用于NB IoT设备的低占空比传输方案制造技术

本发明专利技术公开了一种由基站在网络小区中调度的移动通信设备的传输方案，而由电源供电的用户设备(UE)传输由在连续的总传输时间上的有限的传输功率限定的有效载荷信息块，而一个UE的连续有效载荷信息块的传输通过由基站调度UE传输产生的调度间隙来分离。本发明专利技术的目的是引入一种传输方案，该方案可以改善和/或延长NB‑IOT设备的电源/电池寿命，并且在不降低网络覆盖范围或小区容量的情况下减小这种廉价的大众市场设备的尺寸和成本，这将通过具有调度间隙的新传输方案来解决，该调度间隙具有带有限定的最小持续时间的可变长度，所述可变长度对应于电源恢复时间，而扩展调度间隙以便分别增加电源恢复时间。

Low duty cycle transmission scheme for NB IoT devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于NBIoT设备的低占空比传输方案
本专利技术公开了一种用于由基站在网络单元中调度的移动通信设备(用户设备-UE)的传输方案，而由电源供电的用户设备(UE)在连续的总传输时间上传输由有限的传输功率限定的有效载荷信息块，而一个UE的有效载荷信息的连续块的传输通过由基站(eNB)调度UE传输产生的调度间隙来分离。
技术介绍
移动通信设备(用户设备-UE)通常由电池供电。作为UE的上行链路(UL)传输路径的主要元件之一的功率放大器(PA)通常经由所谓的电源管理单元(PMU)从电池供电。该电源管理单元负责从电池电压产生所需的功率放大器供电电压，其可以在电池的寿命期间变化，甚至可以在UE的有效时段内变化。图1示意性地示出了为由电源管理单元管理的UE的功率放大器供电的电池。随着所谓的物联网(IoT)应用设备的引入，电池成本和寿命在系统设计中变得越来越重要。一方面，网络运营商、服务提供商和终端用户希望在物联网无线电网络(例如，3GPP窄带NB-IoT)中增加覆盖范围。在许多场景中，从UE到基站(eNB)的传输所需的能量已经成为电池寿命的限制因素。另一方面，UE制造商有兴趣在其设备中使用具有小外形尺寸的廉价标准电池。小外形描述了设计的一个方面，其限定并规定了硬件部件的尺寸、形状和其他物理规格，特别是在电子和电子封装中。这种电池设计用于在需要低的、连续的电源电流的电路上工作，但不能用于例如IEEE蓝牙或3GPPLTE作为数据传输标准的实例所需的高峰值电流。3GPP已经承认了这一点，例如在标题为“对用于IoT的传输功率的电池考虑”的3GPPTSGRANWG4会议#78，R4-161157中。峰值电流消耗的减少可以使NB-IoT设备与产品一起使用，例如需要纽扣电池或类似物的可穿戴产品。建议将NB-IoT作为附加功率类别考虑最大传输功率18-20dBm，以便考虑可能用于某些IoT应用(例如可穿戴产品)的电池类型的峰值电流能力。一种众所周知的克服峰值电流限制的技术是引入缓冲电容器(CAP)(图2)。电容器从正常电源充电，以便在需要时提供高峰值电流。通过缓冲电容器在有限的时间内提供高峰值电流是众所周知的技术，例如可用作单独的模块。在当前版本的3GPPNB-IoT(窄带物联网)标准中，已经限定了多个功率类别，其指定UE必须在上行链路传输中生成的最大传输功率。3GPP标准的版本13仅限定了具有20和23dBm最大传输功率的功率类别，而在版本14和附加类别中，引入了具有14dBm最大传输功率。后者的引入是为了简化设计并降低廉价大众市场设备的成本，但代价是降低了网络覆盖范围或小区容量。网络的覆盖范围限定了网络的基站可以与用户设备通信的地理区域。该网络分布在称为小区的陆地区域，每个小区由至少一个固定位置的收发器服务，但更通常是三个小区站点或基站。这些基站为小区提供网络覆盖范围，可用于传输语音、数据等。当一个UE在某个无线电资源上向基站发送数据时，该无线电资源将被其他UE占用。无线电资源是可用频谱的一部分，其可以在一定时间间隔内分配/调度到一个UE。从小区的角度来看，如果UE将在相对短的时间内以高传输功率发送其有效载荷信息，则小区容量将是高的。从UE的角度来看，这具有以下缺点：UE的电源必须在短时间内输送高峰值功率，这也降低了UE的电源的寿命，例如电池的寿命。上面提到的具有14dBm最大传输功率的附加功率类别的引入减轻了UE的高峰值功率消耗，因此有助于并且适合于增加UE的电源的寿命。但除了积极效果之外，从小区的角度来看，用于发送一个UE的相同数量的有效载荷信息的传输时间将增加，这意味着在此期间没有其他UE可以将无线电资源用于该小区，因此总小区容量减少。此外，出于重新同步的目的，已经将上行链路间隙引入到标准中，例如，下行链路(DL)测量和诸如频率校正的局部参数的调整。但是，这些重新同步间隙的持续时间以及由此导致的占空比减小相当小，并且对于峰值功耗的显著降低无效。因此，最先进技术的UE在短时间内以高功率(图5a)或者在长时间内以低功率(图5b)大部分地连续传输，以将相同数量的有效载荷信息传送给某个网络小区的基站。在计算和电信中，有效载荷信息是作为实际预期消息的传输数据的一部分。有效载荷信息包括仅为了便于有效载荷信息传递而发送的所有报头或元数据。图3a示出了一个UE的单个有效载荷信息块的连续传输。为了在长传输期间重新同步的目的，通常已知将单个信息块的传输分成两个或更多个部分，这些部分之间具有小间隙(图3b)。为了发送不同的有效载荷信息块，基站决定何时将传输第二块(图3c)，到目前为止，这在标准中没有限定，但是由基站自行决定。所有传输场景都是由UE特定或小区特定的最大传输功率方面限制的传输功率。纽扣电池由于其成本效益和小尺寸而广泛用于为简单的大众市场移动甚至固定设备供电。这种纽扣电池设计用于长时间输送小的连续电流。与此相反，诸如蓝牙或NB-IoT的现代无线通信技术在上行链路传输中使用以相较的高功率的相当短的传输，例如，从UE到基站。当将纽扣电池作为电源/供电(powersource/supply)暴露于这种使用场景时，纽扣电池的可用容量显著降低。因此，电源/电池寿命可能降低到不可接受的水平。图4a示出了在现有技术中执行的有效载荷信息块之间具有小间隙的传输的电流。根据该性能，图4b示出了在传输之后具有不良恢复的电池电压。电池的寿命将减少。可以部署类似于最先进技术中描述的缓冲技术(图2)以围绕从UE的电池汲取的电流中的高峰值工作。然而，在NB-IoT中，单次传输的最大持续时间可以延长到几秒。假设峰值电流为100mA，持续时间为1秒，允许电压降为0.5V，则缓冲器容量必须已经为C＝0.2F。对于低成本的大众市场设备而言，从成本和尺寸的角度来看，这变得不容易被接受。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是引入一种传输方案，该方案可以改善和/或延长NB-IOT设备的电源/电池寿命，并且在不减少网络覆盖范围或小区容量的情况下减小这种廉价的大众市场设备的尺寸和成本。本专利技术的另一个目的是，对于这种设备的给定寿命，可以使用用于NB-IoT设备的更便宜的电池技术。本专利技术的目的将在于解决，调度间隙具有限定了最小持续时间的可变长度，可变长度对应于电源恢复时间，而扩展调度间隙以分别增加电源恢复时间。还可以说，调度间隙具有增加的最小长度，其对应于与先前限定的间隙相比的某些电源恢复时间，先前限定的间隙的最小持续时间由3GPPTS36.211中的物理层过程限定产生。根据本专利技术，调度间隙是一个UE的两个连续有效载荷信息块的传输之间的间隙。到目前为止，在有效载荷信息的两个传输块之间也存在间隙，但是基站在一个UE发送另一个有效载荷信息块时独立地决定。迄今为止存在的传输间隙对于上述目的(即为了增加电源恢复时间)而言可能太窄。为了使用本专利技术构思的全部容量，调度间隙必须具有限定的最小持续时间，因为电源即电池需要一些时间来恢复。因此，现有的调度间隙不适合，因为它们的最小持续时间太小。这些现有调度间隙的最小长度在3GPPTS36.213版本13中限定。最大传输功率由UE特定功率类别或小区特定最大功率限定。本专利技术的另一个优点是，由于减少的传输占空比和可用于冷却的扩展的调度间隙，可以降低UE的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于延长由基站在网络小区中调度的移动通信设备(用户设备‑UE)的电源恢复时间的传输方案，而由电源供电的用户设备(UE)传输由在连续的总传输时间上的有限传输功率限定的有效载荷信息块，而一个UE的连续有效载荷信息块的传输通过由基站(eNB)调度UE传输产生的调度间隙来分离，其特征在于调度间隙具有带有限定的最小持续时间的可变长度，所述可变长度对应于电源恢复时间，而扩展所述调度间隙以分别增加电源恢复时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.16 EP 17151594.31.用于延长由基站在网络小区中调度的移动通信设备(用户设备-UE)的电源恢复时间的传输方案，而由电源供电的用户设备(UE)传输由在连续的总传输时间上的有限传输功率限定的有效载荷信息块，而一个UE的连续有效载荷信息块的传输通过由基站(eNB)调度UE传输产生的调度间隙来分离，其特征在于调度间隙具有带有限定的最小持续时间的可变长度，所述可变长度对应于电源恢复时间，而扩展所述调度间隙以分别增加电源恢复时间。2.根据权利要求1所述的传输方案，其特征在于，所述一个UE的有效载荷信息块的传输分成多个传输活动时段部分，所述多个传输活动时段部分由传输间隙彼此隔开，而每个传输活动时段部分用相同的占空比长度上的有限传输功率来传输，而执行传输直到完全传输有效载荷信息块。3.根据权利要求2所述的传输方案，其特征在于，所述传输间隙具有带有限定的最小持续时间的可配置长度，并且对应于电源恢复时间，而其用于增加电源恢复时间。4.根据权利要求1所述的传输方案，其特征在于，所述有效载荷信息块在所述UE的上行链路传输路径上传输，所述UE包括功率放大器、能量缓冲电路、电源管理单元和配置为向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·弗利斯，
申请(专利权)人：康姆索利德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE