增強公平性的幀結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在蜂窩網(wǎng)絡中的用戶設備裝置和基站之間的通信。
【背景技術】
[0002]該部分介紹可能有助于促進對本發(fā)明的更好理解的各方面。因此，該部分的陳述要在這方面被閱讀，并且不應當被理解為承認現(xiàn)有技術中有什么。
[0003]在增強的4G無線系統(tǒng)中，并且特別是在未來的5G無線系統(tǒng)中，例如用戶設備裝置(UE)的大量設備將存在于例如eNobeB這樣的基站的覆蓋區(qū)域中。對于范例“物聯(lián)網(wǎng)”已知的情景，預測到2020年，將發(fā)展到每用戶10倍至100倍的機器/傳感器。用于這樣的機器的若干應用將需要全國范圍的覆蓋，并且便于接入因特網(wǎng)。鑒于此，3GPP已經(jīng)開始了對例如用于支持機器傳輸模式的LTE的擴展的努力。
[0004]在物聯(lián)網(wǎng)中，很多小機器類型通信設備存在，并且偶發(fā)地請求對網(wǎng)絡的接入。這些用戶設備裝置必須以能量有效和公平的方式連接到網(wǎng)絡。分時Aloha (Slotted Aloha)是用于基于競爭的接入的經(jīng)典技術。現(xiàn)代接收機的能力允許所謂的多分組接收(MPR)。MPR接收機可以通過多用戶檢測技術正確地接收多個用戶的分組，如干擾消除和線性MMSE接收機。這樣的多天線和/或多碼系統(tǒng)使用例如直接序列碼分多址(DS-CDMA)信號格式。
[0005]盡管具有MPR的分時Aloha是一種有前景的用于例如利用DS-CSMA的機器型通信的方法，但是在用于用戶設備裝置的子集的吞吐量的公平和能量效率方面存在缺陷。
[0006]在用戶設備裝置在特定小區(qū)區(qū)域中分布(例如，宏或微小區(qū))的情形下，接收信號功率的較大動態(tài)范圍由于近遠效應而發(fā)生。
[0007]在模擬中，觀察到特定百分比的用戶設備裝置，例如20%，具有非常大數(shù)目的重發(fā)，并且具有用于成功接收的大的延遲。這些用戶裝備裝置在獲得對系統(tǒng)的公平接入中有困難。在物聯(lián)網(wǎng)的范例下，這些用戶設備裝置不是移動的，并且隨著時間將不位于具有更好傳輸狀況的位置中。
[0008]大量的重傳為這些設備花費了很多電池電力，并且將導致差的吞吐量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種對上述問題的解決方案，并且提高吞吐量并且在上述情形下節(jié)省電池電力。
[0010]本發(fā)明涉及一種用于在無線通信系統(tǒng)中從用戶設備裝置向基站傳送數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù)傳輸在幀結構中進行，幀結構包括至少一個常規(guī)幀和至少一個預留幀。在用戶設備裝置中，通過檢查基站和用戶設備裝置之間的傳輸鏈路來確定不利的傳輸狀況。如果特定用戶設備裝置難以向基站傳送數(shù)據(jù)，例如具有比其他用戶設備裝置更高的誤比特率或高分組丟失，則存在不利的傳輸狀況。如果確定了沒有不利的傳輸狀況，則用戶設備裝置在常規(guī)幀中傳送數(shù)據(jù)。如果確定了這樣的不利的傳輸狀況，則用戶設備裝置在預留幀中傳送數(shù)據(jù)。預留幀是專用于這樣的不利的設備以提高其成功傳送數(shù)據(jù)的機會的特定傳輸幀。這樣，具有較差傳輸狀況的不利的設備(例如，由于它們在小區(qū)中的物理位置)被系統(tǒng)優(yōu)選以能夠對整個系統(tǒng)作貢獻。這具有下述優(yōu)點:小區(qū)中的幾乎所有設備可以傳送數(shù)據(jù)并被使用，并且這些設備不因為其傳輸狀況比其他設備的傳輸狀況更差而被忽略。僅具有與基站的特定距離的設備或僅在基站處從其接收低功率信號的設備在預留幀時間中進行傳送。因此，來自實際干擾消除接收機的殘余干擾相對較小。實際接收機輸出性能取決于信道估計的影響。利用真實信道估計，干擾消除將殘差留在剩余信號中。當不同的用戶設備裝置的動態(tài)范圍大時，這些錯誤是重要的，因為不利的用戶設備裝置然后在分組誤差率性能方面特別受影響。
[0011]在一個實施例中，如果從基站接收到的信號低于閾值，則確定不利的傳輸狀況。因此，在基站和用戶設備裝置之間的傳輸狀況被直接測試，并且這樣來估計連接質量。基站預先傳送對用戶設備裝置已知的測試信號，例如導頻、參考或訓練符號。然后，用戶設備裝置通過接收和評估該信號、例如通過估計服務小區(qū)的接收功率水平，來決定其是否低于閾值。此外，還可以估計鄰居小區(qū)的接收功率水平，并且相對功率水平差可以用作性能度量。在所接收的信號的功率水平低于閾值的情況下，用戶設備裝置將其本身定義為不利的設備。這樣，用于實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)開銷被保持得低，因為要求在基站和用戶設備裝置之間沒有額外的信令交換，以使得用戶設備裝置能夠決定其是不利的設備。
[0012]在一個實施例中，如果在預定義的時間內(nèi)已經(jīng)做出了多個不成功的傳輸嘗試，則確定不利的傳輸狀況。用戶設備裝置通過對特定數(shù)目的不成功的嘗試(例如，自動重復請求(ARQ)重傳)進行計數(shù)，來確定傳送數(shù)據(jù)是困難的，并且然后將其本身定義為不利的設備。
[0013]在一個實施例中，如果用戶設備裝置已經(jīng)確定了其是不利的設備，則用戶設備裝置請求接入預留幀。在一個實施例中，這經(jīng)由上行鏈路控制信道上的請求來完成。這樣的請求可以包含附加信息，例如不成功嘗試的次數(shù)、從基站接收的測試信號的信號強度、要發(fā)送的數(shù)據(jù)的重要性、用戶設備裝置的剩余能量水平。這具有下述優(yōu)點:如果多個用戶設備裝置發(fā)送這樣的請求，則基站可以根據(jù)從用戶設備裝置接收的附加信息來優(yōu)先處理該請求。
[0014]在一個實施例中，基站廣播用于確定不利傳輸狀況的參數(shù)。這樣的參數(shù)可以是用戶設備裝置在特定時間內(nèi)不成功地嘗試網(wǎng)絡直至它將其本身確定為不利設備的次數(shù)。此夕卜，這樣的參數(shù)可以是從基站接收到的測試信號的信號強度，以確定用戶設備裝置是不利設備。通過在建立系統(tǒng)時或在常規(guī)的基礎上廣播這樣的參數(shù)，用戶設備裝置本身具有足夠的信息來作出其是否是不利設備并且是作為預留幀用戶的候選的專用決定。
[0015]在一個實施例中，預留幀是具有比其他幀更低誤分組率的幀。在一個實施例中，實現(xiàn)了較低的誤分組率，因為預留幀比其他幀更長。較長的幀持續(xù)時間的解決方案類似于提高不利設備的功率。盡管如此，非常便宜的設備的功率范圍是非常有限的，而且最重要的是，電池壽命是非常關鍵的。因此，與功率控制解決方案相比，提高幀持續(xù)時間是有利的。此夕卜，這具有降低在預留幀時段期間的接收信號功率水平的動態(tài)范圍的優(yōu)點。在一個實施例中，其中使用碼分多址(CDMA)，較長的幀持續(xù)時間對應于較高的擴展因子，這增加了用戶的擴展增益，并且從而降低了誤分組率。
[0016]在一個實施例中，使用多載波傳輸系統(tǒng)。多載波傳輸系統(tǒng)提供在時間和頻率空間上的區(qū)分，并且經(jīng)由子載波和子載波組、物理資源塊來實現(xiàn)傳輸。因此，通過為不利用戶預留這樣的物理資源塊，子載波集合專用于這樣的用戶，并且其他用戶使用無線電資源的其余部分。多載波傳輸系統(tǒng)可以是OFDM、多載波CDMA、基于濾波器組的多載波(FBMC)、1TA-OFDM或利用CDMA或加上擴展的任何種類的多載波調制信號格式。在該上下文中，術語幀應當被理解為，多接入資源在時間、頻率和碼維度上的實現(xiàn)。
[0017]在一個實施例中，使用基于隨機接入的傳輸。提供了一種幀結構用于經(jīng)由分時AL0HA協(xié)議傳送數(shù)據(jù)。包括常規(guī)幀的至少一個第一時間時隙被提供用于不是不利的用戶設備裝置的數(shù)據(jù)的傳輸。此外，提供了包括預留幀的至少一個第二時隙，用于不利的用戶設備裝置的數(shù)據(jù)的傳輸。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種用于在無線傳輸系統(tǒng)中由基站接收數(shù)據(jù)的方法。在基站處接收從用戶設備裝置源發(fā)的數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)流包含多個幀，例如在多載波傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)流包含物理資源塊形式的子載波集合。幀結構包括至少一個常規(guī)幀和至少一個預留幀。在一個步驟中，確定所接收的數(shù)據(jù)流在從具有不利傳輸狀況的設備源發(fā)的預留幀中是否包含數(shù)據(jù)。如果接收的數(shù)據(jù)流在預留幀中包含數(shù)據(jù)，則預留幀中的數(shù)據(jù)被處理。在預留幀中接收到的數(shù)據(jù)的處理可以類似于處理任何其他數(shù)據(jù)，或者可以存在特定限制，例如因為預留幀具有另一幀持續(xù)時間，或者在預留幀中的誤差編碼可能是不同的或類似的。
[0019]在一個實施例中，用于接收數(shù)據(jù)的方法進一步接收用戶設備裝置對接入預留幀的允許的請求。作為響應，如果條件被滿足并且對應信息被提交，則準許對使用/接入預留幀的允許。在用戶設備裝置的確是不利設備的情況下，準許對預留幀的接入的條件被滿足。基站假定用戶設備裝置是不利的設備的狀況例如是不成功嘗試的次數(shù)、從基站接收的測試信號的信號強度、要發(fā)送的數(shù)據(jù)的重要性、用戶設備裝置的剩余能量水平等。用戶設備裝置將用于這些狀況的其相應值與給定參數(shù)作比較，并且本身決定其是否是不利設備。在一個實施例中，當發(fā)起小區(qū)時或在常規(guī)的基礎上，通過基站廣播對應參數(shù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了用于根據(jù)上述方法傳送數(shù)據(jù)的設備。該設備包括用于確定不利傳輸狀況的傳輸狀況控制器。此外，該設備包括判定裝置，用于在確定了不利傳輸狀況時判定在包括至少一個常規(guī)幀和至少一個預留幀的幀結構的預留幀中傳送數(shù)據(jù)。此外，該設備包括用于在預留幀中傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了用于執(zhí)行上述方法的基站。基站包括用于接收數(shù)據(jù)流的至少一個接收機。此外，基站包括數(shù)據(jù)控制器，用于確定接收的數(shù)據(jù)流在幀結構的預留幀中是否包含數(shù)據(jù)，該幀結構包括至少一個常規(guī)幀和至少一個預留幀。此外，該設備包括用于處理在預留幀中接收到的數(shù)據(jù)的處理器。
【附圖說明】
[0022]現(xiàn)在僅通過示例的方式并且參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置和方法的一些實施例，在附圖中:
[0023]圖1示出了機器類型通信情形；
[0024]圖2示出了在示例性機器類型情形中的成功接收的延遲；
[0025]圖3示出了在示例性機器類型情形中的用于成功接收的重傳嘗試的數(shù)目；
[0026]圖4示出了包括預留幀的根據(jù)本發(fā)明的幀結構；
[0027]圖5示意性示出了本發(fā)明的方法。
【具體實施方式】
[0028]說明書和附圖僅僅說明本發(fā)明的原理。因此，應當理解，本領域的技術人員將能夠設計各種布置，盡管沒有明確地描述或示出，但是該布置實現(xiàn)本發(fā)明的原理并且被包括在其精神和范圍內(nèi)。此外，這里闡述的所有示例主要明確意在是僅用于教學目的，以幫助讀者理解發(fā)明人對促進現(xiàn)有技術所貢獻的發(fā)明的原