TW201445948A

TW201445948A - 用於偶發性機器類型存取的隱含定址

Info

Publication number: TW201445948A
Application number: TW103110489A
Authority: TW
Inventors: Thorsten Wild; Dos Santos Andre Fonseca; Frank Schaich
Original assignee: Alcatel Lucent
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-12-01
Also published as: WO2014154518A1; TWI562577B; CN105103572A; EP2785077B1; JP6158419B2; JP2016519883A; EP2785077A1; US20160057755A1; KR20150121171A

Abstract

揭露一種用於偵測一收到之資料封包之一隱含使用者ID的設備及方法。當收到一資料封包時，判定於其上已接收資料封包的至少一頻率。此外，判定資料封包的一展頻碼序列，且至少一判定之頻率和判定之展頻碼序列係用以判定資料封包的一隱含使用者ID。

Description

用於偶發性機器類型存取的隱含定址

本發明關於一種用於在一無線系統中識別出終端或使用者設備(UE)的方法。

本章節介紹可有助於促進更好地了解本發明之態樣。因此，本章節的敘述將從這個角度來閱讀且不被視為關於在習知技術中之內容的入門。

在增強型4G無線系統且特別是在未來5G無線系統中，在基地台(例如，eNodeB)的涵蓋區域中將存在大量的裝置，例如，使用者設備裝置(UE)。許多這些裝置只是偶發性地存取網路。這些裝置係機器類型裝置(MTC)，例如，感測器裝置。偶發性流量也可由智慧型手機應用引起，其在上行鏈路中只傳送一些位元，例如，用於觸發更新，呼叫天氣預報或新聞供應更新。

為了識別出使用者設備裝置，每個裝置具有它自己的明確位址。當與基地台通訊時，明確位址必須被傳送至基地台，導致負擔資料。在大量使用者設備裝置的情況下，明確位址必須提供大的位址空間，且由此明確位址必須是長位址。位址愈長，產生的負擔資料就愈多。負擔在相對大小方面增加。當將被傳送的資訊資料量較小時，實際的明確位址資料之大小與資訊資料具有相同層級。例如，這是在所提及之MTC情境中的情況。

在4G無線系統(例如，LTE-A系統)中處理大量使用者的傳統方式係使用主動狀態(RRC_CONNECTED)和閒置狀態(RRC_IDLE)。預期沒有資料傳送一段較長時間週期的裝置係處於閒置狀態。

為閒置的裝置或為主動但並非上行鏈路同步的使用者在能夠傳送資料之前必須使用隨機存取程序。再者，若沒有分配上行鏈路資源給裝置來發送排程請求(SR)，則裝置使用隨機存取通道(RACH)來發送排程請求(SR)。

隨機存取程序包含下列步驟：-前置傳送；-隨機存取回應；-第2層/第3層(L2/L3)信息；-競爭解決信息。

在具有偶發性流量和大量機器類型裝置的未來情境中，例如，所謂的物聯網，這些裝置將因導致巨大的隨機存取程序負擔而浪費資源。

本發明之目的係用以在上述情境中致能有效偶發性低速率資料傳送。

根據一實施例，提出一種方法，用於偵測一收到之資料封包的一隱含使用者ID。當收到一資料封包時，判定資料封包的至少一傳送參數。根據至少一傳送參數來判定收到之資料封包的隱含使用者ID。

收到之資料封包的傳送參數會被視為可在接收器端(例如，基地台)從資料封包得到的參數。上述參數係例如關於資料封包之編碼、用以傳送資料封包之RF信號的參數、等等。在下面討論傳送參數的實例。

隱含使用者ID會被視為與資料封包之起始位址相關的資訊，其可從資料封包本身(例如，從傳送資料封包的收到之信號的實體特性、收到之信號的起始位置方向、資料封包的編碼架構、等等)得到。儘管明確位址係由增加至資料封包之使用者資料作為負擔的額外位元組成以識別出資料封包的起始位址，但隱含使用者ID可從傳送之使用者資料本身得到而無須增加額外位元。

根據判定之至少一傳送參數來判定資料封包的一隱含使用者ID具有的優點為能省略明確位址資料之傳送，因為資料封包的來源係由隱含使用者ID判定。用於判定隱含使用者ID所需的資訊無論如何在資料封包中都是可用的。因此，沒有任何負擔資料需要被發送以傳送上述資訊且資料傳送中的負擔被降低。對偶發性流量跳過上行鏈路同步。使用者設備裝置以不同步方式立刻傳送其資料。這特別有利於具有大量裝置的未來情境，每一個在網路上僅產生偶發性流量。

在一實施例中，收到之資料封包的傳送參數係其展頻碼序列，其係用於編碼資料封包。展頻碼序列被判定且用以判定隱含使用者ID。展頻碼序列無論如何對於調變收到之資料封包而言都是必要的，由此使用展頻碼序列來判定隱含使用者ID具有的優點為使用無論如何都可用的資訊。

在一實施例中，用於編碼資料封包的展頻碼序列，且由此藉由用於偵測隱含使用者ID的方法所判定的展頻碼序列係一樹狀結構展頻碼序列。關於樹狀結構展頻碼序列的實例係例如Walsh-Hadamard序列。由樹狀結構展頻碼序列編碼之資料封包的展頻碼序列係例如由展頻序列組之相關器為基的樹狀搜尋判定。這顯著地降低了判定展頻碼序列的處理複雜性。

在一實施例中，收到之資料封包的傳送參數係於其上已接收資料封包的至少一頻率。在頻率多工的情況下，於其上接收資料封包的頻率係一種用以識別出資料封包之不同起始位址的鑑別器。在一實施例中，資料封包係經由一多載波傳送系統來接收。多載波傳送系統係例如正交分頻多工(OFDM)或濾波器組為基的多載波(FBMC)傳送系統。在這類系統中，使用次頻帶資訊或實體資源區塊(PRB)以判定於其上接收資料封包的至少一頻率。另外，或此外，使用一組PRB或隨時間推移跨一組PRB的跳頻樣式以判定於其上接收資料封包的至少一頻率。此資訊係在處理收到之資料封包期間得到且係用以定義隱含使用者ID的位址空間。FBMC系統具有的優點為不同裝置之不同步信號的旁波瓣弱很多且因此降低了不同裝置的鄰近載波之間的載波間干擾(ICI)。

在一實施例中，信號格式係展頻與多載波傳送系統(如多載波CDMA(MC-CDMA))的組合，其係OFDM與CDMA的組合。可使用如FBMC之其他濾波器組為基的多載波技術來取代OFDM。在一實施例中，使用單載波系統來傳送。使用單載波的傳送系統係例如離散傅立葉轉換(DFT)預編碼的OFDM傳送系統作為單載波分頻多工存取(SC-FDMA)傳送系統的變體。

在一實施例中，使用多天線接收器來接收資料封包。多天線接收器指示接收資料封包所來自的空間方向且允許估計使用者的位置。此空間特徵係用以判定隱含使用者ID。這提供了另一個自由度來分配隱含使用者ID且擴展隱含使用者ID的位址空間。在機器類型通訊(MTC)系統中，使用空間特性係有吸引力的，因為許多使用者設備裝置係通常不會移動的感測器裝置。其空間特性係相當穩定的且為隱含使用者ID提供可靠資訊。

在一實施例中，判定收到之資料封包之信號的功率等級。在已知發送器功率的情況下，例如，因為它對於所有使用者設備裝置而言都是相同的，收到之功率等級指示使用者設備裝置與接收器之間的距離，因為信號之衰減係與使用者設備裝置與接收器之間的距離成比例。判定之功率等級係用以判定隱含使用者ID。這提供了另一個自由度來分配隱含使用者ID且擴展隱含使用者ID的位址空間。以此方式，隱含使用者ID量對在大面積上採用的應用顯著地提高。

在一實施例中，查找表具備了被註冊之使用者設備裝置的所儲存特性。查找表包括一或多個上述特性，例如，頻率、展頻碼序列、空間特性及功率等級。查找表提供一種快速方法以藉由比較資料封包的判定之特性與儲存於查找表中的特性來判定收到之資料封包的隱含使用者ID。

在一實施例中，接收器例如使用轉送控制發信或較高層控制發信來將隱含使用者ID特性分配至使用者設備裝置。

在一實施例中，收到之資料封包包含使用者的明確位址。明確位址係傳送於所傳送資料內的位址欄位中。使用者設備裝置係藉由隱含與明確位址資訊之混合來識別出。這具有的優點為藉由結合明確位址與隱含使用者ID來增加明確位址所提供的位址空間，而由此整體位址空間會增加。另一方面，若隱含使用者ID的位址空間不夠大到足以支援在接收器之範圍中的所有使用者設備裝置，則藉由結合資料所傳送之額外明確位址來增加隱含位址空間。特別是在具有許多使用者裝置的機器類型通訊情境中，這種增加位址空間係令人希望的。

在一實施例中，提出一種用於在一傳送系統中接收一資料封包的設備，其中設備進行根據如上所述之實施例的方法。

在一實施例中，提出一種用於從一發送器將一資料封包發送至一接收器的傳送系統。傳送系統包含用於發送一資料封包的至少一設備。用於發送資料封包的設備施用一展頻碼序列來編碼將被發送之資料封包。此外，傳送系統包含如上述實施例所述之用於接收一資料封包的至少一設備。

10‧‧‧接收器

12‧‧‧使用者設備裝置

14‧‧‧傳送通道

20‧‧‧天線

21‧‧‧空間鑑別器

22‧‧‧功率測量單元

23‧‧‧頻率偵測器

24‧‧‧展頻碼偵測器

25‧‧‧查找表

26‧‧‧位址解碼器

30-37‧‧‧步驟

現在僅透過舉例，且參考附圖來說明依照本發明之實施例的設備和方法之一些實施例，其中：第1圖顯示機器類型通訊情境。

第2圖顯示接收器裝置的示意概觀。

第3圖顯示用於偵測隱含使用者ID的流程圖。

說明和圖僅說明本發明之原理。因此，將了解本領域之那些技藝者將能夠設想出雖然本文未明確地說明和顯示，但具體化本發明之原理且包括在其精神和範圍內的各種佈置。再者，預期本文所陳述之所有實例大體上明確地僅為了教育目的來協助讀者了解本發明之原理和發明人促進本領域所貢獻的概念，且將被視為不限於上述具體陳述的實例和條件。此外，本文中陳述本發明之原理、態樣、和實施例的所有敘述、以及其具體實例都打算包含其等效物。

第1圖顯示根據一較佳實施例之機器類型通訊情境，包含接收器10(例如，在4G無線系統或5G無線系統中的基地台)、和相關使用者設備裝置12。使用者設備裝置12和接收器10係位於這些裝置的通訊範圍內且經由傳送通道14(例如，其係無線傳送通道)來進行通訊。為了通訊，使用多載波傳送系統(例如，OFDM或FBMC)、或單載波傳送系統(例如，SC-FDMA或DFT預編碼OFDM)。

在第2圖中，顯示了根據一較佳實施例之接收器10的示意概觀。了解到第2圖中只有指示關於本發明的元件，但接收器10包含用於進行其功能的額外工具。這類工具在本技術中係熟知的而因此未明確地提及。接收器10包含天線20，其係用於單通道通訊或多通道通訊之任一者的天線。根據一實施例，裝備了天線20以在空間上區分信號。在例如具有如微帶天線陣列之可控制方向性的天線系統中，可藉由其接收方向來區分輸入信號。上述實施例包含空間鑑別器21，用於分析接收信號所來自的方向。在一實施例中，接收器10裝備有多個天線元件，其係例如相位校正的。在RF鏈中接收用於每個元件的信號，包括例如過濾、混合、低雜訊放大和類比至數位轉換。可結合多個天線輸入的數位基頻處理來進行空間處理。如MUSIC或ESPRIT的測向演算法可用於空間鑑別。其他實例包括基於訓練/引導/參考符元或藉由盲通道估計方法來使用通道估計。依據估計的通道，可使用不同度量來為空間分離判斷裝置的空間性質。在一實施例中，從估計的通道推導出裝置的通道共變異矩陣，且接著計算其最大特徵向量。在典型的巨型蜂巢式環境中，若此特徵向量與另一裝置的最大特徵向量之純量乘積小，則它們在空間上可充分地分離。於是，判斷不同裝置的信號是否位於不同子空間中。在一實施例中，接收器包含功率測量單元22，用於例如基於引導信號或盲通道估計或(若展頻)基於相關器的輸出功率來判定收到之信號的功率等級。此外，接收器10包含頻率偵測器23，用於判定於其上接收資料封包的頻率。提出一種展頻碼偵測器24，用於判定用於編碼資料封包之展頻碼序列。在一實施例中，展頻碼空間被一相關器掃描，測量不同展頻序列的輸出功率以偵測活動性。由於在具有偶發性流量之MTC系統中的裝置活動性是稀疏的，因此也可對各別展頻碼的活動性偵測使用壓縮感測的方法。在一實施例中，在資料封包被樹狀結構展頻碼序列(例如，Walsh-Hadamard序列)編碼的情況下，展頻碼偵測器24進行展頻序列組之相關器為基的樹狀搜尋。在一實施例中，接收器10包含查找表25，具有被註冊之裝置的儲存特性以判定隱含使用者ID。上述查找表25包含例如展頻碼與頻率的可能組合及用於一個所儲存隱含使用者ID之那些組合之各者的聯合。在一實施例中，提出一種位址解碼器26，用於解碼與收到之資料封包一起傳送的明確位址。結合明確位址與隱含位址ID以識別出使用者設備裝置12。上述結構元件僅為示範性質的。了解當實作本發明時，並非所有這些元件都是必須存在的，且其序列的變化也在本發明之範圍內。對結構元件舉出的實例僅用以支持對本發明的了解且不將實作限制為這些實例。

在第3圖中，揭露出用於藉由接收器10(例如，基地台)來識別使用者設備裝置12及偵測使用者設備裝置12之隱含使用者ID的示意概觀。首先，接收30使用者設備裝置12所發送的資料封包。如上所述，例如藉由多載波系統或單載波系統來接收資料封包。在步驟31中，判定收到之資料封包的傳送頻率。在多載波系統中，傳送頻率係次頻帶或PRB或隨時間推移之PRB的跳頻樣式。在步驟32中，判定收到之資料封包的展頻碼序列。藉此，分析資料封包之隱含碼為基的資訊。在一實施例中，展頻碼序列係佈置於樹狀結構中(例如，Walsh-Hadamard序列)，其能被有效地掃描和分析。相關器為基的樹狀搜尋或其他已知的方法能用以判定展頻碼序列組及其序列組。在一實施例中，判定與接收器10相關之使用者設備裝置12的位置。在步驟33中，在實施例中判定空間特徵，其允許收到之信號的空間鑑別。空間特徵係從對應使用者設備裝置12所位於之接收器10的觀點之方向的資訊。例如，若接收器10裝備有數個天線20，則判定特殊特徵係可行的。若空間特徵顯然地不同，則能藉由將相同展頻碼序列和包括跳頻樣式的頻率分配至不同使用者設備裝置12來進行一組使用者設備裝置12之間的空間再使用。用於區分空間特徵的準則係例如來自反饋發信的不同接收共變異矩陣、顯然不同到達方向、正交上行鏈路接收通道向量和正交較佳下行鏈路預編碼矩陣指示(PMI)。在一實施例中，為了進一步判定與接收器10相關之使用者設備裝置12的位置，在步驟34中，判定使用者設備裝置12與接收器之間的距離。若已知已用於被使用者設備裝置12發送資料封包的信號功率，則用於此距離的測量係在接收器10中收到的信號功率。在如上述之使用感測器裝置的MTC情境中，在接收器10中已知使用者設備裝置12的發送功率。在步驟35中，將在前面步驟中判定的資訊與儲存於查找表25中的值比較。查找表包含關於對應接收器10之使用者設備裝置12的特性值。使用這些值，判定37隱含使用者ID。若收到之資料封包也包含明確位址，則在步驟36中，判定此位址。然後，藉由隱含使用者ID或藉由隱含使用者ID與明確位址的組合來識別出發送收到之資料封包的使用者設備裝置12。了解到上述步驟並沒有按時間順序來說明。根據本發明，不一定所有步驟都需要被進行用於判定隱含使用者ID且能在本發明之範圍內改變進行步驟的順序。

在具有100個PRB和24個展頻因子的示範實施例中，在一個PRB傳送的情況下，使用展頻碼序列和頻率作為特點可得到2400個隱含使用者ID。裝備有具有這樣大的一組使用者之四個天線的接收器能至少容易地找到在空間上為正交的成對使用者，藉此將隱含位址空間增加為4800個裝置。使用結合隱含使用者ID的8位元確位址允許在一個接收器10之範圍內區分超過一百萬個使用者設備裝置12。

圖中所示之各種元件的功能(包括任何功能方塊)可透過利用專用硬體以及能夠結合適當軟體來執行軟體的硬體來提供。當由處理器提供時，功能可藉由單一專用處理器、藉由單一共享處理器、或藉由複數個個別處理器(其中的一些可被共享)來提供。另外，沒有限制地，可藉由數位信號處理器(DSP)硬體、網路處理器、專用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘陣列(FPGA)、用於儲存軟體的唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、及非揮發性儲存器來提供功能。也可包括其他硬體(傳統及/或慣用的)。

Claims

一種用於偵測一收到之資料封包之一隱含使用者ID的方法，包含以下之步驟：-接收(30)一資料封包，-判定該收到之資料封包之使用者資料的至少一傳送參數，及-根據判定之該至少一傳送參數來判定(37)該資料封包的一隱含使用者ID。
如申請專利範圍第1項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中判定至少一傳送參數之步驟包含：-判定(32)該收到之資料封包的一展頻碼序列。
如申請專利範圍第2項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中判定之該展頻碼序列係一樹狀結構展頻碼序列。
如申請專利範圍第1項至第3項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中判定至少一傳送參數之步驟包含：-判定(31)於其上已接收該資料封包的至少一頻率。
如申請專利範圍第1項至第4項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中該資料封包係經由一多載波傳送系統來接收。
如申請專利範圍第4項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中判定之該至少一頻率對應於一實體資源區塊、一組實體資源區塊或跨一組實體資源區塊的一跳頻樣式。
如申請專利範圍第1項至第3項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中該資料封包係經由一SC-FDMA或一DFT預編碼的OFDM傳送系統來接收。
如申請專利範圍第5項或第6項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中該資料封包係經由一OFDM或一FBMC傳送系統來接收。
如申請專利範圍第1項至第6項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中判定至少一傳送參數之步驟包含：-判定(33)在一多天線接收器中的該收到之資料封包的空間特徵。
如申請專利範圍第1項至第9項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，其中判定至少一傳送參數之步驟包含：-判定(34)該收到之資料封包的功率等級。
如申請專利範圍第1項至第10項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，更包含以下之步驟：-比較(35)該收到之資料封包的判定之該傳送參數與所註冊之使用者設備裝置的儲存特性，所註冊之裝置的特性係儲存於一查找表中。
如申請專利範圍第1項至第11項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，更包含以下之步驟：-藉由轉送控制發信或較高層控制發信來將特性分配至該些使用者設備裝置。
如申請專利範圍第1項至第12項之其中一項所述之用於偵測一隱含使用者ID的方法，更包含以下之步驟：-判定(36)該收到之資料封包的一明確位址，及-結合該隱含使用者ID與該明確位址以識別出該資料封包的起始位址。
一種用於在一傳送系統中接收一資料封包的設備(10)，其中該設備進行如申請專利範圍第1項至第13項之其中一項所述之方法。
一種用於從一發送器(12)將一資料封包發送至一接收器(10)的傳送系統，其中該傳送系統包含用於發送(12)一資料封包的至少一設備，用於發送(12)該資料封包的該設備施用一展頻碼序列來編碼將被發送之該資料封包且該傳送系統更包含如申請專利範圍第14項所述之用於接收(10)一資料封包的至少一設備。