机器到机器(m2m)无线广域网(wan)中帧的空闲寻呼时隙的重用_2

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可W包括多个M2M设备115-a和 M2M服务器210。可W通过基站105,对服务器210和M2M设备115之间的通信进行路由, 基站105可W被认为是WAN205的一部分。基站105-a可W是图1中所示的基站的例子。M2M设备115-a可W是图1中所示的M2M设备115的例子。本领域技术人员应当理解,图2 中所示的M2M设备115-a、WAN205和M2M服务器210的数量只是用于说明目的,其不应被 视作为限制。
[0042] 无线通信系统200可操作W用于促进M2M通信。M2M通信可W包括在没有人员干预 的情况下的一个或多个设备之间的通信。举一个例子,M2M通信可W包括在没有用户干预的 情况下,远程机器(例如,M2M设备115-a)和后端口基础设施(例如,M2M服务器210)之 间的数据的自动交换。可W使用反向链路通信,经由WAN205 (例如,基站105-a),来执行将 数据从M2M设备115-a传送到M2M服务器210。可W在反向链路通信上,将M2M设备115-a 所收集的数据(例如,监测数据、传感器数据、计量数据等等)传送给M2M服务器210。
[0043] 可W通过前向链路通信,经由基站105-a,来执行从M2M服务器210到M2M设备 115-a的数据传送。前向链路可W用于向M2M设备115-a发送指令、软件更新和/或消息。 该些指令可W命令M2M设备115-a远程地监测设备、环境状况等等。M2M通信可W结合各种 应用进行使用,例如但不限于:远程监测、测量和状况记录、车队管理和资产跟踪、现场数据 采集、分发和存储等等。基站105-a可W生成一个或多个前向链路帖,该些帖具有较小数量 的时隙有信道来发送指令、软件更新和/或消息。各个M2M设备115-a可W苏醒W监测特 定的帖(当在该帖的一个时隙期间的信道上包括指令或其它数据时)。
[0044] 在一种配置中,可W在使用不同的寻址格式的不同无线接入网络中,提出不同类 型的M2M通信。不同的寻址格式可W导致不同类型的M2M设备115-a用于不同的服务。在 一个方面,可W实现一种M2M网络,其可W保持M2M设备115-a独立于与M2M服务器210进 行通信所使用的WAN技术。在该方面,可W使M2M设备115-a和M2M服务器210独立于使 用的WAN技术。因此,用于回程通信的WAN技术可W用不同的WAN技术来替代,而不会影响 可能已经安装的M2M设备115-a。例如,M2M服务器210和M2M设备115-a可W在不管WAN 技术所使用的寻址格式的情况下相互通信,该是由于M2M设备115-a使用的寻址格式可W 不与所实现的WAN技术所使用的寻址方式有关。
[0045] 在一个实施例中,可W预先规定M2M设备115-a的行为。例如,可W针对M2M设备 115-a,预先规定用于监测另一个设备和发送所收集的信息的日期、时间等等。例如,可W 对M2M设备115-a-l进行编程,W在第一预先规定的时间段,开始监测另一个设备和采集关 于该另一设备的信息。此外,还可W对设备115a-l进行编程,W在第二预先规定的时间段 发送所采集的信息。可W将M2M设备115-a的行为远程编程给设备115-a。M2M设备115 用于获取基站105-a的信令的时序和其它信息,可W在前向链路上的帖的空闲时隙进行发 送。下面将描述关于使用空闲时隙来发送该信息的细节。
[0046] 图3A是示出包括基站105-b和M2M设备115-b的寻呼系统300的一个实施例的 框图。基站105-b可W是图1或图2的基站105的例子。M2M设备115-b可W是图1或图 2的M2M设备115的例子。
[0047] 在诸如图1或图2的系统之类的无线通信系统中,对于向应用电池供电和空中链 路资源高效方式的很大数量的设备(例如,M2M设备115)提供网络连接来说,休眠状态和 寻呼的概念是重要的。通过关闭设备的发射/接收电路的全部或一部分,休眠状态可W向 M2M设备115-b提供用于使电池功率消耗减到最小的操作模式。此外,可W不向处于休眠 状态的M2M设备115分配任何专用空中链路资源,因此可W同时支持很大数量的M2M设备。 在M2M设备115-b不具有业务活动的时间间隔期间,设备115-b可W保持在休眠状态W节 省资源。
[0048] 寻呼可W设及定期地从休眠状态苏醒的M2M设备115-b,并使M2M设备115-b在前 向链路通信(例如,从基站105-b到M2M设备115-b的通信)中接收和处理寻呼消息305。 基站105-b可W知道M2M设备115-b何时应当苏醒。因此,如果基站105-b旨在联系或寻 呼M2M设备115-b,则基站105-b可W在调度M2M设备305醒来并监测寻呼信道的时候,在 前向链路帖的寻呼时隙的一部分期间的寻呼信道中发送寻呼消息305。如果基站105-b没 有接收到用于确认M2M设备115-b已接收到寻呼消息的寻呼响应310,则基站105-b可W更 频繁地在寻呼时隙期间,在寻呼信道上重传寻呼消息305。基站105-b可W重传寻呼消息 305,直到M2M设备115-b接收到寻呼消息305并发送了寻呼响应310和/或发生了一定数 量的寻呼消息305传输为止。
[0049] 在一种配置中,基站105-b可W使用寻呼信道的一个或多个子信道来发送寻呼消 息305。例如,基站105-b可W按照第一寻呼周期,在第一子寻呼信道上发送第一寻呼消息。 此外,基站105-b还可W按照第二寻呼周期,在第二子寻呼信道上发送第二寻呼消息。在一 些实例中,第一寻呼消息和第二寻呼消息可W是相同的(例如,寻呼消息305)。此外,第一 和第二子寻呼信道也可W是相同的。在一个实施例中,与在第一子寻呼信道上发生的传输 的频率相比,可W在第二子信道上更频繁地发送寻呼消息305。
[0050] M2M设备115-b的两个连续唤醒周期之间的时间间隔可W称为寻呼周期。当M2M 设备115-b没有执行与接收寻呼消息305有关的处理时,M2M设备115-b可W在该寻呼周 期该一部分期间W休眠状态进行操作。为了使休眠状态的利益最大化,寻呼系统300可W 针对寻呼周期使用较大的值。例如,在数据系统中,寻呼周期可W是大约5秒。如上所述, 如果基站105-b没有接收到指示寻呼消息305的成功接收的寻呼响应310,则基站105-b可 W使用更小的寻呼周期来重传寻呼消息305,直到接收到寻呼响应310为止。可W使用相同 的信道或者不同的信道来进行寻呼消息305的重传。
[0051] 在一个实施例中,在帖的寻呼时隙期间使用的寻呼信道,可能具有足够的带宽来 携带多个寻呼消息305。举一个例子,寻呼信道可W携带小于最大数量的寻呼消息305。基 站105-b可W向寻呼时隙期间的寻呼信道的额外的、未使用的带宽插入系统信息。多个M2M 设备115可W使用系统信息来获取从基站105-b发送的信号的时序。对寻呼信道进行重用 W发送系统信息,避免了在前向链路帖的额外的时隙期间建立额外的信道来携带该种信息 的需求(其可能增加前向链路帖的整体长度)。因此,M2M设备115可W通过使它们处于唤 醒模式的时间量减到最小,来节省功率。通过对寻呼信道进行重用,可W将在前向链路上发 送的帖的时隙保持的较短,从而允许M2M设备115尽可能快速地返回到休眠模式。
[0化2] 在接收到寻呼消息305之后,M2M设备115-b可W执行该寻呼消息305中所指定 的任何操作。例如,M2M设备115-b可W只接收寻呼消息305,并返回到休眠状态。替代地,M2M设备115-b可W接入基站105-b,W与基站105-b建立活动连接。
[0化3] 图3B是示出无线通信系统320的一个实施例的框图。系统320可W包括基站 105-C和M2M设备115-C。基站105-C和M2M设备115-C可W是图1、2或3A的基站和M2M设备的例子。在一种配置中,基站105-C可W使用针对用于前向链路通信325的逻辑信道, 具有有限数量的时隙的前向链路帖,与M2M设备115-c进行通信。M2M设备115-c可W使用 反向链路通信330与基站105-C进行通信。如上所述,使用前向链路和反向链路通信发生 的通信可W是M2M通信。原则上根据基站105-C和M2M设备115-C使用的空中接口协议, 该些通信可W采用各种形式。
[0化4] 基站105-C可W被安排为在一个或多个载波频率上进行通信,其通常使用一对频 带来分别规定前向和反向链路通信。此外,基站105-C还可W包括被布置为规定多个小区 扇区的定向天线单元的集合。给定的载波频率上的每一个扇区中的M2M通信,可W通过利 用特定于扇区的码(例如,伪随机噪声偏移("PN偏移"))对该给定扇区中的通信进行调 审IJ,来与其它扇区中的通信进行区分。此外,可W将每一个扇区中的M2M通信划分成控制信 道和业务信道,其中的每一个都可W通过时分复用(TDM)来规定。
[0化5] 在一个实施例中,可某种帖格式,在前向链路通信325和反向链路通信330上 发送信号。在该帖格式内,可W根据要在通信链路325、330上传输的实际有效载荷数据,对 信息进行打包和格式化。在一种配置中,在前向链路通信325上发送的帖的格式,可W包括 用于各种信道的各种时隙。在一个实施例中,帖可W包括用于寻呼信道的寻呼时隙、用于 ACK信道的ACK时隙、W及用于业务信道的业务时隙。如上所述,可W使用寻呼信道W在寻 呼时隙期间,向M2M设备115-C发送寻呼消息305和/或系统信息。当在基站105-C处成 功接收到信号时,可W将ACK信道用于在ACK时隙期间,向M2M设备发送ACK消息。业务信 道可W被用于在业务时隙期间,向M2M设备115-C发送数据。在M2M通信中的前向链路通 信325上使用的帖可W是基于短占空比的。
[0056] 为了节省功率,M2M设备115可W只在特定的前向链路帖的特定时隙期间苏醒,W便接收数据、寻呼消息305等等。因此,可W针对每一个M2M设备,在M2M通信中的帖结构 里分配时隙。例如,第一帖可W包括第一寻呼时隙(用于第一寻呼信道),其携带旨在针对 第一M2M设备115的数据。第二、第S和第四帖可W分别包括第二、第S和第四寻呼时隙。 第二、第S和第四M2M设备可W分别在该些时隙上接收数据。在一个实施例中,M2M设备 115-C可W使用关于其标识(ID)、关于处于预期的数据速率的时隙数目、W及关于处于预 期的数据速率的用户总数的一组哈希函数来确定设备115-C预期将接收其数据的时隙。因 此,只需要每一个设备115在该帖中的需要获取其数据的时隙保持苏醒。此外,可W使用寻 呼信道来发送通常在一个帖的额外时隙的额外控制信道上发送的系统信息。用于上述控制 信道的额外时隙增加了帖的长度,该可能需要M2M设备115在唤醒模式下保持更长的时间 段。对于寻呼时隙期间的寻呼信道的重用,维持了前向链路帖的持续时间。因此,可W节省 M2M设备115的电池电量和无线M2MWAN中的空中接口资源。
[0化7] 在一种配置中,根据本发明的系统和方法,为了保持通信资源,M2M设备115-C可W对于从基站105-C发送的消息执行机会解码,W便返回到休眠状态。在一个实施例中, 基站105-C可W生成一个或多个前向链路帖,并使用所述一个或多个前向链路帖的信道向 M2M设备115-C发送消息的多个复本。可W按照较高的数据速率,在帖的所述信道的子信道 中发送消息的每一个复本。M2M设备115-C可W根据需要读取该消息的多个复本,W成功地 对该消息进行解调。在一种配置中,M2M设备115-C可W基于从基站105-C发送的导频信号 的接收信号强度,对于其为了对该消息进行解码而需要接收的消息的复本数量进行估计。 在成功地解码该消息时,在生成ACK消息并向基站105-C回发ACK消息之前,设备115-C可 W返回到休眠状态。如果该消息的额外的复本仍然处于子信道中,则基站105-c可W继续 发送该些额外的复本。在一种配置中,设备115-C可W通过不向基站发送用于指示已接收 至IJ该消息的ACK消息,来节省电池电量。
[0化引在一个实施例中,可W较早地终止反向链路通信330,W节省M2M设备115-C的电 池电量,W及M2M设备115-C和基站105-C之间的空中接口资源。如上所述,前向链路帖 可W包括ACK信道。基站105-C可W使用ACK信道,对利用反向链路通信330从M2M设备 115-C发送的反向链路物理层分组的接收进行确认。在一种配置中,可W按照较高的前向 链路数据速率,从基站105-C向M2M设备115-C发送与较高的反向链路数据速率相对应的 ACK。可W按照较低的前向链路数据速率,发送与较低的反向链路数据速率相对应的ACK。 结果,不是按照最低的数据速率来发送每一个ACK,而是可W按照两种不同的数据速率进行 发送,其导致两种不同的分组格式。当按照较高的数据速率向M2M设备115-C发送ACK时, 设备115-C可W更快速地接收和解码该ACK,从而增加前向链路ACK吞吐量,并且与使用低 数据速率来发送ACK相比,在更早的时间段终止反向链路通信330。
[0059] 在一种配置中,可W将反向链路通信330的操作频带划分成多个反向链路频率信 道。在每一个频率信道内,可W使用CDMA技术来复用多个M2M设备115的反向链路通信。 举一个例子,每一个反向链路频率信道可W具有其自己的热噪声增加量(RoT)操作点。可 W将至少一个频率信道专用成低数据速率随机接入信道。对反向链路通信330的操作频带 进行划分,可W为反向链路通信提供低的ROT操作目标(例如,1分贝(地)或更低)。低 ROT可W减少处于具有大路径损耗的位置的那些设备的链路预算需求。
[0060] 举一个例子,为了增加M2M设备11
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