增強(qiáng)公平性的幀結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的用戶設(shè)備裝置和基站之間的通信。
【背景技術(shù)】
[0002]該部分介紹可能有助于促進(jìn)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(yīng)當(dāng)被理解為承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)中有什么。
[0003]在增強(qiáng)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(shè)備裝置(UE)的大量設(shè)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(yù)測到2020年，將發(fā)展到每用戶10倍至100倍的機(jī)器/傳感器。用于這樣的機(jī)器的若干應(yīng)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(jī)器傳輸模式的LTE的擴(kuò)展的努力。
[0004]在物聯(lián)網(wǎng)中，很多小機(jī)器類型通信設(shè)備存在，并且偶發(fā)地請求對網(wǎng)絡(luò)的接入。這些用戶設(shè)備裝置必須以能量有效和公平的方式連接到網(wǎng)絡(luò)。分時(shí)Aloha (Slotted Aloha)是用于基于競爭的接入的經(jīng)典技術(shù)?，F(xiàn)代接收機(jī)的能力允許所謂的多分組接收(MPR)。MPR接收機(jī)可以通過多用戶檢測技術(shù)正確地接收多個(gè)用戶的分組，如干擾消除和線性MMSE接收機(jī)。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(shí)Aloha是一種有前景的用于例如利用DS-CSMA的機(jī)器型通信的方法，但是在用于用戶設(shè)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(shè)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(dòng)態(tài)范圍由于近遠(yuǎn)效應(yīng)而發(fā)生。
[0007]在模擬中，觀察到特定百分比的用戶設(shè)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(shè)備裝置不是移動(dòng)的，并且隨著時(shí)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(shè)備花費(fèi)了很多電池電力，并且將導(dǎo)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(shè)備裝置向基站傳送數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù)傳輸在幀結(jié)構(gòu)中進(jìn)行，幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)常規(guī)幀和至少一個(gè)預(yù)留幀。在用戶設(shè)備裝置中，通過檢查基站和用戶設(shè)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(shè)備裝置難以向基站傳送數(shù)據(jù)，例如具有比其他用戶設(shè)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(shè)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(shè)備裝置在預(yù)留幀中傳送數(shù)據(jù)。預(yù)留幀是專用于這樣的不利的設(shè)備以提高其成功傳送數(shù)據(jù)的機(jī)會的特定傳輸幀。這樣，具有較差傳輸狀況的不利的設(shè)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?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)作貢獻(xiàn)。這具有下述優(yōu)點(diǎn):小區(qū)中的幾乎所有設(shè)備可以傳送數(shù)據(jù)并被使用，并且這些設(shè)備不因?yàn)槠鋫鬏敔顩r比其他設(shè)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(shè)備或僅在基站處從其接收低功率信號的設(shè)備在預(yù)留幀時(shí)間中進(jìn)行傳送。因此，來自實(shí)際干擾消除接收機(jī)的殘余干擾相對較小。實(shí)際接收機(jī)輸出性能取決于信道估計(jì)的影響。利用真實(shí)信道估計(jì)，干擾消除將殘差留在剩余信號中。當(dāng)不同的用戶設(shè)備裝置的動(dòng)態(tài)范圍大時(shí)，這些錯(cuò)誤是重要的，因?yàn)椴焕挠脩粼O(shè)備裝置然后在分組誤差率性能方面特別受影響。
[0011]在一個(gè)實(shí)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(shè)備裝置之間的傳輸狀況被直接測試，并且這樣來估計(jì)連接質(zhì)量。基站預(yù)先傳送對用戶設(shè)備裝置已知的測試信號，例如導(dǎo)頻、參考或訓(xùn)練符號。然后，用戶設(shè)備裝置通過接收和評估該信號、例如通過估計(jì)服務(wù)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(jì)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(shè)備裝置將其本身定義為不利的設(shè)備。這樣，用于實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)開銷被保持得低，因?yàn)橐笤诨竞陀脩粼O(shè)備裝置之間沒有額外的信令交換，以使得用戶設(shè)備裝置能夠決定其是不利的設(shè)備。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，如果在預(yù)定義的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)做出了多個(gè)不成功的傳輸嘗試，則確定不利的傳輸狀況。用戶設(shè)備裝置通過對特定數(shù)目的不成功的嘗試(例如，自動(dòng)重復(fù)請求(ARQ)重傳)進(jìn)行計(jì)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(shè)備。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，如果用戶設(shè)備裝置已經(jīng)確定了其是不利的設(shè)備，則用戶設(shè)備裝置請求接入預(yù)留幀。在一個(gè)實(shí)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(qiáng)度、要發(fā)送的數(shù)據(jù)的重要性、用戶設(shè)備裝置的剩余能量水平。這具有下述優(yōu)點(diǎn):如果多個(gè)用戶設(shè)備裝置發(fā)送這樣的請求，則基站可以根據(jù)從用戶設(shè)備裝置接收的附加信息來優(yōu)先處理該請求。
[0014]在一個(gè)實(shí)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(shè)備裝置在特定時(shí)間內(nèi)不成功地嘗試網(wǎng)絡(luò)直至它將其本身確定為不利設(shè)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(qiáng)度，以確定用戶設(shè)備裝置是不利設(shè)備。通過在建立系統(tǒng)時(shí)或在常規(guī)的基礎(chǔ)上廣播這樣的參數(shù)，用戶設(shè)備裝置本身具有足夠的信息來作出其是否是不利設(shè)備并且是作為預(yù)留幀用戶的候選的專用決定。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)留幀是具有比其他幀更低誤分組率的幀。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了較低的誤分組率，因?yàn)轭A(yù)留幀比其他幀更長。較長的幀持續(xù)時(shí)間的解決方案類似于提高不利設(shè)備的功率。盡管如此，非常便宜的設(shè)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(guān)鍵的。因此，與功率控制解決方案相比，提高幀持續(xù)時(shí)間是有利的。此夕卜，這具有降低在預(yù)留幀時(shí)段期間的接收信號功率水平的動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，其中使用碼分多址(CDMA)，較長的幀持續(xù)時(shí)間對應(yīng)于較高的擴(kuò)展因子，這增加了用戶的擴(kuò)展增益，并且從而降低了誤分組率。
[0016]在一個(gè)實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)傳輸。因此，通過為不利用戶預(yù)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(kuò)展的任何種類的多載波調(diào)制信號格式。在該上下文中，術(shù)語幀應(yīng)當(dāng)被理解為，多接入資源在時(shí)間、頻率和碼維度上的實(shí)現(xiàn)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，使用基于隨機(jī)接入的傳輸。提供了一種幀結(jié)構(gòu)用于經(jīng)由分時(shí)AL0HA協(xié)議傳送數(shù)據(jù)。包括常規(guī)幀的至少一個(gè)第一時(shí)間時(shí)隙被提供用于不是不利的用戶設(shè)備裝置的數(shù)據(jù)的傳輸。此外，提供了包括預(yù)留幀的至少一個(gè)第二時(shí)隙，用于不利的用戶設(shè)備裝置的數(shù)據(jù)的傳輸。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)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(shè)備裝置源發(fā)的數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)流包含多個(gè)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(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)常規(guī)幀和至少一個(gè)預(yù)留幀。在一個(gè)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(shè)備源發(fā)的預(yù)留幀中是否包含數(shù)據(jù)。如果接收的數(shù)據(jù)流在預(yù)留幀中包含數(shù)據(jù)，則預(yù)留幀中的數(shù)據(jù)被處理。在預(yù)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?yàn)轭A(yù)留幀具有另一幀持續(xù)時(shí)間，或者在預(yù)留幀中的誤差編碼可能是不同的或類似的。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，用于接收數(shù)據(jù)的方法進(jìn)一步接收用戶設(shè)備裝置對接入預(yù)留幀的允許的請求。作為響應(yīng)，如果條件被滿足并且對應(yīng)信息被提交，則準(zhǔn)許對使用/接入預(yù)留幀的允許。在用戶設(shè)備裝置的確是不利設(shè)備的情況下，準(zhǔn)許對預(yù)留幀的接入的條件被滿足?；炯俣ㄓ脩粼O(shè)備裝置是不利的設(shè)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(qiáng)度、要發(fā)送的數(shù)據(jù)的重要性、用戶設(shè)備裝置的剩余能量水平等。用戶設(shè)備裝置將用于這些狀況的其相應(yīng)值與給定參數(shù)作比較，并且本身決定其是否是不利設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)起小區(qū)時(shí)或在常規(guī)的基礎(chǔ)上，通過基站廣播對應(yīng)參數(shù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了用于根據(jù)上述方法傳送數(shù)據(jù)的設(shè)備。該設(shè)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(shè)備包括判定裝置，用于在確定了不利傳輸狀況時(shí)判定在包括至少一個(gè)常規(guī)幀和至少一個(gè)預(yù)留幀的幀結(jié)構(gòu)的預(yù)留幀中傳送數(shù)據(jù)。此外，該設(shè)備包括用于在預(yù)留幀中傳送數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了用于執(zhí)行上述方法的基站?；景ㄓ糜诮邮諗?shù)據(jù)流的至少一個(gè)接收機(jī)。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(jié)構(gòu)的預(yù)留幀中是否包含數(shù)據(jù)，該幀結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)常規(guī)幀和至少一個(gè)預(yù)留幀。此外，該設(shè)備包括用于處理在預(yù)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(shí)施例的裝置和方法的一些實(shí)施例，在附圖中:
[0023]圖1示出了機(jī)器類型通信情形；
[0024]圖2示出了在示例性機(jī)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(jī)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(yù)留幀的根據(jù)本發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)；
[0027]圖5示意性示出了本發(fā)明的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0028]說明書和附圖僅僅說明本發(fā)明的原理。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)各種布置，盡管沒有明確地描述或示出，但是該布置實(shí)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(xué)目的，以幫助讀者理解發(fā)明人對促進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)所貢獻(xiàn)的發(fā)明的原