本申請要求于2014年3月27日提交的題為“System and Method for Machine-Type Communications(用于機器類型通信的系統(tǒng)和方法)”的第14228187號美國專利申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，通過引用，該美國專利申請的內(nèi)容合并至本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容總體上涉及數(shù)字通信，并且更特別地涉及用于機器類型通信(machine-type communication，MTC)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

一般而言，機器對機器(machine-to-machine，M2M)通信是指在無需人為干預(yù)的情況下彼此之間進(jìn)行通信或者與連接的服務(wù)進(jìn)行通信的大量機器類型設(shè)備之間的連通性。在通常也被稱為機器類型通信(MTC)的M2M通信中，機器(設(shè)備)之間可以直接相互通信或者可以使用公共網(wǎng)絡(luò)，例如因特網(wǎng)。

M2M市場正在迅速增長并且一些預(yù)測估計在未來十年將會部署數(shù)十億個機器類型設(shè)備。這些機器類型設(shè)備的應(yīng)用包括智能儀表、智能電網(wǎng)、監(jiān)控、安全、車輛對車輛通信、智能交通系統(tǒng)(ITS)、電子健康、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等。

MTC面臨的一些挑戰(zhàn)包括：

1)海量連接。連接的MTC設(shè)備的數(shù)量正在增長。預(yù)計部署的MTC設(shè)備的數(shù)量在十年內(nèi)將會增加至少一個數(shù)量級。這些設(shè)備中的許多設(shè)備將會依賴于至無線網(wǎng)絡(luò)的連接，這可能會壓垮當(dāng)前基于長期演進(jìn)(LTE)的無線網(wǎng)絡(luò)；

2)用于支持遠(yuǎn)程傳感器的高覆蓋。據(jù)估計，支持大量MTC設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算將需要比GSM 900/UMTS 900/LTE 800高15dB至20dB；

3)硬件成本。由于大量的儀表和傳感器，每設(shè)備的成本必須很低以使實現(xiàn)成功的商業(yè)部署。據(jù)預(yù)計，每設(shè)備的成本將需要在一美元到兩美元的范圍內(nèi)以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)使用；

4)功耗。預(yù)計許多儀表和傳感器要由電池來供電并且一些儀表和傳感器可能僅間歇性接入其他電源。由于成本限制和電力限制，預(yù)計MTC設(shè)備可能要求單個電池的備用時間達(dá)數(shù)年；以及

5)異步傳輸模式。當(dāng)前部署的無線網(wǎng)絡(luò)通常依賴于與基站同步以使傳輸與定義的時間窗同步的設(shè)備。這以具有有限電力供給的低成本設(shè)備來實現(xiàn)可能是難以承擔(dān)的。還期望由同步傳輸需要所引起的信令開銷減少。

因此，需要用于支持具有大量機器類型設(shè)備的MTC同時應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的示例實施方式提供用于機器類型通信(MTC)的系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一種示例實施方式，提供了一種用于操作通信控制器的方法。所述方法包括：由通信控制器確定機器類型設(shè)備(machine-type device，MTD)的通信需求；由通信控制器根據(jù)所確定的通信需求來為MTD分配從多個信號波形中選擇的第一信號波形，其中，每個信號波形具有相關(guān)聯(lián)的特征信號帶寬。所述方法還包括由通信控制器向MTD發(fā)送關(guān)于第一信號波形的信息。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例實施方式，提供了一種用于操作機類型設(shè)備(MTD)的方法。所述方法包括：由MTD從通信控制器接收信號波形的傳輸特性，其中，所述信號波形具有相關(guān)聯(lián)的特征信號帶寬，并且其中，所述傳輸特性包括下述中至少之一：與MTD相關(guān)聯(lián)的帶寬和針對傳輸所使用的調(diào)制與編碼策略(modulation and coding scheme，MCS)的級別；以及由MTD生成包含要發(fā)送的數(shù)據(jù)的包。所述方法還包括由MTD根據(jù)所述傳輸特性來將所述包發(fā)送至通信控制器，其中，所述包是使用所述信號波形來傳輸?shù)摹?/p>

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例實施方式，提供了一種通信控制器。所述通信控制器包括處理器和在操作上耦接至所述處理器的發(fā)送器。處理器確定機器類型設(shè)備(MTD)的通信需求并且根據(jù)MTD的通信需求來為MTD分配來自多個信號波形中的第一信號波形，其中，每個信號波形具有相關(guān)聯(lián)的特征信號帶寬。發(fā)送器向MTD發(fā)送關(guān)于第一信號波形的信息。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例實施方式，提供了一種機器類型設(shè)備(MTD)。所述MTD包括接收器、在操作上耦接至所述接收器的處理器以及在操作上耦接至所述處理器的發(fā)送器。接收器從通信控制器接收信號波形的傳輸特性，其中，所述信號波形具有相關(guān)聯(lián)的特征信號帶寬，并且其中，所述傳輸特性包括下述中至少之一：與MTD相關(guān)聯(lián)的帶寬和針對傳輸所使用的調(diào)制與編碼策略(MCS)的級別。處理器生成包含要發(fā)送的數(shù)據(jù)的包。發(fā)送器根據(jù)所述傳輸特性來將所述包發(fā)送至通信控制器，其中，所述包是使用所述信號波形來傳輸?shù)摹?/p>

實施方式的一個優(yōu)點是，在支持大量機器類型設(shè)備的同時又保持了低硬件成本和低電力需求。

實施方式的另一優(yōu)點是，通過使通信以低信號功率水平發(fā)生來支持大的覆蓋區(qū)域。

附圖說明

為了更透徹地理解本公開內(nèi)容及其優(yōu)點，現(xiàn)在將參照下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，在附圖中：

圖1a示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的第一示例通信系統(tǒng)的一部分；

圖1b示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的突出MTD和MTC的第二示例通信系統(tǒng)的一部分；

圖1c示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的突出具有MTD和MTC的覆蓋范圍的第三示例通信系統(tǒng)的一部分；

圖2示出了根據(jù)本文描述的示例實施方式的由多個MTD進(jìn)行的示例傳輸?shù)膱D示；

圖3示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的在eNB參與MTC時在eNB中發(fā)生的示例操作的流程圖；

圖4示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的在3GPP LTE通信系統(tǒng)中的示例通信資源的圖；

圖5示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的在MTD參與MTC時在MTD中發(fā)生的示例操作的流程圖；

圖6示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的支持針對MTD的可調(diào)帶寬的通信系統(tǒng)的圖；

圖7示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的在eNB調(diào)整MTD的信道的信道特性時在eNB中發(fā)生的示例操作的流程圖；

圖8示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的示例第一通信設(shè)備；以及

圖9示出了根據(jù)本文所描述的示例實施方式的示例第二通信設(shè)備。

具體實施方式

下面詳細(xì)討論當(dāng)前示例實施方式的操作及其結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開內(nèi)容提供了可以在各種特定背景下實施的許多適用的發(fā)明構(gòu)思。所討論的特定實施方式僅僅說明本公開內(nèi)容的特定結(jié)構(gòu)和操作本公開內(nèi)容的方法，并不限制本公開內(nèi)容的范圍。

本公開內(nèi)容的一種實施方式涉及機器類型通信(MTC)。例如，通信控制器確定機器類型設(shè)備(MTD)的通信需求，并且根據(jù)MTD的通信需求來為所述MTD分配從多個信號波形中選擇的第一信號波形，其中，每個信號波形具有相關(guān)聯(lián)的特征信號帶寬。通信控制器還向MTD發(fā)送關(guān)于第一信號波形的信息，并且從MTD接收包，其中，所述包是使用所述第一信號波形傳輸?shù)摹?/p>

將針對特定背景下的示例實施方式——即支持機器類型設(shè)備的MTC的通信系統(tǒng)——來描述本公開內(nèi)容。本公開內(nèi)容可應(yīng)用于：標(biāo)準(zhǔn)兼容通信系統(tǒng)，例如符合第三代合作伙伴計劃(3GPP)、IEEE 802.11等的那些標(biāo)準(zhǔn)兼容通信系統(tǒng)；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；以及支持機器類型設(shè)備的MTC的非標(biāo)準(zhǔn)兼容通信系統(tǒng)。

圖1a示出了第一示例通信系統(tǒng)100的一部分。通信系統(tǒng)100可以包括作為通信控制器工作的演進(jìn)型NodeB(eNB)105。通信系統(tǒng)100還可以包括用戶設(shè)備(UE)例如UE 110和UE 112以及機器類型設(shè)備(MTD)例如MTD 114和MTD 116。一般而言，eNB也可以被稱為通信控制器、NodeB、基站、控制器等。類似地，UE也可以被稱為移動臺、移動設(shè)備、終端、用戶、訂閱者等。通信系統(tǒng)100還可以包括中繼節(jié)點(RN)118，該RN 118能夠利用eNB 105的一部分資源來幫助提高通信系統(tǒng)100的覆蓋和/或整體性能。

盡管理解通信系統(tǒng)可以采用能夠與若干設(shè)備通信的多個eNB，但為了簡單起見，僅示出一個eNB、一個RN以及若干UE和MTD。

MTD和MTC的一個常見應(yīng)用涉及將MTD用作通過與eNB的MTC來偶爾和/或定期向中央實體報告消息的傳感器。這樣的應(yīng)用的示例可以包括電子健康監(jiān)視器、智能儀表、安全系統(tǒng)監(jiān)視器、火災(zāi)監(jiān)視器、天氣監(jiān)視器、家庭自動化監(jiān)視器、車輛監(jiān)視器等。在這樣的應(yīng)用中，由于MTD的報告的大小通常在幾十或幾百字節(jié)的數(shù)量級上并且通常很少發(fā)生，所以MTD通常具有非常低的數(shù)據(jù)帶寬需求。盡管個體MTD具有低的通信需求，但是它們通常以非常大的數(shù)量來部署。因此，總的通信需求可能會很大并且難以有效地處理。

圖1b示出了突出MTD和MTC的第二示例通信系統(tǒng)150的一部分。通信系統(tǒng)150包括為UE和MTD二者服務(wù)的eNB 155。如先前所討論的，當(dāng)與UE相比時，個體MTD可能具有低的通信需求。然而，當(dāng)存在大量MTD時，它們集體的通信需求可能非常大并且難以以有效的方式來處理。如圖1b所示，eNB 155正在服務(wù)作為智能車輛系統(tǒng)的一部分的MTD 160、作為智能儀表的MTD 162、作為電子健康系統(tǒng)的一部分的MTD 164、以及UE 166。要指出的是，通信系統(tǒng)150可以包括其它UE和MTD，但僅示出有限數(shù)量以簡化討論。

取決于在UE 166上執(zhí)行的應(yīng)用，eNB 155與UE 166之間的通信可以是交互的，并且涉及大量的上行(從UE 166到eNB 155的通信)傳輸和下行(從eNB 155到UE 166的通信)傳輸。作為說明性示例，如果UE 166正在流式傳輸視頻并且不斷地提供社交媒體更新，則在一小段時間內(nèi)eNB 155與UE 166之間可以交換數(shù)百兆字節(jié)的信息。

然而，eNB 155與其正在服務(wù)的MTD之間的MTC可能涉及少得多的數(shù)據(jù)量。作為說明性示例，MTD 162可以每隔幾秒、每隔幾十秒或每隔幾分鐘向eNB 155發(fā)送一次電力使用信息(eNB 155將該信息轉(zhuǎn)發(fā)至與MTD 162相關(guān)聯(lián)的服務(wù)器)。此外，電力使用信息的大小可能僅幾個字節(jié)。類似地，MTD 164可以僅在其檢測到其正在監(jiān)視的患者的健康信息中的異常時才向eNB 155發(fā)送健康信息。因此，大部分時間內(nèi)，MTD 164可能甚至不需要發(fā)送任何信息。然而，可能會存在大量的MTD，因此，總的MTC需求可能會很大并且難以有效地處理。

圖1c示出了突出具有MTD和MTC的覆蓋范圍的第三示例通信系統(tǒng)175的一部分。通信系統(tǒng)175包括服務(wù)第一MTD 185和第二MTD 187的eNB 180。第一MTD 185相對靠近eNB 180工作，而第二MTD 187遠(yuǎn)離eNB 180工作。由于第二MTD 187被定位得遠(yuǎn)離eNB 180(與第一MTD 185相比)，所以需要擴展的覆蓋(或類似地，擴展的范圍)來提供對第二MTD 187的覆蓋。

在蜂窩通信系統(tǒng)例如3GPP長期演進(jìn)(LTE)兼容通信中，在定時(timing)方面調(diào)整來自各種UE的上行傳輸以幫助確保所述傳輸在基本上同一時間到達(dá)eNB。嚴(yán)格的同步操作需求起因于在正交頻分復(fù)用(OFDM)中使用的矩形脈沖，該矩形脈沖在頻域中存在大的旁瓣。因此，利用OFDM的通信系統(tǒng)需要在時域和頻域同步以保持不同子載波之間的正交性。

然而，對于在持久的時間量內(nèi)可能不活動的MTD，保持同步可能是困難的并且可能需要大量的額外復(fù)雜性。此外，MTC業(yè)務(wù)通常以短包發(fā)生，并且與同步相關(guān)聯(lián)的信令開銷相對于小的數(shù)據(jù)量而言可能會很大。因此，異步操作是期望的特征。

圖2示出了由多個MTD進(jìn)行的示例傳輸?shù)膱D示200。由多個MTD進(jìn)行的傳輸例如由MTD 1進(jìn)行的傳輸205、由MTD 2進(jìn)行的傳輸210、由MTD 3進(jìn)行的傳輸215以異步方式進(jìn)行。即使存在以同步方式進(jìn)行傳輸?shù)囊鈭D，但諸如傳播延遲、時鐘漂移等因素可能會導(dǎo)致傳輸在不同的時間發(fā)生。為了保持同步，可能需要采用精細(xì)協(xié)調(diào)技術(shù)。作為示例，MTD可能需要檢測由eNB進(jìn)行的定期同步廣播以使它們的時鐘重新同步。MTD還可以接收可用于調(diào)整它們的時鐘以幫助確保傳輸同步達(dá)到eNB的定時調(diào)整信息。然而，檢測定期同步廣播(并且潛在地定時調(diào)整信息)意味著MTD必須醒著以接收同步廣播。強制MTD定期醒來以檢測定期同步廣播可能會顯著增加MTD的功耗。由于許多MTD是電池供電的，增加它們的功耗會大大降低MTD的電池壽命。要指出的是，可以基于接收到的下行傳輸例如接收到的信標(biāo)來實現(xiàn)開環(huán)同步技術(shù)，以提供同步的措施。然而，開環(huán)同步通常不采用定時調(diào)整信息。

根據(jù)示例實施方式，為了支持可用通信資源(例如，時間資源、頻率資源或時頻資源)的共享，使用窄帶通信。一般而言，窄帶通信使用不超過或不顯著超過信道的相干帶寬的信道(或頻帶)(信道可以被視為平坦的頻率范圍)。來自單個MTD的傳輸占據(jù)不與其他窄帶信道重疊的單個窄帶信道。可以使用多址技術(shù)例如頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、載波偵聽多路訪問(CSMA)、具有沖突檢測的CSMA(CSMA/CD)等來允許一個以上的MTD共享通信資源并且增加所支持的MTD的數(shù)量。此外，使用單載波?？梢允褂闷普环日{(diào)制(Offset Quadrature Amplitude Modulation，OQAM)來調(diào)制被傳輸?shù)男畔?。盡管討論集中于使用OQAM，然而可以使用其他調(diào)制技術(shù)，例如正交相移鍵控(QPSK)、MSK(最小頻移鍵控)、正交幅度調(diào)制(QAM)等。

使用單載波調(diào)制可以比多載波波形提供更低的峰均功率比(PAPR)和/或復(fù)雜性。此外，偏移調(diào)制例如OQPSK對于非線性功率放大器而言更高效，這歸因于OQPSK的90度相移而不是常規(guī)QPSK的180度相移。因此，支持MTC的硬件可能是更能量高效的，從而提供低功率和低成本實現(xiàn)。

根據(jù)示例實施方式，使用頻率集中化脈沖成形濾波器(frequency localized pulse shaping filter)來使帶外發(fā)射最小化。使MTD的帶外發(fā)射最小化可以使多個MTD能夠在不引起對彼此的干擾的情況下進(jìn)行異步傳輸。頻率集中化脈沖成形濾波器的示例是根升余弦濾波器例如RRC脈沖。盡管討論集中于使用RRC脈沖作為頻率集中化脈沖成形濾波器，但可以使用其他濾波器，例如各向同性正交變換算法(IOTA)濾波器。另外，在MTD的各傳輸之間使用保護(hù)音調(diào)以使得實現(xiàn)由于脈沖的低帶外發(fā)射而獲得無干擾異步傳輸，該保護(hù)音調(diào)通過將來自不同MTD的波形在頻域中分開來保證它們的正交性。保護(hù)音調(diào)可以是針對OFDM和/或OQAM的。

根據(jù)一個示例實施方式，在MTC通信系統(tǒng)中可以使用廣義頻分復(fù)用(GFDM)或單載波GFDM的信號波形。在這樣的情形下，GFDM可以對每個子載波使用頻率集中化脈沖成形。因此，與OFDM相比，GFDM可以具有低帶外發(fā)射的優(yōu)點。與GFDM相比，GFDM還可以具有減少的循環(huán)前綴(CP)。此外，作為具有僅單個子載波的GFDM的版本的單載波GFDM(SC-GFDM)具有非常低的峰均功率比(PAPR)。因此，SC-GFDM可以是供在MTC通信系統(tǒng)中使用的好的候選。

根據(jù)示例實施方式，為了實現(xiàn)用于低的信號加干擾與噪聲比(SINR)MTD的擴展覆蓋和增強覆蓋，使用具有長信令脈沖的超窄帶傳輸來代替重復(fù)。另外，傳輸脈沖帶寬可以是可調(diào)整的，以滿足MTD需要和/或通信系統(tǒng)條件。對傳輸帶寬的調(diào)整可以使在需要和/或可能時實現(xiàn)能量消耗節(jié)省。

通常，在功率受限的情形下，較窄的帶寬可以使MTD能夠?qū)鬏敼β始性谡念l譜中，從而提高傳輸功率譜密度。在時域中，較長的脈沖意味著每符號的能量可以在較長的時段上累積，因此提高了信噪比(SNR)。使用窄帶寬信號的優(yōu)點可以使用簡單的容量公式來示出。在功率受限的情形下，用于單個MTD i的容量C可以被表示為：

其中，W_i是分配給MTD i的帶寬。假設(shè)MTD的傳輸功率固定在其最大值處，則被表示為：

其中，P_t是傳輸功率，P_L是路徑損耗，以及N₀是噪聲功率譜密度。要指出的是，與所分配的帶寬成反比。

當(dāng)SNR為低時，容量可表示成：

因此，增加信道的帶寬不會獲得額外的吞吐量。然而，減小帶寬會因為具有更多的可用信道而使更多的MTD能夠進(jìn)行發(fā)送。因此，對于低SINR MTD，使用窄帶信道是提高覆蓋同時使盡可能多的MTD能夠盡可能地通信的有效技術(shù)。

此外，使用長信令脈沖可以使針對同步誤差的復(fù)原力提高。即使在開環(huán)同步的情況下，由于連續(xù)MTD之間在時間上的重疊而引起的性能劣化也是可忽略的。

圖3示出了在eNB參與MTC時eNB中發(fā)生的示例操作300的流程圖。操作300可以指示在eNB例如eNB 105、eNB 155和eNB180參與與MTD的MTC時在eNB中發(fā)生的操作。

操作300可以以eNB確定多個信號波形(框305)開始。所述多個信號波形可以包括具有可能不同帶寬的單載波波形、多載波波形、單載波窄帶波形、單載波超窄帶波形等。一些類型的波形可以具有多個不同帶寬，而其他類型可以具有單個帶寬。所述多個信號波形中的信號波形的具體配置可以取決于實施、通信系統(tǒng)能力、所支持的MCS級別等。

eNB可以接收MTD的通信需求(框307)。作為一個示例，eNB可以在與MTD執(zhí)行的初始附接過程期間接收MTD的通信需求。作為另一示例，eNB可以在與MTD執(zhí)行的切換過程期間接收MTD的通信需求。作為又一示例，eNB可以在MTD更新和改變其通信需求時接收MTD的通信需求。作為說明性示例，MTD的通信需求可以包括指定MTD的通信需求的參數(shù)，例如來自MTD的傳輸?shù)念l率或周期、每傳輸所傳輸?shù)男畔⒘俊TD的帶寬需求、MTD和/或通信的優(yōu)先級、覆蓋需求、通信系統(tǒng)負(fù)載、MTD幾何結(jié)構(gòu)、MTD功耗等。

eNB可以為MTD分配來自所述多個信號波形中的信號波形(框309)。信號波形的分配可以根據(jù)MTD的通信需求。根據(jù)一個示例實施方式，可以為MTD分配多個信號波形。作為說明性示例，如果MTD具有不同的通信需求，則可以為MTD分配一個以上的信號波形以滿足不同的通信需求。eNB可以確定針對MTD的傳輸特性例如帶寬和/或MCS級別并且將該傳輸特性發(fā)送至MTD(框311)?？梢愿鶕?jù)分配給MTD的信號波形來確定傳輸特性(例如，帶寬和/或MCS級別)。作為一個示例，具有高帶寬需求的MTD可以被分配具有寬帶寬的信號波形。此外，eNB可以分配具有根據(jù)所分配的帶寬而設(shè)置的MCS級別的信號波形。作為說明性示例，如果MTD是每隔10秒可以發(fā)送一次1千位數(shù)據(jù)的傳感器，則eNB可以為該MTD分配100千赫茲寬的信道，使得該MTD可以在大約0.01秒內(nèi)發(fā)送其1千位數(shù)據(jù)。替選地，eNB可以根據(jù)諸如MTD類型、MTD優(yōu)先級、通信系統(tǒng)負(fù)載等的因素來分配信號波形。作為說明性示例，eNB可以具有多個信號波形，其中每個信號波形被預(yù)先選擇用于不同的MTD類型(或MTD優(yōu)先級、信道質(zhì)量、數(shù)據(jù)負(fù)載等)。eNB可以簡單地根據(jù)MTD類型(或MTD優(yōu)先級、信道質(zhì)量、數(shù)據(jù)負(fù)載等)和總的通信系統(tǒng)負(fù)載來選擇多個信號波形中的信號波形并且將該信號波形的指示符發(fā)送至MTD。

eNB可以根據(jù)通信需求來為MTD分配通信資源(框313)。作為說明性示例，eNB可以分配與MTD的通信需求和/或MTD的通信特性相稱的時頻資源。在eNB分配通信資源時，eNB還可能會考慮由eNB服務(wù)的其他MTD的通信需求以及其他因素例如通信系統(tǒng)負(fù)載、通信系統(tǒng)條件等。資源的分配可以是持久性分配或半持久性分配以滿足MTD的正在進(jìn)行的通信需求。作為說明性示例，eNB可以基于由MTD所指定的傳輸頻率或傳輸周期來以定期的方式分配時頻資源。圖4示出了3GPP LTE通信系統(tǒng)中的示例通信資源400的圖。通信資源400可以包括用于上行傳輸?shù)馁Y源和用于下行傳輸?shù)馁Y源。通信資源中的一些可以被分配用于MTC，而通信資源的剩余部分被分配用于3GPP LTE通信。eNB可以為MTD分配網(wǎng)絡(luò)資源中的一個或更多個。

現(xiàn)在再參照圖3，eNB可以向MTD發(fā)送資源分配信息(框315)。資源分配信息可以指定MTD在哪里以及何時可以找到所分配的通信資源。作為說明性示例，資源分配信息可以包括時間、頻率、幀編號等，使得MTD知道在哪里以及何時進(jìn)行發(fā)送?？梢栽诟浇舆^程、切換過程、對MTD的廣播等期間向MTD發(fā)送資源分配信息。eNB可以根據(jù)資源分配信息來接收來自MTD的傳輸(框317)。該傳輸可以使用信號波形進(jìn)行傳輸。

圖5示出了在MTD參與MTC時在MTD中發(fā)生的示例操作500的流程圖。操作500可以指示在MTD參與MTC時在MTD例如MTD 114、MTD 116、MTD 160、MTD 162、MTD 164、MTD 185和MTD 187中發(fā)生的操作。

操作500可以以MTD從eNB接收傳輸特性開始(框502)。傳輸特性例如帶寬分配和/或MCS可以向MTD通知關(guān)于要由MTD使用的信號波形以及針對傳輸要使用的MCS級別的信息?？梢栽诔跏几浇舆^程、切換過程等期間接收傳輸特性。替選地，可以在eNB調(diào)整信號波形的帶寬和/或MCS級別以滿足變化的通信系統(tǒng)負(fù)載之后接收傳輸特性。根據(jù)一個示例實施方式，如果為MTD分配了多個信號波形，則MTD可以接收到關(guān)于多個信號波形的信息。

MTD可以從eNB接收資源分配信息。資源分配信息可以指定MTD在哪里以及何時可以找到所分配的通信資源。作為說明性示例，資源分配信息可以包括時間、頻率、幀編號等，使得MTD知道在哪里以及何時進(jìn)行發(fā)送。資源分配信息可以是由eNB響應(yīng)于MTD的通信需求而生成的，所述通信需求可能是由MTD提供的。替選地，MTD的通信需求可以是與MTD類型、優(yōu)先級等相關(guān)聯(lián)的若干默認(rèn)通信需求中之一。

MTD可以在附接過程期間、在切換過程期間、在對MTD的廣播或發(fā)送時等接收資源分配信息。MTD可以執(zhí)行檢查以確定MTD是否有數(shù)據(jù)(信息)要發(fā)送(框510)。如果MTD有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則MTD可以生成包含所述數(shù)據(jù)的包(框515)。包的生成可以包括：將數(shù)據(jù)放置在包的凈荷中；添加頭部和/或腳注以及控制信息；進(jìn)行編碼以提供差錯檢測和/或校正等。MTD可以根據(jù)資源分配信息來發(fā)送所生成的包(框520)。發(fā)送所生成的包可以包括下述操作，例如數(shù)模轉(zhuǎn)換、利用頻率集中化脈沖成形濾波器如RRC脈沖進(jìn)行濾波、使用OQAM進(jìn)行調(diào)制、信號放大等。包的發(fā)送可以利用信號波形。

根據(jù)示例實施方式，可以改變(調(diào)整)分配給MTD的帶寬以滿足MTD的通信需求和/或通信系統(tǒng)條件。如先前所討論的，如果使所支持的MTD的數(shù)量最大化是目標(biāo)，則當(dāng)MTD在功率上受限時，窄的帶寬通常是有利的，這是因為它提高了總傳輸功率或功率譜密度，從而使能夠支持更多的MTD。然而，針對所有MTD使用窄的帶寬限制了功率不受限的MTD或具有良好信道條件(即，良好信道SINR)的MTD的性能。另外，由于與使用寬的帶寬信道相比在使用窄的帶寬信道時MTD花費更長的時間進(jìn)行傳輸，所以MTD的功耗通常增加。此外，在使用固定大小的防護(hù)頻帶的通信系統(tǒng)中，固定大小的防護(hù)頻帶與窄的帶寬信道結(jié)合使用(特別是在防護(hù)頻帶比窄的帶寬信道寬的情況下)時比與寬的帶寬一起使用時消耗更大的開銷。此外，對吞吐量(信道的帶寬)的限制可能會阻止對需要不同數(shù)據(jù)速率的各種各樣的MTD的支持。另外，由于許多傳感器是電池供電的并且電池壽命是設(shè)計MTD系統(tǒng)時的重要考慮因素，所以在MTC應(yīng)用中能耗通常是很重要的。

當(dāng)通信系統(tǒng)欠載時，可以將具有較大帶寬的信號波形分配給MTD以提高能量效率，而當(dāng)通信系統(tǒng)過載時，可以使用具有窄的帶寬的信號波形以支持盡可能多的MTD。因此，帶寬調(diào)整技術(shù)可能會考慮MTD的長期信道特性例如SINR以及通信系統(tǒng)的負(fù)載二者。另外，與靠近的MTD相比，由于針對相同數(shù)據(jù)負(fù)載會具有增大的傳輸時間，遠(yuǎn)方的MTD更可能使電池用盡，所以遠(yuǎn)方的MTD的能量效率可能比靠近的MTD的能量效率更重要。圖6示出了支持針對MTD的可調(diào)帶寬的通信系統(tǒng)600的圖。通信系統(tǒng)600包括與多個MTD通信的eNB 605。eNB 605與MTD之間的距離不同，因此，MTD的信道條件也可能會不同。作為說明性示例，MTD 610非?？拷黣NB 605并且具有高SINR信道，MTD 612相對靠近eNB 605并且具有中等SINR信道，而MTD 614遠(yuǎn)離eNB 605并且具有低SINR信道。

如先前所討論的，eNB 605能夠根據(jù)MTD的信道條件以及通信系統(tǒng)600的負(fù)載來調(diào)整用于MTC的帶寬。為了說明性目的，考慮通信系統(tǒng)600的負(fù)載很輕并且允許調(diào)整帶寬的情形。然后，具有高SINR信道的MTD 610可以使其帶寬顯著增加(如脈沖611所示)，以及具有中等SINR信道的MTD 612可以使其帶寬增加(如脈沖613所示)但不至于到脈沖611的程度。然而，具有低SINR信道的MTD 614未使其帶寬增加(如脈沖615所示)。MTD 614可能需要依賴于具有窄帶寬和長脈沖信令的信號波形來從eNB 605獲得擴展的覆蓋。

圖7示出了在eNB調(diào)整MTD的傳輸特性時在eNB中發(fā)生的示例操作700的流程圖。操作700可以指示在eNB調(diào)整MTD的信道的傳輸特性時在eNB例如eNB 105、eNB 155和eNB 180中發(fā)生的操作。

操作700可以以通信系統(tǒng)的初始化(框705)開始。根據(jù)一個示例實施方式，初始化可以包括對可能的傳輸特性例如可能的調(diào)制與編碼策略(MCS)級別以及帶寬選擇的限定。可以通過限定具有多種MCS級別和帶寬選擇的多個信號波形來實現(xiàn)初始化。作為說明性示例，最低MCS級別可以是具有1/3的編碼率的OQPSK調(diào)制，而最高M(jìn)CS級別可能會取決于能量效率的重要性，最高M(jìn)CS級別的示例是具有3/4的編碼率的16-QAM。類似地，可以考慮頻率偏移的無線電頻率限制來設(shè)置最小帶寬。MCS級別和/或帶寬選擇的數(shù)量可以被確定為開銷(例如，信號改變所需的信令開銷、報告信道條件所需的信令開銷、調(diào)整帶寬所需的計算開銷、確定通信系統(tǒng)的負(fù)載狀況所需的計算開銷等)與性能之間的權(quán)衡。

eNB可以執(zhí)行檢查以確定通信系統(tǒng)是否過載(框710)。如果通信系統(tǒng)——特別是eNB以及其相鄰eNB中的可能一些eNB——未過載，則eNB可以增加其MTD中的至少一些MTD的帶寬(框715)。一般而言，eNB可以通過選擇具有期望帶寬和/或MCS級別的信號波形來增加帶寬。在欠載的情形下，MTD具有高能量效率并且同時節(jié)省電池電力可能是很重要的。eNB可以為MTD分配在不需要重復(fù)的情況下的最低MCS級別處的最大支持帶寬。如果MTD可以支持具有最大帶寬的較高M(jìn)CS級別，則可以使用該MCS級別。在增加帶寬的同時，如果有需要，eNB可以降低MCS級別。eNB例如可以從具有最低吞吐量的MTD開始檢查其所有的MTD，并且增加可從帶寬增加中受益的MTD的帶寬。作為一個示例，如果具有最低吞吐量的MTD具有非常低的SINR，則MTD可能不是用于帶寬增加的好的候選。然而，具有中等或較好SINR的MTD可能是用于帶寬增加的好的候選。根據(jù)示例實施方式，根據(jù)性能因素來選擇對MTD的帶寬增加。性能因素的示例包括MTD的數(shù)據(jù)傳輸需求(例如，如果MTD具有非常低的數(shù)據(jù)傳輸需求，增加MTD的帶寬可能不是有利的)、MTD的信道條件、通信系統(tǒng)的可用容量、適合帶寬增加的MTD的數(shù)量等。

如果eNB對其MTD中的任何MTD的帶寬(和/或MCS級別)做出改變，則eNB可以向MTD通知該改變(框720)。eNB可以廣播關(guān)于該改變的信息或者eNB可以將該信息單獨發(fā)送至受影響的MTD。

如果通信系統(tǒng)——特別是eNB以及其相鄰eNB中的可能一些eNB——過載，則eNB可以提高其MTD中的至少一些MTD的MCS級別(框725)。一般而言，eNB可以通過選擇具有期望MCS級別和/或帶寬的信號波形來提高M(jìn)CS級別。在過載的情形下，eNB可以使MTD的數(shù)量最大化。因此，頻譜效率可能更重要，并且eNB可以使用最小帶寬并且僅在MTD可以支持具有較大信號脈沖帶寬的較高M(jìn)CS級別的情況下才增加帶寬。在提高M(jìn)CS級別的同時，如果需要，eNB可以減小帶寬。eNB例如可以從具有最高吞吐量的MTD開始檢查其所有的MTD，并且提高可從MCS提高中受益的MTD的MCS級別。如果eNB對其MTD中的任何MTD的MCS級別(和/或帶寬)做出改變，則eNB可以向MTD通知該改變(框720)。eNB可以廣播關(guān)于該改變的信息或者eNB可以將該信息單獨發(fā)送至受影響的MTD。

要指出的是，在通信系統(tǒng)既不過載也不欠載的中等負(fù)載的情形下，對帶寬和/或MCS級別的選擇可能會使通信系統(tǒng)進(jìn)入過載或欠載。在這樣的情形下，eNB可以假定通信系統(tǒng)處于欠載狀況來設(shè)置MTD以幫助保存MTD的電池電力。然后，eNB可以逐漸提高M(jìn)TD的MCS級別并且同時(在需要時)減小帶寬以支持較高的MCS級別。在中等負(fù)載情形下做出的決定是首先應(yīng)當(dāng)提高哪個MTD的MCS級別。換言之，如何保證針對MTD的公平性。作為一個示例，可以使距eNB較遠(yuǎn)的MTD優(yōu)先，這是因為由于在低帶寬條件下的操作使它們的電池傾向于更快地耗盡。在這樣的情形下，MTD吞吐量可以被用作決定因素。作為說明性示例，可以選擇具有最高吞吐量的MTD，并且可以增加其MCS級別并且(在必要時)可以減小其帶寬。

圖8示出了示例第一通信設(shè)備800。通信設(shè)備800可以是通信控制器如eNB、基站、NodeB、控制器等的實現(xiàn)。通信設(shè)備800可以用于實現(xiàn)本文所討論的實施方式中的各個實施方式。如圖8所示，發(fā)送器805被配置成發(fā)送包、資源分配信息等。通信設(shè)備800還包括被配置成接收包、通信需求等的接收器810。

需求處理單元820被配置成處理來自MTD的通信需求。通信需求可以指定參數(shù)，例如覆蓋需求、通信系統(tǒng)負(fù)載、MTD幾何結(jié)構(gòu)、MTD功耗、來自MTD的傳輸?shù)念l率或周期、每傳輸所傳輸?shù)男畔⒘俊⑼ㄐ诺膬?yōu)先級等。分配單元822被配置成根據(jù)MTD的通信需求來為MTD分配信號波形。分配單元822被配置成從多個信號波形中選擇所述信號波形。資源分配單元824被配置成根據(jù)通信需求來分配用于MTD的通信資源。資源分配單元824被配置成考慮來自通信設(shè)備800所服務(wù)的MTD的通信需求、包括通信設(shè)備800的通信系統(tǒng)的條件等。調(diào)整單元826被配置成調(diào)整MTD的傳輸參數(shù)，例如帶寬和/或MCS級別。調(diào)整單元826被配置成在其調(diào)整帶寬和/或MCS級別時考慮通信系統(tǒng)負(fù)載以及信道條件(例如，SINR、SNR等)。調(diào)整單元826被配置成生成向MTD通知有關(guān)其帶寬和/或MCS級別的任何調(diào)整的信令。存儲器830被配置成存儲傳輸參數(shù)、通信需求、資源分配、資源分配信息、信道參數(shù)、帶寬分配、MCS級別分配、信道條件、通信系統(tǒng)負(fù)載等。

通信設(shè)備800的元件可以被實現(xiàn)為具體的硬件邏輯塊。在替選方案中，通信設(shè)備800的元件可以被實現(xiàn)為在處理器、控制器、專用集成電路等中執(zhí)行的軟件。在又一替選方案中，通信設(shè)備800的元件可以被實現(xiàn)為軟件和/或硬件的組合。

作為一個示例，接收器810和發(fā)送器805可以被實現(xiàn)為具體的硬件塊，而需求處理單元820、分配單元822、資源分配單元824和調(diào)整單元826可以是在微處理器(例如處理器815)或者現(xiàn)場可編程邏輯陣列的定制電路或定制編譯邏輯陣列中執(zhí)行的軟件模塊。需求處理單元820、分配單元822、資源分配單元824和調(diào)整單元826可以是存儲在存儲器830中的模塊。

圖9示出了示例第二通信設(shè)備900。通信設(shè)備900可以是MTD等的實現(xiàn)。通信設(shè)備900可以用于實現(xiàn)本文討論的實施方式中的各個實施方式。如圖9所示，發(fā)送器905被配置成發(fā)送包、通信需求等。通信設(shè)備900還包括被配置成接收包、資源分配信息等的接收器910。

需求處理單元920被配置成生成通信設(shè)備900的通信需求。通信需求可以指定參數(shù)，例如來自MTD的傳輸?shù)念l率或周期、每傳輸所傳輸?shù)男畔⒘俊⑼ㄐ诺膬?yōu)先級等。需求處理單元920被配置成生成用于傳輸通信需求的消息。分配處理單元922被配置成處理由通信設(shè)備900接收到的資源分配信息以確定用于通信設(shè)備900的傳輸時機。分配處理單元922被配置成處理信號波形的傳輸特性。包處理單元924被配置成處理由通信設(shè)備900接收到的包。包處理單元924被配置成處理包含帶寬調(diào)整和/或MCS級別調(diào)整的包。存儲器930被配置成存儲通信需求、資源分配、資源分配信息、帶寬分配、MCS級別分配、信道條件、通信系統(tǒng)負(fù)載、信道參數(shù)等。

通信設(shè)備900的元件可以被實現(xiàn)為具體的硬件邏輯塊。在替選方案中，通信設(shè)備900的元件可以被實現(xiàn)為在處理器、控制器、專用集成電路等中執(zhí)行的軟件。在又一替選方案中，通信設(shè)備900的元件可以被實現(xiàn)為軟件和/或硬件的組合。

作為一個示例，接收器910和發(fā)送器905可以被實現(xiàn)為具體的硬件塊，而需求處理單元920、分配處理單元922和包處理單元924可以是在微處理器(例如處理器915)或者現(xiàn)場可編程邏輯陣列的定制電路或定制編譯邏輯陣列中執(zhí)行的軟件模塊。需求處理單元920、分配處理單元922和包處理單元924可以是存儲在存儲器930中的模塊。

盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開內(nèi)容及其優(yōu)點，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求書限定的本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下可以在本文中做出各種修改、替換和更改。