专利名称：用于增强接入试探的装置和方法
技术领域：
本发明大体涉及用于无线通信的装置和方法，更确切而言，涉及用于增强接入程序的物联网装置和方法。
背景技术：
物联网(Machine to Machine ;M2)通信的定义为，用户站(或无线通信装置)与核心网络的服务器之间或仅仅是用户站之间的信息交换，该种通信无需任何人机交互便可以完成。由于M2M通信技术具有潜力，因此正针对无线接入网络来开发用于促进实现M2M通信的方法，所述无线接入网络为，例如，全球移动通信系统/通用分组无线业务(GlobalSystem for Mobile Communication/General Packet Radio Service ;GSM/GPRS)、通用移动通讯系统(Universal Mobile Telecommunication System ;UMTS)、Ix 码分多址 2000( IxCode Division Multiple Access2000 ；lx CDMA2000)系统、Ix 高速率分组数据(Ix HighRate Packet Data ;lxHRPD)系统以及长期演进(Long Term Evolution ;LTE)系统等。然而，大多数M2M终端所使用的用于发射数据业务的接入信道是同一服务区域中所有M2M终端的共享公用信道。此外，由于大多数M2M通信是由模块驱动的，因此当模块渗透(module penetration)增大时,接入维度限制(access dimension limit)可能导致接入冲突。由于接入冲突，反向链路(reverse link ;RL)热噪声增加量(rise over thermal ；RoT)会增大并且报告/控制延迟会增长，而RL容量和模块电池寿命会减少。因此，需要这样一种接入试探，其在M2M终端增加时最小化现有服务所受的影响，并且需要提高M2M终端的接入成功率。另一方面，挑战还包括来自M2M终端的RoT贡献、当前RL信道的可能的维度限制以及其他相关问题，例如，宏分集和检测复杂度难题、网络失衡以及载荷和吞吐量难题。额外的考虑还可以包含实施方案、网络定位以及延长终端电池寿命。
发明内容
下文详细描述附图的若干示例性实施例，以进一步详细描述本发明。本发明提供了一种通过无线通信装置来增强接入程序的方法。所述用于增强接入程序的方法包含以下步骤。从基站接收寻呼消息。发送至少一个接入试探。此外，根据终止标准来终止所述至少一个接入试探中剩余的接入试探有效载荷的发送，其中发送接入试探所使用的发射功率低于第一阈值，并且发送接入试探所用的数据速率低于第二阈值。本发明还提供了 一种用于增强接入程序的无线通信装置，所述无线通信装置包含收发器模块和通信协议模块。所述收发器模块执行无线发送和无线接收。所述通信协议模块经由收发器模块从基站接收寻呼消息，经由收发器模块发送至少一个接入试探，并根据终止标准来终止所述至少一个接入试探中剩余的接入试探有效载荷的发射。此外，发送接入试探所使用的发射功率低于第一阈值，并且发送接入试探所用的数据速率低于第二阈值。本发明进一步提供了一种通过无线通信装置来增强接入程序的方法，所述无线通信装置包含用于无线发射和接收的收发器模块。所述用于增强接入程序的方法包含以下步骤。将接入信道划分成多个窄带频分复用(frequency division multiplexing ;FDM)信道。将多个反向链路FDM接入信道(reverse link FDM access channel ;R_FACH)分成多个R-FACH组。确定网络中的基站是否支持接入试探，如果是，那么所述基站加入到至少一个R-FACH组中。维护R-FACH组及其成员的本地表，并在每个接入程序期间在所选择R-FACH中发送接入试探。本发明进一步提供了一种用于增强接入程序的无线通信装置，所述无线通信装置包含收发器模块和通信协议模块。所述收发器模块执行到达网络的无线发射并从网络进行无线接收。所述通信协议模块将接入信道划分成多个窄带频分复用(FDM)信道，将多个反向链路FDM接入信道(R-FACH)分成多个R-FACH组，确定网络中的基站是否支持接入试探。如果是，那么所述基站加入到至少一个R-FACH组中。无线通信装置维护R-FACH组及其成员的本地表，并在每个接入程序期间在所选择R-FACH中发送接入试探。总的来说，本发明的实施例论述了用于增强接入程序的无线通信装置和方法，所述装置和方法能实现这样一种接入试探，其在M2M终端增加时最小化现有服务所受的影响，并且所述装置和方法能提高M2M终端的接入成功率。通过采用本发明所提出的装置和方法，可以减轻(例如)以下问题:来自M2M终端的RoT贡献、当前RL信道的可能的维度限制以及其他相关问题，例如，宏分集和检测复杂度难题、网络失衡以及载荷和吞吐量难题。本发明所提出的装置和方法还可以增强网络定位并增长终端电池寿命。
将附图包含在内是为了进一步理解本发明，这些附图被并入本说明书中并且构成了本说明书的一部分。附图所示为示例性实施例，并且与描述一起解释本发明的原理。图1A是图示了无线通信装置的传统接入程序的示意图。图1B是图示了根据本发明的一个实施例的无线通信装置的接入程序的示意图。图2是对根据本发明的一个实施例的无线通信系统进行图示的示意图。图3是根据本发明的一个实施例的接入试探结构的示意图，所述接入试探结构由图2所描绘的无线通信装置来发射。图4是根据本发明一个实施例的用于增强接入程序的方法的流程图。图5是根据本发明另一个实施例的用于增强接入程序的方法的流程图。图6是根据本发明一个实施例的用于增强接入程序的无线通信系统的示意图。图7是根据本发明一个实施例的用于增强接入程序的方法的流程图。
具体实施例方式下文将参考附图来更加全面地描述本发明的一些实施例，附图中示出了本申请案的一些实施例，但非所有实施例。实际上，本申请案的各个实施例可以按照许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文所提出的实施例；实际上，这些实施例的提供使得本发明满足适用的法律要求。通篇中，相同参考标号指代相同元件。在本发明中，提出了使用接入试探的接入程序增强方法和无线通信装置，所述方法和装置能最小化现有服务所受的影响、实现提前终止和宏分集以及减轻维度限制问题。
通篇中，无线通信装置可以指代用户设备(user equipment ;UE)、移动台、高级移动台、无线终端通信装置、M2M装置等等。无线通信装置可以是(例如)数字电视、数字机顶盒、个人计算机、笔记本PC、平板PC、上网本PC、移动电话、智能手机、水表、气体流量计、电度表、紧急报警装置、传感装置、摄像机等等。此外，基站(base station ;BS)可以指代高级基站(advanced base station ;ABS)、节点 B、增强型节点 B (enhanced node B ;eNB)等等。图1A是图示了无线通信装置的传统接入程序的示意图。参考图1A，两个分开的无线通信装置，例如，移动设备，使用初始发射功率Pe来发射现有服务的两个接入试探100和100S,并且时间段tg表示(例如)Ix网络现有服务的两个接入试探(access probe) 100与100S之间的接入间隙。通常来说，无线通信装置使用相对较强的发射功率Pm来发射M2M接入试探110和110M，以避免接入冲突。M2M接入试探110和IlOM是使用相对较强的发射功率Pm来发射的，希望这能使接入试探110和IlOM足够短暂，从而能在接入间隙tg内到达基站。然而，由于接入信道的维度限制会导致接入试探在时间上的重叠，并且M2M装置之间缺少接入定时信息会产生干扰，例如，在使用纯ALOHA协议时，或者难以实施在接入间隙tg内到达的极短暂接入试探，因此接入试探100与110以及接入试探100S与IlOM之间可能发生冲突，如图1A中所示。尽管现有服务的接入试探与未来M2M试探的重叠不总是产生冲突，但是当已重叠M2M接入试探110和IlOM的发射到基站的发射功率Pm相对较强时，，由于时间相对较短，能量在时间上相对集中，所以一旦时间上重叠，则更有可能发生冲突。因此，本发明的实施例对M2M试探提出了码分复用(code divisionmultiplexing ；CDM)和频分复用(FDM)相结合的二维机制以增强接入信道，从而克服现有技术的维度限制，以便减轻接入冲突并获得其他益处。在CDM方法中，可以增大每个接入试探前导的扩频增益，并且，通过减小接入试探的发射功率，可以减小每个接入试探有效载荷的数据速率。另一方面，在FDM方法中，可以使用FDM或正交频分多址(OrthogonalFrequency DivisionMultiple Access ;0FDMA)子信道,并且可以增大处理增益。图1B是图示了根据本发明的一个实施例的无线通信装置的接入程序的示意图。参考图1B，与图1A类似的，现有设备使用初始发射功率匕，来发射现有服务的两个接入试探100’和100S’，并且时间段tg，表示(例如)Ix网络现有服务的两个接入试探100’与100S’之间的接入间隙。在本发明中，M2M接入试探110’和110M’是使用较低的发射功率PM，来发射的，由于功率较低，所以发射接入试探的时间周期增加到较长。这样做，能够使接入试探110’和110M’足够长，从而能更多的占用接入间隙％，不断地进行试探。尽管存在与现有设备或者其它M2M设备的试探在时间上重叠的可能性，但是，由于接入试探110’和110M’在时间上的延续足够长，尽管图1B中没有示出，但是其可能占满一个或多个接入间隙，所以，仍然能够在一段足够长的时间内独自占用信道，所述的足够长时间为基站成功检测该接入试探所需的时间段。从而使M2M设备能够接入到基站。在一个实施例中，本发明的接入试探110’和110M’可以不必全部完成传输，就能够被基站成功检测到并解码，在由建站成功解码之后，剩余的接入试探不继续传输，这将在下文中进行描述。图2是对根据本发明的一个实施例的无线通信系统进行图示的示意图。参考图2，无线通信系统200可以包含无线通信装置210、网络220以及基站230-232。无线通信装置210包含收发器模块211和通信协议模块212。例如，收发器模块212能够执行到达网络220的无线发射以及从网络220进行无线接收，从而与基站230-232通信。基站230-232可以属于网络220的不同区段，或者基站230-232可以属于同一区段。具体而言,收发器模块211可以包含基带单元(未示出)和射频(radio frequency ；RF)单元(未示出)。所述基带单元可以含有多个硬件装置以执行基带信号处理，所述处理包含模数转换(analog to digital conversion ;ADC) / 数模转换(digital to analogconversion ;DAC)、增益调节、调制/解调、编码/解码等等。RF单元可以接收RF无线信号，将所接收RF无线信号转换成基带信号，基带单元对所述基带信号进行处理；或者，从基带单元接收基带信号，并将所接收基带信号转换成RF无线信号，随后发射所述RF无线信号。RF单元还可以含有多个硬件装置以执行射频转换。例如，RF单元可以包含混频器以使基带信号与载波相乘，所述载波以无线通信系统200的射频进行振荡，其中所述射频可以是GSM系统中使用的900兆赫、1800兆赫或1900兆赫，或者可以是WCDMA系统中使用的900兆赫、1900兆赫或2100兆赫，或者可以是其他频率，这取决于所使用的无线接入技术(radioaccesstechnology ;RAT)。此外,通信协议模块可以包含用于控制收发器模块211的其他功能组件，例如，用作MMI (人机界面)的显示单元和/或小键盘、对应用程序的程序代码或通信协议进行存储的存储单元等等。更具体而言，通信协议模块212可以控制收发器模块211，以便执行接入到网络220和基站230-232的接入程序。通信协 议模块212经由收发器模块211并通过网络220从基站230-232中的一者接收寻呼消息，并且随后经由收发器模块211将至少一个接入试探发射到网络220。图3是根据本发明的一个实施例的接入试探结构的示意图，所述接入试探结构由图2所描绘的无线通信装置来发射。出于说明目的，在此实例中，通信协议模块212从基站230接收寻呼消息。如图3所示，接入试探320包括前导312、增强型接入报头314以及增强型接入数据316，其中，312、314和316的发射时间分别为可配置的或者固定的时间ItlUi和t2，而312、314和316的发射功率分别为Pc^P1和P2。增强型接入报头314以及增强型接入数据316在反向导频信道318上传送。参考图1B和图3，接入试探320在时间上可以足够长，通信协议模块212根据终止标准来终止至少一个接入试探320中剩余的接入试探有效载荷即增强型接入数据316的发射。发射接入试探320所使用的发射功率，例如，P0, P1和P2，低于第一阈值，并且发射接入试探320所用的数据速率低于第二阈值。根据本发明的一个实施例，终止标准的确定依据是，基站230是否已成功地对接入试探320进行解码，以及无线通信装置210是否已从基站230接收到确认。当基站230未成功地对接入试探320进行解码，或者无线通信装置210未从基站230接收到确认时，无线通信装置210继续发射接入试探320。因此，由于对发射功率Pc^P1和P2的开环功率控制并不完善，并且存在干扰波动和信道时间分集，因此基站230可以在无线通信装置210完成发射之前检测出接入试探320并对接入试探320进行解码，从而实现接入试探320的提前终止。此外，因为接入试探320的持续时间可以是寻呼周期的倍数，所以提前终止对于接入试探320而言是有可能的。参考图2和图3，根据本发明的另一个实施例，为了实现针对RL接入试探检测的宏分集或软切换，网络220的多个区段同时监测每个试探320。终止标准的确定依据为:网络220的至少一个区段是否已成功地检测出接入试探320，该检测用于将接入试探320的接入报头314和有效载荷数据即增强型接入数据316报告给服务基站230，以及通过该区段的寻呼信道发送确认；以及无线通信装置210是否已从受监测的前向链路寻呼信道(未示出)接收到确认。当没有区段成功地检测出接入试探320，或者无线通信装置210未从受监测的前向链路寻呼信道接收到确认时，无线通信装置210继续发射接入试探320。根据本发明的一个实施例，第一阈值和第二阈值的确定依据为网络220中的现有服务的至少一个其他接入试探。例如，参考图1B，接入试探320的发射功率和数据速率可以根据图1B所示的接入试探100’和/或100S’的属性来确定，因此接入试探320可以填入接入间隙tg，，而不会影响网络220中的现有服务的接入试探100’和100S’。例如，根据第一阈值和第二阈值的一个实例，图3中的接入试探320的数据速率小于9.6千比特/秒，例如，为2.4千比特/秒。接入试探320可以具有高处理增益，这意味着前导长度&可以是标准化接入试探前导长度的倍数。发射功率Ptl-P2可以根据第一阈值来确定。接入试探320可以具有错误检测和向前纠错(forward error correction ；FEC)机制，以及循环冗余校验(cyclic redundancy check ；CRC)机制,例如,所述错误检测和向前纠错机制的低速率码R=l/4。此外，接入试探320的有效载荷持续时间t2可以是1.25毫秒的倍数，例如，80毫秒。例如,接入试探320的调制方案可以是正交相移键控(quadrature phase-shiftkeying ;QPSK)。表I列出了示例性接入试探320的属性。表权利要求
1.一种增强无线通信装置接入程序的方法，所述方法包括: 从基站接收寻呼消息； 发送至少一个接入试探；以及 根据终止标准来终止所述至少一个接入试探中剩余有效载荷的发送， 其中发送所述接入试探所使用的发射功率低于第一阈值，并且发送所述接入试探所用的数据速率低于第二阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止标准是以下各项中的任意一项或者其组合: 所述基站已成功地对所述接入试探进行解码，以及 所述无线通信装置已从所述基站接收到确认。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在以下各项中的一项或者其组合的情况下，所述无线通信装置继续发送所述接入试探: 所述基站未成功地对所述接入试探进行解码，以及 所述无线通信装置未从所述基站接收到确认。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止标准是以下各项中的任意一项或者其任意组合: 所述无线通信装置所在网络的至少一个区段已成功地检测出所述接入试探， 所述检测用于将所述接入试探的接入报头和有效载荷数据报告给服务基站，以及通过所述区段的寻呼信道发送确 认；以及 所述无线通信装置已从受监测的前向链路寻呼信道接收到所述确认。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在以下各项中的一项或者其组合的情况下，所述无线通信装置继续发送所述接入试探: 没有区段成功地检测出所述接入试探，以及 所述无线通信装置未从所述受监测的前向链路寻呼信道接收到所述确认。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值和所述第二阈值的确定依据所述网络中的现有服务的至少一个其他接入试探。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信装置为物联网设备。
8.一种用于增强接入程序的无线通信装置，包括: 收发器模块，其执行无线发送和无线接收；以及 通信协议模块，其经由所述收发器模块从基站接收寻呼消息，经由所述收发器模块发送至少一个接入试探，并根据终止标准来终止所述至少一个接入试探中剩余的接入试探有效载荷的发送， 其中发送所述接入试探所使用的发射功率低于第一阈值，并且发送所述接入试探所用的数据速率低于第二阈值。
9.根据权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述终止标准是以下各项中的任意一项或者其组合: 所述基站已成功地对所述接入试探进行解码，以及 所述无线通信装置已从所述基站接收到确认。
10.根据权利要求9所述的无线通信装置，其特征在于，在以下各项中的一项或者其组合的情况下，所述无线通信装置继续发送所述接入试探: 所述基站未成功地对所述接入试探进行解码，以及 所述无线通信装置未从所述基站接收到确认。
11.根据权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述终止标准是以下各项中的任意一项或者其任意组合: 所述无线通信装置所在网络的至少一个区段已成功地检测出所述接入试探， 所述检测用于将所述接入试探的接入报头和有效载荷数据报告给服务基站，以及通过所述区段的寻呼信道发送确认；以及 所述无线通信装置已从受监测的前向链路寻呼信道接收到所述确认。
12.根据权利要求11所述的无线通信装置，其特征在于，在以下各项中的一项或者其组合的情况下，所述无线通信装置继续发送所述接入试探: 没有区段成功地检测出所述接入试探，以及 所述无线通信装置未从所述受监测的前向链路寻呼信道接收到所述确认。
13.根据权利要求8所 述的无线通信装置，其特征在于，所述第一阈值和所述第二阈值的确定依据为所述网络中的现有服务的至少一个其他接入试探。
14.根据权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置为物联网设备。
全文摘要
一种用于增强接入程序的方法和无线通信装置。所述用于增强接入程序的无线通信装置包含收发器模块和通信协议模块。所述收发器模块执行无线发送并进行无线接收。所述通信协议模块经由所述收发器模块从基站接收寻呼消息，经由所述收发器模块发送至少一个接入试探，并根据终止标准来终止所述至少一个接入试探中剩余的接入试探有效载荷的发送。此外，发送所述接入试探所使用的发射功率低于第一阈值，并且发送所述接入试探所用的数据速率低于第二阈值。
文档编号H04W74/08GK103179677SQ20131008460
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者王曙, 杨鸿魁 申请人:美商威睿电通公司