使用随机接入信道来发送关键任务小数据的方法与流程

本申请通常涉及无线电信，并且特别地涉及使用随机接入信道在无线网络中发送关键任务小数据的方法。
背景技术：
：在典型的无线通信环境(例如，长期演进(LTE))中，用户设备(UE)经由基站(也称为“演进型节点-B(Node-B)”(eNB))利用一个或多个服务网络来传送语音和/或数据信号。在这种无线通信系统中，UE可以发起随机接入过程来与基站通信以便执行许多事件。取决于UE所使用的随机接入信道(RACH)资源是由UE本身随机选择还是由网络分配，可以以基于争用或基于非争用的方式执行随机接入过程。最近，新兴技术(例如，物联网)已经得到了很多关注，这是因为其通过使许多装置能够彼此通信而赋予对操作许多装置的全机械自动化。这些机器类型通信(MTC)装置中的这种通信被称为机器对机器(M2M)通信。MTC通信具有与当前人对人(H2H)通信不同的一些特征。例如，诸如智能仪表的MTC装置可以在其报告时间间隔期间生成非常小的数据传输，并且然后进入长时间间隔的休眠。在另一示例中，MTC装置(例如，火警)可以仅发送小尺寸但关键任务的警报消息。当前，不管每次要发送的数据的大小和重要性如何，都必须执行上述随机接入过程以使能进行数据传输，这导致显著的开销。另外，在当前LTE规范中除了被调度的PUSCH之外，在任何上行链路信道上都难以发送关键任务但小尺寸的数据。但是有限数量的PUSCH资源块(RB)可能无法支持特定区域内的大量MTC装置，这导致不可预知的传输延迟。技术实现要素：本申请的目的是提供一种用于具有减少的开销和时间延迟的使用随机接入信道在UE和基站之间发送关键任务小数据的方法。根据本申请的第一方面，一种用于用户设备向基站发送短消息的方法包括以下操作：生成短消息；在多个码本中选择与短消息对应的码本；在码本中识别与用户设备的无线电网络临时标识(RNTI)对应的码字；将码字分成一个或多个二进制序列；将一个或多个二进制序列映射到一个或多个随机接入信道(RACH)前导码(preamble)；以及使用随机接入信道将一个或多个RACH前导码发送到基站。根据本申请的第二方面，一种用于基站对从基站的覆盖范围内的用户设备发送的短消息进行解码的方法包括以下操作：经由随机接入信道接收来自用户设备的一个或多个随机接入信道(RACH)前导码；通过对一个或多个RACH前导码进行解码来确定一个或多个二进制序列；将一个或多个二进制序列组合成码字；通过对码字进行解码来确定短消息；在多个码本中选择与短消息对应的码本；以及在所选择的码本中识别用户设备的RNTI，其中RNTI对应于码字。根据本申请的第三方面，基站包括一个或多个处理器、存储器以及被存储在存储器中的多个指令，当多个指令被一个或多个处理器执行时，结合基站来实施如上所述多个操作。附图说明附图示出了所描述的实施例，并与描述一起用于解释基本原理，所述附图被包括在内以提供对实施例的进一步理解，并被并入这里以及构成说明书的一部分。相同的附图标记指代对应部件。图1A是可以实践本申请的实施例的示例性无线通信系统的框图。图1B是示出了包括多个步骤的基于争用的随机接入过程的框图。图2A是示出了根据本申请的一些实施例的用于向基站发送短的、关键任务的消息的UE侧操作的框图。图2B是示出了根据本申请的一些实施例的用于从UE接收短的、关键任务的消息的基站侧操作的框图。图3是示出了根据本申请的一些实施例的用于从UE向基站发送短的、关键任务的消息的方法的一个实施例的流程图。图4是示出了根据本申请的一些实施例的用于从UE接收短的、关键任务的消息的方法的一个实施例的流程图。具体实施方式现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出。在以下详细描述中，阐述了许多非限制性具体细节以帮助理解这里提出的主题。但是对于本领域普通技术人员来说将显而易见的是，在不脱离权利要求的范围的情况下可以使用各种替换，并且可以在没有这些具体细节的情况下实践主题。现在参考附图，提供了数据处理环境的示例性框图，在其中可以实现说明性实施例。应当理解的是，这些附图仅是示例性的，并非旨在断言或暗示关于可以实现不同实施例的环境的任何限制。可以对所描绘的环境进行许多修改。图1A是可以实践本申请的实施例的示例性无线通信系统100的框图。基站102与多个用户设备104(其也可以称为用户装置、移动站、订户单元、接入终端等)进行无线通信。图1A中示出了第一用户设备(UE)104-A、第二用户设备(UE)104-B以及第n用户设备104-N。基站102在射频(RF)通信信道106上向UE104发送数据和从UE104接收数据。如这里所使用的，术语“发射机”是指发送信号的任何组件或装置。发射机可以在向一个或多个用户设备104发送信号的基站102中被实现。可替换地，发射机可以在向一个或多个基站102发送信号的用户设备104中被实现。术语“接收机”是指接收信号的任何组件或装置。接收机可以在从一个或多个基站102接收信号的用户设备104中被实现。可替换地，接收机可以在从一个或多个用户设备104接收信号的基站102中被实现。通信系统100可以遵循各种无线通信技术，诸如全球移动通信系统(GSM)技术、宽带码分多址(WCDMA)技术、时分-同步码分多址(TD-SCDMA)技术、长期演进(LTE)技术以及其它。图1B是示出了包括以下四个步骤的基于争用的随机接入过程的框图：(1)物理随机接入信道(PRACH)上的随机接入前导码步骤；(2)物理下行链路共享信道(PDSCH)上的随机接入响应步骤，其中使用物理下行链路控制信道(PDCCH)上的随机接入无线电网络临时标识(RA-RNTI)进行UE寻址；(3)物理上行链路共享信道(PUSCH)上的调度传输步骤；以及(4)物理下行链路共享信道(PDSCH)上的争用解决步骤。在随机接入前导码步骤中，UE104选择64个可用RACH前导码中的一个。换句话说，在随机接入前导码步骤中仅传送6位随机接入前导码ID信息。从基站102回复的随机接入响应消息包括以下信息：(i)6位随机接入前导码ID，(ii)UE104改变其定时的定时对准值，(iii)使得UE104可以在随后的步骤中使用PUSCH的初始上行链路授权资源，以及(iv)用于进一步通信的小区无线电网络临时标识(C_RNTI)。在从基站102接收到有效随机接入响应消息之后，UE104根据初始上行链路授权资源来分配资源，并在PUSCH上发送具有C_RNTI的调度传输。要注意的是，在当前的LTE规范中，传输块的大小至少为80位。最后，基站102使用该可选的争用解决步骤来结束随机接入过程。如上所述，不管要发送的数据的大小如何，无论何时要在当前LTE无线通信系统中执行数据传输，都必须完成上述随机接入过程以能够在UE和基站之间进行数据传输。这要求大量的信令开销并可能导致不可预知的传输延迟。机器对机器通信所采用的这种方法至少存在两个问题：(i)不可预知的传输延迟使其不适于那些关键任务应用(例如，火警)；和(ii)由于来自MTC装置的消息远小于所分配的PUSCH资源，因此可能无法高效利用所分配的PUSCH资源。本申请提出了通过在从UE到基站的初始随机接入前导码传输步骤中嵌入小尺寸但关键任务的数据(例如，多位长的且由火警传感器生成的警报消息)来解决上述问题的方案。除了小尺寸但关键任务的数据之外，基站所需的其它信息是数据的发起者(originator)，即UEID。换句话说，在采取任何进一步行动(例如，向远程装置(例如，服务器或诸如智能手机的移动终端)发送报告消息)之前，基站需要至少知道警报消息本身和生成警报消息的火警传感器。为了说明的目的，在以下示例中假设在基站的覆盖范围内存在小于或等于65536个UE(例如，MTC装置)、并且由UE中的一个所生成的关键任务消息是具有四个可能值的2位长的警报消息。因此，当前的16位RNTI作为UEID足够长，以在基站的覆盖范围内区分这些MTC装置。要注意的是，当基站覆盖范围内的UE的数量超过65536时，其长度超过16位的新UEID被要求来唯一地识别基站覆盖范围内的各个UE。为了使UE发送关键任务消息，UE的16位RNTI被编码为码本内的24位或更长的多个码字中的一个码字。码本与关键任务消息唯一地相关联，使得码本内的每个码字对应于来自特定UE的相同关键任务消息。然后将码字分成一个或多个6位二进制序列，然后一个或多个6位二进制序列被映射到一个或多个随机接入前导码，并在初始随机接入前导码传输步骤中将其发送到基站。图2A是示出了根据本申请的一些实施例的用于向基站发送2位关键任务警报消息的UE侧操作的框图。如图2A中所示，UE首先在多个RNTI码本200中选择对应于2位警报消息的特定一个RNTI码本201。给定UE的RNTI，然后所选择的码本201内的特定码字X被识别为映射到RNTI。为了便于描述，码字X的每2位被一起分组为具有连续顺序的二进制序列。例如，分别将‘00’标记为‘A’符号、‘01’标记为‘B’符号、‘11’标记为‘C’符号、以及‘10’标记为‘D’符号。例如，如果警报消息是“00”，则对应RNTI的输出码字X被配置为包含比任何其它符号更多的‘A’符号。在一个实施例中，输出码字X具有6个‘A’符号、2个‘B’符号、2个‘C’符号以及2个‘D’符号。因此，与具有预定义符号分布的特定警报消息对应的码本内的可能码字的总数由A、B、C和D符号的不同排序确定。在该示例中，总数是C(12，6)*C(6，2)*C(4，2)*C(2，2)＝83160，其大于65536(即所有可能的16位RNTI信息序列的总数)。因此，我们可以在可能的83160个码字中随机选择65536个码字，以填充用于对应警报消息的RNTI码本。表1示出了当警报消息为“00”时的示例性RNTI码本。表1.当警报消息为“00”时的示例性RNTI码本类似地，通过在码字X中具有更多‘B’、‘C’或‘D’符号，当警报消息分别为“01”、“11”或“10”时可以生成RNTI码本。换句话说，针对不同的警报消息，将相同UE的RNTI映射到不同码本内的不同码字。但是针对特定的码本，RNTI对应于一个且仅一个码字(例如，图2A中所示的码字X)。表2示出了针对不同警报消息的码字X的示例性符号分布。表2.针对不同警报消息的码字X的示例性符号分布要注意的是，只要在码字内‘A’、‘B’、‘C’和‘D’符号的出现不相等，且符号分布的不同排序的数量大于所有可能RNTI的数量(假设RNTI用作基站覆盖范围内的MTC装置的UEID)，则码字X中的符号的其它分布也是可行的。例如，在码字X中具有5A、2B、3C和2D是另一种可能的符号分布，这是因为RNTI码本的可能码字的总数C(12，5)*C(7，2)*C(5，3)*C(2，2)＝166320，其大于65536。可以选择符号分布以满足RNTI和警报消息的不同误差质量目标。另外要注意的是，可以选择码字X的长度以满足RNTI和警报消息的不同误差质量目标。例如，针对警报消息“00”，X的30位码字可以被选为具有9个A符号、2个B符号、2个C符号和2个D符号，以用于RNTI码本的更大可能的码字空间。在该示例中，C(15，9)*C(6，2)*C(4，2)*C(2，2)＝450450。在识别出码字X之后，UE将码字X转换为一个或多个RACH前导码，使得它们可以通过PRACH过程被发送。在该步骤中，将码字X分为一组或多组6位序列，然后将一组或多组6位序列映射到要由UE发送的一个或多个RACH前导码。如图2A中所示，令xk表示码字X的第k位，其中k来自{1，...，24}，{x1，x2，x3，x4，x5，x6}的二进制序列的值定义了第一RACH前导码配置索引PI；{x7，x8，x9，x10，x11，x12}的二进制序列的值定义了第二RACH前导码配置索引P2；{xl3，xl4，xl5，x16，x17，x18}的二进制序列的值定义了第三RACH前导码配置索引P3；{x19，x20，x21，x22，x23，x24}的二进制序列的值定义了第四RACH前导码配置索引P4。接下来，UE以PI、P2、P3和P4的顺序发送上述所确定的RACH前导码。在一些实施例中，在每个RACH前导码传输之间存在时间间隔。这种时间间隔可以通过系统/网络/eNB来预定义或配置，并使用高层信令向UE广播。图2B是示出了根据本申请的一些实施例的用于从UE恢复短的、关键任务的消息的基站侧操作的框图。如图中所示，在基站从UE接收到这些随机接入前导码消息之后，基站首先重新生成码字X，并且然后通过检查重新生成的码字X内所接收符号的分布来对警报消息进行解码。令NA、NB、NC和ND表示重构码字X中对应数量的A、B、C和D符号。表3示出了解码警报消息的示例性预定义规则。表3.解码警报消息的示例性规则条件警报消息决定NA是NA、NB、NC和ND当中最大的00NB是NA、NB、NC和ND当中最大的01NC是NA、NB、NC和ND当中最大的11ND是NA、NB、NC和ND当中最大的10使用警报消息，基站选择如上所述由UE已经使用的相同RNTI码本201。换句话说，基站和UE两者都具有相同的RNTI码本200集合，以便UE将短的、关键任务的消息发送到基站。在RNTI码本201内，找到码字X并且对应的RNTI因此被识别为UEID。图3是示出了根据本申请的一些实施例的用于从UE向基站发送短的、关键任务的消息的方法的一个实施例的流程图。首先，UE生成(310)短的警报消息。在一些实施例中，UE通信耦合到与用户设备邻近的第三方装置(例如，火警传感器或智能仪表)，并且UE响应于来自火警传感器的警报信号而生成短的警报消息。在一些其它实施例中，其它装置是智能仪表，并且UE接收由智能仪表定期提供的参数(例如，电力使用)，并然后生成包括参数值的一个或多个短消息。接下来，UE选择(320)与警报消息对应的码本。如上所述，码本被配置为使得其对应于由用户设备生成的唯一短消息。然后，UE识别(330)与UE的标识符(例如，RNTI)对应的码本内的码字。换句话说，码本内的每个条目定义了码字与基站覆盖范围内的用户设备的RNTI之间的唯一映射关系。通过这样做，基站可以在其接收到码字时恢复RNTI。接下来，UE将码字分成(340)一个或多个二进制序列，并将一个或多个二进制序列映射(350)到一个或多个RACH前导码。例如，如以上结合图2A所述，每个二进制序列被映射到一个RACH前导码。最后，UE使用UE与基站之间的对应随机接入信道将一个或多个RACH前导码发送(360)到基站。图4是示出了根据本申请的一些实施例的用于从UE接收短的、关键任务的消息的方法的一个实施例的流程图。首先，基站经由随机接入信道(例如，PRACH)从UE接收(410)一个或多个随机接入前导码。如上所述，基站对随机接入前导码进行解码(420)以确定一个或多个二进制序列。接下来，如以上结合图2B所述，基站组合(430)二进制序列以重新生成码字，其然后被用于确定(440)对应于码字的短消息。接下来，基站在多个码本中选择(450)对应于短消息的码本。最后，基站在所选择的码本中基于例如RNTI与对应码字之间的映射关系来识别(460)用户设备的RNTI。在一些实施例中，多个码本由服务器生成，并且然后被提供给基站，基站然后与基站覆盖范围内的多个用户设备共享多个码本。无论何时对码本进行任何更新，基站都将更新后的码本发送到基站覆盖范围内的多个用户设备。对本申请的描述已经被提出以用于说明和描述的目的，并且其不旨在是穷举性的或将本发明限制在所公开的形式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理、实际应用，并且使本领域其他普通技术人员能够理解本发明用于具有适合于所设想的特定用途的各种修改的各种实施例。在这里对实施例的描述中所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制权利要求的范围。如在实施例和所附权利要求的描述中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解的是，这里所用的术语“和/或”是指并且包含一个或多个相关联所列项目的任何和所有可能的组合。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。还将理解的是，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，在不脱离实施例的范围的情况下，第一端口可以被称为第二端口，并且类似地，第二端口可以被称为第一端口。第一端口和第二端口都是端口，但它们不是同一端口。受益于前述描述和相关联附图中呈现的教导的本领域技术人员将会想到这里描述的实施例的许多修改和可替换实施例。因此，要理解的是，权利要求的范围不限于所公开的实施例的具体示例，并且修改和其它实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。尽管这里采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性意义，而不是用于限制的目的。选择和描述实施例是为了最好地解释基本原理及其实际应用，从而使得本领域其他技术人员能够最好地利用基本原理和具有适合于设想的特定用途的各种修改的各种实施例。当前第1页1 2 3