用于窄带无线通信的随机接入信道设计的制作方法

交叉引用

本专利申请要求由lei等人于2016年8月23日提交的题为“randomaccesschanneldesignfornarrowbandwirelesscommunication(用于窄带无线通信的随机接入信道设计)”的美国专利申请no.15/244,385、以及由lei等人于2015年8月28日提交的题为“randomaccesschanneldesignfornarrowbandwirelesscommunication(用于窄带无线通信的随机接入信道设计)”的美国临时专利申请no.62/211,657的优先权，其中每一件申请均被转让给本申请受让人。

背景技术：

下文一般涉及无线通信，并且尤其涉及用于窄带无线通信的随机接入技术。

无线通信系统被广泛部署以提供诸如语音、视频、分组数据、消息接发、广播等各种类型的通信内容。这些系统可以能够通过共享可用系统资源(例如，时间、频率和功率)来支持与多个用户的通信。此类多址系统的示例包括码分多址(cdma)系统、时分多址(tdma)系统、频分多址(fdma)系统、以及正交频分多址(ofdma)系统(例如，长期演进(lte)系统)。无线多址通信系统可包括数个基站，每个基站同时支持多个通信设备的通信，这些通信设备可另外被称为用户装备(ue)。

一些类型的无线设备可提供自动化通信。自动无线设备可以包括实现(其中机器类型通信(mtc)将被认为是用于本公开的目的的一部分的)m2m通信的那些设备。m2m通信可以指允许无线设备彼此通信或者无线设备与基站通信而无需人类干预的通信。例如，m2m通信可以指来自集成有传感器或计量仪以测量或捕捉信息并且将该信息中继到中央服务器或应用程序的设备的通信，该中央服务器或应用程序可以利用该信息(或者将该信息呈现给与该应用程序交互的人类)。用于mtc无线设备的应用的示例包括：智能计量、库存监视、水位监视、装备监视、健康护理监视、野外生存监视、天气和地理事件监视、队列管理和跟踪、远程安全感测、物理接入控制、可穿戴设备、以及基于交易的商业收费。

概述

描述了用于在窄带通信中使用为随机接入请求分配的所选副载波来发起随机接入规程的系统、方法和装置。在一些示例中，该系统、方法、和装置可基于用户装备(ue)的“覆盖类”来选择用于传输随机接入请求的物理资源。在一些示例中，可基于一个或多个ue信道状况(诸如路径损耗)来标识覆盖类集合。每个覆盖类可具有窄带带宽中的副载波集合中的一个或多个相关联的副载波，并且随机接入消息可使用用于ue的覆盖类的相关联的副载波来传送。在一些示例中，不同的覆盖类可具有随机接入消息的不同数目的冗余传输，该随机接入消息可基于与特定覆盖类相关联的信道状况。基于测得信道状况ue可确定覆盖类并且基于所确定的覆盖类来选择副载波。

描述了一种无线通信方法。该方法可包括：至少部分地基于与无线设备相关联的通信链路的属性来标识用于该无线设备的覆盖类集合，针对该覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传送随机接入消息的一个或多个副载波，以及在该副载波集合中的一个或多个副载波上进行通信。

描述了一种用于无线通信的装备。该装备可包括：用于至少部分地基于与无线设备相关联的通信链路的属性来标识用于该无线设备的覆盖类集合的装置，用于针对该覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传送随机接入消息的一个或多个副载波的装置，以及用于在该副载波集合中的一个或多个副载波上进行通信的装置。

描述了用于无线通信的另一种装置。该装置可包括处理器、与该处理器处于电子通信的存储器、以及存储在该存储器中的指令。这些指令可以由处理器操作以使得该装置：至少部分地基于与无线设备相关联的通信链路的属性来标识用于该无线设备的覆盖类集合，针对该覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传送随机接入消息的一个或多个副载波，以及在该副载波集合中的一个或多个副载波上进行通信。

描述了一种用于无线通信的非瞬态计算机可读介质。该非瞬态计算机可读介质可包括可操作的指令以至少部分地基于与无线设备相关联的通信链路的属性来标识用于该无线设备的覆盖类集合，针对该覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传送随机接入消息的一个或多个副载波，以及在该副载波集合中的一个或多个副载波上进行通信。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于在无线设备处测量通信链路的属性的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)、或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于该通信链路的属性来确定该无线设备可能在第一覆盖类中的过程、特征、装置、或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于该第一覆盖类来选择该副载波集合中的用于传送随机接入消息的第一副载波的过程、特征、装置或指令。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，为每个覆盖类标识一令牌，其中传输该随机接入消息包括：确定与该随机接入消息相关联的随机数。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于响应于随机数对应于所标识的令牌而传送该随机接入消息的过程、特征、装置或指令。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于向多个无线设备发信号通知针对每个覆盖类的所标识的用于传送随机接入消息的一个或多个副载波的过程、特征、装置或指令。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该副载波集合包括在无线通信系统带宽的窄带区域内的多个副载波。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该副载波集合中的毗邻副载波的副载波间隔对应于与用于在该无线通信系统带宽的窄带区域内的数据通信相同的副载波间隔。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该随机接入消息可使用该副载波集合中的单个副载波来传送。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该随机接入消息和数据通信可在这些副载波中的一个或多个上时分复用。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于针对该覆盖类集合中的每个覆盖类标识用于传送随机接入消息的冗余版本的重复水平的过程、特征、装置或指令。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该随机接入消息可以被异步地传送。在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该随机接入消息包括导频信号和有效载荷。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该有效载荷包括随机接入类型的标识、无线设备身份、接入原因、或该无线设备的覆盖类中的一者或多者。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于所标识的覆盖类来选择副载波的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于使用所选副载波来传送随机接入消息的过程、特征、装置或指令，其中该随机接入请求包括随机标识数。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于该随机接入消息来接收上行链路资源分配的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于该上行链路资源分配来传送上行链路数据分组的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于接收对确收该上行链路数据分组的成功接收的反馈的过程、特征、装置或指令。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于确定传输上行链路数据可能需要该附加的上行链路资源的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)、或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于确定第二随机接入消息包括由基站为该无线设备提供的标识来传送第二随机接入消息的过程、特征、装置、或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于该第二随机接入消息来接收第二上行链路资源分配的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于至少部分地基于该第二上行链路资源分配来传送第二上行链路数据分组的过程、特征、装置或指令。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于在无线通信系统带宽的窄带区域内标识该副载波集合中的用于传输随机接入消息的副载波的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于标识要包括在该随机接入消息中的有效载荷的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于使用所标识的副载波来传送该随机接入消息和有效载荷的过程、特征、装置或指令。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该有效载荷可使用该副载波集合中的副载波子集来传送。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于在该副载波子集中的每个副载波上传送该有效载荷的过程、特征、装置或指令。

本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于将该有效载荷划分成多个部分的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于生成来自该有效载荷的冗余部分的过程、特征、装置或指令。本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例可进一步包括用于在该副载波子集中的每个副载波上传送该多个部分的子集以及冗余部分的子集的过程、特征、装置或指令。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该通信链路的属性可以是该通信链路的路径损耗。

在本文中描述的方法、装备(装置)或非瞬态计算机可读介质的一些示例中，该通信链路的属性可以是参考信号收到功率(rsrp)、参考信号收到质量(rsrq)、或者收到信号强度指示符(rssi)中的一个。

附图简述

通过参考以下附图可获得对本公开的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可通过在附图标记后跟随短划线以及在类似组件之间进行区分的第二标记来加以区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述可应用于具有相同的第一附图标记的类似组件中的任何一个组件而不论第二附图标记如何。

图1解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的无线通信系统的示例；

图2解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的无线通信系统的示例；

图3解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的、在宽带传输的传输带宽内的窄带区域和在另一分配的频带中的窄带区域的示例；

图4解说了根据本公开的各个方面的可以在系统带宽中复用并且在接收方设备处被过滤的窄带和宽带资源块的示例；

图5解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的示例信道结构；

图6解说了根据本公开的各个方面的用于随机接入消息传输的随机接入消息有效载荷和数据处理的示例；

图7解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的示例传输链处理；

图8解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的副载波集合的资源分配的示例；

图9-11解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的过程流的示例；

图12到14示出了根据本公开的各方面的支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的无线设备的框图；

图15解说了根据本公开的各方面的包括支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的ue的系统的框图；

图16解说了根据本公开的各方面的包括支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的基站的系统的框图；以及

图17到19解说了根据本公开的各方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的方法。

所描述的方法和装备的适用性的进一步范围将因以下具体描述、权利要求和附图而变得明了。详细描述和具体示例仅是藉由解说来给出的，因为落在该描述的精神和范围内的各种变化和改动对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

详细描述

在一些无线通信系统中，无线设备可通过经由为了传送接入请求而分配的资源集或信道传送接入请求来获得系统接入。这种接入请求可以通过例如无线设备初始地接入该系统、在无线设备处接收到的指示该设备应当获得系统接入的寻呼、或者无线设备确定数据存在以在无线通信系统上发送来提示。在一些示例中，无线通信系统可以配置物理资源，诸如ue可以用于发起随机接入规程并且传送随机接入请求的物理随机接入信道(prach)。根据无线通信系统的各种部署，可提供特定的随机接入规程。因为为了此类传输提供的信道可能是窄带信道并且具有有限的资源，所以用于分配和使用该信道资源的高效的技术可能是合乎需要的。

描述了用于可利用系统操作频率带宽的相对窄带区域的无线通信系统中的随机接入消息通信的技术。此类技术可以被用在例如机器对机器(m2m)通信或机器类型通信(mtc)中。在一些情形中，彼此进行通信或与一个或多个服务器进行通信的mtc设备的网络可被称为物联网(iot)。在蜂窝网络上执行通信的实例中，这可被称为蜂窝iot(ciot)。在一些部署中，ciot设备可使用蜂窝网络的所分配带宽的相对小部分进行通信，这可被称为窄带通信。蜂窝网络的所分配带宽或系统带宽的其他部分可被用于具有较高数据率的通信并且在本文中被称为宽带通信。在一些示例中，与1.4mhz至20mhz的系统带宽相比，窄带通信可占用200khz的射频谱带。

在一些部署中，ciot设备可具有164db的最小耦合损耗(mcl)，这可通过相对较高的功率谱密度(psd)来达成。ciot设备可具有相对较高的功率效率需求，并且ciot网络可例行地支持相对较大数目的设备(例如，给定区域中相对较大数目的水表、燃气表、电表等)。ciot设备还可被设计成具有相对较低的成本，并且由此可具有专门被设计成以功率高效的方式来操作、并且不具有窄带通信必需的处理能力以外的显著数量的处理能力的硬件组件。

如上面提到的，在一些部署中，此类mtc设备可以用200khz的信道化来操作。在一些部署中，各ciot设备可呈现网络接入和数据话务模式，这些模式涉及比常规蜂窝用户更频繁的网络接入，网络接入很有可能是事件驱动和周期性的，并且上行链路传输上的数据话务占主导。然而，旧式随机接入设计可能不适合于来自相对较大数目的mtc设备的ciot接入，并且可能导致拥塞、过载和快速能量(这对于具有不可更换或不可在充电电池的mtc设备而言可以是显著的)。另外，某些旧式随机接入设计可能欠利用信道容量，并且携带前置码序列。另外，mtc设备可以是相对较低成本的ue，并且可引发较大的时间和频率不稳定性。本公开的诸方面提供了解决这些考虑事项的各种方面的系统和技术，如将在以下更详细地描述的。

本公开的各种方面提供了用于窄带通信的随机接入技术。在一些方面，可使用用于宽带长期演进(lte)通信的数个资源块(rb)中的单个rb来传送窄带mtc通信。无论窄带区域是自立的还是被包含在宽带区域内，这些因素都可能影响对用于窄带lte的随机接入的设计。此外，窄带随机接入设计可被定制用于与自立窄带区域和旧式宽带区域内的窄带区域的兼容性。

为了提高对物理资源的高效使用以及mtc设备的高效操作(这可以使用相对较低成本的组件)，本公开的诸方面提供了窄带带宽的物理资源的分配以及用于随机接入的技术。在一些示例中，副载波集合可以被分配用于窄带带宽，并且毗邻副载波的副载波间隔可以被选择，以针对可能由各mtc设备的相对较低成本的设计组件引发的频率差错实现稳健的操作。在一些示例中，为窄带区域提供2.5khz的副载波间隔。在某些示例中，与用于数据通信相同的物理资源集合可被用于随机接入消息。

基站可以例如将副载波时分复用以向随机接入消息和数据通信分配资源。mtc设备的数目可被配置成基于mtc设备的覆盖类使用不同的副载波来传送随机接入消息。mtc设备的覆盖类可至少部分地基于与该mtc设备相关联的通信链路的属性。此类配置可通过减小将在给定副载波上传送的mtc设备的数目来减小由不同mtc设备传送的随机接入消息的潜在冲突的数目。另外，在一些示例中，基站可标识与覆盖类相关联的令牌，并且mtc设备可在传送随机接入请求之前确定一随机数。如果由mtc设备生成的随机数对应于关于覆盖类的令牌，则mtc设备可传送该随机接入消息，否则，该随机接入消息将被推迟。由此，尝试传送随机接入消息的不同mtc设备之间的冲突的数目可以被进一步减小。

在一些示例中，随机接入消息可以使用所标识的物理资源来异步地传送，由此允许在传输之前不要求闭环功率控制或定时提前信息的消息传输。在一些示例中，窄带带宽中的传输可每个副载波具有一常数包络调制，这可适合于用于mtc设备的相对较低成本的功率放大器(pa)设计。在一些示例中，在mtc设备执行随机接入时，mtc设备的经估计的下行链路覆盖类可被包括在随机接入消息中以向基站进行通知。附加地，可以在随机接入消息的有效载荷内向基站提供mtc设备的身份。这一身份可以作为随机数在初始网络接入中获得，或者可以是由基站从前一接入规程中向该mtc设备提供的蜂窝小区无线电网络临时标识符(c-rnti)值。

本公开的各方面最初在无线通信系统的上下文中进行描述。随后描述了用于lte系统中的窄带mtc通信的特定示例。本公开的这些方面和其他方面进一步由与用于窄带无线通信的下行链路和同步技术有关的装置图、系统图、以及流程图来解说并参照这些装备图、系统图、以及流程图来描述。

图1解说了根据本公开的各种方面的无线通信系统100的示例。无线通信系统100包括基站105、ue115和核心网130。在一些示例中，无线通信系统100可以是长期演进(lte)/高级lte(lte-a)网络。

基站105可经由一个或多个基站天线与ue115进行无线通信。每个基站105可为各自相应的地理覆盖区域110提供通信覆盖。无线通信系统100中示出的通信链路125可包括从ue115到基站105的上行链路(ul)传输、或者从基站105到ue115的下行链路(dl)传输。各ue115可分散遍及无线通信系统100，并且每个ue115可以是驻定的或移动的。ue115还可被称为移动站、订户站、远程单元、无线设备、接入终端、手持机、用户代理、客户端、或其它某个合适的术语。ue115还可以是蜂窝电话、无线调制解调器、手持式设备、个人计算机、平板设备、个人电子设备、机器型通信(mtc)设备、等等。

各基站105可与核心网130通信并且彼此通信。例如，基站105可通过回程链路132(例如，s1等)与核心网130对接。基站105可直接或间接地(例如，通过核心网130)在回程链路134(例如，x2等)上彼此通信。基站105可执行无线电配置和调度以用于与ue115通信，或者可在基站控制器(未示出)的控制下进行操作。在一些示例中，基站105可以是宏蜂窝小区、小型蜂窝小区、热点等。基站105也可被称为演进型b节点(enb)105。

如以上提及的，一些类型的无线设备可提供自动化通信。自动化无线设备可包括实现m2m通信或mtc的那些设备。m2m或mtc可以指允许设备彼此通信或者设备与基站105通信而无需人类干预的数据通信技术。例如，m2m或mtc可以指来自集成有传感器或计量仪以测量或捕捉信息并且将该信息中继到中央服务器或应用程序的设备的通信，该中央服务器或应用程序可以利用该信息或者将该信息呈现给与该程序或应用交互的人类。一些ue115可以是mtc设备，诸如被设计成收集信息或实现机器的自动化行为的那些mtc设备。用于mtc设备的应用的示例包括：智能计量、智能开关、库存监视、水位监视、装备监视、健康护理监视、野外生存监视、天气和地理事件监视、队列管理和跟踪、远程安全感测、物理接入控制以及基于交易的商业收费，这里仅举出数个示例。mtc设备可以使用半双工(单向)通信以降低的峰值速率来操作。mtc设备还可被配置成在没有参与活跃通信时进入功率节省“深度休眠”模式。根据本公开的各个方面，mtc设备可使用可以位于其他宽带通信的带宽内或其他宽带通信的带宽外的窄带通信来操作。

旧式lte系统可在dl上利用ofdma并在ul上利用单载波频分多址(sc-fdma)。ofdma和sc-fdma将系统带宽划分成多个(k个)正交副载波，其通常也被称作频调或频槽。每个副载波可用数据来调制。毗邻副载波之间的间距可以是固定的，且副载波的总数(k)可取决于系统带宽。例如，对于1.4、3、5、10、15或20兆赫兹(mhz)的相应系统带宽(带有保护频带)，k可分别等于72、180、300、600、900或1200，其中载波间隔是15千赫兹(khz)。系统带宽还可被划分为子带。例如，子带可覆盖1.08mhz，并且可存在1、2、4、8或16个子带。如以上提及的，在使用窄带资源来提供mtc通信的示例中，对应的窄带带宽可以是200khz，这可包括180khz的副载波和20khz的保护频带。在此类示例中，窄带通信可占用lte系统带宽的单个rb，并且可存在12个副载波。

如以上提及的，本公开的各种方面提供了可被分配用于窄带带宽的副载波集合。毗邻副载波的副载波间隔可以被选择，以针对可能由各mtc设备的相对较低成本的设计组件引发的频率差错实现稳健的操作。在一些示例中，为窄带区域提供2.5khz的副载波间隔。在某些示例中，与用于数据通信相同的物理资源集合可被用于随机接入消息。基站可以例如将副载波时分复用以向随机接入消息和数据通信分配资源。mtc设备的数目可被配置成基于mtc设备的覆盖类使用不同的副载波来传送随机接入消息。mtc设备的覆盖类可至少部分地基于与该mtc设备相关联的通信链路的属性。此类配置可通过减小将在给定副载波上传送的mtc设备的数目来减小由不同mtc设备传送的随机接入消息的潜在冲突的数目。

另外，在一些示例中，基站可标识与覆盖类相关联的令牌，并且mtc设备可在传送随机接入请求之前确定一随机数。如果由mtc设备生成的随机数对应于关于覆盖类的令牌，则mtc设备可传送该随机接入消息，否则，该随机接入消息将被推迟。由此，尝试传送随机接入消息的不同mtc设备之间的冲突的数目可以被进一步减小。

在一些示例中，随机接入消息可以使用所标识的物理资源来异步地传送，由此允许在传输之前不要求闭环功率控制或定时提前信息的消息传输。在一些示例中，窄带带宽中的传输每副载波可具有一常数包络调制，这可适合于用于mtc设备的相对较低成本的功率放大器(pa)设计。在一些示例中，在mtc设备执行随机接入时，mtc设备的经估计的下行链路覆盖类可被包括在随机接入消息中以向基站进行通知。附加地，可以在随机接入消息的有效载荷内向基站提供mtc设备的身份。这一身份可以作为随机数在初始网络接入中获得，或者可以是由基站从前一接入规程中向该mtc设备提供的蜂窝小区无线电网络临时标识符(c-rnti)值。

图2解说了根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的下行链路和同步技术的无线通信系统200的示例。无线通信系统200可包括ue115-a和基站105-a，它们可以是参照图1描述的ue115和基站105的示例。

在一些示例中，ue115-a是mtc设备(诸如智能仪表)，该mtc设备可使用窄带通信链路125-a上来与基站105-a通信。为了配置随机接入通信，基站105-a可为窄带带宽分配副载波集合。毗邻副载波的副载波间隔可以被选择，以针对可能由各mtc设备的相对较低成本的设计组件引发的频率差错实现稳健的操作。在一些示例中，为窄带区域提供2.5khz的副载波间隔。在某些示例中，与用于数据通信相同的物理资源集合可被用于随机接入消息。基站可以例如将副载波时分复用以向随机接入消息和数据通信分配资源。mtc设备的数目可被配置成基于mtc设备的覆盖类使用不同的副载波来传送随机接入消息。mtc设备的覆盖类可至少部分地基于与该mtc设备相关联的通信链路的属性。此类配置可通过减小将在给定副载波上传送的mtc设备的数目来减小由不同mtc设备传送的随机接入消息的潜在冲突的数目。另外，在一些示例中，基站可标识与覆盖类相关联的令牌，并且mtc设备可在传送随机接入请求之前确定一随机数。如果由mtc设备生成的随机数对应于关于覆盖类的令牌，则mtc设备可传送该随机接入消息，否则，该随机接入消息将被推迟。由此，尝试传送随机接入消息的不同mtc设备之间的冲突的数目可以被进一步减小。

在一些示例中，随机接入消息可以使用所标识的物理资源来异步地传送，由此允许在传输之前不要求闭环功率控制或定时提前信息的消息传输。在一些示例中，窄带带宽中的传输每副载波可具有一常数包络调制，这可适合于用于mtc设备的相对较低成本的功率放大器(pa)设计。在一些示例中，在mtc设备执行随机接入时，mtc设备的经估计的下行链路覆盖类可被包括在随机接入消息中以向基站进行通知。附加地，可以在随机接入消息的有效载荷内向基站提供mtc设备的身份。这一身份可以作为随机数在初始网络接入中获得，或者可以是由基站从前一接入规程中向该mtc设备提供的蜂窝小区无线电网络临时标识符(c-rnti)值。

图3解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的下行链路和同步技术的、在宽带传输的传输带宽内的窄带区域和在另一分配的频带中的窄带区域的示例300。示例300可由无线网络设备(诸如参照图1-2所描述的可使用窄带通信来操作的ue115和基站105)使用。

在图3的示例中，lte系统带宽320可包括控制区域305、宽带数据区域310、以及第一窄带区域315-a。可为自立窄带通信提供第二窄带区域315-b，并且该第二窄带区域315-b可位于某个其他带宽325(诸如举例而言被分配用于gsm通信的带宽)中。

在一些示例中，第一窄带区域315-a和第二窄带区域315-b可占用宽带数据区域310的单个rb(例如，12个副载波)。在一个示例中，(例如，对于20mhz载波)宽带数据区域310可包括100个rb(例如，1200个副载波)。特定的窄带区域315-a或315-b可基于各种部署参数来配置成用于窄带通信，并且可基于mtc设备的覆盖类来实现随机接入消息。这些mtc设备的覆盖类可至少部分地基于与该mtc设备相关联的通信链路的属性。例如，通信链路的属性可以是通信链路的路径损耗、通信链路的参考信号收到功率(rsrp)、通信链路的参考信号收到质量(rsrq)、或者通信链路的收到信号强度指示符(rssi)。在一些示例中，基站可向ue提供对可以为窄带区域315分配的副载波集合的指示。在一些示例中，为这些窄带区域315提供2.5khz的副载波间隔。在某些示例中，与用于数据通信相同的物理资源集合可被用于随机接入消息。

基站可以例如将副载波时分复用以向随机接入消息和数据通信分配资源。mtc设备的数目可被配置成基于mtc设备的覆盖类使用不同的副载波来传送随机接入消息。mtc设备的覆盖类可至少部分地基于与mtc设备相关联的通信链路的属性。此类配置可通过减小将在给定副载波上传送的mtc设备的数目来减小由不同mtc设备传送的随机接入消息的潜在冲突的数目。另外，在一些示例中，基站可标识与覆盖类相关联的令牌，并且mtc设备可在传送随机接入请求之前确定一随机数。如果由mtc设备生成的随机数对应于关于覆盖类的令牌，则mtc设备可传送该随机接入消息，否则，该随机接入消息将被推迟。由此，尝试传送随机接入消息的不同mtc设备之间的冲突的数目可以被进一步减小。

在一些示例中，随机接入消息可以使用所标识的物理资源来异步地传送，由此允许在传输之前不要求闭环功率控制或定时提前信息的消息传输。在一些示例中，窄带带宽中的传输每副载波可具有一常数包络调制，这可适合于用于mtc设备的相对较低成本的功率放大器(pa)设计。在一些示例中，在mtc设备执行随机接入时，mtc设备的经估计的下行链路覆盖类可被包括在随机接入消息中以向基站进行通知。附加地，可以在随机接入消息的有效载荷内向基站提供mtc设备的身份。这一身份可以作为随机数在初始网络接入中获得，或者可以是由基站从前一接入规程中向该mtc设备提供的蜂窝小区无线电网络临时标识符(c-rnti)值。

图4解说了根据本公开的各个方面的可以在系统带宽中复用并且在接收方设备处被过滤的窄带和宽带资源块的示例400。示例400可由无线网络设备(诸如参照图1-2所描述的可使用窄带通信来操作的ue115和基站105)使用。

在图4的示例中，lte系统带宽450可包括控制区域405、用于旧式lterb的传输的宽带数据区域410、以及窄带lte区域415。旧式lterb410和nblte区域415(即，nblterb)可以在复用器420处被复用。这一复用可允许nblte区域415实际上独立地作为自立窄带信道来对待。接收方设备可使用过滤来为特定设备过滤感兴趣的rb。例如，窄带ue(诸如mtc设备)可使用带通过滤425来滤除旧式lterb410并且向设备提供nblte区域415。类似地，旧式lte设备可使用阻带过滤430来向设备提供旧式lterb410。

图5解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的示例信道结构500。信道结构500可由无线网络设备(诸如参照图1-2所描述的可使用窄带通信来操作的ue115和基站105)使用。

在图5的示例中，物理信道505可存在于物理层处，该物理层可被映射到媒体接入控制(mac)层处的传输信道510。在一些示例中，物理上行链路共享信道(pusch)515可被映射到随机接入信道(rach)520和上行链路共享信道(ul-sch)525这两个传输信道。在旧式lte中，使用专用物理随机接入信道(prach)来传达随机接入消息，而本文中描述的示例可以使用pusch515来将随机接入通信与其他上行链路通信复用。其他物理信道可以包括物理下行链路共享信道(pdsch)530，其可以被映射到下行链路共享信道(dl-sch)535和寻呼信道(pch)540。物理广播共享信道(pbsch)545可以被映射到广播信道(bch)550，并且增强型pbch(epbch)555可以被映射到增强型bch560。

在一些示例中，可以使用pusch515来分配窄带资源以为随机接入消息提供保留资源。各种技术可以为随机接入消息提供经分配的资源，这些资源可以履行lte的旧式prach的功能、减少使用低成本设计的随机接入的拥塞和过载、复用定时和因用户而异的信息、并且至少部分替换旧式物理上行链路控制信道(pucch)的功能。如以上提及的，在一些示例中，可以为具有某些覆盖类的ue的随机接入消息分配某些副载波。在一些示例中，这样的分配可以被动态地配置，并且ue可以基于dl广播信息来适配rach资源选择。以此方式，基站可以平衡用于随机接入和数据传输的机会。

在一些示例中，可以使用单个副载波来传送随机接入消息，这可以增强随机接入消息的功率谱密度(psd)并且促成由基站进行的更好的检测。在一些示例中，每子信道的码元速率可以是1800码元/秒，并且单个rach时隙的时间历时可以被设置为80ms，其中用于基站(或其他网络实体)的选项提供rach时隙重复以提供覆盖增强，并且允许基站组合多个冗余传输并改善信噪比。

此外，如以上讨论的，在一些示例中，随机接入消息可以被异步地传送，这可以提供ue在传送随机接入请求之前不需要被提供定时提前信息。为了在基站处促成接收此类异步传输，可以生成导频信号并将其包括在随机接入消息中，该随机接入消息可以用于基站处的同步。在一些示例中，导频信号可以是长度13的巴克(barker)码，或具有良好的自相关属性的其他短二进制序列。

同样如以上提及的，在一些示例中，随机接入消息可以包括有效载荷。在一些示例中，此类有效载荷可以是8字节的有效载荷(例如，假定用于fec的1/2码率的有效载荷大小的最大字节数目：

图6解说了根据本公开的各个方面的用于随机接入消息传输的随机接入消息有效载荷和数据处理的示例600。示例600可由无线网络设备(诸如参照图1-2所描述的可使用窄带通信来操作的ue115和基站105)使用。

在图6的例子中，有效载荷可以包括多个信息字段，包括：随机接入类型字段605、ue身份字段610、接入原因字段615、覆盖类字段620、以及其他信息625。随机接入类型字段可以包括关于正在被传送的随机接入消息的类型的信息，这可以允许基站解码可被包括在有效载荷中的其他信息。ue身份字段可以包括该ue的标识。在一些示例中，在初始随机接入消息中，ue可以生成用作ue身份的随机数，直至为该ue提供无线电网络临时标识符(rnti)，其中在ue身份字段610处使用这一rnti以供将后续的各随机接入消息传送至相同的基站。接入原因615可以包括关于ue为什么传送随机接入消息的信息(例如，可能导致基于事件的随机接入消息的事件类型)。覆盖类字段620可以是由ue提供的与信道状况相关的信息或由ue确定的用于传输的覆盖类，其可以用作确定将用于后续通信的覆盖增强方面(例如，要在通信中使用的功率推升或多个冗余传输)的因素。在一些示例中，可以使用副载波上的通信链路的路径损耗、通信链路的参考信号收到功率(rsrp)、通信链路的参考信号收到质量(rsrq)、或者通信链路的收到信号强度指示符(rssi)来确定信道状态。其他信息625可以包括与ue相关联的一个或多个其他信息片段，诸如举例而言与在ue处的读取或提示随机接入消息的事件相关联的数据。

一旦针对随机接入消息确定了有效载荷，ue就可以生成前向纠错(fec)和经速率匹配的数据串630。fec和经速率匹配的数据串630可以被提供有导频码(例如，长度13的巴克码)和可任选的循环冗余校验(crc)，并且随后作为随机接入请求来传送。

图7解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的有效载荷处理的示例700。示例700可由无线网络设备(诸如参照图1-2所描述的可使用窄带通信来操作的ue115)使用。

在图7的示例中，rach有效载荷705可以被提供用于fec和速率匹配710，并且还用于导频插入720。可以将fec和经速率匹配的数据提供给加扰函数715，其中输出具有被插入并且被提供给常数包络调制处理725的导频信号。来自恒定包络调制的输出可以被提供给脉冲成形框730，随后被提供给重复框735，该重复框735可以基于ue的覆盖类来提供用于传输的输出数据的多个冗余版本。

如以上讨论的，可以为用于具有不同覆盖类的ue的随机接入消息分配不同的副载波。图8解说了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入技术的副载波集合的资源分配800的示例。资源分配800可由无线网络设备(诸如参照图1-2所描述的可使用窄带通信来操作的ue115和基站105)使用。

在该示例中，解说了可具有不同覆盖类的四个副载波，即副载波a880、副载波b870、副载波c860、以及副载波d850。每个副载波880、870、860、850可包括定义该副载波的属性。例如，这些副载波的属性可以包括路径损耗、rsrp、rsrq、或rssi。副载波a可以被分配成使得不使用该副载波来传送随机接入消息，因而副载波a880的全部资源量可以专用于数据传输840。子载波b870可以与具有在ue处测量的相对较大路径损耗的覆盖类相关联。为了提供来自具有相对较差的信道状况的这些ue的成功传输的增强的可能性，可以提供具有各随机接入消息的四次重复的随机接入格式。在图8的示例中，副载波b870可以包括用于与随机接入消息分配830时分复用的数据传输825的分配，其可以包括随机接入消息的四次重复：随机接入消息分配830-a至830-d。副载波c860可以与相对于被服务的其他ue而言，具有在ue处测量的中间量路径损耗的覆盖类相关联。副载波c860可以包括用于与随机接入消息分配815时分复用的数据传输820的分配，其可以包括随机接入消息的两次重复：随机接入消息分配815-a至815-b。类似地，副载波d850可以与相对于被服务的其他ue而言，具有在ue处测量的相对较小量的路径损耗的覆盖类相关联。副载波d850可以包括用于与随机接入消息分配805时分复用的数据传输810的分配，其可以包括随机接入消息805的单次传输。在图8的示例中，可以提供两个时隙，每个时隙可以各自包括相关联的随机接入分配805-a和805-b以及数据传输810-a和810-b，这还可以被称为分配。

相应地，副载波850-880可以被分类成不同的覆盖类，其中类型b、c和d被允许分别传送具有4、2和1次重复的随机接入消息，并且其中类型a被用于数据传输。在一些示例中，基站可以基于在基站处经历的状况并且通过由基站服务的ue来重新分配资源。例如，如果对于特定的时间段需要附加的随机接入请求，则副载波a可以被重新配置以提供由一个或多个覆盖类的ue进行的随机接入消息传输。在一些示例中，基站可以向正由基站服务的ue信号通知资源分配800(例如，在系统信息块(sib)中信号通知)，并且该分配可以被周期性地更新。

在一些示例中，基站可以为一个或多个覆盖类或一个或多个副载波提供令牌，并且如果ue处的令牌对应于用信号通知的令牌，则ue可以传送随机接入消息。以此方式，基站可以减小覆盖类内或副载波内的随机接入冲突。例如，令牌可以是由基站提供的值，并且ue可以在传送随机接入消息之前生成一随机数。如果由ue生成的随机数小于令牌值，则该ue可以传送随机接入消息，否则ue推迟传输，直至后续的随机接入消息传输机会。在一些示例中，例如，可以基于ue的接入历史或下行链路定时信息中的一者或多者来修改由该ue生成的随机数。

由此，ue可以诸如从下行链路参考信号收到功率(rsrp)测量来测量其路径损耗，并(可任选地基于接入历史和dl定时信息)计算其随机接入号。基于由基站提供的随机接入号和令牌号，具有随机接入的ue可以确定是否允许在与其覆盖类匹配的副载波上传送。如果是这样，则ue可以传送导频和有效载荷；否则，ue可以抑制其随机接入请求并等待下一次随机接入消息传输机会。

图9解说了根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的过程流900的示例。过程流900可包括基站105-b和ue115-b，它们可以是参照图1-2描述的对应设备的示例。

在框905处，基站105-b可以标识各覆盖类。例如，可以基于由基站105-b服务的各ue115提供的通信链路的属性的测量来标识此类覆盖类，并且可以基于具有不同信道条件的ue115的数量以及可能是被不同ue需要的覆盖增强(例如，功率推升或传输重复)的量来确定此类覆盖类。在一些示例中，这些通信链路的属性可以包括路径损耗、rsrp、rsrq、或rssi。在框910处，基站105-b可以为每个覆盖类标识一个或多个副载波。如以上讨论的，基站105-b可以为用于特定接入类中的ue的随机接入传输分配副载波以及对于不同覆盖水平的重复水平。此外，在一些示例中，对副载波的标识还可以包括提供也可以用于由ue确定是否可以发送随机接入消息的令牌，如以上讨论的。

随后，基站105-b可以传送副载波和覆盖类信息915。此类信息可以例如在由基站105-b传送的sib中提供。在框920处，ue115-b可以至少部分地基于副载波和覆盖类信息915来标识可用的覆盖类。在框925处，ue115-b可以为可用于随机接入消息的每个覆盖类标识副载波(或多个副载波)。如在框935处指示的，基站105-b可以传送可以在ue115-b处接收到并且可以用于测量该ue处的路径损耗的参考信号930(诸如举例而言crs)。至少部分地基于所测量的路径损耗，ue115-b可以确定其覆盖类，如在框940处指示的。在框945处，ue115-b可以按与以上讨论类似的方式来选择用于随机接入消息的副载波。在可任选的框950处，ue可以验证令牌(例如，通过随机数生成并且针对与覆盖类或副载波相关联的令牌来验证)。ue115-b可随后使用所选副载波来传送随机接入请求955。

图10解说了根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的过程流1000的示例。过程流1000可包括基站105-c和ue115-c，它们可以是参照图1-2或9描述的对应设备的示例。

在框1005处，ue115-c可以选择随机接入资源。例如，可根据如以上讨论的技术来作出此类随机接入资源选择。例如，ue115-c可以以与以上讨论类似的方式来传送随机接入请求1010，该随机接入请求1010可以包括例如作为ue标识的随机数。基站105-c响应于随机接入请求1010可以向ue115-c传送上行链路资源分配1015。上行链路资源分配1015可以包括例如由ue115-c在随机接入请求1010中提供的随机数标识，该随机接入请求1010可以由ue115-c用来确认该上行链路资源分配1015是旨在给ue115-c的。上行链路资源分配1015还可以包括可以由ue115-c用于上行链路传输的对上行链路资源的分配。ue115-c可以将上行链路macpdu1020传送至基站105-c。基站105-c可以以ack/nack1025的形式来向ue115-c传送反馈，以确认上行链路macpdu1020的成功接收。例如，在ue115-c经历从“rrc_空闲”到“rrc_连接”的状态转换时，这一过程流程1000可被用于对基站105-c的初始接入，或在跟踪区域更新规程期间使用。

图11解说了根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的过程流1100的示例。过程流1100可包括基站105-d和ue115-d，它们可以是参照图1-2或9-10描述的对应设备的示例。

在框1105处，ue115-d可以选择随机接入资源。例如，可根据如以上讨论的技术来作出此类随机接入资源选择。ue115-d可以以与以上讨论类似的方式来传送随机接入请求1110，该随机接入请求1010可以包括ue115-d的c-rnti(其可以从先前通信中被提供)。基站105-d响应于随机接入请求1110可以向ue115-d传送上行链路资源分配1115。上行链路资源分配1115可以包括例如ue115-d的c-rnti，该c-rnti可以由ue115-d用来确认该上行链路资源分配1115是旨在给ue115-d的。上行链路资源分配1115还可以包括可以由ue115-d用于上行链路传输的对上行链路资源的分配。数据转移1120可随后根据为ue115-d与基站105-d之间的通信建立的技术来完成。这一过程流1100可被用于例如在ue115-d处于“rrc_连接”状态中时请求pusch资源。

图12示出了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的无线设备1200的框图。无线设备1200可以是参照图1描述的ue115或基站105的诸方面的示例。无线设备1200可包括接收机1205、窄带rach模块1210和发射机1215。无线设备1200还可包括处理器。这些组件中的每一者可与彼此处于通信。

接收机1205可接收信息，诸如分组、用户数据、或与各种信息信道相关联的控制信息(例如，控制信道、数据信道、以及与用于窄带无线通信的随机接入信道设计相关的信息等)。信息可被传递到该设备的其他组件。

窄带rach模块1210基于与无线设备相关联的通信链路的属性来标识用于无线设备的覆盖类集合，并且针对覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的一个或多个副载波。在一些示例中，这些通信链路的属性可以包括路径损耗、rsrp、rsrq、或rssi。窄带rach模块1210还可以在无线通信系统带宽的窄带区域内标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的副载波、标识要包括在随机接入消息中的有效载荷、并且使用所标识的副载波来传送随机接入消息和有效载荷。

发射机1215可传送从无线设备1200的其他组件接收的信号。在一些示例中，发射机1215可与接收机共处于收发机模块中。发射机1215可包括单个天线，或者它可包括多个天线。

图13示出了根据本公开的各个方面的支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的无线设备1300的框图。无线设备1300可以是参照图1-2和9-12描述的无线设备1200、或ue115或基站105的各方面的示例。无线设备1300可包括接收机1305、窄带rach模块1310和发射机1335。无线设备1300还可包括处理器。这些组件中的每一者可与彼此处于通信。

接收机1305可接收信息，该信息可被传递到该设备的其他组件。接收机1305还可执行参照图12的接收机1305描述的诸功能。

窄带rach模块1310可以是参照图12描述的窄带rach模块1210的各方面的示例。窄带rach模块1310可包括副载波标识组件1315、有效载荷标识组件1320、随机接入消息组件1325、以及覆盖类标识组件1330。

副载波标识组件1315可在无线通信系统带宽的窄带区域内标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的副载波，并且针对覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的一个或多个副载波。

有效载荷标识组件1320可标识要包括在随机接入消息中的有效载荷。随机接入消息组件1325可响应于对应于所标识的令牌的随机数而传送随机接入消息，并且使用所标识的副载波来传送随机接入消息和有效载荷。

覆盖类标识组件1330可基于与无线设备相关联的路径损耗来标识用于该无线设备的覆盖类集合。在一些情形中，随机接入消息包括导频信号和有效载荷。导频信号可以是例如长度13的巴克码，或具有良好的自相关属性的其他二进制串。有效载荷可包括一个或多个信息字段，诸如以上参照图8讨论的。

发射机1335可传送从无线设备1300的其他组件接收的信号。在一些示例中，发射机1335可与接收机共处于收发机模块中。发射机1335可包括单个天线，或者它可包括多个天线。

图14示出了窄带rach模块1400的框图，该窄带rach模块1400可以是无线设备1200或无线设备1300的对应组件的示例。即，窄带rach模块1400可以是参照图12和13描述的窄带rach模块1210或窄带rach模块1310的各方面的示例。

窄带rach模块1400可以包括：路径损耗测量组件1405、副载波选择组件1410、令牌标识组件1415、随机接入消息组件1420、副载波信号通知组件1425、重复水平标识组件1430、上行链路资源分配组件1435、上行链路数据分组组件1440、反馈组件1445、副载波标识组件1450、有效载荷标识组件1455、以及覆盖类标识组件1460。这些模块中的每一者可彼此直接或间接通信(例如，经由一条或多条总线)。

路径损耗测量组件1405可测量该无线设备处的路径损耗。副载波选择组件1410可基于所标识的覆盖类来选择副载波，以及基于第一覆盖类来选择副载波集合中的用于传输随机接入消息的第一副载波。

令牌标识组件1415可被配置成为每个覆盖类标识一令牌，并且传输随机接入消息可包括确定与该随机接入消息相关联的随机数。随机接入消息组件1420可响应于对应于所标识的令牌的随机数(例如，具有小于令牌的值或者在令牌的值的范围内的值的随机数)而传送随机接入消息，并且使用所标识的副载波来传送随机接入消息和有效载荷。

副载波信号通知组件1425可向多个无线设备发信号通知针对每个覆盖类的所标识的用于传送随机接入消息的一个或多个副载波。重复水平标识组件1430可针对覆盖类集合中的每个覆盖类标识用于传送随机接入消息的冗余版本的重复水平。

上行链路资源分配组件1435可基于该随机接入消息来接收上行链路资源分配。上行链路数据分组组件1440可基于该上行链路资源分配来传送上行链路数据分组。反馈组件1445可接收对确收该上行链路数据分组的成功接收的反馈(例如，ack/nack反馈)。

副载波标识组件1450可在无线通信系统带宽的窄带区域内标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的副载波，并且针对覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的一个或多个副载波。有效载荷标识组件1455可标识要包括在随机接入消息中的有效载荷。

覆盖类标识组件1460可基于与无线设备相关联的路径损耗来标识用于该无线设备的覆盖类集合。在一些情形中，随机接入消息包括导频信号和有效载荷。

图15示出了根据本公开的各个方面的包括支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的设备的系统1500的示图。例如，系统1500可包括ue115-e，该ue115-e可以是参照图1、2和9到14描述的无线设备1200、无线设备1300、或ue115的示例。

ue115-e还可包括窄带rach模块1505、处理器1510、存储器1515、收发机1525、天线1530、以及mtc通信模块1535。这些模块中的每一者可彼此直接或间接通信(例如，经由一条或多条总线)。

窄带rach模块1505可以是参照图12到14描述的窄带rach模块的示例。处理器1510可包括智能硬件设备(例如，中央处理单元(cpu)、微控制器、专用集成电路(asic)等)。

存储器1515可包括随机存取存储器(ram)和只读存储器(rom)。存储器1515可存储包括指令的计算机可读、计算机可执行软件，这些指令在被执行时使得处理器执行本文中所描述的各种功能(例如，用于窄带无线通信的随机接入信道设计等)。在一些情形中，软件1520可以是不能由处理器直接执行的，而是使计算机(例如，在被编译和执行时)执行本文中所描述的功能。

收发机1525可经由一个或多个天线、有线或无线链路与一个或多个网络进行双向通信，如以上所描述的。例如，收发机1525可与基站105或ue115进行双向通信。收发机1525还可包括调制解调器，该调制解调器用来调制分组并将经调制的分组提供给天线以供传输，且用来解调从天线接收到的分组。

在一些情形中，无线设备可包括单个天线1530。然而，在一些情形中，该设备可具有一个以上天线1530，这些天线可以能够并发地传送或接收多个无线传输。

mtc通信模块1535可实现使用mtc通信(诸如基于要由ue115-e报告的一个或多个事件或测量的通信)的操作。

图16示出了根据本公开的各个方面的包括支持用于窄带无线通信的随机接入信道设计的设备的无线系统1600的示图。例如，系统1600可包括基站105-f，该基站105-f可以是参照图1、2和9到14描述的无线设备1200、无线设备1300、或基站105的示例。基站105-f还可包括用于双向语音和数据通信的组件，其包括用于传送通信的组件和用于接收通信的组件。例如，基站115-f可与一个或多个ue115-f或115-g进行双向通信。

基站105-f还可包括窄带rach模块1605、处理器1610、存储器1615、收发机1625、天线1630、基站通信模块1635以及网络通信模块1640。这些模块中的每一者可彼此直接或间接通信(例如，经由一条或多条总线)。

窄带rach模块1605可以是参照图12到14描述的窄带rach模块的示例。处理器1610可包括智能硬件设备(例如，cpu、微控制器、asic等)。

存储器1615可包括ram和rom。存储器1615可存储包括指令的计算机可读、计算机可执行软件，这些指令在被执行时使得处理器执行本文中所描述的各种功能(例如，用于窄带无线通信的随机接入信道设计等)。在一些情形中，软件1620可以是不能由处理器直接执行的，而是使计算机(例如，在被编译和执行时)执行本文中所描述的功能。

收发机1625可经由一个或多个天线、有线或无线链路与一个或多个网络进行双向通信，如以上所描述的。例如，收发机1625可与基站105或ue115进行双向通信。收发机1625还可包括调制解调器，该调制解调器用来调制分组并将经调制的分组提供给天线以供传输，且用来解调从天线接收到的分组。在一些情形中，无线设备可包括单个天线1630。然而，在一些情形中，该设备可具有一个以上天线1530，这些天线可以能够并发地传送或接收多个无线传输。

基站通信模块1635可管理与其它基站105(诸如基站105-g或基站105-h)的通信，并且可包括用于与其它基站105协作控制与ue115的通信的控制器或调度器。例如，基站通信模块1635可针对各种干扰缓解技术(诸如波束成形或联合传输)来协调对去往ue115的传输的调度。在一些示例中，基站通信模块1635可提供lte/lte-a无线通信网络技术内的x2接口以提供一个或多个其他基站105之间的通信。

网络通信模块1640可管理与核心网的通信(例如，经由一个或多个有线回程链路)。例如，网络通信模块1640可管理诸如一个或多个ue115等客户端设备的数据通信的传输。

图17示出了解说根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的方法1700的流程图。方法1700的操作可由参照图1-2或9-16描述的ue115或基站105或其组件来实现。例如，方法1700的操作可由如本文中描述的窄带rach模块来执行。在一些示例中，ue115或基站105可执行用于控制设备的功能元件以执行以下描述的各功能的代码集。附加地或替换地，ue115或基站105可以使用专用硬件来执行以下描述的功能的诸方面。

在框1705处，ue115或基站105可基于与无线设备相关联的通信链路的属性来为该无线设备标识覆盖类集合，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1705的操作可由如参照图14描述的覆盖类标识组件来执行。

在框1710处，ue115或基站105可针对覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的一个或多个副载波，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1710的操作可由如参照图14描述的副载波标识组件来执行。

在框1715处，ue115或基站105可以在副载波集合的一个或多个副载波上通信，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1710的操作可由如参照图14描述的副载波标识组件来执行。

图18示出了解说根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的方法1800的流程图。方法1800的操作可由参照图1-2或9-16描述的ue115或其组件来实现。例如，方法1800的操作可由如本文中描述的窄带rach模块来执行。在一些示例中，ue115可执行用于控制该设备的功能元件执行以下描述的功能的代码集。附加地或替换地，ue115可以使用专用硬件来执行以下描述的功能的诸方面。

在框1805处，ue115可基于与无线设备相关联的通信链路的属性来为该无线设备标识覆盖类集合，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1805的操作可由如参照图14描述的覆盖类标识组件来执行。

在框1810处，ue115可针对覆盖类集合中的每个覆盖类标识副载波集合中的用于传输随机接入消息的一个或多个副载波，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1810的操作可由如参照图14描述的副载波标识组件来执行。

在框1815处，ue115可测量该无线设备处的通信链路的属性，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1815的操作可由如参照图14描述的路径损耗模型测量组件来执行。

在框1820处，ue115可基于通信链路的属性来确定该无线设备在第一覆盖类中，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1820的操作可由如参照图14描述的覆盖类标识组件来执行。

在框1825处，ue115可以基于该第一覆盖类来选择副载波集合中的用于传输随机接入消息的第一副载波，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1825的操作可由如参照图14描述的副载波选择组件来执行。

在框1825处，ue115可以为每个覆盖类标识一令牌并且确定与该随机接入消息相关联的随机数，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1830的操作可由如参照图14描述的令牌标识组件来执行。

在框1835处，ue115可以响应于对应于所标识的令牌的随机数而传送随机接入消息，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1835的操作可由如参照图14描述的随机接入消息组件来执行。

图19示出了解说根据本公开的各个方面的用于窄带无线通信的随机接入信道设计的方法1900的流程图。方法1900的操作可由参照图1-2或9-16描述的ue115或其组件来实现。例如，方法1900的操作可由如本文中描述的窄带rach模块来执行。在一些示例中，ue115可执行用于控制该设备的功能元件执行以下描述的功能的代码集。附加地或替换地，ue115可以使用专用硬件来执行以下描述的功能的诸方面。

在框1905处，ue115可在无线通信系统带宽的窄带区域内标识副载波集合中的用于传送随机接入消息的副载波，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1905的操作可由如参照图14描述的副载波标识组件来执行。

在框1910处，ue115可标识要包括在随机接入消息中的有效载荷，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1910的操作可由如参照图14描述的有效载荷标识组件来执行。

在框1915处，ue115可以使用所标识的副载波来传送随机接入消息和有效载荷，如以上参照图2到11描述的。在某些示例中，框1915的操作可由如参照图14描述的随机接入消息组件来执行。

在一些示例中，可以使用副载波集合中的副载波子集来传送有效载荷。在一些示例中，ue115可以在副载波子集中的每个副载波上传送该有效载荷。在一些示例中，ue115可将该有效载荷划分成多个部分、生成来自有效载荷的冗余部分、并且在副载波子集中的每个副载波上传送多个部分的子集以及冗余部分的子集。

应注意，这些方法描述了可能的实现，并且各操作和步骤可被重新安排或以其他方式被修改，以使得其它实现也是可能的。在一些示例中，来自两种或更多种方法的诸方面可被组合。例如，每种方法的各方面可包括其他方法的步骤或方面、或者本文所描述的其他步骤或技术。由此，本公开的诸方面可提供用于窄带无线通信的随机接入信道设计。

提供本文的描述是为了使得本领域技术人员能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他变形而不会脱离本公开的范围。由此，本公开并不限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

本文中所描述的功能可以在硬件、由处理器执行的软件、固件、或其任何组合中实现。如果在由处理器执行的软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。其他示例和实现落在本公开及所附权利要求的范围内。例如，由于软件的本质，以上描述的功能可使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬连线或其任何组合来实现。实现功能的特征也可物理地位于各种位置，包括被分布以使得功能的各部分在不同的物理位置处实现。另外，如本文(包括权利要求中)所使用的，在项目列举(例如，以附有诸如中的“至少一个”或“中的一个或多个”之类的措辞的项目列举)中使用的“或”指示包含性列举，以使得例如a、b或c中的至少一个的列举意指a或b或c或ab或ac或bc或abc(即，a和b和c)。

计算机可读介质包括非瞬态计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。非瞬态存储介质可以是能被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，非瞬态计算机可读介质可包括ram、rom、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、压缩盘(cd)rom或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码手段且能被通用或专用计算机、或者通用或专用处理器访问的任何其他非瞬态介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文所使用的盘(disk)和碟(disc)包括cd、激光碟、光碟、数字通用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘常常磁性地再现数据而碟用激光来光学地再现数据。以上介质的组合也被包括在计算机可读介质的范围内。

本文所描述的技术可用于各种无线通信系统，诸如码分多址(cdma)、时分多址(tdma)、频分多址(fdma)(fdma)、正交频分多址(ofdma)(ofdma)、单载波频分多址(sc-fdma)以及其他系统。术语“系统”和“网络”经常被可互换地使用。cdma系统可实现诸如cdma2000、通用地面无线电接入(utra)等无线电技术。cdma2000涵盖is-2000、is-95和is-856标准。is-2000版本0和a常被称为cdma20001x、1x等。is-856(tia-856)常被称为cdma20001xev-do、高速率分组数据(hrpd)等。utra包括宽带cdma(wcdma)和其它cdma变体。tdma系统可实现诸如全球移动通信系统(gsm)之类的无线电技术。ofdma系统可实现诸如超移动宽带(umb)、演进型utra(e-utra)、ieee802.11(无线保真(wi-fi))、ieee802.16(wimax)、ieee802.20、flash-ofdm等无线电技术。utra和e-utra是通用移动电信系统(通用移动电信系统(umts))的部分。3gpplte和高级lte(lte-a)是使用e-utra的新umts版本。utra、e-utra、umts、lte、lte-a和gsm在来自名为“第三代伙伴项目”(3gpp)的组织的文献中描述。cdma2000和umb在来自名为“第三代伙伴项目2”(3gpp2)的组织的文献中描述。本文所描述的技术既可用于以上提及的系统和无线电技术，也可用于其他系统和无线电技术。然而，本文的描述出于示例目的描述了lte系统，并且在以上大部分描述中使用了lte术语，但这些技术也可应用于lte应用以外的应用。

在lte/lte-a网络(包括本文所描述的网络)中，术语演进型b节点(enb)可一般用于描述基站。本文所描述的一个或多个无线通信系统可包括异构lte/lte-a网络，其中不同类型的enb提供对各种地理区划的覆盖。例如，每个enb或基站可提供对宏蜂窝小区、小型蜂窝小区、或其他类型的蜂窝小区的通信覆盖。取决于上下文，术语“蜂窝小区”是可被用于描述基站、与基站相关联的载波或分量载波(cc)、或者载波或基站的覆盖区域(例如，扇区等)的3gpp术语。

基站可包括或可由本领域技术人员称为基收发机站、无线电基站、接入点(ap)、无线电收发机、b节点、演进型b节点(enb)、家用b节点、家用演进型b节点、或某个其他合适的术语。基站的地理覆盖区域可被划分成构成该覆盖区域的一部分的扇区。本文中描述的一个或数个无线通信系统可包括不同类型的基站(例如，宏或小型蜂窝小区基站)。本文所描述的ue可以能够与各种类型的基站和网络装备(包括宏enb、小型蜂窝小区enb、中继基站等)通信。可能存在不同技术的交叠地理覆盖区域。

宏蜂窝小区可覆盖相对较大的地理区域(例如，半径为数千米的区域)，并且可允许无约束地由与网络供应商具有服务订阅的ue接入。与宏蜂窝小区相比，小型蜂窝小区是可在与宏蜂窝小区相同或不同的(例如，有执照、无执照等)频带中操作的低功率基站。根据各种示例，小型蜂窝小区可包括微微蜂窝小区、毫微微蜂窝小区、以及微蜂窝小区。微微蜂窝小区例如可覆盖较小地理区域并且可允许无约束地由具有与网络供应商的服务订阅的ue接入。毫微微蜂窝小区也可覆盖较小地理区域(例如，住宅)且可提供有约束地由与该毫微微蜂窝小区有关联的ue(例如，封闭订户群(csg)中的ue、该住宅中的用户的ue、等等)的接入。用于宏蜂窝小区的enb可被称为宏enb。用于小型蜂窝小区的enb可被称为小型蜂窝小区enb、微微enb、毫微微enb、或家用enb。enb可支持一个或多个(例如，两个、三个、四个，等等)蜂窝小区(例如，分量载波(cc))。ue可以能够与各种类型的基站和网络装备(包括宏enb、小型蜂窝小区enb、中继基站等)通信。

本文所描述的一个或多个无线通信系统可支持同步或异步操作。对于同步操作，各基站可具有相似的帧定时，并且来自不同基站的传输可以在时间上大致对齐。对于异步操作，各基站可以具有不同的帧定时，并且来自不同基站的传输可以不在时间上对齐。本文描述的技术可被用于同步或异步操作。

本文中所描述的下行链路(dl)传输还可被称为前向链路传输，而上行链路(ul)传输还可被称为反向链路传输。本文描述的每条通信链路(包括例如图1和2的无线通信系统100和200)可包括一个或多个载波，其中每个载波可以是由多个副载波构成的信号(例如，不同频率的波形信号)。每个经调制信号可在不同的副载波上发送并且可携带控制信息(例如，参考信号、控制信道等)、开销信息、用户数据等。本文描述的通信链路(例如，图1的通信链路125)可以使用频分双工(fdd)操作(例如，使用配对频谱资源)或时分双工(tdd)操作(例如，使用未配对频谱资源)来传送双向通信。可以定义用于fdd的帧结构(例如，帧结构类型1)和用于tdd的帧结构(例如，帧结构类型2)。

由此，本公开的诸方面可提供用于窄带无线通信的随机接入信道设计。应注意，这些方法描述了可能的实现，并且各操作和步骤可被重新安排或以其他方式被修改，以使得其它实现也是可能的。在一些示例中，来自两种或更多种方法的诸方面可被组合。

结合本文中的公开描述的各种解说性框以及模块可以用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、dsp、asic、fpga或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合(例如数字信号处理器(dsp)与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置)。由此，本文中描述的这些功能可由至少一个ic上的一个或多个其他处理单元(或核)来执行。在各示例中，可使用不同类型的集成电路(例如，结构化/平台aisc、fpga、或者另一半定制ic)，其可按本领域已知的任何方式来编程。每个单元的功能也可以整体或部分地用实施在存储器中的、被格式化成由一或多个通用或专用处理器执行的指令来实现。

如本文所使用的，短语“基于”不应被解读为引述封闭条件集。例如，被描述为“基于条件a”的示例性步骤可基于条件a和条件b两者而不脱离本公开的范围。换言之，如本文所使用的，短语“基于”应当以与短语“至少部分地基于”相同的方式来解读。