時間間隔で伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップは、ワイヤレス通信デバイスのページングに直ちに続く時間間隔、またはワイヤレス通信デバイスのページングに割り当てられた時間間隔で伝送するようにワイヤレス通信デバイスを抑制するステップを含む。

さらに別の実施形態では、方法は、ワイヤレス通信デバイスの報告間隔によって決定されたアクセス・サイクルの間に、複数の時間間隔のうちの前記１つの時間間隔でワイヤレス通信デバイスからアクセス信号を伝送するステップを含む。

一実施形態では、方法は、定期的に繰り返すアクセス・サイクルをなす複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔に対するプリアンブル割当てのためにワイヤレス通信デバイスからの要求の受信に応答して、ネットワーク・ノードによって、複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔に対してワイヤレス通信デバイスのために一意のプリアンブル割当てを決定するステップと、ネットワーク・ノードから、複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔に対する一意のプリアンブル割当てをワイヤレス通信デバイスに提供するステップとを含む。

一実施形態では、方法は、ネットワーク・ノードから、ランダム・アクセス・チャネルに対する定期的に繰り返すアクセス・サイクルをなす複数のタイム・スロットを規定する情報を配信するステップをさらに含み、基地局によってサービスを提供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つのタイム・スロットの間にアクセス・チャネルを通じてアクセス信号信号を伝送するように抑制される。

一実施形態では、方法は、ＭＴＣデバイスと人間対人間デバイスとの間の衝突を検出するステップと、人間対人間デバイスのＩＤを含む応答を送信するステップとを含む。一実施形態では、方法は、デバイスがアクセス・サイクルにおけるすべてのタイム・スロットを通じて均一に分布するように、ＭＴＣワイヤレス通信デバイスにＩＤを割り当てるステップを含む。一実施形態では、ＩＤは、ＭＴＣワイヤレス通信デバイスの優先度に基づいてＭＴＣワイヤレス通信デバイスに割り当てられるため、第１の（たとえば低い）優先度のデバイスは、第１の（たとえば低い）優先度のスロットに割り当てられ、第２の（たとえば高い）優先度のデバイスは、第２の（たとえば高い）優先度のスロットに割り当てられる。

開示される主題は、同じ参照番号が同じ要素を特定している添付の図面とともに以下の説明を参照することによって理解されるであろう。

ワイヤレス通信システムの一例示的実施形態を概念的に示す図である。ランダム・アクセス・チャネルのタイミング図の一例示的実施形態を概念的に示す図である。アクセス要求を伝送する方法の一例示的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方法の一例示的実施形態を概念的に示す図である。ワイヤレス通信デバイスに割り当てられているアクセス・スロットおよびプリアンブルを用いるアクセス・サイクルの一例示的実施形態を概念的に示す図である。ＭＴＣデバイスにプリアンブルを割り当てる方法の一例示的実施形態を概念的に示す図である。システム輻輳による複数のアクセス・スロットのブロッキングの一例示的実施形態を概念的に示す図である。

開示される主題は、様々な変更形態および代替形態の余地があるが、その特定の実施形態が、図面に例として示し、本明細書に詳細に記述している。しかし、本明細書に記述した特定の実施形態は、開示される特定の形態に開示される主題を限定することを意図するものではなく、それとは反対に、添付された特許請求の範囲に該当するすべての変更形態、等価物、および代替形態を包含することを意図することが理解されるべきである。

例示的実施形態について以下に記述する。明快にするために、実際の実装形態のすべての機能を、本明細書に記述しているとは限らない。もちろん、そのような実際の実施形態を開発する際に、実装形態によって異なる、システム関連およびビジネス関連の制約への遵守など、開発者の特定の目標を達成するために多数の実装固有の決定が下されるべきであることが理解されるであろう。さらに、そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかる可能性があるが、本開示の利益を受ける当業者にとっては日常的な仕事であろうことが理解されるであろう。

ここで、開示される主題について、添付の図面に関して記述する。様々な構造、システム、およびデバイスは、説明のみを目的として、かつ当業者によく知られている詳細によって本発明を不明瞭にしないように、図面に概略的に描写している。しかし、付属の図は、開示される主題の実例となる例を記述し説明するために含まれている。本明細書に使用される単語および句は、当業者によるそれらの単語および句の理解に一致する意味をもつものと理解および解釈するべきである。本明細書において用語または句を一貫して使用することによって、用語または句の特別な定義、すなわち、当業者によって理解されている通常および慣習的な意味とは異なる定義を意味することを意図するものではない。用語または句が特別な意味、すなわち当業者によって理解されるものと異なる意味をもつことを意図する場合は、そのような特別な定義は、用語または句の特別な定義を直接的かつ明白に提供する定義方法で明細書に特に記述される。

図１は、ワイヤレス通信システム１００の一例示的実施形態を概念的に示している。図示する実施形態では、ワイヤレス通信システム１００は、地理的な領域またはセル１１０内でワイヤレス接続を提供する基地局１０５を含む。セル１１０は、図１において完全な六角形として描写されている。しかし、本開示の恩恵を受ける当業者は、これが理想化であり、実際のセルは不規則かつ／または時間により変動する境界をもっていてもよいことを認識するべきである。さらに、代替実施形態では、基地局１０５は、たと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内でワイヤレス接続を提供するように構成することができる。ワイヤレス接続は、よく知られている標準および／またはプロトコルを使用して提供することができ、明瞭にするためのみに、請求された主題に関連する標準および／またはプロトコルのそれらの態様が本明細書に記述されている。たとえば、システム１００のワイヤレス接続は、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸなどを含む、ワイヤレス標準および／またはプロトコルにより提供することができる。

１つまたは複数の人間対人間（Ｈ２Ｈ）のワイヤレス通信デバイス１１５（１−２）は、セル１１０内に位置することができる。Ｈ２Ｈデバイス１１５は、相互に、または他のデバイスと通信するために基地局１０５へのワイヤレス接続を使用することができる。代表的なＨ２Ｈデバイス１１５は、携帯電話、スマート・フォン、ノート型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータなどを含むことができる。マシン・タイプ・ワイヤレス通信（ＭＴＣ）デバイス１２０も、セル１１０の全体にわたって分布させることができる。明瞭にするために、ＭＴＣデバイスの１つだけが、「１２０」という数字で特に示されている。図１に示されているＭＴＣデバイス１２０の数は、説明のためのものである。本開示の恩恵を受ける当業者は、ＭＴＣデバイス１２０の実際の展開は、セル１１０内に何百または何千ものＭＴＣデバイス１２０を含むことができることを理解するべきである。

いくつかの実施形態では、ＭＴＣデバイス１２０の一部は、グループ１２５（１〜２）に属する。たとえば、グループ１２５（１）のＭＴＣデバイス１２０は、特定の建物内の火災警報器または煙感知器でもよい。別の例では、グループ１２５（２）のＭＴＣデバイス１２０は、開放ドア検出器、ガラス破損検出器、モーション・センサなど、建物のセキュリティ・システムの一部を形成するワイヤレス検出器でもよい。グループ１２５のＭＴＣデバイス１２０は、必ずしも物理的に相互に隣接している必要はない。たとえば、ＭＴＣデバイス１２０のグループ１２５は、タクシーで展開し、配車係に定期的な位置報告を提供するために使用することができる。

ＭＴＣデバイス１２０は、特定の間隔で基地局１０５にエア・インターフェースを通じて報告を提供する１つまたは複数のＭＴＣアプリケーションを実装する。一実施形態では、ＭＴＣデバイス１２０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。あるいは、アプリケーションは、基地局１０５から受信された要求に応答して、または一部の条件または基準の発生に応答して、データを提供することができる。報告間隔は、アプリケーションのタイプに依存して大きく変動することができ、１分未満から１か月を超えるまでに及ぶことができる。たとえば１分よりはるかに短い間隔など、ＭＴＣデバイス１２０が非常に頻繁に報告することを可能にする一部の実施形態ではＭＴＣデバイス１２０は、アクティブ・モードの状態を維持し、アクセス・プロセスをスキップして、それによって、これらの状況でのアクセス衝突問題を減らすか、または回避することができる。さらに、正確な伝送時間は、たとえば間隔の約１〜１０％など、全体的な報告間隔のかなり大きな割合になる可能性がある許容範囲内で変動することができる。ただし、正確な許容範囲は、異なるアプリケーションでは異なる場合がある。報告されたデータは、時刻、温度、位置、テスト条件／結果、環境条件など、測定の値を含むことができる。測定は、ＭＴＣデバイス１２０内に組み込まれたセンサを使用して実行することができるか、またはエア・インターフェースを通じて伝送のために外部デバイスを介してＭＴＣデバイス１２０に提供することができる。

セル１１０内の多数のＭＴＣデバイス１２０は、可能性として、ＭＴＣデバイス１２０からの逆方向リンク・アクセス伝送間の衝突につながる可能性がある。たとえば、ランダム・アクセス・チャネルを通じた多数のアクセス要求信号は、比較的多数の衝突につながる可能性がある。ＭＴＣデバイス１２０は、Ｈ２Ｈデバイス１１５と同じランダム・アクセス・チャネルを共有することができ、この場合、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。あるいは、ＭＴＣデバイス１２０およびＨ２Ｈデバイス１１５は、２つのタイプのデバイスによる伝送間の衝突を防ぐために異なるチャネルを利用することができる。さらに、グループ１２５内のＭＴＣデバイス１２０によるアクセス信号は、時間と空間において強く関連させることができる。たとえば、ＭＴＣデバイス１２５（１）を含む建物で火事が発生した場合、すべてではないとしても多くのこれらのデバイス１２５（１）が、アクセス信号を同時にまたは一斉に伝送することができる可能性がある。そのような多数の同時アクセス信号は、それに応じて、これらのアクセス信号間の多数の衝突につながる場合がある。

異なるＭＴＣデバイス１２０によるアクセス要求／信号は、逆方向リンク・トラフィック間の衝突を減らすことを試みるために調整することができる。一実施形態では、逆方向リンクの一時的な構造は、逆方向リンク・チャネルのタイム・スロットなど、時間間隔へと細分化される一連の定期的に繰り返すアクセス・サイクルにおける分割することができる。ＭＴＣデバイス１２０は、アクセス要求を伝送するための各アクセス・サイクルにおける時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択することによって、アクセス要求衝突の発生を減らすことを試みることができる。次に、ＭＴＣデバイスは、複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔に対するプリアンブル割当てを交渉することができる。プリアンブル割当てを交渉した後、ＭＴＣデバイスは、プリアンブル割当てに対応するプリアンブルを使用して、複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔のアクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送することができる。

たとえば、ＬＴＥシステムにおいて、本明細書に記述したように、各ＭＴＣデバイス１２０は、スロットのシステム・フレーム番号（ＳＦＮ）をそれらの内部識別子と比較することによって、アクセス・サイクルのタイム・スロットを選択することができる。選択されたスロットに対するプリアンブル割当てを交渉した後、次に、アクセス要求は、選択された時間間隔でプリアンブル割当てのプリアンブルに対応するアクセス・チャネルを通じて伝送することができる。他の実施形態では、ＭＴＣデバイス１２０は、定期的に繰り返すアクセス・サイクルをなす時間間隔のうちの１つの時間間隔の間に、プリアンブル割当てのプリアンブルに対応するアクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送するために他の方法で抑制することができる。たとえば、ＭＴＣデバイス１２０は、たとえばＭＴＣデバイスの製造または設置の間に、ＭＴＣデバイス１２０に事前に割り当てられたプリアンブル識別子に基づくプリアンブルを使用して、選択されたスロットでアクセス信号を伝送するように抑制することができる。

図２は、ランダム・アクセス・チャネル２０５のタイミング図２００の一例示的実施形態を概念的に示している。タイミング図２００は、図１に描写されたＭＴＣデバイス１２０など、ＭＴＣデバイスによって使用されるスロット付きアクセス法の一実施形態において発生する可能性があるイベントを描写している。図示する実施形態では、２つのＭＴＣデバイスは、それらの報告サイクルに従ってアクセス要求信号を伝送する。各ＭＴＣデバイスは、アクセス・サイクル内の自身のアクセス・スロットで、自身の割り当てられたプリアンブルを使用してアクセス要求を伝送することのみが許可されるように抑制される。このようにアクセス信号伝送を抑制することは、事前にスケジューリングした方法でＭＴＣデバイスにアクセス信号を送信させることによって、アクセス衝突の機会を減らすか、または最小限にすることができる。アクセス・スロットは、ＭＴＣデバイスおよびネットワークの両方に利用可能な識別情報を使用して、各ＭＴＣデバイスによって、かつ／またはそのために選択することができ、同様に割り当てられたプリアンブルは、ＭＴＣおよび／またはネットワークに利用可能な情報に基づいてもよい。したがって、アクセス・タイミングは、ネットワークおよびＭＴＣデバイスの両方で予測可能でもよい。

ランダム・アクセス・チャネル２０５は、定期的に繰り返すアクセス・サイクル２１０へと一時的に分割される。各アクセス・サイクルは、Ｋ時間間隔の長さをもっている。一実施形態では、アクセス・サイクル２１０の単位はシステム・フレームであり、アクセス・サイクル２１０の境界は、システム・フレームに一致する。たとえば、Ｋ＝４０９６の場合、各アクセス・サイクル２１０は、１システム・フレーム持続時間（たとえば１０ｍｓ）に等しいスロット持続時間をもつ４０９６のアクセス・スロット２１５をもっている。アクセス・サイクル２１０の期間は、約４１秒である。しかし、本開示の恩恵を受ける当業者は、Ｋの値は、異なるセルおよび異なる展開構成では異なる場合があることを理解するべきである。一実施形態では、ネットワークは、セルで展開できるＭＴＣデバイスの総数の予想または期待値に基づいて、セルに対するＫの値を決定することができる。より少ない数のＭＴＣデバイスを扱うセルは、たとえば１０２４など、より低い値にＫを設定することができ、さらに大きい数のＭＴＣデバイスを扱うセルは、より大きなＫの値をもつことができる。

２つのＭＴＣデバイスは、Ｔ_１およびＴ_２の報告間隔をもつアプリケーションをそれぞれ実装する。第１のＭＴＣデバイスのアプリケーションは、実線の矢印２２０によって示された時間にアクセス要求の伝送を開始し、第２のＭＴＣデバイスのアプリケーションは、破線の矢印２２５によって示された時間に、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答して、ＭＴＣデバイスは最初に、アクセス要求を伝送するために使用する次のアクセス・サイクルのアクセス・スロットを選択する。

場合によっては、２つのＭＴＣデバイスは、同じアクセス・サイクルの間にアクセス要求の伝送を開始することを決定することができる。ＭＴＣデバイスのどちらかによって伝送されたアクセス要求は、また、同じアクセス・サイクルの間に他のデバイスによる伝送と衝突する可能性がある。

衝突は、異なるＭＴＣデバイスに関連し、かつ／またはそれを識別する情報に基づいてアクセス・サイクル２１０でアクセス・スロット２１５を選択することによって回避することができる。例としてＬＴＥを挙げる図示する実施形態では、アクセス・スロット２１５は、アクセス・サイクルのスロットの数を法として（ＳＦＮｍｏｄＫ）、システム・フレーム番号の値を使用して識別することができる。ＳＦＮは、また、ＬＴＥダウンリンク帯域幅（ＤＬＢＷ）、伝送アンテナの数、ＰＨＩＣＨ持続時間、そのギャップを示す情報、および恐らく他の情報を含む可能性があるマスタ情報ブロック（ＭＩＢ）において、セルまたは基地局から配信することができる。配信されたＳＦＮ情報を追跡することによって、ＭＴＣデバイスは、同じアクセス・サイクルおよびアクセス・スロットで同期させることができる。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を許可される。たとえば、各ＭＴＣデバイスは、ＳＦＮｍｏｄＫ＝（ＩＭＳＩ＋１）ｍｏｄＫであるスロットを選択するためにその国際移動加入者識別符号（ＩＭＳＩ）を使用することができる。しかし、本開示の恩恵を受ける当業者は、スロットを選択するために他の技術を使用できることを理解するべきである。たとえば、ＩＭＳＩの最上位ビット、ＩＭＳＩの最下位ビット、ＩＭＳＩのハッシュにより生成された擬似乱数、各ＭＴＣに割り当てられた一意の番号などに基づいて、スロットを選択することができる。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、システムによって配信されたＳＦＮサイクルは、十分に長いアクセス・サイクルの同期をサポートするために、十分に長いように選択することができる。たとえば現在のＬＴＥ標準では、ＭＴＣのアクセス・サイクルおよびページング・サイクルが十分に長いことを保証するために、ＳＦＮの４つのＭＳＢをＭＩＢに追加することができる。たとえば、Ｋ＝４０９６の場合、セルでサポートできる４０９６個の一意のＭＴＣデバイスＩＤがある。したがって、アクセス・サイクルにおいて衝突なく数千のＭＴＣデバイスに対応することができる。

一実施形態では、ページング・サイクルにＭＴＣアクセス・サイクルを合わせることによって、ＭＴＣデバイスによって電力を節約することができる。いずれか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確かめるために、ＭＴＣデバイスはそのページング・スロットをウェイクアップする。ページング・スロットとアクセス・スロットとの間に、スリープ・プロセスとウェイクアップ・プロセスを繰り返さなければならないこととは対照的に、ページング・スロットの後にスロットとなるＭＴＣデバイスのアクセス・スロットを選択することで、追加のスロットの間、ＭＴＣデバイスがアクティブ状態を維持することが可能になる。ＭＴＣデバイスに対してページングがサポートされている場合に、多数のＭＴＣデバイスに対処するために、一部の実施形態では、より長いＤＲＸ／ページング・サイクルをＭＴＣデバイスに対して規定することができる。たとえば、ページング・サイクルおよびアクセス・サイクルは、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することができる。したがって、ＤＲＸサイクルより小さくページング・サイクルを設定することは、この実施形態のＭＴＣデバイスでは許可されない。特定の低価格ＭＴＣデバイスは、ページングおよび／またはデータ・ポーリングをサポートしていない可能性があることを考えると、アプリケーションによってデータ報告がトリガーされると、これらのデバイスは、それらのページング・スロットでウェイクアップするときに、次のアクセス・スロットでアクセスのために同期を取得することができる場合がある。一実施形態では、システムが、ページング駆動のアクセスと自動化されたアクセスとの間の衝突または重複を防ぐためのメカニズムを実装する限り、アクセス・スロットは、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することができる。

記述したスロット選択技術が、特に多数のＭＴＣデバイスがあり、かつ／またはＭＴＣデバイスがＨ２Ｈユーザ装置と同じアクセス・チャネルを共有する実施形態で用いられる場合さえ、衝突または他のアクセス障害が今までどおり発生する可能性がある。したがって、衝突を回避するために、ＭＴＣデバイスは、選択されたスロットの割り当てられたプリアンブルについて、基地局または他の無線アクセス・ネットワーク・ノードと交渉する。一実施形態では、基地局は、それぞれのＭＴＣデバイスに対して割り当てられたスロットおよびプリアンブルのリストを維持し、特定のスロットで基地局にアクセスする各ＭＴＣデバイスに対して一意のプリアンブルを割り当てる。別の実施形態では、ＭＴＣデバイスにすべての可能性がある一意のプリアンブルを割り当て、特定のスロットに対してプリアンブル割当てを要求した後、基地局は、ＭＴＣデバイスに一意でない（すなわち、既に割り当てられた）プリアンブルを割り当てる。この実施形態では、ＭＴＣによる最初のアクセスの試みが失敗した場合、ＭＴＣデバイスは、多数の代替実施形態により続行することができる。これらの実施形態の第１では、ＭＴＣデバイスは、既存の再試行手順（たとえばランダム・バックオフ）に従い、再びアクセスの実行を試みる。しかし、再試行の試みはランダム・アクセスなので、アクセスが衝突する機会が増加する可能性がある。これらの実施形態の第２では、ＭＴＣデバイスは、次のアクセス・サイクルへとバックオフし、次に、次のアクセス・サイクルで、その選択されたアクセス・スロットで再試行する。この手法は、衝突の可能性が非常に低く、この手順は、アクセス禁止を用いる従来のランダム・アクセス手順より実装するのが簡単である。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・サイクルまで待たなければならないことが原因のバックオフ遅延の場合がある。しかし、ＭＴＣデバイスについては、アクセス・サイクル遅延は許容できる場合がある。たとえば、アクセス・サイクルが４０９６フレームほどの遅延は約４１秒であり、はるかに長いデータ報告サイクル（たとえば３０分）と比較すると、これは深刻ではない。これらの実施形態の第３では、ネットワークは、再試行の試みをスケジューリングする。たとえば、ネットワークは、アクセス要求信号を伝送するために、ＭＴＣデバイスがどのアクセス・スロットを使用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デバイスにポーリングすることができる。この手法の長所は、再試行の遅延および再試行の衝突が減る可能性があることである。しかし、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が、著しく高まる可能性がある。

図３は、アクセス要求を伝送する方法３００の一例示的実施形態を概念的に示している。電源投入時の初期化段階で、ＭＴＣデバイスは、ランダム・アクセス・チャネルの事前選択されたスロットのプリアンブルを交渉する（３０２）。基地局は、同じスロットを共有する他のＭＴＣデバイスのプリアンブルと一意的に異なるプリアンブルを割り当てる。図示する実施形態では、ＭＴＣデバイスは、報告時間間隔に基づいて報告時間を検出する（３０５）。たとえば、ＭＴＣデバイスで実行されているアプリケーションは、最後の報告以来、報告時間間隔が経過したことを決定することができるため、報告を提供するためにネットワークにアクセスするようにＭＴＣデバイスに信号を送ることができる。ＭＴＣデバイスは、アクセスのためにその次に利用可能なアクセス・スロットを識別することができる。このアクセス・サイクルで、そのアクセス・スロットが既に渡されている場合、ＭＴＣデバイスは、スロットのＳＦＮを決定するために、次の利用可能なアクセス・サイクルのスロットのシステム・フレーム番号を監視し（３１０）、ＭＴＣデバイスのＩＭＳＩなど特定値とＳＦＮを比較することによって、そのタイム・スロットを選択または識別することができる。図示する実施形態では、アクセス・サイクルは、Ｋ個のスロットを含み、ＭＴＣデバイスは、条件ＳＦＮｍｏｄＫ＝ＩＤｍｏｄＫを満たすＳＦＮをもつスロットを選択する（３１５）。しかし、本明細書に記述するように、ＭＴＣデバイスは、アクセス要求を伝送するためのスロットを選択する（３１５）ために他の基準を使用することができる。それ自身のアクセス・スロットを識別した後、ＭＴＣデバイスは、ランダム・アクセス・チャネルの事前選択されたスロットで割り当てられたプリアンブルを用いてアクセス要求を伝送する（３２０）。

図４は、アクセス要求を監視する方法４００の一例示的実施形態を概念的に示している。図示する実施形態では、方法４００は、ＭＴＣデバイスおよび／またはＨ２Ｈユーザ装置にワイヤレス接続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、または他のデバイス（複数可）に実装することができる。アクセス・サイクルがＭＴＣデバイスに対して決定され、基地局に関連するセルおよび／またはセクタへとエア・インターフェースを通じて配信される（４０５）。本明細書に記述したように、アクセス・サイクルは、逆方向リンク・チャネルのタイム・スロットなど時間間隔へと細分化される一連の定期的に繰り返すアクセス・サイクルへと送信間隔を分割することによって、逆方向リンクの一時的な構造を規定する。アクセス・サイクル（Ｋ）の期間は基地局によって決定することができるか、または他の一部のエンティティによって基地局に提供することができる。ＭＴＣデバイスは配信されたアクセス・スロット番号（ＳＦＮ）およびアクセス・サイクルを監視および追跡する。したがって、それらは同じアクセス・スロット番号およびサイクルと同期することができる。

基地局は、セル内にあるＭＴＣデバイス（または他のユーザ装置）を識別する情報を決定または監視する（４１０）。図示する実施形態では、各ＭＴＣデバイスおよび他の移動ユニットは、基地局へ通信することができる国際移動加入者識別子（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、および特定のＭＴＣにアクセス・スロットに使用するためのプリアンブルが割り当てられているかどうかを決定することができる（４１５）。たとえば、基地局は、ＩＭＳＩ１ｍｏｄＫに基づいて、ワイヤレス通信デバイスがアクセス信号を通過するスロット、およびワイヤレス通信デバイスにプリアンブルが割り当てられているかどうかを決定することができる（４１５）。たとえば、ＩＭＳＩ１およびＩＭＳＩ２のＩＭＳＩ値をもつデバイスについてＩＭＳＩ１ｍｏｄＫ＝ＩＭＳＩ２ｍｏｄＫであり、これらのモジュロ値が同じである場合、２つのデバイスは、アクセス・サイクルの同じスロットを利用するため、アクセス・チャネル上のこれら２つのデバイス間の衝突の機会が増加する可能性がある。したがって、ワイヤレス通信デバイスのＩＭＳＩが初めて基地局に提供されるときに、アクセス・チャネルを通じてアクセス信号を伝送するために利用するために、基地局は、ワイヤレス通信デバイスに対する一意のプリアンブルを割り当てる。したがって、基地局はスロットでワイヤレス通信デバイスによって使用するために一意のプリアンブルを割り当てる（４２０）ため、アクセス・サイクルで同じスロットに割り当てられた２つのデバイスは、異なるプリアンブルを利用する。基地局は、ＭＴＣデバイスの１つにページングし、スロット・オフセットについてＭＴＣデバイスに通知することができる（４２３）。次に、ＭＴＣデバイスは、ＩＭＳＩに基づく数値に等しいスロット番号をもつスロットで、割り当てられたプリアンブルを使用して、アクセスを実行することができる。この方法で、このセルで占められていないアクセス・スロット／プリアンブルの組み合わせへとＭＴＣデバイスを案内することができる。セル内のＭＴＣデバイスおよび／またはユーザ装置がすべて、アクセス・サイクルでスロットおよびプリアンブルを選択するために使用される情報の一意の値をもつまで、このプロセスを繰り返すことができる。しかし、いくつかの実施形態では、たとえば、同じ情報を共有しているデバイスが頻繁に衝突することが予想されない場合など、識別情報間のオーバーラップを許容できる場合がある。

別の実施形態では、ＭＴＣデバイスが、デバイスＩＤに基づいて自身でそのアクセス・スロットを決定する代わりに、セルの基地局が、シグナリングを通じてＭＴＣデバイスに、スロットに対する専用のアクセス・スロット番号および専用のプリアンブルを割り当てることができる。たとえば、基地局は、ＭＴＣデバイスが、基地局によってサービスを提供されるセルまたはセクタで最初に展開されるときに、専用のアクセス・スロット番号およびプリアンブルをＭＴＣデバイスに伝送することができる。以前にプールから他の専用のアクセス・スロット番号およびプリアンブルを割り当てられたＭＴＣデバイスとの衝突を回避するために、利用可能なアクセス・スロット番号およびプリアンブルの組み合わせのプールから、専用のアクセス・スロット番号およびプリアンブルが取り出される。ＭＴＣデバイスが最初に展開される場合、この実施形態は、より多くのシグナリング・オーバヘッドおよび複雑さというコストで、特定のセル内のＭＴＣデバイス間の衝突を減らす、または排除することができる。しかし、多くのＭＴＣデバイスが固定されるか、または移動性を大きく制限されているため、それらはそれらの最初のセルを頻繁に離れることが予想されない。一部のＭＴＣデバイスは、それらの全運用期間を通じてそれらの最初のセルに残ることが予想される。したがって、基地局が専用のアクセス・スロット番号およびプリアンブルを選択し、ＭＴＣデバイスにそれらを伝送することを許可する追加コストは、ＭＴＣデバイスの寿命を通じて平均した場合、比較的小さい場合がある。

基地局は、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・スロットおよびアクセス・チャネルのプリアンブルのペアを予想および監視する（４２５）ために識別情報を使用することができる。基地局が、予想されたスロットおよびチャネルでＭＴＣデバイスおよび／またはユーザ装置から情報を受信する場合（４３０）、基地局は、アクセス・スロットおよびアクセス・チャネルのプリアンブルのペアを監視し続けることができる。しかし、情報がＭＴＣデバイスから正しく受信されず、かつ／または他のユーザ装置のアクセス要求が、予想されたスロットの割り当てられたアクセス・チャネル・プリアンブルにある場合、エラーが発生している可能性がある。たとえば、ワイヤレス通信デバイスは、割り当てられたチャネルで選択されたアクセス・スロットにおいて、アクセス要求の伝送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、アクセス要求を伝送できるが、基地局は、受信された伝送を適切に復号化するのに失敗する可能性がある。したがって、基地局は、監視されたアクセス・スロットで伝送することが予想されたＭＴＣデバイスおよび／または他のユーザ装置にページングすることができる（４３５）。ページは、ＭＴＣデバイス（または他のユーザ装置）がセル内で正しく動作しているかどうかを決定するために使用することができる。

図５は、特定のセクタのワイヤレス通信デバイスに割り当てられている、アクセス・スロットおよびプリアンブルを用いるアクセス・サイクルの一例示的実施形態を概念的に示している。図５に示すように、移動しない、または移動性が低いＭＴＣデバイスは、アクセス・サイクルの特定のタイム・スロットに関連づけられ、その時間を利用するために特定のプリアンブルを割り当てられる。セクタごとにＭＴＣデバイスにデバイスＩＤおよびプリアンブルを事前割り当てすることで、ＭＴＣデバイスは、１つのアクセス・スロットを占め、他のＭＴＣデバイスと異なる一意のプリアンブルは、同じスロットを共有する。デバイスＩＤのランダムな割当てを用いても、ＭＴＣデバイスに関連するスロットの一意のプリアンブルの割当ては、衝突の回避に役に立つ。したがって、アクセス・サイクルにおいてアクセスの衝突なく、セクタに多数のデバイス（たとえば５００００）を配置することができる。

デバイスＩＤの事前割当ては、また、アクセス・サイクルのスロットへとＭＴＣデバイスを均等に分布するときにも役に立つ。さらに、ＭＴＣデバイスの組が、割り当てられたプリアンブルを使用して、アクセス要求を伝送するためのアクセス・サイクルにおける同じ時間間隔にマッピングされるように、デバイスＩＤの事前割当ては、同様の優先度をもつＭＴＣデバイスをグループ化するために利用することができる（たとえば、デバイスＩＤの特定の組または範囲を割り当てられているＭＴＣデバイスのグループまたはタイプ）。このようにして、特定のタイム・スロットでの伝送を防ぐことによって、ＭＴＣデバイスの特定グループまたはタイプのアクセス要求伝送を抑制するために、追加の制御を提供することができる。

図６は、ＭＴＣデバイスにプリアンブルを割り当てる方法の一例示的実施形態を概念的に示している。最初の電源投入時に、移動しない／移動性が低いＭＴＣデバイスは、メッセージの指示を介してこの特性を示し、またそのＩＤを示す（５０５）。ＭＴＣデバイスＩＤの受信に応答して、ｅＮｏｄｅＢは、その有効範囲にあるすべてのデバイスについてのその知識に基づいて、特定のスロットのＭＴＣデバイスの数を識別し、ＭＴＣデバイスに対してプリアンブル割当てを行う。ｅＮｏｄｅＢは、将来的な使用のためにＭＴＣデバイスに一意のプリアンブル割当てを提供する（５１５）。しかし、人間対人間のモバイル・デバイスは、セルへ移動し、ＭＴＣデバイスと同様にプリアンブルを使用することができる。これは衝突を引き起こす可能性がある。したがって、一実施形態では、ワイヤレス・ネットワークが衝突を検出すると、ネットワークは、応答メッセージにおいてＨ２ＨデバイスのＩＤをもつ人間対人間（Ｈ２Ｈ）デバイスに、より高い優先度で応答する。

図７は、システム輻輳による複数のアクセス・スロットのブロッキングの一例示的実施形態を概念的に示している。ＭＴＣデバイスには、優先度レベルに対応するＩＤを割り当てることができるため、低い優先度のスロットは、アクセス・サイクルにおいて小さい番号が付けられたスロットに割り当てられる。たとえば、低い優先度のＭＴＣに割り当てられたＩＤは、小さい番号が付けられたスロットにハッシュすることができる。システム輻輳の検出に応答して、ｅＮｏｄｅＢは、輻輳を減らすために輻輳のレベルに基づいて、アクセス・サイクルでスロットの選択した割合（たとえば、半分、５０％、２５％）をブロックすることができる。ブロッキングは、優先度に基づいて実行することができる。すなわち、最も低い優先度のＭＴＣトラフィックのスロットを最初にブロックすることができる。ワイヤレス通信デバイスが、アクセス・サイクルの１つまたは複数の時間間隔でアクセス・チャネルで伝送することを制限するために、ブロックされるスロットの識別は、特定のスロットに関連するワイヤレス通信デバイスに通信することができる。

たとえば、優先度は、低から高にスロットに関連させるように規定することができる。ネットワーク装置は、ブロックされるスロットをＵＥに示すマスクを含むメッセージを転送する（たとえば配信する）。その割り当てられたスロットがブロックされるとＵＥが判断した場合、ＵＥはアクセスを実行しないものとする（すなわち、アクセスを実行することが制限されるものとする）。優先度に関連するスロットが規定されている場合、マスクは、低い優先度のスロットから開始する。優先度が規定されていない場合、すべてのＭＴＣデバイスに一定の公平性を保証するために、マスクは、定期的にまたは時々、ランダムにシフトすることができる。したがって、ＭＴＣデバイスは、アクセスが防がれるべき複数の時間間隔のうちの少なくとも第１の時間間隔を示すブロッキング信号を受信することができる。その後、ＭＴＣデバイスは、ブロッキング信号に基づくプリアンブル割当てに対応するプリアンブルを使用して、複数の時間間隔のうちの選択された１つの時間間隔でアクセス・チャネルを通じてアクセス信号の伝送をブロックする。

記述した一致は、低い優先度と小さい番号が付けられたスロットとの間のものだが、低い優先度番号が割り当てられたＩＤは、大きい番号が付けられたスロットにハッシュすることができるため、大きい番号のスロットは、輻輳の間に最初にブロックされることに注意されたい。また、ＭＴＣデバイスＩＤおよびＭＴＣデバイスの関連する優先度は、ばらばら（disjoint manner）にスロットに対応する場合がある。たとえば、最も低い優先度のＭＴＣデバイスは、多数の小さい番号が付けられたスロットおよび多数の大きい番号が付けられたスロットを含む、１組のスロットにマッピングすることができる。よって、この場合、適切なＭＴＣデバイスに通信されるブロックされる特定のスロットで輻輳イベントが発生した場合、ブロッキング・マスクは、一部の小さい番号のスロットおよび一部の大きい番号のスロットに適用することができる。

上記のように、一実施形態では、ＭＴＣデバイスには、ランダムにＩＤを割り当てることができる。ＭＴＣデバイスＩＤがランダムに割り当てられると、デバイスはアクセス・スロットをランダムに割り当てられる。さらに、一実施形態では、デバイスは、またランダムにプリアンブルを選ぶ。この実施形態では、ランダム・アクセス応答（ＲＡＲ）検出ウィンドウおよびバックオフを動的に調整するなど、追加的な拡張により、さらにアクセス・パフォーマンスを改善することができる。

ランダム・アクセスには、２つのボトルネックがある：ＲＡＲウィンドウ・サイズおよびｍｓｇ３伝送（順に：アクセス要求であるｍｓｇ１；ランダム・アクセス応答であるｍｓｇ２；および移動体承認であるｍｓｇ３）。第一に、ＲＡＲウィンドウ・サイズについて、システムは、各サブフレームで多くて三（３）つのプリアンブルを割り当てるためのリソースをもっていると想定する。ＲＡＲウィンドウ・サイズが五（５）の場合、多くて十五（１５）のプリアンブルを割り当てることができる。これは、大量のＭＴＣアクセスには十分ではない。別のボトルネックはｍｓｇ３伝送である。衝突において、衝突したプリアンブルは、通常、ｅＮＢによって発見できないため、ｅＮＢはＲＡＲメッセージを送り返し、すべての衝突したＵＥは、同じＲＡＲメッセージを受信する。再伝送制限に達するまで、これによってｍｓｇ３の衝突が引き起こされる。ｍｓｇ３の再伝送のために多くの遅延が引き起こされ、システム・リソースを浪費される。

第１のボトルネックに対する１つの解決策は、アクセス負荷によりＲＡＲウィンドウ・サイズを最適化することである。ｅＮＢは、受信されるプリアンブルの数によりＵＥのアクセス強度を予測することができる。予測は、線形予測によって簡素化することができる。伝送されたｍｓｇ１の数は、必要なＲＡＲウィンドウ・サイズにほぼ線形な場合がある。したがって、たとえば、使用中のウィンドウ・サイズが五（５）である場合、伝送されるｍｓｇ１の数は、三十（３０）未満に制御されるべきである。さらに、これを下回ると、すべてのＵＥは制約なくアクセスすることができる。ｅＮＢがこれを認識している場合、たとえば、新しいアクセス・スロットの長さを構成するために、衝突確率を予測して、現在のアクセス強度、衝突確率、および調整されたアクセス・パラメータをＵＥに示すことができる。ステップ詳細度、たとえば１０％ステップを利用することができる。すなわち、スロット長さを１０％増加または減少させることができる。

ｍｓｇ３の衝突確率は、二次多項式としてモデル化し、ｍｓｇ１の衝突確率ｘによって表現することができる。（Ｙ＝ａｘ＾２＋ｂｘ＋ｃ）。

ｍｓｇ３の衝突確率の予測が取得された後、予測されたｍｓｇ３衝突確率が事前定義されたしきい値より大きければ、ＵＥはシステムにアクセスしない。ＵＥは、バックオフ時間の後に戻ってチェックする（たとえばバックオフＳｌｏｔ＿Ｋ＿ｓｙｓｔｅｍ）。

ｍｓｇ３の衝突確率がしきい値未満である場合、ＵＥは、試みたプリアンブルの試みの数を考慮して、アクセス機会を選択するために新しいアクセス分布パラメータを適用する（たとえば、ｎｕｍｂｅｒ＿ｐｒｅａｍｂｌｅ＿ｔｘ）。一実施形態では、ＵＥのアクセス・スロットの値は次のように決定することができる。
Ｓｌｏｔ＿ｋ＝ｎｕｍｂｅｒ＿ｐｒｅａｍｂｌｅ＿ｔｘ＊（ｍｓｇ１＿ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ＿ｐｒｏｂ）＊Ｓｌｏｔ＿Ｋ＿ｓｙｓｔｅｍ

衝突の間に、３ＧＰＰによって十（１０）と想定されている、最大数のプリアンブルの試みを行った後（たとえば、ＭＡＸ＿ｐｒｅａｍｂｌｅ＿ｔｘ）、ＵＥに障害が発生する可能性があるため、数回の試みの後（たとえば、１、２回の試み）、ＵＥは、この制限を超えないことを確認するべきである。そのため、ＭＴＣデバイス・アクセスの急上昇が終了または減衰した場合、ＵＥは、より長く待つべきである。

Ｓｌｏｔ＿Ｋ＿ｓｙｓｔｅｍは、システムによって示されたスロット長のパラメータであることに注意されたい。

また、ｍｓｇ１＿ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ＿ｐｒｏｂは、以下から得られ、

ここでｉは、ｉ番目のプリアンブル伝送を示すことに注意されたい。

ｅＮＢは、上記のアクセス情報を定期的に更新し、この情報をセル内のＵＥに配信することができる。

本明細書に記述した技術の実施形態は、従来の手法より多くの長所をもつ。たとえば、アクセス要求を伝送するように各ＭＴＣデバイスを抑制することで、特定のプリアンブルを使用するアクセス・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衝突の機会を減らす、または最小限にすることができる。衝突を減らすことで、たとえば、アクセス要求をスケジューリングするのに必要なシグナリング・オーバヘッドを減らすことによって、ならびに衝突および続くバックオフ伝送が原因で起こる再伝送の数を減らすことによって、無線リソースをより効率的に使用できるようになる。別の例では、ネットワークは、たとえばＭＴＣデバイスのＳＦＮおよびＩＭＳＩなど、アクセス・スロットおよびアクセス・スロットで利用されるプリアンブルを選択するために使用される情報を既に認識しているため、ＭＴＣデバイスの報告時間が、（ランダム・アクセスと比べて）ネットワークでより予測可能である。アクセス・スロット選択手法の順方向リンクのオーバヘッドおよび／または輻輳は、同じレベルの衝突のパフォーマンスに対するポーリング手法でよりも小さい。さらに、既存のメカニズムへの影響が小さい。

開示した内容および対応する詳細な記述の部分は、ソフトウェア、またはアルゴリズム、およびコンピュータ・メモリ内のデータ・ビットの動作を記号で表現したものに関して示したものである。これらの記述および表現は、当業者が他の当業者に仕事の本質を効果的に伝達するものである。本明細書で使用し、一般的に使用されるアルゴリズムという用語は、望ましい結果につながる首尾一貫した連続したステップであると考えられる。ステップは、物理量の物理的な操作を必要とするものである。通常、必須ではないが、これらの量は、格納、転送、組み合わせ、比較、または操作可能な光学的、電気的、または磁気的な信号の形をとる。これらの信号は、主に一般的に使用する理由から、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数値などと呼ぶことが時には便利であると分かっている。

しかし、これらおよび同様の用語はすべて、適切な物理量に関連しており、これらの量に適用される便利なラベルにすぎないことに注意されたい。特に別記しない限り、または記述から明白でない限り、「処理」または「コンピューティング」または「計算」または「決定」または「表示」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内の物理的な電子量として表されたデータを操作し、コンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、または他のそのような情報記憶装置、伝送デバイスもしくは表示デバイス内の物理量として同様に表される他のデータへと変形するコンピュータ・システム、または同様の電子計算デバイスの活動およびプロセスを指すものである。

また、開示された内容のソフトウェアに実装された態様は、典型的に、プログラム記憶媒体の一形式で符号化されるか、または何らかの伝送媒体を通じて実装されることに注意されたい。プログラム記憶媒体は、磁気的（たとえば、フロッピー・ディスクまたはハードドライブ）、または光学的（たとえば、コンパクト・ディスクを使った読み出し専用メモリ、または「ＣＤＲＯＭ」）でもよく、読み出し専用またはランダム・アクセスでもよい。同様に、伝送媒体は、ツイストペア線、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術分野で既知の他の何らかの適切な伝送媒体でもよい。開示された内容は、特定の実装のこれらの態様によって限定されるものではない。

上に開示した特定の実施形態は例を示しているにすぎず、開示した内容は、本明細書の教示の利益を受ける当業者に明白な異なるが同等の方法で変更および実施することができる。さらに、以下の特許請求の範囲に記述した以外、本明細書に示した構造または設計の詳細に限定することを意図するものではない。したがって、上に開示した特定の実施形態は変更または修正することができ、そのような変形形態はすべて、開示された内容の範囲内にあると考えられることは明白である。したがって、本明細書に求められる保護は、以下の特許請求の範囲に記述する通りである。

Claims

ワイヤレス通信デバイスで、アクセス信号を伝送するための定期的に繰り返すアクセス・サイクルにおける複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択するステップであって、前記選択は、前記ワイヤレス通信デバイスを識別する識別番号に基づいて実行される、ステップと、
前記ワイヤレス通信デバイスで、前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つの時間間隔についてプリアンブル割当てを交渉するステップと、
前記ワイヤレス通信デバイスで、前記プリアンブル割当てに対応するプリアンブルを使用して、前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つの時間間隔でアクセス・チャネルを通じて前記アクセス信号を伝送するステップと
を含む方法であって、
前記プリアンブル割当てを交渉するステップは、
ネットワーク・ノードから前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つの時間間隔に対する前記プリアンブル割当てを要求するステップと、
前記ネットワーク・ノードから前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つの時間間隔に対する前記プリアンブル割当てを受信するステップと
を含む、方法。
前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つの時間間隔に対する前記プリアンブル割当ては、前記ワイヤレス通信デバイスに固有である請求項１に記載の方法。
アクセスが防がれるべき前記複数の時間間隔のうちの少なくとも第１の時間間隔を示すブロッキング信号を受信するステップと、
前記ブロッキング信号に基づいて前記プリアンブル割当てに対応するプリアンブルを使用して前記複数の時間間隔のうちの前記選択された１つの時間間隔でアクセス・チャネルを通じて前記アクセス信号の伝送をブロックするステップと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
前記ワイヤレス通信デバイスへのエア・インターフェースを通じて配信された同期情報に基づき前記アクセス・サイクルの前記複数の時間間隔を規定するステップであって、それにより、前記ワイヤレス通信デバイスは、同じ番号付けの時間間隔をもつ同じアクセス・サイクルで他のワイヤレス通信デバイスと同期される、ステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
前記複数の時間間隔は、前記定期的に繰り返すアクセス・サイクルの複数のタイム・スロットであり、前記複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択するステップは、前記スロットの前記選択された１つのスロットに関連し、かつ前記エア・インターフェースを通じて配信される、システム・フレーム番号を含むスロット番号付けに基づいて、前記複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップを含む請求項４に記載の方法。
前記複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップは、前記アクセス・サイクルの期間を法としてシステム・フレーム番号が前記識別番号に等しい場合、前記システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットを選択するステップを含む請求項５に記載の方法。
前記複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップは、システム・フレーム番号が前記識別番号の選択された部分または順列に等しい場合、前記システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットを選択するステップを含む請求項５に記載の方法。
前記複数のタイム・スロットのうちの１つのタイム・スロットを選択するステップは、システム・フレーム番号が前記識別番号のハッシュに等しい場合、前記システム・フレーム番号に関連するタイム・スロットを選択するステップを含む請求項５に記載の方法。
前記アクセス・サイクルの期間は、前記ワイヤレス通信デバイスに対するページング・サイクルの期間に等しく、前記アクセス信号に対する前記複数の時間間隔のうちの前記１つの時間間隔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た時間間隔に直ちに続く時間間隔を選択するステップを含む請求項１に記載の方法。
前記複数の時間間隔のうちの前記１つの時間間隔を選択するステップは、前記ワイヤレス通信デバイスの報告間隔によって決定されたアクセス・サイクルにおける前記複数の時間間隔のうちの１つの時間間隔を選択するステップを含む請求項１に記載の方法。