针对5GCIOT(蜂窝物联网)的增强RACH(随机接入信道)设计的制作方法

针对5g ciot(蜂窝物联网)的增强rach(随机接入信道)设计
1.相关申请的引用
2.本技术要求于2015年7月27日递交的名为“针对干净状态ciot系统的增强rach设计”的美国临时申请no.62/197,471的权益，其内容通过引用全部结合于此。
3.本技术是国际申请日为2015年12月17日、国际申请号为pct/us2015/066340、国家申请号为cn201580082029.1、发明名称为“针对5gciot(蜂窝物联网)的增强rach(随机接入信道)设计”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
4.本公开涉及无线技术，更具体地涉及针对5g(第五代)干净状态蜂窝物联网(5g
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ciot)的随机接入信道(rach)设计。


背景技术：

5.无线系统中的随机接入(ra)过程一般被用来提取上行链路(ul)传输的时间和频率(相位)信息以用于ul时间同步和初始频率校正，以及用来发起针对移动设备(例如，ue(用户设备))的网络登录过程。在geran(gsm(全球移动通信系统)edge(gsm增强数据速率演进)无线电接入网)干净状态蜂窝物联网(cs
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ciot)研究项目，3gpp(第三代合作伙伴计划)tr(技术报告)45.820中，无线接入网特征是正在开发的目标特征，例如，低成本、大量设备、非常长的设备电池寿命、以及延迟容忍小分组。这种网络的附加的重要目标特征是针对部署在建筑物或地下空间深处的设备的20db覆盖延伸。对于ul，cs
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ciot设备首先与基站建立连接。对于发起这种连接比较重要的是完成ra过程。3gpp tr45.820中规定的针对cs
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ciot的传统ra过程基于时隙aloha型接入。对于这种接入机制，ra信道(rach)资源被均匀分布在时域的超帧以及频域的不同ul信道中。设备通过读取针对基于竞争的ra的系统信息消息或者针对非基于竞争的ra的下行链路控制信息(dci)来获取ra资源的位置。随后基于设备的链路质量将这些设备划分到不同的覆盖类别。最后，横跨不同覆盖类别分配不同的ra资源。系统信息(si
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2)携带mcs(调制编码机制)等级、ul pcid(物理信道身份)、以及rach索引。
附图说明
6.图1是示出可以结合这里描述的各个方面使用的示例用户设备(ue)的框图。
7.图2是根据这里描述的各个方面的可用在ue中的帮助在cs(干净状态)
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ciot(蜂窝物联网)无线系统中通过rach(ra信道)进行ra(随机接入)消息通信的系统的框图。
8.图3是根据这里描述的各个方面的可用在增强节点b(enb)或其他基站中的帮助在cs
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ciot无线系统中通过rach与一个或多个ue进行通信的系统的框图。
9.图4是示出根据这里描述的各个方面的帮助在cs
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ciot无线系统中通过rach进行ra消息通信的方法的流程图。
10.图5是示出根据这里描述的各个方面的帮助在cs
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ciot无线系统中通过rach与一个或多个ue进行通信的方法的流程图。
11.图6是示出根据这里描述的各个方面的具有保护频带的ra消息的示例结构的示意图。
12.图7是示出根据这里描述的各个方面的具有保护频带和伪比特(dummy bit)的ra消息的第二示例结构的示意图。
具体实施方式
13.现在将参考附图描述本公开，其中，贯穿本公开，相似的参考标号被用来指代相似的元件，并且所示出的结构和设备不一定是按比例画出的。如这里所使用的术语“组件”、“系统”、“接口”等用来指代计算机相关实体、硬件、软件(例如，执行中)、和/或固件。例如，组件可以是处理器(例如，微处理器、控制器、或者其他处理设备)、处理器上运行的进程、控制器、对象、可执行指令、程序、存储设备、计算机、平板pc、和/或具有处理设备的用户设备(例如，移动电话等)。例如，在服务器上运行的应用和服务器也可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程中，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。可以在这里描述一组元件或一组其他组件，其中术语“组”可以被理解为“一个或多个”。
14.另外，这些组件可以由其上存储有各种数据结构的各种计算机可读存储介质(例如，模块)执行。组件可以通过本地和/或远程进程，例如，根据具有一个或多个数据分组(例如，来自与本地系统、分布式系统、和/或横跨网络(例如，互联网、局域网、广域网、或者类似网络中的另一组件或者通过信号与其他系统交互的组件的数据))的信号进行通信。
15.作为另一示例，组件可以是具有由电或电子电路操作的机械部件提供的具有特定功能的装置，其中，该电或电子电路可以由一个或多个处理器执行的软件应用或固件应用操作。一个或多个处理器可以在装置内部或外部，并且可以执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一示例，组件可以是在没有机械部件的情况下通过电子组件提供特定功能的装置；电子组件可以包括其中执行至少部分地赋予电子组件的功能的软件和/或固件的一个或多个处理器。
16.词语“示例性”的使用用于以具体方式给出概念。如本技术中所使用的术语“或”用于表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非有相反的指定或者可以从上下文清楚看出，否则“x采用a或b”是指任意的天然包含置换。即，如果x采用a；x采用b；或者x采用a和b二者；则“x采用a或b”满足前述实例中的任一实例。另外，本技术和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”应该被一般地理解为表示“一个或多个”，除非有相反的指定或者从上下文中清楚地看出指向单数形式。另外，在一定程度上，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“结合有”及它们的变形被用在详细描述和权利要求中，这些术语表示类似于术语“包括”的包含性的意思。
17.如这里所使用的术语“电路”可以指代或包括执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用、群组)、和/或存储器(共享、专用、群组)、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其他适当硬件组件，或者是它们的一部分。在一些实施例中，电路可以被实现在一个或多个软件或固件模块中，或者与电路相关联的功能可以由一个或多个软件或固件模块实现。在一些实施例中，电路可以包括至少部分地在硬件中可操作的逻辑。
18.这里描述的实施例可以被实现为使用任何适当配置的硬件和/或软件的系统。图1示出了一个实施例的用户设备(ue)设备100的示例组件。在一些实施例中，ue设备100可以包括至少如图所示地耦合在一起的应用电路102、基带电路104、射频(rf)电路106、前端模块(fem)电路108、以及一个或多个天线110。
19.应用电路102可以包括一个或多个应用处理器。例如，应用电路102可以包括诸如，但不限于一个或多个单核或多核处理器的电路。一个或多个处理器可以包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任意组合。处理器可以与存储器/存储装置耦合和/或可以包括存储器/存储装置，并且可以被配置为执行存储器/存储装置中存储的指令以使能各种应用和/或操作系统在该系统上运行。
20.基带电路104可以包括诸如，但不限于一个或多个单核或多核处理器的电路。基带电路104可以包括对从rf电路106的接收信号路径接收的基带信号进行处理和生成用于rf电路106的发送信号路径的基带信号的一个或多个基带处理器和/或控制逻辑。基带处理电路104可以与应用电路102接口，用于基带信号的生成和处理并且用于控制rf电路106的操作。例如，在一些实施例中，基带电路104可以包括第二代(2g)基带处理器104a、第三代(3g)基带处理器104b、第四代(4g)基带处理器104c、和/或用于其他已有的代、正在开发或者将来开发的代(例如，第五代(5g)、6g等)的一个或多个基带处理器104d。基带电路104(例如，基带处理器104a
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d中的一个或多个)可以操控通过rf电路106使能与一个或多个无线电网络的通信的各种无线电控制功能。无线电控制功能可以包括但不限于，信号调制/解调、编码/解码、无线电频移等。在一些实施例中，基带电路104的调制/解调电路可以包括快速傅里叶变换(fft)、预编码、和/或星座映射/解映射功能。在一些实施例中，基带电路104的编码/解码电路可以包括卷积、咬尾卷积、turbo、维特比(viterbi)、和/或低密度奇偶校验(ldpc)编码器/解码器功能。调制/解调和编码器/解码器功能的实施例不限于这些示例，并且在其他实施例中可以包括其他适当功能。
21.在一些实施例中，基带电路104可以包括协议栈的元件，例如，演进的通用陆地无线电接入网(eutran)协议的元件，这些元件包括例如，物理(phy)、媒体接入控制(mac)、无线电链路控制(rlc)、分组数据汇聚协议(pdcp)、和/或无线电资源控制(rrc)元件。基带电路104的中央处理单元(cpu)104e可以被配置为运行用于phy、mac、rlc、pdcp、和/或rrc层的信令的协议栈的元件。在一些实施例中，基带电路可以包括一个或多个音频数字信号处理器(dsp)104f。一个或多个音频dsp 104f可以包括用于压缩/解压缩以及回声消除的元件，并且在其他实施例中可以包括其他适当的处理元件。基带电路的组件可以适当地被结合在单个芯片或单个芯片组中，或者在一些实施例中可以被放置在同一个电路板上。在一些实施例中，基带电路104和应用电路102的一些或所有构成组件可以被实现在一起，例如，实现在片上系统(soc)上。
22.在一些实施例中，基带电路104可以提供与一种或多种无线电技术兼容的通信。例如，在一些实施例中，基带电路104可以支持与演进通用陆地无线电接入网(eutran)和/或其他无线城域网(wman)、无线局域网(wlan)、无线个人域网(wpan)的通信。基带电路104被配置为支持一种以上无线协议的无线电通信的实施例可以被称为多模式基带电路。
23.rf电路106可以使能通过非固体介质使用经调制的电磁辐射与无线网络进行通信。在各种实施例中，rf电路106可以包括帮助与无线网络通信的交换机、滤波器、放大器
等。rf电路106可以包括接收信号路径，该接收信号路径可以包括对从fem电路108接收的rf信号进行下变换并且向基带电路104提供基带信号的电路。rf电路106还可以包括发送信号路径，该发送信号路径可以包括对由基带电路104提供的基带信号进行上变换并且向fem电路108提供rf输出信号供传输的电路。
24.在一些实施例中，rf电路106可以包括接收信号路径和发送信号路径。rf电路106的接收信号路径可以包括混频器电路106a、放大器电路106b、以及滤波器电路106c。rf电路106的发送信号路径可以包括滤波器电路106c和混频器电路106a。rf电路106还可以包括用于合成频率供接收信号路径和发送信号路径的混频器电路106a使用的合成器电路106d。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路106a可以被配置为基于合成器电路106d提供的合成频率对从fem电路108接收的rf信号进行下变换。放大器电路106b可以被配置为对经过下变换的信号进行放大，滤波器电路106c可以是被配置为从经过下变换的信号移除不希望的信号以生成输出基带信号的低通滤波器(lpf)或带通滤波器(bpf)。输出基带信号可以被提供给基带电路104进行进一步处理。在一些实施例中，输出基带信号可以是零频基带信号，尽管这不是必需的。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路106a可以包括被动混频器，尽管实施例的范围在这方面不做限制。
25.在一些实施例中，发送信号路径的混频器电路106a可以被配置为基于合成器电路106d提供的合成频率对输入基带信号进行上变换，以生成用于rf电路108的rf输出信号。基带信号可以由基带电路104提供，并且可以被滤波器电路106c滤波。滤波器电路106c可以包括低通滤波器(lpf)，尽管实施例的范围在这方面不做限制。
26.在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路106a和发送信号路径的混频器电路106a可以包括两个或更多个混频器，并且可以分别被布置用于正交下变换和/或上变换。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路106a和发送信号路径的混频器电路106a可以包括两个或更多个混频器并且可以被布置用于镜像抑制(例如，哈特利镜像抑制)。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路106a和发送信号路径的混频器电路106a可以分别被布置用于直接下变换和/或直接上变换。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路106a和发送信号路径的混频器电路106a可以被配置用于超外差操作。
27.在一些实施例中，输出基带信号和输入基带信号可以是模拟基带信号，尽管实施例的范围在这方面不做限制。在一些替代实施例中，输出基带信号和输入基带信号可以是数字基带信号。在这些替代实施例中，rf电路106可以包括模数转换器(adc)和数模转换器(dac)，基带电路104可以包括与rf电路106通信的数字基带接口。
28.在一些双模式实施例中，单独的无线电ic电路可以被提供用于处理每个频谱的信号，尽管实施例的范围在这方面不做限制。
29.在一些实施例中，合成器电路106d可以是分数n合成器或分数n/n 1合成器，尽管实施例的范围在这方面不做限制，因为其他类型的频率合成器也可以适用。例如，合成器电路106d可以是delta
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sigma合成器、倍频器、或者包括与除法器的锁相环的合成器。
30.合成器电路106d可以被配置为基于频率输入和除法器控制输入，合成供rf电路106的混频器电路106a使用的输出频率。在一些实施例中，合成器电路106d可以是分数n/n 1合成器。
31.在一些实施例中，频率输入可以由电压控制振荡器(vco)提供，尽管这不是必需
的。除法器控制输入可以根据期望的输出频率，由基带电路104或应用处理器102中的任一者提供。在一些实施例中，除法器控制输入(例如，n)可以基于应用处理器102指示的信道从查找表确定。
32.rf电路106的合成器电路106d可以包括除法器、延迟锁定环(dll)、多路复用器、以及相位累加器。在一些实施例中，除法器可以是双模除法器(dmd)，相位累加器可以是数字相位累加器(dpa)。在一些实施例中，dmd可以被配置为用n或n 1(例如，基于进位)来除输入信号，以提供分数除法比。在一些示例实施例中，dll可以包括一组级联的可调谐的延迟元件、相位检测器、电荷泵、以及d型触发器。在这些实施例中，延迟元件可以被配置为将vco周期分解为nd个相等的相位分组(packet of phase)，其中nd是延迟线中的延迟元件的数目。这样，dll提供负反馈，以帮助确保通过延迟线的总延迟是一个vco周期。
33.在一些实施例中，合成器电路106d可以被配置为生成载波频率作为输出频率，而在其他实施例中，输出频率可以是载波频率的数倍(例如，载波频率的两倍，载波频率的四倍)并且被结合正交发生器和除法器电路使用来生成载波频率处的多个信号，该多个信号具有相对于彼此的多个不同相位。在一些实施例中，输出频率可以是lo频率(flo)。在一些实施例中，rf电路106可以包括iq/极性转换器。
34.fem电路108可以包括接收信号路径，该接收信号路径可以包括被配置为对从一个或多个天线110接收的rf信号进行操作、放大接收信号、并且将接收信号的经放大的版本提供给rf电路106进行进一步处理的电路。fem电路108还可以包括发送信号路径，该发送信号路径可以包括被配置为对rf电路106提供的供传输信号进行放大以供一个或多个天线110中的一个或多个天线传输的电路。
35.在一些实施例中，fem电路108可以包括在发送模式和接收模式操作之间切换的tx/rx开关。fem电路可以包括接收信号路径和发送信号路径。fem电路的接收信号路径可以包括低噪声放大器(lna)，以放大接收的rf信号并且提供经放大的接收的rf信号作为输出(例如，到rf电路106的输出)。fem电路108的发送信号路径可以包括放大输入rf信号(例如，由rf电路106提供)的功率放大器(pa)、以及生成供后续(例如，由一个或多个天线110中的一个或多个天线)传输的rf信号的一个或多个滤波器。
36.在一些实施例中，ue设备100可以包括附加元件，例如，存储器/存储装置、显示器、相机、传感器、和/或输入/输出(i/o)接口。
37.针对cs
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ciot的传统rach设计具有多个缺点。
38.第一，ra是基于时隙aloha技术的。但是，当大量(例如，百万级等等)ciot ue被部署时，相同覆盖类别的多个ue同时尝试接入网络的可能性大，这导致ra冲突和故障。
39.第二，为了满足cs
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ciot ue的低成本目标，3gpp tr 45.820中规定的rach过程(其固有地包括多个子过程)会导致rach过程的更长执行时间，从而消耗更多ue功率。因此，减少rach过程的执行是提高ue电池寿命的关键。
40.在这里公开的各种实施例中，可以采用基于前导码的ra机制。诸如演进通用陆地无线电接入网(e
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utran)节点b(演进节点b，enodeb或enb)的基站可以周期性地为不同覆盖类别分配ra资源。对于基于竞争的ra，相同覆盖类别的多个ue可以利用从一组已知序列中随机选择的序列接入网络；对于非基于竞争的ra，基站可以向ue指派序列。ue的ra请求可以通过ra消息做出，ra消息包括ra前导码序列和可以跟随ra前导码序列传输后面的有效载荷
(例如，包含ue id(身份)、ra原因、以及缓冲器状态报告)。可以使用另一随机扩频序列对有效载荷进行扩频，该扩频序列可以从另一组序列中选择。从一组预定义的时间偏移中选择的ue专用的随机时间偏移可以被强加到ra消息的传输上，以在两个ue选择相同的前导码序列时增加识别ra前导码冲突的可能性。时间偏移可以被选择，从而使得与不同序列对应的峰值在自动相关过程期间可见。
41.这里讨论的各个方面可以提供相对于cs
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ciot中的传统rach设计的多个优点。第一，这里讨论的基于前导码序列的ra过程可以减少基于竞争的ra中的ra冲突。第二，可以采用ue在ra资源中的ra传输之间的预定义随机延迟来识别ue(即使它们选择了相同的前导码序列)。第三，可以使用不同的随机扩频序列来对ra有效载荷进行扩频，以在前导码冲突期间区分ue。
42.在针对cs
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ciot的传统rach设计中，基站在超帧中周期性地分配用于ra的资源。由于没有定义rach逻辑信道，所以利用业务信道的资源映射在业务信道中执行ra传输。ue可以在所分配的ra资源中发送随机数。如果来自两个ue的具有随机数的ra消息冲突，则传统设计中没有提供区分这些ue的机制。如果随机数被成功接收到，则基站可以为来自ue的有效载荷传输分配专用资源。另外，传统的cs
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ciot ra过程在若干步骤上遵循类似于旧式lte(长期演进)ra过程的相对较长的ra过程。
43.在这里讨论的各个方面，可以在ra时隙中发送包括ra前导码序列和有效载荷的ra消息。前导码序列可以帮助时间和频率估计。可以利用前导码发送有效载荷，以缩短ra过程。可以为每个ue引入预定义的时间延迟，以识别前导码冲突。
44.与传统的cs
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ciot rach设计相比，这里讨论的实施例减少了ra冲突和故障率，并且提高了ra信道容量。另外，缩短的ra过程减少了ue处的功率消耗，从而允许更长的电池寿命。
45.参考图2，示出了根据这里描述的各个方面的帮助到移动终端的与laa突发相关联的laa突发控制信息的传送的系统200的框图。系统200可以包括接收机电路210、处理器220、发射机电路230、以及存储器240(该存储器可以包括各种存储介质中的任意一种，并且可以存储与接收机电路210、处理器220、或发射机电路230中的一者或多者相关联的指令和/或数据)。在各个方面，系统200可以被包括在用户设备(ue)中。如下面更详细地描述的，系统200可以在具有比传统的cs
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ciot rach设计更少的功率消耗和冲突可能的情况下，在cs
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ciot无线系统中帮助到enb的ra消息的传输。
46.接收机电路210可以根据正在采用基于竞争的ra还是非基于竞争的ra，从两个源之一接收一组ra资源分配信息。对于基于竞争的ra，接收机电路210可以从enb发送的系统信息(si)消息中接收ra资源分配信息。对于非基于竞争的ra，接收机电路210可以从接收自enb的下行链路控制信息(dci)消息中接收ra资源分配信息和前导码序列的索引。接收机电路210还可以监控与通信信道相关联的无线电链路条件。
47.基于所监控的无线电链路条件，处理器220可以确定ue的覆盖类别。处理器220还可以构建包括ra前导码和有效载荷的ra消息。
48.处理器220可以根据ra消息将经由基于竞争的ra还是非基于竞争的ra被发送，来选择两路之一的ra前导码序列。对于基于竞争的ra，处理器220可以随机地从用于基于竞争的ra模式的一组ra前导码序列中选择ra前导码。对于非基于竞争的ra，通过dci消息从enb
接收的ra资源分配信息可以经由相关联的索引指示ra前导码，并且处理器220可以从用于非基于竞争的ra的一组ra前导码序列中选择与该索引相关联的ra前导码。在一些方面，不同组的序列与不同覆盖类别相关联，并且处理器220可以从与覆盖类别相关联的一组序列中选择ra前导码(例如，根据将采用基于竞争的还是非基于竞争的ra，使用适当技术等)。在这些方面，可以采用较长的前导码序列(例如，在与较差的无线电链路条件相关联的覆盖类别中)来帮助对ra消息的解码。在一些实施例中，ra前导码可以(例如，在前端、在末端、或者在二者)被填充以一个或多个伪比特，这可以消除符号间干扰。
49.对于基于竞争或者非基于竞争的ra，处理器220可以生成可包括ue身份、缓冲器状态报告(例如，要发送的数据量的指示等)、ra请求的原因、重复次数(例如，当包括时，可以至少部分地基于覆盖类别来选择重复次数)、或者其他信息中的一者或多者的前导码。处理器220可以经由扩频序列对所生成的有效载荷进行扩频，其中处理器220可以从一组伪随机序列中选择扩频序列(例如，随机地或者基于ra资源分配信息选择，这可以取决于ra模式是基于竞争的还是非基于竞争的)。在各种方面，在基于竞争的ra模式或非基于竞争的ra模式中，扩频序列从其中选择的一组伪随机序列可以不同于ra前导码从其中选择的一组伪随机序列。在一些方面，不同组的序列与不同覆盖类别相关联，并且处理器220可以从与覆盖类别相关联的一组序列选择扩频序列。在这些方面，可以采用较长的扩频序列(例如，在与较差的无线电链路条件相关联的覆盖类别中)，以帮助对ra消息的解码。
50.发射机电路230可以在随机接入信道(rach)中在ra时隙(例如，在与处理器220确定的覆盖类别相关联的ra时隙中)发送ra消息。ra消息可以包括所选择的ra前导码和有效载荷(例如，通过所选择的扩频序列进行扩频)。在各种方面，发射机电路230可以发送具有以下位置中的一个或多个位置中的保护间隔的ra消息：ra前导码前面、ra前导码和有效载荷之间、或者有效载荷后面。为了多次重复，发射机电路230可以发送ra消息多次(在不同ra时隙中)，发送次数等于通过有效载荷指示的重复次数。
51.在各种方面，发射机电路230可以利用可以从一组预定义延迟值中选择的延迟来发送ra消息。在这种方面，延迟可以是ue专门值。该组延迟值可以被定义为使得与不同序列对应的峰值可以通过自相关被识别出来，这可以帮助识别前导码冲突。
52.接收机电路210还可以接收来自ra消息被发送到的enb的对于ra消息的响应。假设ra消息被enb成功接收，则enb可以分配资源或拒绝ra请求。在前一种情况下，对于ra消息的响应可以包括ue的ue身份和上行链路(ul)准许。在后一种情况下，对于ra消息的响应可以包括ue身份和ra拒绝消息。
53.参考图3，示出了根据这里描述的各个方面的帮助针对蜂窝物联网(ciot)用户设备(ue)的通过随机接入信道(rach)的通信的系统300的框图。系统300可以包括处理器310、发射机电路320、接收机电路330、以及存储器340(该存储器可以包括各种存储介质中的任意存储介质，并且可以存储与处理器310、发射机电路320、或接收机电路330中的一者或多者相关联的指令和/或数据)。在各个方面，系统300可以被包括在无线通信网络中的演进通用陆地无线电接入网(e
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utran)节点b(演进节点b，enode b，或enb)或者其他基站中。如下面更详细地描述的，系统300可以在具有比传统系统更少的功率消耗和更低的冲突可能性的情况下，帮助ra消息从cs
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ciot ue的传送。
54.处理器310可以从基于竞争的ra模式和非基于竞争的ra模式中选择一种ra模式。
处理器310可以针对ra信道(rach)中的ra请求分配作为ra时隙的一个组或多组资源。在各种方面，可以为不同的覆盖类别分配不同的资源。在这些方面，可以为不同的覆盖类别分配不同数量的资源，例如，为与较差的链路条件相关联的覆盖类别分配较大数量的资源。
55.发射机电路320可以发送针对ra消息分配的资源和ra参数。ra参数可以指示ra模式(例如，基于竞争的或非基于竞争的)，并且对于非基于竞争的ra模式，指示针对一个或多个ue中的每个ue的指定前导码。发射机电路320可以通过系统信息消息发送与基于竞争的ra相关联的ra参数，并且可以通过dci消息向ue发送与非基于竞争的ra相关联的ra参数，其中，dci消息通过相关联的索引指示针对该ue的ra前导码。
56.接收机电路330可以通过所指派的ul资源接收由ue发送的ra消息形式的一个或多个ra请求。在各种实施例中，每个ra消息可以包括ra前导码和有效载荷(例如，可以指示与请求id相关联的信息的有效载荷，其可以包括ue id、缓冲器状态报告、ra原因、ra消息将被发送的重复次数中的一者或多者)。如这里所描述的，可以通过扩频序列对有效载荷进行扩频，并且在一些方面，ra前导码和扩频序列的长度可以基于覆盖类别改变。另外，如这里所讨论的，保护间隔和/或伪比特可以被包括在ra消息中，并且ra消息的传输时序可以被偏移某个延迟(这可以取决于ue)。
57.对于每个接收到的ra消息，处理器310可以尝试对该ra消息进行解码。对于多次重复发送的ra消息，可以采用多个版本的软结合。如果ra消息被成功解码，则处理器310可以生成ul准许消息或ra拒绝消息中的一者，这可以基于enb中的调度器的判定。对于每个经解码的ra消息，发射机电路320可以响应于该ra消息发送ue(该ue发送了ra消息)的ue id，之后是ul准许或ra拒绝消息。
58.参考图4，示出了根据这里描述的各个方面的在cs
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ciot无线网络中帮助通过rach的ra消息的传送的方法400的流程图。在一些方面，方法400可以在ue处执行。在其他方面，机器可读介质可以存储与方法400相关联的指令，这些指令在被执行时使得ue执行方法400的动作。
59.在410，可以(例如，通过系统信息或dci消息)接收一组ra资源分配信息，该组ra资源分配信息可以包括ra模式的指示，并且在非基于竞争的ra的情况下包括指定的ra前导码序列的索引。
60.在420，可以基于与enb的无线电链路条件确定覆盖类别。
61.在430，可以至少部分地基于ra资源分配信息选择ra前导码序列。对于基于竞争的ra，可以从用于基于竞争的ra的一组序列中随机选择ra前导码序列；对于非基于竞争的ra，可以从用于非基于竞争的ra的一组序列中选择索引指示的ra前导码。
62.在440，可以生成有效载荷，该有效载荷可以包括实现方法400的ue的ue id、缓冲器状态报告、重复次数(ra消息将被发送的次数)等中的一者或多者。
63.在450，可以通过扩频序列对有效载荷进行扩频，该扩频序列可以从可以不同于用于ra前导码的一组序列的一组序列中选择(例如，随机选择)。
64.在460，可以发送包括ra前导码和有效载荷(以及可选地一个或多个保护频带和/或伪比特等)的ra消息。如果有效载荷指示重复次数并且该次数大于1，则可以发送ra消息该次数。在多个方面，可以利用可以从一组延迟中选择的延迟(可以是ue专用的)发送ra消息。
65.参考图5，示出了根据这里描述的各个方面的在cs
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ciot无线系统中帮助通过rach与一个或多个ue通信的方法500。在一些方面，方法500可以在enb处执行。在其他方面，机器可读介质可以存储与方法500相关联的指令，这些指令在被执行时可以使enb执行方法500的动作。
66.在510，可以在基于竞争的模式和非基于竞争的模式中间选择ra模式。
67.在520，可以针对ra消息分配一组上行链路(ul)资源。
68.在530，可以发送ra参数，该ra参数指示所选择的ra模式，并且对于非基于竞争的ra，指示针对非基于竞争的ra的每个ue所选择的ra前导码(例如，通过相关联的索引等指示)。
69.在540，可以接收一个或多个ra消息，根据这里描述的各个方面，每个ra消息包括ra前导码和有效载荷(例如，指示ue id、缓冲器状态报告、ra原因、重复次数等中的一者或多者的有效载荷)二者。
70.在550，可以尝试对每个接收到的ra消息进行解码。对于被重复发送多次的ra消息，可以采用软结合。
71.在560，对于被成功解码的每个ra消息，可以发送响应，该响应可以包括产生ra消息的ue id和ul准许或者产生ra消息的ue id和ra拒绝消息。
72.下面的讨论中提供附加细节、示例实施例、以及特征。
73.cs
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ciot系统的上行链路(ul)包含36个fdma(频分多址)信道，每个fdma信道具有5khz带宽。在5khz带宽中，分配3.75khz用于数据传输，其余带宽用作保护频带。由于cs
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ciot系统中没有ul公共控制信道，所以在不进行任何信道绑定的情况下在ul业务信道上发送ra消息。根据3gpp tr 45.820中规定的业务模型，平均每秒有6.8个ue接入网络来发送它们的分组。在ul中，当不使用信道绑定时，最小分配粒度是8个时隙(40ms)，其可以携带总共150个未经编码的符号。
74.在传统ra过程中，基站以时分或频分方式为不同覆盖类别分配ra资源。由于利用与数据流量相同的msc(调制和编码方案)和cbs(码块大小)发送ra消息，所以如果两个ue同时发送它们的ra消息，则基站不能检测它们，从而导致所接收的消息的冲突。
75.为了解决这些问题，各种实施例可以采用这里公开的技术来降低ra冲突可能性和设备(例如，ue)功率使用。
76.参考图6，示出了根据这里描述的各个方面的具有保护频带630的ra消息600的示例结构。如图6所示，根据各个实施例的ra消息600包括前导码序列610和有效载荷620。可以从一组预定义的序列中选择前导码序列610。可以通过使用从一组扩频序列中(例如，随机)选择的扩频序列对有效载荷620扩频。一个预定义的保护间隔630可以在前导码序列610后面并在有效载荷620前面。另外，保护间隔630可以被包括在ra消息600的开头和结尾处(一个在前导码序列610前面，一个在有效载荷620后面)，这可以消除相邻时隙之间的isi(符号间干扰)。
77.参考图7，示出了根据这里描述的各个方面的具有保护频带730和伪比特740的ra消息700的示例结构。前导码序列710可以被填充以伪比特740，以进一步消除isi。isi可以来自相同时隙或前一时隙中的经过gmsk(高斯最小频移键控)调制的有效载荷。在一个示例实施例中，前导码710的每个末端上的2个符号可以被填充到16符号长序列，以做出诸如示
例前导码710的示例20符号长序列。可以使用从一组已知序列中选择的序列来对有效载荷720进行扩频，该组已知序列可以是与从其中选择了前导码710的那组序列不同的一组序列。从中选择了前导码710的那组序列和从中选择了扩频序列的那组序列可以分别是具有良好的相关特性的序列组，该两组序列中的每组序列可以是一组正交或非正交序列。可以从不同的两组序列中选择扩频序列和前导码序列。可以在前导码710和有效载荷720之间引入保护间隔730，以避免来自一个ue的前导码710与来自另一个ue的有效载荷720的冲突。保护间隔730(例如，前导码710和有效载荷720之间的保护间隔)和伪比特740都是可选的。
78.在一些实施例中，enb(例如，或者其他基站)可以为不同覆盖类别分配不同数量的ra资源。例如，可以为较弱的覆盖类别分配更多的ra资源。存在用于采用更多资源的两种可能选项，这两种可能选项可以单独或者结合被采用。
79.在第一选项中，重复发送ra消息的ue可以针对较弱的覆盖类别采用更多的ra资源。重复次数可以基于覆盖类别预先确定。在接收到重复消息时，enb可以使用iq结合或者一些其他软结合技术来对它们进行累加。
80.在第二选项中，在连续的多个ra资源中，ue可以使用较长的前导码序列和较高的扩频因子来改善ra解码性能。在实现该第二选项的实施例中，可以为不同的覆盖类别分配不同组的序列。
81.这里讨论的rach设计可以通过将rach过程划分为多个子过程来减少cs
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ciot设备的功率消耗。当ue基于下行链路(dl)信号质量度量确定出覆盖类别并识别出ra资源时，可以基于将采用基于竞争的ra还是非基于竞争的ra来实现两种不同的ra过程。
82.对于基于竞争的ra，ue从系统信息消息获取ra资源分配信息。ue随后可以从一组预定义序列中随机选择前导码序列。可以生成可包括ue id、缓冲器状态报告、ra原因、重复次数等中的一者或多者的有效载荷。如果ra消息被enb成功接收，则enb可以在dci消息中利用ue id和ul准许进行响应。ue随后可以对来自enb的ul准许进行解码，并且可以在ul准许中指示的所分配的资源中发送ul分组。替代地，如果enb成功接收到ra消息但是enb决定不准许ue，则enb可以发送ue id和ra拒绝消息。
83.对于非基于竞争的ra，ue从dci消息获取ra资源分配信息和前导码序列(例如，通过相关联的索引指示等)分配。ue可以选择enb指定的前导码序列，可以生成包括ue id、缓冲器状态报告、ra原因、重复次数等中的一者或多者的有效载荷。如果ra消息被enb成功接收，则enb可以在dci消息中利用ue id和ul准许进行响应。ue可以对来自enb的ul准许进行解码，并且可以在ul准许中指示的分配资源中发送ul分组。替代地，如果enb成功接收到ra消息但是enb决定不准许ue，则enb可以发送ue id和ra拒绝消息。
84.这里的示例可以包括诸如方法、用于执行该方法的动作或块的装置、包括在被机器(例如，具有存储器的处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等)执行时使得该机器执行该方法的动作的至少一个机器可读介质、或者根据这里描述的实施例和示例使用多种通信技术并行通信的装置或系统的主题。
85.示例1是一种被配置为用在用户设备(ue)中的装置，包括接收机电路、处理器、以及发射机电路。接收机电路被配置为通过系统信息消息或下行链路控制信息(dci)消息中的一者接收随机接入(ra)资源分配信息。处理器可操作地耦合到接收机电路并且被配置为：选择ra前导码序列；生成有效载荷；以及通过扩频序列对有效载荷进行扩频。发射机电
路被配置为基于ra资源分配信息发送包括ra前导码序列和有效载荷的ra消息，其中，ra消息在ra时隙中被发送。接收机电路进一步被配置为接收包括上行链路(ul)准许或ra拒绝消息中的一者和ue的设备身份的响应。
86.示例2包括示例1的主题，其中，处理器被配置为针对基于竞争的伪随机接入模式，从第一组ra前导码序列中随机选择ra前导码序列。
87.示例3包括示例1的主题，其中，处理器进一步被配置为从第二组伪随机序列中随机选择扩频序列。
88.示例4包括示例1的主题，其中，处理器被配置为针对非基于竞争的随机接入模式，基于ra资源分配信息从第一组ra前导码序列中选择ra前导码序列。
89.示例5包括示例1的主题，其中，处理器进一步被配置为从第二组伪随机序列中选择扩频序列，其中，扩频序列是基于ra资源分配信息选择的。
90.示例6包括示例1
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5中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，有效载荷指示可用于传输的数据量或缓冲器状态报告中的至少一者、ue的身份、以及ra原因。
91.示例7包括示例6的主题，包括或省去可选特征，其中，有效载荷进一步指示重复次数，并且其中，发射机电路被配置为发送ra消息n次，n是重复次数。
92.示例8包括示例7的主题，包括或省去可选特征，其中，处理器进一步被配置为：基于无线电链路条件确定覆盖类别；以及基于覆盖类别选择重复次数。
93.示例9包括示例1
‑
5中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，发射机电路被配置为利用基于从一组预定义延迟值中选择的延迟值的延迟来发送ra消息。
94.示例10包括示例1
‑
8中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，发射机电路被配置为利用基于从一组预定义延迟值中选择的延迟值的延迟来发送ra消息。
95.示例11包括示例1
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10中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，ra消息包括多个保护间隔。
96.示例12包括示例1的主题，其中，有效载荷指示可用于传输的数据量或缓冲器状态报告中的至少一者、ra原因、以及ue的设备身份。
97.示例13包括示例1的主题，其中，发射机电路被配置为利用基于从一组预定义延迟值中选择的延迟值的延迟来发送ra消息。
98.示例14包括示例1的主题，其中，ra消息包括多个保护间隔。
99.示例15是一种机器可读介质，包括在被执行时使得用户设备(ue)执行以下操作的指令：接收指示随机接入(ra)模式的一组ra资源分配信息；基于一组无线电链路条件确定覆盖类别；至少部分地基于所指示的ra模式选择ra前导码序列；至少部分地基于覆盖类别生成有效载荷；通过至少部分地基于ra模式选择的扩频序列，对有效载荷进行扩频；以及发送包括ra前导码序列和有效载荷的ra消息。
100.示例16包括示例15的主题，其中，ra消息包括多个保护间隔。
101.示例17包括示例16的主题，其中，多个保护间隔中的第一保护间隔在ra前导码序列前面，并且多个保护间隔中的第二保护间隔在有效载荷后面。
102.示例18包括示例16的主题，其中，多个保护间隔中的第三保护间隔在ra前导码序列后面并且在有效载荷前面。
103.示例19包括示例15
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18中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，ra前导码序
列包括一个或多个原始伪比特以及一个或多个最终伪比特。
104.示例20包括示例15
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18中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，ra模式是基于竞争的ra，其中，ra前导码序列是从第一组伪随机前导码序列中随机选择的，并且其中，扩频序列是从第二组伪随机序列中随机选择的。
105.示例21包括示例20的主题，包括或省去可选特征，其中，第一组伪随机前导码序列与第二伪随机序列不同。
106.示例22包括示例15
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18中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，ra模式是非基于竞争的ra，其中，ra前导码序列是基于一组ra参数从第一组伪随机前导码序列中选择的，并且其中，ra前导码序列是基于一组ra参数从第二组伪随机序列中选择的。
107.示例23包括示例15
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18中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，所述指令在被执行时进一步使得ue接收对于ra消息的包括ue的设备身份和上行链路(ul)准许的第一响应、或者接收包括ue的设备身份和ra拒绝消息的第二响应。
108.示例24包括示例15
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18中任一项的主题，包括或省去可选特征，其中，ra消息在ra时隙中被延迟从一组预定义延迟值中选择的延迟值发送。
109.示例25包括示例24的主题，包括或省去可选特征，其中，一组预定义延迟值被定义为有助于通过自相关的选择。
110.示例26包括示例15的主题，其中，ra前导码序列包括一个或多个原始伪比特以及一个或多个最终伪比特。
111.示例27包括示例15的主题，其中，ra模式是基于竞争的ra，其中，ra前导码序列是从第一组伪随机前导码序列中随机选择的，并且其中，扩频序列是从第二组伪随机序列中随机选择的。
112.示例28包括示例15的主题，其中，ra模式是非基于竞争的ra，其中，ra前导码序列是基于一组ra参数从第一组伪随机前导码序列中选择的，并且其中，ra前导码序列是基于一组ra参数从第二组伪随机序列中选择的。
113.示例29包括示例15的主题，其中，所述指令在被执行时进一步使得ue接收对于ra消息的包括ue的设备身份和上行链路(ul)准许的第一响应、或者接收包括ue的设备身份和ra拒绝消息的第二响应。
114.示例30包括示例15的主题，其中，ra消息在ra时隙中被延迟从一组预定义延迟值中选择的延迟值发送。
115.示例31是一种被配置为被用在演进节点b(enb)中的装置，包括处理器、发射机电路、以及接收机电路。处理器被配置为：选择随机接入(ra)模式；以及针对ra消息分配一组上行链路(ul)资源。发射机电路被配置为发送指示ra模式的一组ra参数和针对ra消息分配的一组ul资源。接收机电路被配置为通过针对ra消息分配的一组ul资源接收一个或多个ra请求，其中，一个或多个ra请求中的每个ra请求包括ra前导码序列和有效载荷。
116.示例32包括示例31的主题，其中，一个或多个ra请求包括从多个ue中的第一ue接收的第一ra请求，并且其中，第一ra请求的有效载荷的长度和第一ra请求的ra前导码序列的长度基于与第一ue相关联的覆盖类别。
117.示例33包括示例31的主题，其中，一个或多个ra请求包括从多个ue中的第一ue接收的第一ra请求，并且其中，发射机电路进一步被配置为发送包括第一ue的设备身份和ul
准许的下行链路控制消息。
118.示例34包括示例31的主题，其中，一个或多个ra请求包括从多个ue中的第一ue接收的第一ra请求，并且其中，发射机电路进一步被配置为发送包括第一ue的设备身份和ra拒绝消息的下行链路控制消息。
119.示例35包括示例31的主题，其中，一个或多个ra请求包括从多个ue中的第一ue接收的第一ra请求的多次重复，并且其中，接收机电路被配置为通过软结合来累加第一ra请求的多次重复。
120.示例36是一种被配置为被用在用户设备(ue)中的装置，包括用于接收的部件、用于处理的部件、以及用于发送的部件。用于接收的部件被配置为通过系统信息消息或下行链路控制信息(dci)消息中的一者接收随机接入(ra)资源分配信息。用于处理的部件可操作地耦合到用于接收的部件并且被配置为：选择ra前导码序列；生成有效载荷；以及通过扩频序列对有效载荷扩频。用于发送的部件被配置为基于ra资源分配信息发送包括ra前导码序列和有效载荷的ra消息，其中，ra消息在ra时隙中被发送。用于接收的部件进一步被配置为接收包括上行链路(ul)准许或ra拒绝消息中的一者和ue的设备身份的响应。
121.示例37是一种被配置为被用在演进节点b(enb)中的装置，包括用于处理的部件、用于发送的部件、以及用于接收的部件。用于处理的部件被配置为：选择随机接入(ra)模式；以及针对ra消息分配一组上行链路(ul)资源。用于发送的部件被配置为发送指示ra模式的一组ra参数和针对ra消息的一组ul资源。用于接收的部件被配置为通过针对ra消息分配的一组ul资源接收一个或多个ra请求，其中，一个或多个ra请求中的每个ra请求包括ra前导码序列和有效载荷。
122.示例38包括示例1的主题，其中，处理器是基带处理器。
123.本公开的示出实施例的上述描述(包括摘要中描述的内容)不用于穷尽所公开的实施例或者将所公开的实施例限制到所公开的精确形式。尽管在这里出于说明目的描述了具体实施例和示例，但是被认为落在这些实施例和示例的范围内的、相关领域技术人员可以认识到的各种变形也是可能的。
124.对此，尽管已经结合各种可用实施例和相应附图描述了所公开的主题，但是将理解的是，在适用的情形下，可以使用其他类似实施例或者可以在不偏离所公开的主题的范围的条件下对所描述的实施例做出各种修改和添加，用于执行所公开的主题的相同、类似、替代功能。因此，所公开的主题不应该被限制到这里描述的任意单一实施例，而应该根据所附权利要求的范围和宽度来理解。