用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站技术方案

本发明专利技术涉及一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(11)，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备(11)，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，无线通信设备(11)分配给所述簇中的一个，并包括：接收装置(62)，用于从基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；存储装置(65)，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及传输装置(63)，用于在无线通信设备(11)切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，其中无线通信设备(11)用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收到的资源分配信息访问资源。本发明专利技术还涉及对应的基站(10)和资源分配方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站
本专利技术涉及用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备和基站，所述无线通信系统包括基站和多个无线通信设备。本专利技术具体描述用于检测无线通信设备的资源请求并随后在无线网络中分配无线资源的机制。本专利技术例如并且具体可以应用于蜂窝式网络中大规模机器间(machine-to-machine，M2M)通信，包含用于例如智能电网和电子健康应用的静止或低迁移率M2M通信，以及高迁移率车辆间(vehicle-to-vehicle，V2V)通信，但不限于上述应用。
技术介绍
针对下一代移动和无线网络，机器类通信(machine-typecommunications，MTC)预计扮演重要角色，并形成未来物联网(InternetofThings，IoT)的基础。M2M通信的应用范围很广，可以提供各种服务，例如智能电网、电子健康系统以及车辆间(vehicle-to-vehicle，V2V)通信等。本说明书其它部分中，所有这些种类的无线通信设备，例如无线M2M通信设备，都称为“设备”。随着M2M市场的迅速发展，无线通信网络中设备的数量可以极大地增加，并且该数量有可能非常大，由此对当前无线接入网络构成巨大挑战。一旦例如电力网络故障之类的随机事件触发传输，设备需要某些无线资源用于传输。如果应用的是无竞争方案，会保存一定数量的专用资源块用于传输，设备以协调方式访问那些资源。但是，这些种类的方案可能导致设备之间过多的信令开销，且预留资源块的使用效率较低。而且，因为无线资源一般来说是非常有限的，那些方案与网络中部署的不断增加的设备数量不成比例。因此，需要随机接入网络的设备可以从发送资源请求到网络开始，以指示设备的激活状态并请求用于传输的上行/sidelink资源。图1示出具有基站(basestation，BS)1和多个无线通信设备2的无线通信网络的通用示意性实例。LTE和LTE-Advance的实例也是本专利技术潜在实施方式的实例，在LTE和LTE-Advance的实例中，随机接入RA过程包括如图2所示的四个步骤。步骤S1：设备2在物理随机接入信道(PhysicalRandomAccessChannel，PRACH)上传输随机选择的RA前导序列至基站1。步骤S2：基站1响应于检测到的前导序列，在下行共享物理信道(PhysicalDownlinkSharedChannel，PDSCH)上传输RA响应。步骤S3：设备2使用在第二步骤S2中的RA响应中分配的上行/sidelink资源传输其标识和例如调度请求的其它消息至基站1。步骤S4：基站1回应第三步骤中在PDSCH上接收的设备标识。基站1不一定是真正实体的宏/微基站，而还可以为用于资源分配和网络管理的任何种类的中央控制器。在
技术介绍
说明的其余部分以及本专利技术的各方面和实施例中，所有这些执行相关功能的功能和/或物理实体都称为“基站”(basestation，BS)。根据LTE标准，每个小区分配有64个Zadoff-Chu序列，作为用于步骤S1中传输的前导。但是，如果两个以上例如设备2的UE随机选择了相同的前导，则会出现冲突。当接入设备2的数量过大时，在随机接入的第一步骤中并行接入尝试会导致高概率的冲突，因为前导数量和随机接入信道(RandomAccessChannel，RACH)资源非常有限。因此RA过程与网络中设备2增加的数量不成比例，网络容易过载和拥塞，从而造成较高检测失败率和较长接入时延。MTC网络中设备的大量部署在设备检测和资源分配方面对当前无线网络构成巨大挑战，尤其是在设备随机接入网络时。传统接入方案要求设备之间进行无缝协调和过多信息交换，来减缓随机接入信道中的冲突，导致了不合理的信令开销。因此，本专利技术的目的是提供一种机制，具体来说，是一种无线通信设备、基站以及包括多个无线通信设备和基站的无线通信网络中资源分配的方法，减少了资源分配的信令开销，提供了更快更有效的资源访问。
技术实现思路
通过根据权利要求1所述的无线通信设备、根据权利要求7所述的无线通信设备、根据权利要求10所述的基站、根据权利要求15所述的无线通信系统以及根据权利要求16所述的资源分配方法实现了本专利技术的目的。在对应的附属权利要求中界定进一步有利的特征。本专利技术的第一方面中提供一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备，其中每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备分配给所述簇中的一个，并包括：接收装置，用于从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；存储装置，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及传输装置，用于在所述无线通信设备切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，其中所述无线通信设备用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收的资源分配信息访问资源。从所述激活无线通信设备传输的所述唯一簇签名可以传输到对应的基站和所述一个簇中的其它激活无线通信设备，并被接收(如下文解释的全双工情形的实例)，或可以传输到对应的基站和所述一个簇中的一个或多个簇头无线通信设备，并被接收(如下文解释的半双工情形的实例)。由此，如上定义的根据第一方面所述的无线通信设备有利地实现了本专利技术的目的，减少了资源分配的信令开销，并提供了无线通信系统中更快更有效的资源访问。这些优势以及进一步优势相同地适用于如下定义的本专利技术进一步的各方面。随后，如下定义的本专利技术对应的各方面的各种实施形式实现具体优势。因为所述系统中的所述设备分成簇，可以一次处理所述设备的大批请求。由于例如位置接近、业务类型相同等原因，一般来说所述设备中的行为高度相关，所以，根据一些标准将所述设备分成簇是合理的，利用设备行为的相关性实现更高效设备检测和资源分配方案。此外，因为MTC流量以大量设备间的偶发通信为特征，所以每个设备激活的可能性较低，由此在设备检测过程中呈现出一定水平的稀疏性。本专利技术还使用压缩感知(compressedsensing，CS)技术，CS技术是处理稀疏表示的高维信号的恰当范例。它是一种新兴的信号处理技术，用明显降低的采样率完成信号获取，由此大大降低计算复杂度。认识到大规模M2M网络和所述设备激活模式的稀疏性，可以将设备检测过程建模为使用CS原理的高维稀疏信号的信号重构过程。另外，观察到设备间的簇相似行为，可在基于CS的应用中将所述设备的激活模式建模成具有附加块内结构的特定块稀疏信号。由此所述设备检测过程可以映射到这种稀疏信号的重构过程。为了妥善处理由于大规模M2M网络中庞大的连接造成的大量比例调整问题，以及解决所述设备间过多的信令开销，本专利技术应用了分布式方案，由每个设备自主确定其资源分配。分布式方案需要所述设备间进行较少的协调和信息交换，由此可以根据网络尺寸大量减少并调整信令开销。因此，一般来说，分布式方案随着网络中设备数量的不断增加实现较好的可扩展性，这对于大规模网络来说是有吸引力的特性。因此，本专利技术提出基于CS技术的网络激活模式的分布式检测方案，来促进用于大规模M2M通信的有效资源分配策略。本专利技术旨在处理MTC网络引起的大量比例调整问题，尤其是提高设备检测概率和减少接入时延。本专利技术利用用于大规模M2M通信网络中分布式设备检测和资源分配的压缩感知框架。部署在网络中的设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(11)，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备(11)分配给所述簇中的一个，并包括：接收装置(62)，用于从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；存储装置(65)，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及传输装置(63)，用于在所述无线通信设备(11)切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，其中所述无线通信设备(11)用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收的资源分配信息访问资源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(11)，所述无线通信系统包括基站和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备(11)分配给所述簇中的一个，并包括：接收装置(62)，用于从所述基站接收分配给所述一个簇的唯一簇签名；存储装置(65)，用于存储所述接收的唯一簇签名；以及传输装置(63)，用于在所述无线通信设备(11)切换至激活状态时传输所述唯一簇签名，其中所述无线通信设备(11)用于基于响应于传输所述唯一簇签名接收的资源分配信息访问资源。2.根据权利要求1所述的无线通信设备(11)，其特征在于，所述接收装置(62)进一步用于从所述基站与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述簇中的设备(11)的设备身份标识以及关于所述一个簇中设备的资源访问排序的排序信息。3.根据权利要求2所述的无线通信设备(11)，其特征在于，所述接收装置(62)进一步用于从所述基站(10)接收响应于所述接收的唯一簇签名而发布的所述资源分配信息，其中所述资源分配信息包括关于分配给所述一个簇中所有激活无线通信设备的资源总量的信息；以及进一步包括控制装置(64)，用于基于所述接收的资源分配信息和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。4.根据权利要求3所述的无线通信设备(11)，其特征在于，所述接收装置(62)进一步用于从所述基站(10)与所述资源分配信息一起接收所述簇中激活设备的数量和冲突模式；以及所述控制装置(64)进一步用于基于所述接收的资源分配信息、所述接收的所述簇中激活设备的数量、所述接收的冲突模式和所述接收的附加信息，确定待访问的具体资源。5.根据权利要求4所述的无线通信设备(11)，其特征在于，所述接收装置(62)进一步用于同时从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及所述控制装置(64)用于基于所述接收的所述簇中激活设备的数量和所述接收的冲突模式，以及先前接收的所述设备身份标识和从所述一个簇中的其它激活无线通信设备接收的唯一簇签名，标识所述簇中的其它激活设备。6.根据权利要求1或2所述的无线通信设备(11)，其特征在于，所述接收装置(62)进一步用于从所述基站(10)与所述唯一簇签名一起接收簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为簇头通信设备(12)，且所述接收装置(62)进一步用于从所述簇头通信设备(12)接收所述资源分配信息，其中所述接收的资源分配信息包括关于待访问的资源的具体信息。7.一种用于无线通信系统中无线通信的无线通信设备(12)，所述无线通信系统包括基站(10)和多个布置成簇的无线通信设备(11)，其特征在于，每个簇及其无线通信设备分配有唯一簇签名，所述无线通信设备(12)分配给所述簇中的一个作为簇头通信设备(12)，并包括：接收装置(72)，用于从所述基站(10)接收分配给所述一个簇的唯一簇签名和簇头信息，所述簇头信息将所述一个簇中的无线通信设备标识为所述簇头通信设备(12)；控制装置(74)，用于响应于从所述一个簇中的激活无线通信设备接收的唯一簇签名，生成资源分配信息；以及传输装置(73)，用于传输所述资源分配信息至所述一个簇中的所述激活无线通信设备。8.根据权利要求7所述的无线通信设备(12)，其特征在于，所述接收装置(72)进一步用于从所述基站(10)与所述唯一簇签名一起接收附加信息，其中所述附加信息包含标识所述簇的簇身份标识、标识所述一个簇中的无线通信设备的设备身份标识以及关于所述一个簇中无线通信设备的资源访问排序的排序信息。9.根据权利要求8所述的无线通信设备(12)，其特征在于，所述接收装置(72)进一步用于：同时从所述一个簇中各激活无线通信设备接收唯一簇签名；以及从所述基站接收资源分配信息，所述资源分配信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冁，常云燕，彼得·容，斯瓦沃米尔·斯坦查克，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：广东,44