用于窄带信道的多址方案的制作方法
【专利说明】用于窄带信道的多址方案
【背景技术】
[0001] 概括地说，下文设及无线通信，更具体地说，设及机器对机器（M2M)无线广域网 (WAN)中的通信。已广泛地部署无线通信系统，W提供各种类型的通信内容，例如语音、视 频、分组数据、消息传送、广播、传感器数据、跟踪数据等。该些系统可W是能通过共享可用 的系统资源（例如，时间、频率和功率）来支持与多个用户的通信的多址系统。该样的多址 系统的例子包括码分多址（CDMA)系统、时分多址（TDMA)系统、频分多址（抑MA)系统和正 交频分多址（OFDMA)系统。
[0002] 通常，无线多址通信系统可W包括多个基站，每个基站同时支持多个设备的通信。 在一些例子中，该些设备可W是被配置为采集数据，并经由基站将该数据发送给终端服务 器的传感器和/或计量器。该些传感器和/或计量器可W被称为M2M设备。基站可W在前 向链路和反向链路上与M2M设备进行通信。每个基站都具有覆盖范围，该覆盖范围可W被 称为小区的覆盖区域。M2M设备可W在反向链路上向基站发送数据。
[0003]M2M设备在反向链路上向基站发送数据所使用的信道可W是随机接入信道。设备 可W选择信道，并尝试发送它们的数据。如果该信道是不可用的，则可能导致冲突。设备可 W选择不同的信道，并使用另外的能量和功率来再次尝试发送其数据。该个过程造成数据 在反向链路上的传输的延迟。另外，因为M2M设备尝试通过基本的反复试验过程来识别可 用的信道，所W该些设备的宝贵功率和资源被浪费。
【发明内容】
[0004] 概括地说，所描述的特征设及：用于使在M2M无线广域网（WAN)中通信的M2M设备 的功率使用最小化的一个或多个改进的系统、方法和/或装置。在一种配置中，可W将M2M 设备用于在反向链路上与基站的通信的操作频带划分成一个或多个窄带频率信道。可W在 从基站发送的每个前向链路帖的时隙的至少一部分期间，向M2M设备发送信道状态信息。 该信道状态信息可W指示所述一个或多个频率信道中的每个频率信道的当前状态。M2M设 备可W随机地选择具有空闲状态的信道，W用于反向链路上的传输。该设备可W向基站发 送对在反向链路帖中使用所选择的信道的请求。在下一个前向链路帖中发送的信道状态信 息可W向该M2M设备指示是否已经向该M2M设备指派了所请求的信道W用于反向链路上的 传输。当基站对M2M设备在指派的信道上发送的数据进行成功地解码和解调时，基站可W 转换该状态信息，W指示该信道现在是空闲的。在检测到该信道的状态已经转换为空闲时， M2M设备可W终止数据的传输，因而节省功率和资源。
[0005]本文描述了 一种用于管理M2M无线WAN中的无线通信的方法。将M2M无线WAN的 操作频带划分成至少第一频率信道和第二频率信道。第一频率信道和第二频率信道用于反 向链路上的通信。向一个或多个M2M设备广播第一信道状态信息和第二信道状态信息。第 一信道状态信息指示第一频率信道的状态。第二信道状态信息指示第二频率信道的状态。 在一个实施例中，该状态包括空闲状态或繁忙状态。
[0006] 在一个例子中，从M2M设备接收对使用第一频率信道W在反向链路上发送数据的 请求。第一频率信道可W包括空闲状态。可W将第一频率信道指派给该M2M设备。指派 第一频率信道可W包括；将第一信道状态信息从空闲状态转换为指示繁忙状态；W及向所 述一个或多个M2M设备广播所转换的第一信道状态信息。在一种配置中，在第一频率信道 上从该M2M设备接收数据。第一频率信道可W包括繁忙状态。在对从该M2M设备接收的数 据进行了解码时，可W将第一信道状态信息从繁忙状态转换为指示第一频率信道的空闲状 态，W及向所述一个或多个M2M设备广播所转换的第一信道状态信息。
[0007]在一种配置中，可W从至少两个M2M设备接收对使用第一频率信道W在反向链路 上发送数据的请求。第一频率信道可W包括空闲状态。可W选择所述至少两个M2M设备中 的一个M2M设备，W及可W将第一频率信道指派给所述M2M设备中的所选择的一个M2M设 备。选择所述至少两个M2M设备中的一个M2M设备，可W包括；估计从所述至少两个M2M设 备中的每个M2M设备接收的反向链路的强度；W及部分地基于至少从所选择的M2M设备接 收的反向链路的所估计的强度，选择所述至少两个M2M设备中的所述一个M2M设备。。在一 个实施例中，选择所述至少两个M2M设备中的一个M2M设备，可W包括；识别所述至少两个 M2M设备中最近在反向链路上发送了数据的所述M2M设备；W及选择所述至少两个M2M设 备中最近在反向链路上发送了数据的所述一个M2M设备。
[000引在一个例子中，指派第一频率信道可W包括；将第一信道状态信息从空闲状态转 换为指示繁忙状态；生成用于标识所选择的M2M设备的指派消息；W及向所述至少两个M2M 设备广播所转换的第一信道状态信息和所述指派消息。
[0009] 在一个实施例中，可W识别第一群组的M2M设备。所述第一群组的M2M设备可W 按照第一数据速率在前向链路上接收数据。还可W识别第二群组的M2M设备。所述第二群 组的M2M设备可W按照第二数据速率在前向链路上接收数据。所述第二数据速率可W大于 所述第一数据速率。可W识别第S群组的M2M设备。所述第S群组的M2M设备可W按照第 =数据速率在前向链路上接收数据。所述第=数据速率可W大于所述第二数据速率。
[0010] 在一个例子中，可W按照第一数据速率，向所述第一群组的M2M设备广播第一群 组的频率信道的信道状态信息。该信道状态信息可W是在第一前向链路帖的第一时隙的至 少一部分期间发送的。还可W按照第二数据速率，向所述第二群组的M2M设备广播第二群 组的频率信道的信道状态信息。该信道状态信息可W是在第二前向链路帖的第一时隙的至 少一部分期间发送的。此外，可W按照第S数据速率，向所述第S群组的M2M设备广播第S 群组的频率信道的信道状态信息。该信道状态信息可W是在第=前向链路帖的第一时隙的 至少一部分期间发送的。可W使用第一频率信道和第二频率信道，实现用于反向链路上的 通信的频分多址（FDMA)。
[0011] 还描述了一种被配置用于M2M无线WAN中的反向链路上的无线通信的基站。该基 站可W包括处理器和与所述处理器电子通信的存储器。可W在所述存储器中存储有指令。 所述指令可由所述处理器执行，W将所述M2M无线WAN的操作频带划分成至少第一频率信 道和第二频率信道。第一频率信道和第二频率信道可W用于反向链路上的通信。所述指令 还可由所述处理器执行，W向一个或多个M2M设备广播第一信道状态信息和第二信道状态 信息。第一信道状态信息可W指示第一频率信道的状态。第二信道状态信息可W指示第二 频率信道的状态。
[0012] 还描述了一种被配置用于M2M无线WAN中的反向链路上的无线通信的装置。该装 置可W包括；用于将M2M无线WAN的操作频带划分成至少第一频率信道和第二频率信道的 单元。第一频率信道和第二频率信道可W用于反向链路上的通信。该装置还可W包括；用 于向一个或多个M2M设备广播第一信道状态信息和第二信道状态信息的单元。第一信道状 态信息可W指示第一频率信道的状态。第二信道状态信息可W指示第二频率信道的状态。
[0013] 还描述了一种用于管理M2M无线WAN中的反向链路上的无线通信的计算机程序产 品。所述计算机程序产品可W包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介 质存储有可由处理器执行，W将M2M无线WAN的操作频带划分成至少第一频率信道和第二 频率信道的指令。第一频率信道和第二频率信道可W用于反向链路上的通信。所述指令还 可由所述处理器执行，W向一个或多个M2M设备广播第一信道状态信息和第二信道状态信 息。第一信道状态信息可W指示第一频率信道的状态。第二信道状态信息可W指示第二频 率信道的状态。
[0014] 还描述了一种用于M2M无线WAN中的反向链路上的无线通信的方法。可W识别要 用于反向链路上的通信的频率信道。所述频率信道可W包括空闲状态。可W发送对使用所 述频率信道的请求。可W接收信道状态消息的第一广播。所述消息可W指示所述频率信道 的状态。可W至少部分地基于所述频率信道的所述状态，确定是否使用所述频率信道来发 送数据分组。
[0015] 确定是否使用所述频率信道，可W包括；确定所述频率信道的所述状态是否已经 从所述空闲状态转换为繁忙状态。在确定所述状态已经转换为所述繁忙状态时，可W使用 所述频率信道来发送所述数据分组。确定是否使用所述频率信道，还可W包括；接收信道指 派信息。所述信道指派信息可W包括所述频率信道的显式指派。可W至少部分地基于所述 信道指派信息，使用所述频率信道来发送所述数据分组。
[0016] 在一个实施例中，可W接收所述信道状态消息的第二广播。所述消息可W指示所 述频率信道的从所述繁忙状态到所述空闲状态的转换。在接收到指示所述频率信道的状 态的转换的所述第二广播之后，可W终止使用所述频率信道在反向链路上的所述数据的传 输。在一个例子中，发送对使用所述频率信道的请求，可W包括；发送所述数据分组的前导 码。
[0017] 通过W下详细描述、权利要求和附图，所描述的方法和装置的适用性的进一步范 围将变得显而易见。仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体例子，该是由于对于本领域 技术人员来说，落入本说明书的精神和范围之内的各种改变和修改将变得显而易见。
【附图说明】
[0018] 通过参考W下附图可W实现对本发明的本质和优点的进一步的理解。在附图中， 类似的组件或特征可W具有相同的附图标记。此外，可W通过在附图标记后跟随破折号和 在类似组件之中进行区分的第二标记来区分相同类型的各种组件。如果在本说明书中只使 用了第一附图标记，则该描述适用于具有相同的第一附图标记的类似组件中的任意一个， 而不考虑第二附图标记。
[0019] 图1示出了无线通信系统的框图；
[0020] 图2描绘了无线通信系统的例子，该无线通信系统包括实现M2M通信的无线广域 网（WAN);
[0021] 图3A示出了描绘寻呼系统的一个实施例的框图；
[0022] 图3B是描绘了无线通信系统的一个实施例的框图；
[0023] 图4A是根据各个实施例描绘的用于管理前向链路通信的设备的框图；
[0024]图4B是描绘了前向链路通信模块的一个实施例的框图；
[0025] 图5A是根据各个实施例描绘的用于管理反向链路通信的设备的框图；
[0026]图5B是描绘了反向链路通信模块的一个实施例的框图；
[0027] 图6根据各个实施例描绘的用于管理前向链路通信的设备的框图；
[002引图7根据各个实施例，示出了可W被配置用于向M2M设备指派反向链路上的空闲 业务信道的通信系统的框图；
[0029] 图8是根据各个实施例描绘的用于管理反向链路通信的设备的框图；
[0030] 图9根据各个实施例，示出了用于管理功率的消耗的M2M设备的框图；
[0031] 图10A是描绘了包括一个或多个信道状态消息的多个前向链路帖的一个实施例 的框图；
[003引图10B是描绘了将M2M设备指派到窄带频分多址师MA)信道，W在反向链路上发 送数据分组的一个例子的框图；
[0033] 图10C是描绘了竞争窄带频率信道，W在反向链路上发送数据分组的一个实施例 的框图；
[0034] 图11是描绘了通过管理反向链路通信，来节省M2M设备的功率的方法的一个例子 的流程图；
[0035] 图12是描绘了用于通过转换信道的状态W触发反向链路上的传输的及早终止， 来节省M2M设备的功率的方法的一个例子的流程图；
[0036]图13是描绘了用于通过管理反向链路中的频率信道的指派，来节省M2M设备的功 率的方法的一个例子的流程图；
[0037] 图14是描绘了用于选择窄带频率信道，W用于反向链路传输的方法的一个实施 例的流程图；
[003引图15是描绘了用于通过识别和选择用于反向链路传输的窄带频率信道，来节省M2M设备的功率的方法的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0039] 本文描述了用于通过为反向链路上的传输提供窄带频分多址（FDMA)频率信道的 指派，W及反向链路传输的及早终止，来使M2M设备的功率的使用最小化的方法、系统和设 备。在一个实施例中，基站可W发送针对各个窄带频率信道的状态指示符。该状态指示符 指示信道是空闲还是繁忙。M2M设备可W选择具有空闲状态的信道，并发送对使用该信道的 请求。在接收到该请求时，基站可W将状态指示符转换为繁忙。基站可W发送针对每个信 道的更新的状态指示符。在接收到更新的状态指示符，并发现所请求的信道的状态已转换 为繁忙时，请求的M2M设备可W知晓其已被指派有该信道，并可W开始使用该个信道来在 反向链路上发送信号。通过提供用于告知是否已向他们指派了信道的指示符，减少M2M设 备随机地选择已经在使用的信道并尝试使用该信道来发送信号的可能性，节省了M2M设备 的资源和功率。如果该信道已在使用，则该导致M2M设备随机地选择另一信道，并试图再一 次进行发送。该种用于选择信道的反复试验的过程，浪费了M2M设备的宝贵功率和资源。
[0040] 如果一个W上的M2M设备向基站发送对使用相同的信道的请求，则基站可W选择 该些设备中的一个设备来指派该信道。除了发送更新的状态指示符之外，基站还可W发送 用于显式地标识已被选择使用该频率信道的M2M设备的另外的信息。
[0041] 本发明的系统、方法和设备还可W通过提供反向链路上的传输的及早终止，使M2M 设备的苏醒时间最小化。在跟随数据的反向链路传输之后的前向链路帖中，M2M设备可W 确定；用于在反向链路上发送数据的信道的状态指示符是否已经转换为空闲状态。如果该 状态已经转换，则M2M设备可W将该种转换视为来自基站的、该基站已成功解码和解调在 反向链路上发送的数据分组的确认（ACK)消息。M2M设备然后可W终止该数据分组的进一 步传输，W节省功率和资源。
[0042] W下描述提供了例子，但并不限制权利要求中阐述的范围、适用性或配置。可W在 不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，改变所讨论的元素的功能W及布置。各个实施 例可W酌情省略、替换或者增加各种过程或组件。例如，可W按照与所描述顺序不同的顺序 来执行所描述的方法，并且可W增加、省略或组合各个步骤。另外，可W将针对某些实施例 描述的特征组合到其它的实施例中。
[0043] 首先参见图1，框图描绘了无线通信系统100的例子。系统100包括；基站105 (或 小区）、机器对机器（M2M)设备115、基站控制器120和核屯、网130 (控制器120可W集成到 核屯、网130中）。系统100可W支持多个载波上的操作（不同频率的波形信号）。
[0044] 基站105可W经由基站天线（未示出）与M2M设备115进行无线通信。基站105 可W经由多个载波，在基站控制器120的控制之下，与M2M设备115进行通信。每个基站 105站点都可W为相应的地理区域提供通信覆盖。每个基站105的覆盖区域在此处被标识 为110-a、110-b或110-C。可W将基站的覆盖区域划分成扇区（未示出，但其仅仅构成该 覆盖区域的一部分）。系统100可W包括不同类型的基站105 (例如，宏基站、微微基站和/ 或毫微微基站）。宏基站可W为相对大的地理区域（例如，半径为35km)提供通信覆盖。微 微基站可W为相对小的地理区域（例如，半径为10km)提供覆盖，而毫微微基站可W为相对 更小的地理区域（例如，半径为1km)提供通信覆盖。对于不同的技术，可能存在交迭的覆 盖区域。
[0045]M2M设备115可W散布于整个覆盖区域110。每个M2M设备115可W是静止的或 移动的。在一种配置中，M2M设备115可能能够与不同类型的基站进行通信，例如但不限于 宏基站、微微基站和毫微微基站。M2M设备115可W是监测和/或跟踪其它设备、环境状况 等的传感器和/或计量器。可W通过包括基站105的网络，将M2M设备115采集的信息发 送给后端系统，例如服务器。可W通过基站105,对去往/来自M2M设备115的数据的传输 进行路由。基站105可W在前向链路上与M2M设备进行通信。在一种配置中，基站105可 W生成具有多个时隙的前向链路帖，该些时隙包括用于携带去往M2M设备115的数据和/ 或消息的信道。在一个例子中，每个前向链路帖可W包括不超过=个的时隙W及一个或多 个相应的信道。该些时隙和信道可W包括；具有寻呼信道的寻呼时隙、具有上行链路控制 信道扣CC)的上行链路控制时隙和具有业务信道的业务时隙。上行链路控制时隙还可W用 作ACK时隙，在该ACK时隙期间，可W使用ACK信道来发送ACK消息。各个前向链路帖的长 度可W很短（例如，20毫秒（ms))。在一个实施例中，可W对四个帖进行联合，W形成具有 80ms持续时间的更大帖。该更大帖中包括的每个帖可W包括不超过S个的时隙和信道，例 如，用于寻呼信道的寻呼时隙、用于UCC的上行链路控制时隙和用于业务信道的业务时隙。 每个帖的寻呼时隙和上行链路控制时隙可W各自具有5ms的长度，而每个帖的业务时隙可 W具有10ms的长度。M2M设备115可W在个别帖（在该更大帖内）期间苏醒，该些个别帖 在其信道上包括旨在针对该M2M设备115的数据和/或消息。
[0046] 在一种配置中，基站105可W根据业务信道循环，向M2M设备115发送数据。该业 务信道循环可W是在其期间，在前向链路帖的一个或多个业务时隙期间向一个或多个M2M 设备115发送业务数据的时间段。每个M2M设备115可W知晓其业务信道循环何时开始。 在该循环的每个前向链路帖的上行链路控制时隙期间，基站105可W发送用于指示该M2M 设备115可用于在反向链路上发送的每个窄带频率的状态的信息。M2M设备115可W使用 该个状态信息来选择用于向基站反向发送数据分组的窄带信道。基站105可W从设备115 接收针对各个信道的请求。基站105可W通过对信道的状态指示符进行转换，来对设备115 进行响应，W指示是否向它们指派了它们所选择的信道。如果一个W上的M2M设备115请 求使用相同的窄带频率信道，则基站105还可W显式地标识已经指派哪个M2M设备115使 用特定的信道。
[0047] 在一个实施例中，可朗尋M2M设备115并入到其它设备中，或者M2M设备115可W 是独立的设备。例如，诸如蜂窝电话和无线通信设备、个人数字助理（