JP6860686B2 - バルクRACH MTC(machine type communication)送信 - Google Patents

バルクRACH MTC(machine type communication)送信 Download PDF

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Description

優先権の主張
本出願は、2017年3月10日に出願された、発明の名称が「RACH Bundling for Massive MTC Deployments」であって、代理人整理番号TPRO 00301、仮出願番号第62/469,920号に対する優先権を主張し、それ全てが本出願の譲受人に譲渡されており、それの全体が参照により本明細書に明示的に援用されている。
本発明は、一般に、無線通信に関し、より詳細には、バルクRACH(Random Access Channel)送信を送信するための装置および方法に関する。
MTC(machine type communication)は、必ずしも人的交流を必要としない1つ以上のエンティティが関与するデータ通信の形態である。特定の実施態様に応じて、MTC装置は、1つ以上のサーバまたは他の装置と通信してもよい。ネットワークオペレータは、MTCサーバがネットワークオペレータによって制御されているかどうかにかかわらず、MTCサーバへのネットワーク接続を提供する。MTC装置は、通常、MTC用に装備され、公衆移動通信網(PLMN)を介してMTCサーバ及び/又は他のMTC装置と通信するユーザ機器(UE)装置である。状況によっては、MTC装置はまた、他のエンティティとの有線又は無線接続を介してローカルに通信してもよい。
MTC装置は、様々な用途でますます使用されている。一般的な使用分野のいくつかの例には、セキュリティ、追跡、健康、支払い、遠隔診断、計量及び家電が含まれる。多くの具体的な用途のいくつかには、監視システム制御、(例えば、建物への)物理的アクセスの制御、フリート管理、注文管理、資産追跡、ナビゲーション、交通情報、道路通行料、販売時点管理、自動販売機、ゲーム機、バイタルサイン監視、Webアクセス遠隔医療ポイント、センサ、照明、ポンプ、バルブ、及びエレベーターの遠隔保守および制御、車両診断、電力、ガス、水道、および暖房の計量、格子制御、デジタルフォトフレーム、カメラ、及び電子書籍の管理および制御などが含まれる。
大規模なMTC(machine type communication)の展開では、ネットワークに接続するために非常に多くの低電力バッテリー駆動装置が必要である。これらの小型MTC装置は、非常に長いバッテリー寿命(10〜20年)を実現するために、駆動するために非常に小さいエネルギーを消費する。MTC装置は、定期的な及び/又はイベント駆動型のデータを自律的に送信する。従って、多くの場合、小さな地域内に展開されたバルクの装置は、ネットワークに同時に接続を試みるかもしれない。LTEのような多くの無線システムは、装置がRACH(Random Access Channel)を用いてネットワークに接続するための手順を有する。各々の装置は、定期的な時間・周波数リソースを用いて送信される固有のIDを割り当てられる。これらの同時送信は、十分なリソースが利用できない場合、又は複数の装置がそれらの送信のために同じリソースを使用する場合に、輻輳を引き起こすかもしれない。
中間局は、複数のMTC装置から、MTC(machine type communication) RACH(Random Access Channel)送信を受信し、基地局にバルクRACH送信で送信する。前記バルクRACH送信は、少なくとも2つの装置からの前記RACH送信を表す。
図1は、基地局、基地局にバルクRACH送信を送信する中間局、及び複数のMTC装置を含む通信システムのブロック図である。
図2は、MTC RACHチャネル及びバルクRACHチャネルの時間・周波数の図である。
図3は、中間局からバルクRACH送信を送信する方法のフローチャートである。
本明細書で説明する例では、いくつかの中間局のそれぞれは、中間局の地理的サービスエリア内の複数のMTC装置からRACH送信を受信し、MTC装置にサービスを提供する基地局にバルクRACH送信を送信する。バルクRACH送信は、複数のMTC装置がRACHを送信したことを基地局に少なくとも示す。MTC装置及び中間局は、基地局の地理的サービスエリア内に位置する。従って、基地局のサービスエリア内のMTC装置の少なくともいくつかはグループに分けられ、中間局は、関連グループ内の複数のMTC装置を表すバルクRACHを送信する。バルクRACH送信は、MTC装置に通信リソースを割り当てるための手順を実施してもよい。通信リソースは、基地局との通信用であってもよいし、中間局との通信用であってもよい。このとき、例えば、中間局は中継局である。割り当て又は通信リソースは、中間局、基地局、又はその2つの組み合わせによって行われる。
図1は、基地局102、基地局102にバルクRACH送信110を送信する中間局104、及び複数のMTC装置106、108を含む通信システム100のブロック図である。図1の例では、5つのMTC装置が図示されているが、多くの状況では、多数のMTC装置が含まれていてもよい。基地局102は、地理的な基地局サービスエリア112内で無線サービスを提供する。基地局102は、任意のタイプの基地局、アクセスポイント、無線ヘッド、eNodeB、又は地理的なサービスエリア内で信号を送信する機能、及び本明細書に記載の機能を実行可能な他の装置であり得る。中間局104は、任意の中継局、基地局、アクセスポイント、中間ノード、又は本明細書で説明される機能を有するトランシーバ局であり得る。いくつかの状況では、中間局104は、UE装置又はMTC UE装置であり得る。そのような状況では、中間局104は、クラスタヘッドMTC装置と呼ばれることもある。
MTC装置106、108は、MTC(machine type communication)を使用する装置であり、そうでなければ、通信システム100上で動作するユーザ機器(UE)装置である。本明細書の例では、通信システム100は、本明細書の説明により適合されるように、3GPP通信の少なくとも1つの改訂に従って動作するが、状況によっては、説明される原理及び技術は、他のタイプのシステムに適用されてもよい。
従来のシステムでは、各MTC装置106、108は、上りリンク送信のためにMTC装置に割り当てられる通信リソースを有する手順を開始するために、RACH(Random Access Channel)送信を基地局102に送信する。しかし、本明細書の例では、MTC装置は、RACH送信を中間局104に送信し、RACHを基地局102に送信しない。中間局が利用できない状況では、MTC装置はRACH送信を基地局102に直接送信する。中間局104は、受信部114、送信部116、及び制御部118を備える。ほとんどの場合、受信部114は、MTC装置と通信する第1トランシーバの一部であり、送信部116は、基地局と通信する第2トランシーバの一部である。制御部118は、任意のコントローラ、プロセッサ、電子回路、論理回路、処理回路、又は本明細書で説明する機能を管理し、中間装置104の全体的な機能を促進する処理装置である。受信部114は、複数のMTC装置106、108各々からRACH送信120、122を受信する。送信部116は、MTC装置からのRACHを表すバルクRACH送信を基地局102に送信する。状況によっては、バルクRACH送信110は、MTC RACH送信120、122に含まれる全ての情報を含む。LTEシステムにおけるそのような実装においてバルクRACH送信を送信するための適切な技術の一例は、複数のMTC装置からの情報を収容するために、RACH送信フォーマットを修正することを含む。別の例では、バルクRACH送信110は、MTC RACH送信に含まれる全ての情報を含まないが、複数のMTC装置がRACHを提示していることを少なくとも基地局102に示す。そのような指示のために適切な技術の一例は、バルクRACH送信に使用される特定のシーケンス又はシーケンスの数を指定及び予約することが含まれ、他のシーケンスは、個々のRACH送信に使用される。例えば、LTE規格に従って動作するシステムにおいて、ルートZadoff−Chu(ZC)シーケンスの巡回シフトに基づくプリアンブルが使用される。特定の巡回シフトのプリアンブルは、RACHをバルクRACH送信として指定するために使用され得る。状況によっては、バルクRACH送信は、RACHを提示するMTC装置の数、通信リソース及び/又は各MTC装置によって要求される帯域幅のタイプ、及び/又は全てのMTC装置によって要求される総帯域幅に関する情報を含む。状況によっては、他の情報も含まれていてもよい。一例では、バルクRACH送信は、第1MTC装置によって送信される第1シーケンス及び第2MTC装置によって送信される第2シーケンスを表す第3シーケンスを有する。中間局は、バルクRACH送信のためのシーケンスを選択するために、LUT(Look−Up−Table)を適用し得る。例えば、第1シーケンスは、2つの装置のための2つのRACH送信を表してもよく、第2シーケンスは、3つの装置のための3つのRACH送信などを表し得る。また、バルクRACHシーケンスは、装置が各グループ内でMTC RACH送信を送信する機能であってもよい。
上述のように、従来のシステムでは、RACHを送信することによって同時にリソースを奪い合う多数のMTC装置は、多数の送信の衝突及び遅延を引き起こし得る。従来の技術では、RACH送信のためのリソースは、基地局の地理的サービスエリア112内の全てのMTC装置に利用可能である。しかし、本明細書で説明される例によれば、RACHリソースは、中間装置104に送信するMTC装置の各グループによって利用され得る。従って、第1地理的エリア124内の複数のMTC装置106、108は、2つのグループ間の送信衝突なしに、第2地理的エリア128内のMTC装置126の第2グループと同じRACHリソースを使用し得る。第2中間装置130は、バルクRACH送信を基地局102に送信する。
MTC装置のグループ間においてRACHリソースを再利用することに加えて、状況によっては、RACHのプリアンブルシーケンスも再利用し得る。そのようなスキームは、中間局104がそれほど複雑ではない受信部116を有することを可能にし、受信部116での処理遅延を低減する。地理空間の多様性は、複数の装置が同じプリアンブルシーケンスを送信することを可能にする。例えば、あるMTC装置は、シーケンスを使用して第1中間局(ノード1)にRACHを送信し、他のMTC装置は、同じシーケンスを使用して他の中間局(ノード2)にRACHを送信し得る。中間局(ノード)が互いに十分に離れている場合、それぞれの受信機での干渉が軽減される。
図1では2つのMTC装置のみを図示しているが、2つ以上のMTC装置が中間局104にMTC RACH送信を送信していてもよい。状況によっては、中間局104は、MTC RACH送信を受信したら、バルクRACH送信を生成して送信する。しかし、他の状況では、中間局104は、特定のバルクRACH送信で表されるRACHを決定するために、受信したMTC RACH送信に基準を適用してもよい。例えば、中間局104は、同様の優先度を有するMTC RACHを同じバルクRACH送信にグループ化してもよく、より低い優先度を有するバルクRACHのRACH送信前に、より高い優先度のMTC RACHを表すバルクRACH送信を送信してもよい。加えて、中間局104は、最小数のMTC RACH送信が受信されたとき、バルクRACH送信のみを送信するように構成されてもよい。以下で説明するように、MTC RACH送信及びバルクRACH送信に割り当てられる時間・周波数チャネルは、異なる周波数、持続期間、及び周期性を有していてもよい。
図2は、MTC RACHチャネル202及びバルクRACHチャネル204の時間・周波数の図である。本明細書の例では、バルクRACHチャネル204は第1周波数(F1)206を有し、MTC RACHチャネル202は第2周波数(F2)208を有する。適切な周波数の例は、第1周波数F1 206として800 MHz、第2周波数F2 208として5 GHzを含む。MTC装置は、周期的送信期間210〜214の間にMTC RACH送信を送信でき、中間装置は、周期的送信期間216〜218の間にバルクRACH送信を送信できる。2つのチャネルの送信期間は、異なる期間を有していてもよい。バルクRACHチャネル204の送信期間(T1)220は、MTC RACHチャネル202の送信期間(T2)222とは異なる。図2の例では、送信期間T1 220は、送信期間T2 222よりも長い。そのような取り決めは、MTCでの遅延が許容できる場合、適用されてもよい。この場合、中間局は、バルクRACHを基地局に送信する前に、多くのMTC装置からのRACH送信を蓄積するために、より長く待機する。この効率は、一般にほとんどのMTCアプリケーションで許容される遅延の増加に至る。状況によっては、送信期間T2 222は送信期間T1 220よりも長い。これは、中間局によるRACHリソースの非効率的な使用が許容される場合、又はMTC装置におけるアプリケーションが遅延を許容できない場合、役立つ可能性がある。本明細書の例では、送信期間はシステム100によって動的に調整される。状況によっては、送信期間は、半静的に調整されてもよい。選択された期間は、地理的エリア124内のMTC装置の数、予想される各MTC装置からのRACH送信の数、基地局の地理的なサービスエリア112内の中間局を利用するMTCグループの数、及び中間局及び基地局の受信部の両方において復号/処理遅延を決定するプリアンブルシーケンスの数のうち1つ以上を含む要素に基づいてもよい。
図2の例では、中間局は、バルクRACHチャネルの送信期間218内で、MTC RACHチャネルの送信期間213、214内で送信されたMTC RACH送信を表すバルクRACH送信110を送信する。
図3は、中間局からバルクRACH送信を送信する方法のフローチャートである。図3のステップは、以下で示されている順序とは異なる順序で実行されてもよく、いくつかのステップは1つのステップに結合されてもよい。追加のステップが実行されてもよく、いくつかのステップは省略されてもよい。この例では、方法は、中間局104のような中間局によって実行される。
ステップ302において、第1MTC RACH送信は、中間局の地理的サービスエリア内の第1MTC装置から受信される。
ステップ304において、第2MTC RACH送信は、中間局の地理的サービスエリア内の第2MTC装置からから受信される。
ステップ306において、バルクRACH送信は基地局に送信され、バルクRACH送信は、第1MTC RACH送信及び第2MTC RACH送信を表す。上述のように、第1MTC装置及び第2MTC装置によって使用されるRACHリソースは、他の中間局地理的サービスエリア内の他のグループの他のMTC装置によって使用される同じリソースであってもよい。加えて、プリアンブルシーケンスも、RACH送信のMTCグループによって再利用されてもよい。上述のように、状況によっては、バルク送信は、第1MTC装置によって送信される第1シーケンス及び第2MTC装置によって送信される第2シーケンスを表す第3シーケンスを有し得る。さらに、中間局は、バルクRACH送信のためのシーケンスを選択するために、LUT(Look−Up−Table)を適用し得る。例えば、第1シーケンスは、2つの装置の2つのRACHを表してもよく、第2シーケンスは、3つの装置の3つのRACHなどを表し得る。また、バルクRACHシーケンスは、装置が各グループ内でMTC RACH送信を送信する機能であってもよい。
明らかに、本発明の他の実施形態および変形はこれらの教示を考慮して当業者には容易に思い浮かぶであろう。上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではない。本発明は、上記の明細書および添付の図面と併せて見たときに、すべてのそのような実施形態および変形形態を含む添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。従って、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲をその均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。

Claims (17)

  1. 第1MTC装置から、第1MTC(machine type communication) RACH(Random Access Channel)送信を受信し、第2MTC装置から第2MTC RACH送信を受信する受信部と、
    基地局に、前記第1MTC RACH送信及び前記第2MTC RACH送信を表すバルクRACH送信を送信する送信部と、を備える中間局。
  2. 前記バルクRACH送信は、RACHアグリゲータによって送信される前記バルクRACH送信を示すシーケンスを有し、複数のMTC装置からの複数のRACHを表す、請求項1に記載の中間局。
  3. 前記バルクRACH送信は、前記中間局にRACHを送信するMTC装置の数を示す、請求項1に記載の中間局。
  4. 前記中間局は、複数のシーケンスから前記バルクRACH送信のためのシーケンスを選択するためにLUT(Look−Up−Table)を適用し、
    前記複数のシーケンスの各々は、RACHを提示するMTC装置の数に関連付けられる、請求項3に記載の中間局。
  5. 前記バルクRACH送信は、前記第1MTC装置の第1識別子及び前記第2MTC装置の第2識別子を示す、請求項1に記載の中間局。
  6. 前記バルクRACH送信のシーケンスは、前記第1識別子及び前記第2識別子を示す、請求項5に記載の中間局。
  7. 前記第1MTC RACH送信は、第1シーケンスを有し、
    前記第2MTC RACH送信は、第2シーケンスを有し、
    前記バルクRACH送信は、前記第1シーケンス及び前記第2シーケンスを表す第3シーケンスを有する、請求項1に記載の中間局。
  8. 前記中間局は、
    第1キャリア周波数及び第1チャネル反復送信期間を有するMTC RACHチャネルを介して、MTC装置からMTC RACH送信を受信し、
    第2キャリア周波数及び第2チャネル反復送信期間を有するバルクRACHチャネルを介して、前記バルクRACH送信を前記基地局に送信し、
    前記第1チャネル反復送信期間は、前記MTC RACHチャネルにおける前記MTC RACH送信の周期的な送信期間を表し、
    前記第2チャネル反復送信期間は、前記バルクRACHチャネルにおける前記バルクRACH送信の周期的な送信期間を表す、請求項1に記載の中間局。
  9. 前記第1チャネル反復送信期間は、第1チャネル期間を有し、
    前記第2チャネル反復送信期間は、前記第1チャネル期間とは異なる第2チャネル期間を有し、
    前記第1チャネル期間は、前記MTC RACHチャネルにおいて前記MTC RACHを送信する期間を表し、
    前記第2チャネル期間は、前記バルクRACHチャネルにおいて前記バルクRACHを送信する期間を表す、請求項に記載の中間局。
  10. 前記受信部及び前記送信部は、3GPP(Third Generation Parynership Project) LTE(Long Term Evolution)通信仕様の少なくとも1つの改訂に従って動作する、請求項1に記載の中間局。
  11. 第1中間局及び第2中間局を備える無線通信システムであって、
    前記第1中間局は、
    前記第1中間局の地理的サービスエリア内の第1MTC装置から、第1MTC(machine type communication) RACH(Random Access Channel)送信を受信し、前記第1中間局の地理的サービスエリア内の第2MTC装置から第2MTC RACH送信を受信する第1受信部と、
    基地局に、前記第1MTC RACH送信及び前記第2MTC RACH送信を表すバルクRACH送信を送信する第1送信部と、を備え、
    前記第2中間局は、
    前記第2中間局の地理的サービスエリア内の第3MTC装置から、第3MTC RACH送信を受信し、前記第2中間局の地理的サービスエリア内の第4MTC装置から第4MTC RACH送信を受信する第2受信部と、
    前記基地局に、前記第3MTC RACH送信及び前記第4MTC RACH送信を表す第2バルクRACH送信を送信する第2送信部と、を備え、
    同一の通信リソースは、前記第1中間局の地理的サービスエリア及び前記第2中間局の地理的サービスエリア内のMTC RACH送信に割り当てられる、システム。
  12. 前記第1中間局の地理的サービスエリアにおけるMTC RACH送信に割り当てられる少なくとも1つのプリアンブルは、前記第2中間局の地理的サービスエリアにおけるMTC RACH送信に割り当てられる、請求項11に記載のシステム。
  13. 中間局が、前記中間局の地理的サービスエリア内の第1MTC装置から、第1MTC(machine type communication) RACH(Random Access Channel)送信を受信することと、
    前記中間局が、前記中間局の地理的サービスエリア内の第2MTC装置から、第2MTC RACH送信を受信することと、
    前記中間局が、基地局に、前記第1MTC RACH送信及び前記第2MTC RACH送信を表すバルクRACH送信を送信することと、を含む方法。
  14. 前記バルクRACH送信は、RACHアグリゲータによって送信される前記バルクRACH送信を示すシーケンスを有し、複数のMTC装置からの複数のRACHを表す、請求項13に記載の方法。
  15. 前記バルクRACH送信は、前記中間局にRACHを送信するMTC装置の数を示す、請求項13に記載の方法。
  16. 前記バルクRACH送信は、前記第1MTC装置の第1識別子及び前記第2MTC装置の第2識別子を示す、請求項13に記載の方法。
  17. 中継局のプロセッサであって、
    前記プロセッサは、
    第1MTC(machine type communication)装置から、第1MTC RACH(Random Access Channel)送信を受信し、
    第2MTC装置から、第2MTC RACH送信を受信し、
    基地局に、前記第1MTC RACH送信及び前記第2MTC RACH送信を表すバルクRACH送信を送信する、プロセッサ。
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