通信带宽
阅读：518发布：2020-05-11
专利汇可以提供通信带宽专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于根据第一通信协议将带宽分配给通信的方法，所述方法包括：确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的隔离带的带宽；根据所述第一通信协议将所述确定的带宽分配给通信，所述分配跨所述确定的带宽中不是以统一的方式执行，使得所述确定的带宽的第一部分的分配相比所述确定的带宽的第二部分的分配受到更大程度的约束，其中所述确定的带宽的所述第一部分相比所述确定的带宽的所述第二部分更接近根据所述第二通信协议进行的通信。，下面是通信带宽专利的具体信息内容。
1.一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的隔离带的带宽；以及
将所述确定的带宽分配给根据所述第一通信协议进行的通信，所述分配跨所述确定的带宽中不是以统一的方式执行，使得所述确定的带宽的第一部分的分配相比所述确定的带宽的第二部分的分配受到更大程度的约束，其中所述确定的带宽的所述第一部分的位置相比所述确定的带宽的所述第二部分的位置更接近根据所述第二通信协议进行的通信；
所述方法还包括：
将所述确定的带宽划分为多个信道，以及将每个信道分配给用于根据所述第一通信协议运行的通信设备；
优先分配所述多个信道的第一信道，所述多个信道的第二信道的位置相比所述第一信道的位置更接近根据所述第二通信协议进行的所述通信；
将功率约束与所述多个信道的每一个相关联，使得所述多个信道的第一信道相比所述多个信道的第二信道受到更严格的功率约束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在所述多个信道与根据所述第二通信信道进行的通信之间保留一个内部隔离带，以及在所述多个信道与所述通信信道的边缘保留一个外部隔离带，所述内部隔离带相比所述外部隔离带更宽。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括为通信设备分配可同时使用的上行信道和下行信道。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括为所述通信设备分配上行信道和下行信道，所述上行信道由上行通信信道的所述隔离带中包含的带宽构成以根据所述第二通信协议进行通信，所述下行信道由下行通信信道的所述隔离带中包含的带宽构成以根据所述第二通信协议进行通信。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括使用所述通信设备调度通信以同时在所述上行和下行信道上发生。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括使用正在通信的所述通信设备调度所述通信设备与特定通信终端之间的通信，以在任何时间均仅在所述上行和下行信道之一上发生。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括将下行信道的全宽分配给根据所述第一通信协议进行的下行通信。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括将所述上行信道划分为多个子信道，使得每个子信道可分配给根据所述第一通信协议进行的不同上行通信。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括在上行子信道上对每个通信单独进行脉冲整形。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，包括针对单个上行通信为通信终端分配多个连续子信道。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，包括将所述单个上行通信脉冲整形到单载波上。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括使用先前已与所述通信设备进行通信的一个或多个通信终端依据功率调度所述多个子信道上的通信，从而避免跨所述多个子信道的通信设备处的合并接收功率在任何时间均超过预定阈值。
13.一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的控制器，其特征在于，所述控制器用于：
确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的隔离带的带宽；以及
将所述确定的带宽分配给根据所述第一通信协议进行的通信，所述分配跨所述确定的带宽中不是以统一的方式执行，使得所述确定的带宽的第一部分的分配相比所述确定的带宽的第二部分的分配受到更大程度的约束，其中所述确定的带宽的所述第一部分的位置相比所述确定的带宽的所述第二部分的位置更接近根据所述第二通信协议进行的通信；
所述控制器还被配置为用于：
将所述确定的带宽划分为多个信道，以及将每个信道分配给用于根据所述第一通信协议运行的通信设备；
优先分配所述多个信道的第一信道，所述多个信道的第二信道的位置相比所述第一信道的位置更接近根据所述第二通信协议进行的所述通信；
将功率约束与所述多个信道的每一个相关联，使得所述多个信道的第一信道相比所述多个信道的第二信道受到更严格的功率约束，所述第二信道的位置相比所述第一信道的位置更接近根据所述第二通信协议进行的所述通信。
通信带宽
技术领域
[0001] 本发明涉及将带宽分配给无线网络中的通信。
背景技术
[0002] 在迅速崛起的物联网(Internet-of-Things，IoT)区域的授权频谱方面，全世界的移动网络运营商(Mobile Network Operators，MNO)都需要一个超低成本的空口。本系统可在授权频谱中最优部署以确保服务质量，更好地支持电池寿命很长的超低成本终端，每个节点可扩展大量终端，且安全、便于访问、稳健。现在面临的挑战是确定既可用又能够提供所需空口的带宽。
[0003] 因此，需要一种用于给IoT网络分配带宽的新机制。
发明内容
[0004] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的方法，所述方法包括：确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的隔离带的带宽；将所述确定的带宽分配给根据所述第一通信协议进行的通信，所述分配跨所述确定的带宽中不是以统一的方式执行，使得所述确定的带宽的第一部分的分配相比所述确定的带宽的第二部分的分配受到更大程度的约束，其中所述确定的带宽的所述第一部分的位置相比所述确定的带宽的所述第二部分的位置更接近根据所述第二通信协议进行的通信。
[0005] 所述方法可包括将所述确定的带宽划分为多个信道，以及将每个信道分配给用于根据所述第一通信协议运行的通信设备。
[0006] 所述方法可包括通过所述多个信道的第二信道优先分配所述多个信道的第一信道，所述第二信道的位置相比所述第一信道的位置更接近根据所述第二通信协议进行的所述通信。
[0007] 所述方法可包括将功率约束与所述多个信道的每一个相关联，使得所述多个信道的第一信道相比所述多个信道的第二信道受到更严格的功率约束，所述第二信道的位置相比所述第一信道的位置更接近根据所述第二通信协议进行的所述通信。
[0008] 所述方法可包括在所述多个信道与根据所述第二通信信道进行的通信之间保留一个内部隔离带，以及在所述多个信道与所述通信信道的边缘保留一个外部隔离带，所述内部隔离带相比所述外部隔离带更宽。
[0009] 所述方法可包括为通信设备分配可同时使用的上行信道和下行信道。
[0010] 所述方法可包括为所述通信设备分配上行信道和下行信道，所述上行信道由上行通信信道的所述隔离带中包含的带宽构成以根据所述第二通信协议进行通信，所述下行信道由下行通信信道的所述隔离带中包含的带宽构成以根据所述第二通信协议进行通信。
[0011] 所述方法可包括使用所述通信设备调度通信以同时在所述上行和下行信道上发生。
[0012] 所述方法可包括使用正在通信的所述通信设备调度所述通信设备与特定通信终端之间的通信，以在任何时间均仅在所述上行和下行信道之一上发生。
[0013] 所述方法可包括将下行信道的全宽分配给根据所述第一通信协议进行的下行通信。
[0014] 所述方法可包括将所述上行信道划分为多个子信道，使得每个子信道可分配给根据所述第一通信协议进行的不同上行通信。
[0015] 所述方法可包括在上行子信道上对每个通信单独进行脉冲整形。
[0016] 所述方法可包括针对单个上行通信为通信终端分配多个连续子信道。
[0017] 所述方法可包括将所述单个上行通信脉冲整形到单载波上。
[0018] 所述方法可包括使用先前已与所述通信设备进行通信的一个或多个通信终端依据功率调度所述多个子信道上的通信，从而避免跨所述多个子信道的通信设备处的合并接收功率在任何时间均超过预定阈值。
[0019] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的控制器，所述控制器用于：确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的隔离带的带宽；将所述确定的带宽分配给根据所述第一通信协议进行的通信，所述分配跨所述确定的带宽中不是以统一的方式执行，使得所述确定的带宽的第一部分的分配相比所述确定的带宽的第二部分的分配受到更大程度的约束，其中所述确定的带宽的所述第一部分的位置相比所述确定的带宽的所述第二部分的位置更接近根据所述第二通信协议进行的通信。
[0020] 根据本发明的第三方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的方法，其中所述通信利用频率分集，所述方法包括：确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的任一侧上的隔离带的带宽；为用于根据所述第一通信协议运行的通信设备分配第一信道和第二信道，所述第一信道从所述隔离带之一中包括的确定的带宽构成，所述第二信道从所述隔离带的另一个中包括的确定的带宽构成，以便所述通信设备可使用所述第一和第二信道进行频率分集。
[0021] 所述方法可包括跨所述第一信道和所述第二信道传输相同的数据。
[0022] 所述方法可包括相继跨所述第一信道和所述第二信道传输相同的数据。
[0023] 所述方法可包括仅在跨所述第一或第二信道之一的接收操作被视为已失败时，跨所述第一信道和所述第二信道两者接收所述数据。
[0024] 所述方法可包括从跨所述第一和第二信道之一接收数据来获取信息以及依据所述信息跨所述第一和第二信道的另一个接收所述数据。
[0025] 所述方法可包括依据所述第一和第二信道中的被认为更可能使所述通信被成功接收的那一个通过通信终端将通信分配给所述第一信道或所述第二信道的通信设备。
[0026] 根据本发明的第四方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的控制器，其中所述通信利用频率分集，所述控制器用于：确定分配给通信信道以根据第二通信协议进行通信并构成所述通信信道的任一侧上的隔离带的带宽；为用于根据所述第一通信协议运行的通信设备分配第一信道和第二信道，所述第一信道从所述隔离带之一中包括的确定的带宽构成，所述第二信道从所述隔离带的另一个中包括的确定的带宽构成，以便所述通信设备可使用所述第一和第二信道来实现频率分集。
[0027] 根据本发明的第五方面，提供了一种用于根据第一通信协议进行通信的通信设备，所述通信设备用于：根据所述第一通信协议通过第一信道进行通信，所述第一信道包括根据第二通信协议在信道的一侧的隔离带中包括的带宽；根据所述第一通信协议通过第二信道进行通信，所述第二信道包括根据所述第二通信协议在所述信道的另一侧的隔离带中包括的带宽；以及使用所述第一和第二信道将频率分集应用到根据所述第一通信协议进行的通信。
[0028] 根据本发明的第六方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的方法，所述方法包括在划分为多个信道以根据第二通信协议进行通信的一部分频谱中确定至少两个下述信道：(i)由至少一个其它信道彼此隔离以根据所述第二通信协议进行通信的信道；以及(ii)可用于根据所述第一通信协议进行通信；以及为用于根据所述第一通信协议运行的通信设备分配第一信道和第二信道以便所述通信设备可使用所述第一和第二信道将频率分集应用到根据所述第一通信协议进行的通信的信道，所述第一信道从所述两个确定的信道之一中包括的带宽构成，所述第二信道从所述两个确定的信道另一个中包括的带宽构成。
[0029] 所述方法可包括跨所述第一和第二信道传输相同的数据。
[0030] 所述方法可包括跨所述第一和第二信道两者同时传输所述数据。
[0032] 所述方法可包括依据在前一个接收操作期间跨所述第一和第二信道的其中一个或两个体验的信号质量选择使用哪个信道来接收数据。
[0033] 所述方法可包括当跨所述第一和第二信道的其中一个或两个的前一个接收操作成功时，选择使用哪个信道来接收数据。
[0034] 所述方法可包括：如果所述前一接收操作成功，则使用与在所述前一操作期间使用的相同信道来接收所述数据；如果所述前一接收操作未成功，则使用与在所述前一操作期间使用的不同信道来接收所述数据。
[0035] 所述方法可包括在跨所述第一信道传输所述数据之后跨所述第二信道传输所述数据。
[0036] 所述方法可包括延长跨所述第二信道进行的所述传输，延长的时间长度对所述数据的预定接收者已知。
[0037] 所述方法可包括延长跨所述第二信道的所述传输，延长的时间长度超过接收所述数据将花费的最大时间长度。
[0038] 所述方法可包括跨所述第一信道和所述第二信道两者接收所述数据。
[0039] 所述方法可包括仅在跨所述第一或第二信道之一的接收操作被视为已失败时，跨所述第一信道和所述第二信道两者接收所述数据。
[0040] 所述方法可包括从跨所述第一和第二信道之一接收数据来获取信息以及依据所述信息跨所述第一和第二信道的另一个接收数据。
[0041] 所述方法可包括合并跨所述第一和第二信道接收的数据。
[0042] 所述方法可包括依据所述第一和第二信道中的被认为更可能使所述通信被成功接收的那一个通过通信终端将通信分配给所述第一信道或所述第二信道的通信设备。
[0043] 所述方法可包括通信设备，其将跨所述第一和第二信道的信号质量的测量结果转发给另一通信设备。
[0044] 所述方法可包括将所述第一和第二信道仅分配给被认为正在遭受较差信号质量的通信设备以及为其它通信设备分配仅一个信道。
[0045] 所述方法可包括将所述两个确定的信道的至少一个划分为多个信道以根据所述第一通信协议进行通信。
[0046] 所述方法可包括将所述多个信道的至少一个分配给与所述多个信道的其它信道不同的通信设备。
[0047] 根据本发明的第七方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的控制器，所述控制器用于在划分为多个信道以根据第二通信协议进行通信的一部分频谱中确定至少两个下述信道：(i)由至少一个其它信道彼此隔离以根据所述第二通信协议进行通信的信道；以及(ii)可用于根据所述第一通信协议进行通信；以及为用于根据所述第一通信协议运行的通信设备分配第一信道和第二信道以便所述通信设备可使用所述第一和第二信道将频率分集应用到根据所述第一通信协议进行的通信的信道，所述第一信道从所述两个确定的信道之一中包括的带宽构成，所述第二信道从所述两个确定的信道另一个中包括的带宽构成。
[0048] 根据本发明的第八方面，提供了一种用于根据第一通信协议进行通信的通信设备，所述通信设备用于：根据所述第一通信协议通过第一信道进行通信，根据所述第一通信协议通过第二信道进行通信，从一部分频谱中的带宽构成的所述第一和第二信道被划分为多个信道以根据第二通信协议进行通信，从那些信道的各个信道构成的以根据所述第二通信协议进行通信的所述第一和第二信道由至少一个其它信道彼此隔离以根据所述第二通信协议进行通信；以及使用所述第一和第二信道将频率分集应用到根据所述第一通信协议进行的通信。
[0049] 根据本发明的第九方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信从而以这种方式将对根据第二通信协议进行的通信的干扰最小化的方法，所述方法包括：分配带宽以根据所述第一通信协议构成多个信道，所述信道具有与由所述第二通信协议定义的信道不同的宽度；以及单独确定所述多个信道的每一个的传输功率，使得通过根据所述第一通信协议跨所述多个信道传输数据而构成的功率包络大体上符合所述第二通信协议针对跨所述分配的带宽传输数据而定义的功率包络。
[0050] 所述方法可包括单独确定所述传输功率，使得所述多个信道的至少一个被指配一个不同于所述多个信道的其它信道的传输功率。
[0051] 所述方法可包括依据以下一项或多项内容将所述多个信道分配给通信终端：与所述通信终端相关的位置、通过所述通信终端体验的信号质量以及传输到所述通信终端或从所述通信终端传输的数据的类型。
[0052] 所述方法可包括将被指配较高传输功率的信道优先分配给正在体验较差信号质量的通信终端。
[0053] 所述方法可包括将被指配较高传输功率的信道优先分配给具有高重要性的数据。
[0054] 所述方法可包括为通信设备分配不止一个所述多个信道，以及为那些分配的信道的组合指配一个传输功率，所述传输功率是为那些分配的信道单独确定的传输功率的平均值。
[0055] 所述方法可包括：确定所述多个信道的一个或多个以较高功率传输，这将使所述多个信道的所述功率包络偏离由所述第二通信协议定义的所述功率包络，但是根据所述第二通信协议，不会对通信造成无法接受的干扰；以及跨所述多个信道的一个或多个控制传输，从而以所述较高功率发生。
[0056] 所述方法可包括从下行通信将不同数目的所述多个信道分配给上行通信。
[0057] 根据本发明的第十方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信从而以这种方式将对根据第二通信协议进行的通信的干扰最小化的控制器，所述控制器用于：根据所述第一通信协议分配带宽以构成多个信道，所述信道具有与由所述第二通信协议定义的信道不同的宽度；以及单独确定所述多个信道的每一个的传输功率，使得通过根据所述第一通信协议跨所述多个信道传输数据而构成的功率包络大体上符合所述第二通信协议针对跨所述分配的带宽传输数据而定义的功率包络。
[0058] 根据本发明的第十一方面，提供了一种用于根据第一通信协议进行通信从而以这种方式将对根据第二通信协议进行的通信的干扰最小化的通信设备，所述通信设备用于：根据所述第一通信协议通过多个信道的一个传输数据，所述多个信道具有与由所述第二通信协议定义的信道不同的宽度；以及通过所述一个信道控制其传输功率，使得所述一个信道的传输根据所述第一通信协议结合通过所述多个信道的其它信道的传输，构成大体上符合所述第二通信协议针对跨分配给所述多个信道的带宽传输数据而定义的功率包络。
[0059] 根据本发明的第十二方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的方法，所述方法包括：确定构成信道的一部分以根据第二通信协议进行通信的带宽；将所述确定的带宽划分为多个信道以分配给根据所述第一通信协议进行的通信；以及为每个信道指配一个或多个约束，所述约束依据用于根据所述第二通信协议进行通信的所述信道内的每个分配的信道的位置跨所述确定的带宽非一致应用。
[0060] 根据本发明的第十三方面，提供了一种用于将带宽分配给根据第一通信协议进行的通信的控制器，所述控制器用于：确定构成信道的一部分以根据第二通信协议进行通信的带宽；将所述确定的带宽划分为多个信道以分配给根据所述第一通信协议进行的通信；以及为每个信道指配一个或多个约束，所述约束依据用于根据所述第二通信协议进行通信的所述信道内的每个分配的信道的位置跨所述确定的带宽非一致应用。
[0061] 根据本发明的第十四方面，提供了一种用于根据第一通信协议进行通信的通信设备，所述通信设备用于：根据所述第一通信协议通过第一信道进行通信，所述信道为从用于根据第二通信协议进行通信的信道中包括的带宽构成的多个信道的一个；控制所述通信以遵守应用到所述信道的一个或多个约束，以便所述通信结合通过所述多个信道的其它信道的通信来具体表现跨被所述多个信道占据的所述带宽的约束的非一致应用，所述约束依据用于根据所述第二通信协议进行通信的所述信道内的所述多个信道的每一个的位置进行应用。附图说明
[0062] 本发明现将通过示例结合附图的方式进行描述。在附图中：
[0063] 图1所示为通信网络的示例；
[0064] 图2所示为一个资源块内的多个下行信道；
[0065] 图3所示为GMSK和蜂窝IoT传输的功率谱；
[0066] 图4所示为信道的分配；
[0067] 图5所示为典型的LTE频谱；
[0068] 图6所示为使用建议的WLL信道的LTE隔离带；
[0069] 图7所示为细分为16个子信道的上行WLL信道；
[0070] 图8所示为上行WLL子信道；
[0071] 图9所示为具有连接的上行WLL子信道；
[0072] 图10所示为单个WLL信道的聚合数据速率；
[0073] 图11所示为单元覆盖对半径；
[0075] 图13所示为用于分配通信带宽的方法的示例；
[0076] 图14所示为用于分配通信带宽的控制器的示例；
[0077] 图15所示为通信设备的示例；
[0078] 图16所示为将主机带宽划分为多个信道的示例；
[0079] 图17所示为利用频率分集的方法的示例；
[0080] 图18所示为利用频率分集的方法的示例；以及
[0081] 图19所示为将约束应用到承载信道的方法的示例。
具体实施方式
[0082] 无线通信网络通常具有对其可用的、可划分为信道的大量带宽。然后那些信道可在网络认为合适的情况下分配给不同通信。在一个场景中，一个网络可用于在另一个网络也使用的一部分频谱中进行操作。通常情况下，其它网络将使用不同的通信协议。其使用的那部分频谱还将“划分”为适于根据其它通信协议进行通信的信道。本文描述的许多方法将已经划分为信道的带宽用于一个协议，并将那些信道替换成适合其它协议使用的信道。在许多实例中，光网络单元将位于“承载”网络上以确保其通信对其“承载”网络造成的干扰最小。这通常是因为另一网络首先建立在该部分频谱上，或可能是因为该问题频谱主要由另一网络和/或其运营商所有或使用。
[0083] 通过本文本描述的各种方法，承载通信网络可将其对其主机网络造成的干扰最小化。这些方法主要结合尝试最小化对主机网络的干扰的IoT网络进行描述。这仅出于示例性目的，应理解的是，本文描述的方法可应用于将由任何通信网络对其它通信网络造成的干扰最小化。描述了两个相似的特定主机网络：2G网络(具体为GMSK网络，如GSM)和4G网络(具体为LTE)。再次应理解的是，本文描述的方法一般适用于任何适用的主机网络。
[0084] 图1所示为IoT网络的示例。通常情况下，该网络将由多个基站101组成，每个基站101用于与大量地理上分隔的终端102进行通信。该网络可以为蜂窝网络，其中每个通信设备负责与分别位于单元103、104上的终端进行空中通信。这些基站通过有线或无线接口与核心网络105适当通信，并可至少部分地在核心网络的控制下行动。核心网络可以全部或部分在云中实现。IoT网络可用于根据特定的IoT协议进行操作。WeightlessTM协议就是一个示例，尽管本文描述的方法可能已由用于根据任何IoT协议运行的网络很容易地实现。通信设备还可用于根据IoT协议以外的主机协议进行操作。
[0085] 在本文描述的一种方法中，带宽由构成信道的一部分的第一确定带宽分配给根据第一通信协议进行的通信，以便根据第二通信协议进行通信。该带宽可划分为多个信道。每个信道可分配给用于根据第一通信协议进行操作的通信设备或装置。每个信道最好受到一个或多个约束。这些约束最好依据该信道内用于根据第二通信协议进行通信的每个分配的信道的位置(即为承载信道提供带宽的主机信道内的承载信道的位置)跨确定的带宽非一致应用。
[0087] 本文描述的观点的具体示例利用LTE(Long Term Evolution，LTE)隔离带为IoT通信提供带宽。隔离带提供的窄带宽特别适用于IoT通信，IoT通信通常情况下对延迟以及大多数其它网络无法实现的低比特率具有容忍性。由于许多IoT终端均为小型的电池供电设备，所以IoT协议还趋于针对优化低功率而操作。在使用隔离带将对主机系统的干扰风险最小化时可选择有限的功率传输，这样IoT通信也适用于本应用。然而这些仅为示例，任何适用的通信系统和协议均可利用本文描述的方法和装置。
[0088] 最好不要将可能用于LTE隔离带内的IoT通信的带宽视为均衡块。相反，位置接近根据主机协议进行的通信的可用带宽的部分相比可用带宽的较远部分最好受到更大限制(通常情况下，主机通信将主要限制在主机信道内中央位置的频率范围内)。这些约束限定了潜在可用带宽的分配。可以应用的限定示例包括以下一个或多个：增加对带宽内部的功率约束；限定信道分配以满足带宽的外部；以及对最内部和最外部IoT信道设置不对称隔离带，意味着内部带宽的较大部分对IoT通信显示为不可用。这些约束的非一致性可允许在最小化对主机系统的干扰时将隔离带带宽利用到其最大程度。
[0089] 主机信道的每一个都具有两个隔离带：上和下。这些隔离带通过资源块进行隔离，主机通信发生在该资源块中。因此，上和下隔离带以频率隔离。这可通过为通信设备分配一对信道来用于频率分集，这对信道：一个位于上隔离带，一个位于下隔离带。隔离的信道可用于通信设备(如基站)所进行的传输或用于正在与通信设备进行通信的通信终端所进行的传输。
[0090] 本文描述的其它特定示例利用2G信道为IoT通信提供带宽。IoT网络可使用2G网络中的全部信道。那些信道可在主机带宽内宽距隔离。IoT网络可利用该隔离以类似使用上和下隔离带的方式来实现频率分集。例如，可为通信设备(基站或终端)分配一个从一个主机信道中包括的带宽构成的信道，以及另一个从完全不同的主机信道中包括的带宽构成的信道。相称地，这两个信道可由至少一个主机信道进行隔离。介入的主机信道很可能会被主机网络指配给通信。引起的频率间隔可由IoT用于实现频率分集。
[0091] 这对IoT网络最小化对2G网络的干扰非常重要。IoT网络可使用具有不同宽度的信道和/或利用不同的调制方案，但是其应最好出现在仅另一2G信道至其2G相邻信道上。一种可最小化对2G主机网络的干扰的方法是通过单独控制多个信道的传输功率以近似模拟主机通信协议所定义的功率包络。最好是跨多个信道的功率谱大体上符合主机协议所定义的功率包络。这样则不需要精确的一致性，但是跨多个信道的功率包络应充分接近允许的功率包络，这样才不会对任何相邻主机信道造成不可接受的干扰。镜像主机网络的功率包络的一个后果是多个信道的传输功率在这些信道中往往不一致；传输功率将经常根据为其提供带宽的主机信道内的特定信道的位置而变化。
[0092] 蜂窝IoT
[0093] 需要通过远距离进行通信的现有M2M或IoT设备一般通过标准的2G(如GSM)网络使用GPRS或SMS。在某些方面，2G蜂窝系统由于它们在某些频段(如900MHz频段)的几乎全局可用性以及相对较低的2G终端成本而非常适用于IoT网络的机对机(machine-to-machine，M2M)通信。相比3G和4G网络，2G网络具有有限的最大数据率，通常情况下，这对M2M应用并不那么重要。然而，现有的2G系统在M2M应用的上下文中具有一些重要的限制：
[0094] 1. 2G终端成本对一些应用来说往往较高，尤其是与竞争技术相比；
[0095] 2. 2G协议不是为了支持可能存在于单个小区中的数万M2M终端而设计的；
[0096] 3. 2G的室内穿透不足以用于某些应用；以及
[0097] 4. 2G终端的电池寿命对于许多M2M应用来说太短。
[0098] 针对M2M通信进行优化以及在用于M2M时克服对现有2G网络的限制的替换蜂窝系统可以称为“蜂窝IoT”。
[0099] 信道划分
[0100] 蜂窝IoT系统的一个可取特征是能够在现有200kHz GSM信道内(同时在下行链路和上行链路上)进行部署。GSM运营商具有访问给定带宽中许多连续GSM信道的权限，这构成了它们的整体2G部署。通过将少数这些信道重新指配给蜂窝IoT(在下行链路和上行链路的每一个链路上可能仅指配一个信道)，运营商可以为M2M部署优化的IoT网络。信道可以单独或作为连续组指配给蜂窝IoT。图2所示为细分为12个子信道的200kHz下行频率信道的示例。
[0101] 为了针对M2M/IoT应用优化蜂窝IoT系统，调制方法和调制带宽相比标准的2G调制技术可能需要改变。具体而言，用于上行链路和/或下行链路的200kHz信道可以细分为许多个窄子信道。这种细分具有许多重要的益处：
[0102] 1.允许通过将子信道的不同子集指配给相邻基站来对下行链路和上行链路进行灵活的频率规划，从而降低小区间干扰。此外，不同的子信道可以依据其所承载的业务的性质以不同的频率复用因子进行操作。
[0103] 2.通过允许多个终端通过频分多址(frequency division multiple access，FDMA)同时传输，大大增加了网络的上行链路能力。
[0104] 3.简化了终端接收器处所需的均衡，因为每个下行子信道的带宽都足够窄，使其仅遭受平坦衰落(以与OFDM子载波相同的方式)。这可降低终端的成本。
[0105] 功率谱
[0106] 与现有GSM传输相比，为蜂窝IoT使用不同的调制方案和带宽可引起对蜂窝IoT系统与现有GSM系统之间的共存的关注，现有GSM系统可在相邻(或第二相邻)信道上操作。批准在特定频段中使用GMSK调制的调整者可能会特别关注对允许具有不同光谱特性的相同频段中的替代调制系统。
[0107] 图3中的上绘图示出了这些光谱特性的一个示例。该绘图所示为被302处的12个蜂窝IoT子信道覆盖的301处的标准GMSK频谱。在该示例中，每个蜂窝IoT子信道具有12kHz的3dB带宽以及15kHz的间隔。可以看出，在200kHz信道的某些部分中，蜂窝IoT功率谱密度的电位高于GMSK的电位，而对于信道的其它部分，蜂窝IoT功率谱密度的电位低于GMSK的电位。
[0108] 一种优选方法是，对于IoT的功率谱密度，跨其多个子信道的信号以近似主机系统中标准部署的整体功率谱密度。为了实现该目的，可单独确定为每个蜂窝IoT子信道使用的传输功率级，而不是为每个子信道假设相等的功率。每个子信道中的传输功率级在与对应频率范围中的标准主机信道相同的级别恰当地设置。这在图3的下绘图中示出。如果标准主机信道的传输功率在对应频率范围中变化，那么蜂窝IoT信道的传输功率级可设置为频率范围中主机的最小功率、最大功率或平均功率中的任意一者。最恰当的功率可取决于可能对主机和/或主机的干扰抵挡能力造成的干扰的实际级别。
[0109] 该方法具有若干益处：
[0110] 1.如果信道正与标准GMSK信号一起使用，那么，通过将每个蜂窝IoT子信道上的传输功率近似为同一频率范围内的传输功率，对相邻GSM信道造成的干扰很可能类似于常规GMSK信号造成的干扰。因此，蜂窝IoT传输在对GSM网络性能的影响方面很可能是可接受的。
[0111] 2.最接近信道中心的蜂窝IoT子信道实际上可使用相比跨所有子信道的功率统一分布(对于蜂窝IoT系统的固定总传输功率)的情况下更高的传输功率。这可以通过比较图3中上绘图和下绘图之间的这些子信道看出。中心蜂窝IoT信道可优先分配给到/来自覆盖极限处的终端的业务(包括必须到达小区中所有终端的广播信息)。这可引起整体系统覆盖和容量的改进。
[0112] 3.最外层的蜂窝IoT子信道可优先分配给到/来自具有非最差情况链路预算的终端(例如不在深室内的终端)的承载业务，因此可以容忍这些子信道上的可用传输功率的降低。
[0113] 本方案可在下行链路或上行链路或两者上使用。当在下行链路上使用时，基站可仅使用子信道的一个子集。通常，基站将使用至少3个子信道并将使用至少一个用于广播信息的信道。当在上行链路上使用时，每个终端可仅使用单一子信道，或者其可使用一起连接到较宽带宽子信道中的若干子信道。在该连接的示例中，所允许的传输功率可近似所连接的子信道的带宽上GMSK信号的平均功率级。
[0114] 下行和上行子信道的数目可不同，且在以下方面可能有益：与下行信道相比，上行链路容量具有较大数目的上行信道。
[0115] 每个子信道上所允许的传输功率可偏离GMSK模板，在该GMSK模板中计算出对共存的影响是可接受的。例如，可允许较高的传输功率，因为，与GMSK传输相比，来自蜂窝IoT传输的副瓣发射较低。
[0116] 虽然概念已经在GSM频段内蜂窝IoT部署的上下文中描述，但是应理解，其还广泛适用于任何其它类型的部署。在非GSM部署中，蜂窝IoT子信道的功率整形遵循从主机系统中应用的无论哪种调制派生的模板，该主机系统被蜂窝IoT系统替换。
[0117] 该概念在两个通信协议具有不同宽度的实施方式中可特别有益。在蜂窝IoT示例中，主机信道是两者中的较宽者，但是，该概念可同样应用到主机信道较窄的实施方式中。
[0118] 分集
[0119] 根据终端的位置和基站与终端之间存在的多路径的性质，在终端处接收的下行信号可能由于200kHz信道的衰退而大幅衰减。当终端为静态且创造多路径的主反射器也为静态时，这是一个特殊问题。在该情况下，衰退可能随时间相对不变。类似问题通常存在于上行链路中，但典型的基站具有多个接收器天线，意味着接收空间分集可用于解决该问题。然而，如果需要，下文描述的技术可同样应用到上行链路，如同下行链路一样。
[0120] 为缓解该问题而建立的方法包括：
[0121] 1.在多个信道之间使用调频，以便提供频率分集。这要求分配更多的信道给蜂窝IoT系统，并因此要求大频谱分配，这必须以牺牲现有GSM服务为代价。此外，由于大部分IoT业务较缺乏，“数据报”相比流语音或数据更稀少，所以随机跳频可能仍会导致给定终端的许多失败接收。IoT业务的特性意味着失败接收的成本相当高，尤其是对于限定了允许终端在上行链路上进行传输的机会的下行控制信息。
[0122] 2.使用大得多的信道带宽，使得信号不遭受跨整个接收信号带宽的平坦衰落。这对蜂窝IoT是没有吸引力的，因为这会将占用的频谱从200kHz增加到若干MHz，以便提供可靠的频率分集。
[0123] 3.通过在基站处利用多个发射器天线来使用传输空间分集。典型GSM基站的每个扇区仅具有单一发射天线，然而，升级装置很可能过分昂贵。
[0124] 4.通过在终端处利用多个接收器天线的接收器空间分集。这会增加终端的成本，对于许多IoT应用来说可能是不可接受的。
[0125] 一个解决方案可以是分配少量下行信道给蜂窝IoT系统(例如两个信道)，但通过相对大量的信道间隔来分隔。这意味着部署所需要的最小频谱分配增加了至少两倍。所分配的信道应最好通过若干MHz分隔，使得它们可靠地去相关。在该蜂窝IoT示例中，间隔对应蜂窝IoT信道的宽度的5的倍数，10倍或可能多达15倍。因此，如果一个下行信道遭受强衰退，那么另一信道同时遭受强衰退的可能性不会显著增加。这在图4中示出。
[0126] 图4示出了两个蜂窝IoT信道：上信道和下信道。在该示例中，每个蜂窝IoT信道由对应于两个或三个GSM信道的连续组的带宽构成。这使一部分带宽已从将用于IoT通信的GSM系统中获取，一部分带宽留作蜂窝IoT通信与GSM系统之间的隔离带。
[0127] 使用两个不同的主机信道提供频率分集类似于另一技术(在下文描述)，该技术用于在主机的隔离带中部署IoT系统。这里描述的方法遵循类似的原则并适用于任意频谱中的部署，操控器对横跨一个带宽的信道具有访问权限，该带宽跨越的宽度比单独信道的宽度要大得多。信道最好横跨许多MHz的总带宽。IoT网络能够接入的信道在那个带宽上通常将是不连续的(即，IoT信道之间将存在介于中间的主机信道)。
[0128] 由于两个或更多下行信道之间的频率分隔相对较大，以及在介于中间的频率范围中可能存在来自另一系统的大信号的可能性，实际的低成本终端可能一次仅能够接收一个蜂窝IoT下行信道。因为蜂窝IoT系统中通常将使用相对较低的数据速率，然而(例如最小瞬时数据速率可为20kbits每秒或更小)，终端通常将能够很快从一个下行信道重新调整到另一下行信道。终端能够在少量符号持续期恰当地执行该重新调整。
[0129] 从基站发到终端的下行信号可用于携带各种不同类型的信息，诸如：
[0130] 1.允许终端确定频率误差的同步序列、符号定时和帧定时；
[0131] 2.携带所有终端要求的网络配置信息的广播系统信息；
[0132] 3.单独或多个终端的管理和控制信息；
[0133] 4.去往特定终端的业务；以及
[0134] 5.去往一组终端的业务。
[0135] 存在多种选项用于将下行信息映射到两个(或更多)信道上，这些信道以频率隔开。为不同类型的下行信息应用不同的映射方法可能是有益的。
[0136] 最简单的方法是以同样的时间在所有下行信道上复制下行信息。这使终端能够基于可用于终端的关于每个可用信道上信号质量的信息独立选择其想要的下行信道以提供成功接收的最佳概率。该方法简单且稳健，并提供了“交换分集”的形式。
[0137] 终端可通过多种可能的方式进行下行信道的选择。其可相对于需要的下行传输足够早地打开其接收器，从而可在作出决定之前感测到多个信道上的信号质量。或者，如果接收已成功但变换到不同的信道，那么其可保持先前使用的同一信道。或者，其可使用来自先前接收的一些信号质量度量来确定是否继续使用同一信道或推测性的尝试不同信道。
[0138] 进一步的增强是按时交错两个(或多个)所分配信道上的下行传输。这允许终端尝试在一个下行信道上进行接收，如果失败，其可以在重新调整到不同的下行信道(具有相同信息的延迟传输)之后尝试在新信道上重复该接收。交错的持续时间应最好超过所传输的包的最大持续时间，以便允许连续尝试在不同信道上接收相同信息。这意味着时延的增加。对于给定信道或子信道，交错的持续时间应最好为终端已知的常量值。交错的持续时间可通过广播系统信息配置。
[0139] 为改进时延，基站可要求终端从同一下行信道接收由一系列包组成的事务中的第一个包与该事务中的最后一个包之间的所有包接收。只要信道的相干时间(其与强衰退在给定信道上可能保持的时间有关)超过事务的总持续时间，那么这就有效。
[0140] 进一步增强是终端可利用下行传输的按时交错来允许其合并从两个(或更多)信道接收的数据。这提供了以下可能性：即使无法正确接收每个单独传输，合并的信息也可以支持成功解码。这可基于“最大比率合并”的技术，其通常用于以下系统中：如果初始传输失败，则这些系统利用多个接收天线或采用包的多个重传输的软组合。所提议的方案与采用最大比率合并的现有方案的不同之处在于：传输跨多个信道(因此在不同的频率上)重复并以确定性的方式按时交错。
[0141] 进一步潜在增强是基站可基于终端对可用下行信道上信号质量的测量来与终端协商，下行信道用于携带那个终端的控制信息和业务。这对于整体系统容量是有益的，但存在以下问题：每个下行信道上的衰退在终端进行的连续接收尝试之间可能大幅变化(考虑到终端可能以很低的占空比操作以便延长其电池寿命)。
[0142] 该方法的一个缺点在于其涉及增加与下行信道数目成比例的所使用带宽，而不提供下行容量的任何增加。然而，许多IoT应用主要产生上行业务而非下行业务，因此，以下情况可能是可接受的：使用下行频谱的效率没有成对的上行频谱效率高。这尤其正确，因为在典型的GSM频分双工(frequency division duplex，FDD)部署中，上行信道的数目等于下行信道的数目。
[0143] 在某些蜂窝IoT系统中，下行200kHz频率信道进一步细分为许多子信道。这针对由12个子信道组成的下行信道的情况在图2中示出。在这种情况下，在子信道上携带的信息是否在另一信道分配的对应子信道上复制方面，每个下行子信道可单独考虑。这具有以下益处：只有正用于携带到终端的信息的下行子信道需要被复制，其中这些终端受它们的链路预算能力的限制(例如小区边缘终端)。这通常包括所有终端要求的同步和广播信息。因此，与复制所有子信道相比，系统的整体频谱效率得以提高。
[0144] 每个子信道还可用于以不同的方式发送数据。子信道可用于对频率分集应用不同的技术。因此，例如，特定信道内的某些子信道可与它们在另一信道中的复本同时传输数据。其它子信道可用于与它们的复本的交错传输。子信道还可与不同信道中的子信道结成对。因此，例如，一个子信道可与一个信道中的子信道结成对，从而给定那两个子信道之间的第一频率间隔，而其邻居可与完全不同的信道中的子信道结成对，从而给定第二频率间隔。可根据终端当前经历的通信条件给终端分配特定频率间隔。
[0145] 在IoT系统在主机系统的隔离带中实施的方案中，下文描述的关于分集的任意技术还可合并到蜂窝IoT的这个方案中。
[0146] 隔离带中的IoT
[0147] 分配带宽给IoT网络的另一选项是利用另一通信协议规定的隔离带。一般而言，如果隔离带中的带宽中来自主机传输的伪能量比IoT传输功率级少约百分之十(即，约低10dB)，其中该伪能量在IoT传输的带宽中测量，那么隔离带中的带宽可考虑由另一通信协议使用。这不是硬限制，而是出于说明目的给定的典型值。主机传输功率相对于IoT传输功率越低，可以使用的IoT调制的阶级就越高(例如16QAM而非QPSK)，因此IoT系统的数据速率/容量也就越高。
[0149] WLL系统具有以下属性：
[0150] ●所提议的WLL系统在现有LTE载波的任一侧的隔离带中操作。该方面的优势在于，其将调制方法和协议的选择从用于LTE的调制方法和协议解耦，因此为IoT应用提供了多得多的优化系统的机会
[0151] ●针对低终端成本和低终端功耗进行优化。MAC协议紧密地基于为失重IoT系统开发的MAC协议，而PHY层已适应于WLL操作的特定要求
[0152] ●系统被设计用于针对改进的链路预算交易下降的数据速率和增加的时延，从而实现给定传输功率的覆盖增加
[0153] ●其具有非常有限的功率控制和频率准确性要求，需要一般不能依赖快速反馈信道的IoT系统
[0154] ●其涉及LTE信道的基于FDD的分配
[0155] ●基站调度确保终端能够以半双工模式操作，以避免需要双工器
[0156] ●基站通常使用天线分集，但这对终端不是强制性的，以便降低成本[0157] 使用LTE隔离带意味着LTE与WLL之间的共存问题主要与RF问题有关，这些RF问题与发射器频谱掩码和接收器阻断性能相关联。
[0158] 该提议基于WeightlessTM IoT规范。WeightlessTM使用蜂窝WAN架构，并使用针对IoT系统的要求(低终端成本、低终端占空比且因此低功耗，以及极低的数据速率的可扩展性)而优化的协议。其最初设计用于在从470MHz至790MHz的TV空白频谱中操作，但PHY被推广于在变化带宽的被许可的、共享许可的接入和免执照频段中操作。
[0159] 信道分配
[0160] WLL系统在每个LTE信道内的LTE资源块的任一侧上使用隔离带。
[0161] 表达“LTE资源块”是指实际由LTE系统使用的OFDM子载波。在OFDM系统中，通常在所使用子载波的任一侧上留有明显的隔离带。这部分是因为OFDM信号由于调制的性质(没有脉冲整形)而内在地具有明显的传输边缘，还因为OFDM信号具有较高的峰均功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)，这意味着发射器链中的任何非线性都会引起显著的频谱再增长。隔离带为实际的发射器留有一些余地以满足整体信道频谱掩码，因此避免相邻信道中的伪发射。对于OFDM系统，整体信道带宽的5％至10％的隔离带是典型的(对于LTE，隔离带是LTE信号的每侧上信道带宽的5％，例如，对于10MHz LTE信道是2x 500kHz)。最适合用于实施本文描述的方法的隔离带是“主机”信号的每侧上信道带宽的约5％或更多的频带。这不是硬限制；仅意味着对于WLL信号存在合理数目的可用带宽，因此，与主机系统相比，可以实现合理的WLL容量。
[0162] 系统依附于LTE使用的FDD结构，因此邻近下行LTE信道的隔离带用于WLL下行链路，而邻近上行LTE信道的隔离带用于WLL上行链路。
[0163] 为了避免WLL终端中需要双工器，基站调度器最好确保不在要求终端进行接收的同时要求终端进行传输。换言之，终端使用半双工FDD操作，而基站使用全双工FDD操作。同时该方法会最低限度地降低给定终端的合并的下行链路和上行链路的理论最大吞吐量，还意味着上行业务无法与下行广播控制业务同时调度，容量影响不太大，且终端成本的节省是关键考虑因素。
[0164] 下行链路
[0165] 对于10MHz LTE下行信道，LTE资源块的任一侧上隔离带的带宽为500kHz。
[0166] 一个选项是将每个隔离带划分为多个WLL下行信道，如下所述：
[0167] ●最外层WLL信道与相邻LTE信道之间的剩余外部隔离带为32kHz
[0168] ●六个连续的48kHz WLL信道，提供了跨一对隔离带的聚合频率复用因子1/12[0169] ●最里层WLL信道与最接近的LTE资源块之间的剩余内部隔离带为180kHz[0170] 这在图5中示出，且更详细地在图6中示出，图5所示为整个LTE信道，图6所示为单一LTE隔离带。
[0171] 对于其它LTE信道带宽，WLL信道的带宽和剩余隔离带的带宽与LTE隔离带的带宽成比例地缩放。因此，WLL信道的数目保持不变。
[0172] 剩余内部和外部隔离带的宽度是不对称的，以最小化LTE资源块与WLL载波之间的干扰。首要任务是最大化从LTE资源块到WLL信道的频率间隔，同时还满足LTE信道的整体传输掩码(或允许的功率密度谱)。
[0173] WLL下行信道被分配给不同的WLL基站，以便支持网络的频率规划。因为每个LTE信道总共有12个WLL信道，所以，对于使用单一LTE下行信道的部署，支持的最大频率复用因子为1/12。
[0174] 当不要求全频率复用时且当网络无容量限制时，外WLL信道优先分配给基站。这由于频率间隔的增加而最小化了对LTE资源块的干扰的任何可能性。类似地，可能需要WLL信道的功率控制来控制干扰的可能性，这会要求与LTE基站/网络的一些交互。在这种情况下，外WLL信道将支持比内信道更高的传输功率。
[0175] 可选地，当低频率复用因子可接受时或当多个LTE信道可用时，多个WLL信道可分配给单一WLL基站以增加容量。然而，仅要求一个特定WLL终端在给定时隙中接收单一WLL信道。这约束了到每个终端的最大数据速率，但意味着简化了终端接收器滤波。
[0176] WLL下行链路使用时分多址(time division multiple access，TDMA)，以便到不同终端的传输能及时分隔。频分多址(Frequency division multiple access，FDMA)可能不在给定WLL下行信道内使用，因为对IoT系统没有特别的益处。
[0177] 上行链路
[0178] 对于10MHz LTE上行信道，500kHz隔离带可通过与下行链路相同的方式划分为12个WLL 48kHz上行信道。其它LTE信道带宽的缩放也与下行链路的相同。
[0179] 为了避免额外的复杂性，将下行WLL信道分配给给定基站与将上行WLL信道分配给同一基站之间可存在一对一关联。
[0180] 每个上行WLL信道还可进一步细分为16个子信道，每个子信道为3kHz宽，如图7所示。这允许多个终端使用频分多址(Frequency division multiple access，FDMA)同时进行传输而不冲突。结果是，如果小区中的许多终端在全WLL信道带宽中操作，那么，当这些终端要求处理增益时，整体上行容量得以增加。如稍后描述的，支持子信道连接以允许比可能支持单一子信道更高的来自终端的数据速率。
[0181] 每个上行子信道单独进行脉冲整形，使得其在频率中完全分隔，而不是如将在OFDMA系统中的情况一样依赖于正交性属性或GFDM系统的准正交性属性。具体而言，这意味着可以通过滤波技术在基站处分隔子信道，其中这些滤波技术具有对频率误差和不匹配的功率级的低抗扰性。该弹力在以下IoT系统中是有帮助的：对于这些IoT系统，来自终端的业务可以非常少，因此频率偏移或功率级的闭环控制具有有限的范围。那么，某一总功率控制将仅为限制所要求的通过基站接收链的动态范围所需的功率控制。
[0182] 类似地，所提议的方法优先与码分多址(code division multiple access，CDMA)进行比较，因为其避免了对快速或准确功率控制的需求。
[0183] 单独子载波脉冲整形还移除了对可以在每个子信道使用的受制于依附频谱掩码的调制以约束用户间干扰的调制类型的限制。具体而言，其支持使用恒定包络调制方案以提高终端PA效率。GMSK是允许终端功率放大器高效操作的一个较好的调制选项，但是BPSK、QPSK和16QAM选项对于功耗与数据速率相比是较低优先级的终端类型是可用的。
[0184] 基站可给终端分配一组连续的子信道用于其上行传输，以便支持穿过子信道连接的高上行数据速率。为简单起见，连接的子信道数目被限制为2的幂(即，2、4、8或16，且最大带宽分配为全上行WLL信道)。一个连接的子信道作为单载波进行脉冲整形，尽管具有较高的带宽，因此保持了先前描述的益处。这在图9中示出。
[0185] 将WLL上行链路拆分为多个子信道允许多个终端同时进行传输，这对于整体上行容量是有益的。然而，这会导致对基站中LTE接收器的干扰增加。最坏的情况是16个WLL终端接近基站，所有这些终端都以全功率进行传输，并且一个LTE终端也进行传输但从小区边缘传输。来自WLL系统的干扰按终端数目明显倍增，换言之，存在功率聚合问题。一种标准的方法是使用功率控制来下调来自接近基站的终端的功率，但这可能由于来自终端的稀少传输和它们移动的可能性而不理想。如果功率下调太多，那么终端将失去到基站的连接。一种替代性的方法是为基站通过这样一种方式调度终端：其最小化使许多接近基站的终端同时进行传输的病理情况的可能性。其将基于来自每个终端的先前传输的已接收强度尽最大努力来这样做。系统将不依赖于这个调度以正确地运转，但统计上，这将降低LTE接收器所见的干扰，直到几乎所有情况。
[0186] 调制方案
[0187] 下行链路
[0188] 单载波调制在每个48kHz WLL下行信道内使用。支持以下下行调制方案：
[0189] ●16-QAM
[0190] ●QPSK
[0191] ●BPSK
[0192] 包括64-QAM以提高最大下行数据速率是可行的；然而，这会在相位噪声和数据转换器准确性方面对终端接收器进行一些进一步的实现约束。
[0193] 根升余弦脉冲整形通过使用0.4贝塔应用于所有调制模式。
[0194] 符号率设置为32kHz，以便使整体调制适应48kHz WLL信道，从而支持RRC脉冲整形以及频谱再增长的一些余地。
[0195] 当在高范围与终端通信时，扩频码用于提供处理增益。这些代码维持近似平坦的功率谱密度并允许终端接收器处的相干累积。例如，大型小区中的广播控制信道很可能使用扩频码，以便确保与小区边缘终端的可靠通信。支持的扩频因子为2的幂，直至32；高扩频因子通常仅用于大型小区，或仅在基站传输功率被充分约束时使用。
[0196] 表1示出了每WLL信道的下行数据速率的一些示例，假设一个10MHz LTE信道。还示出了整个LTE信道(12个WLL信道)的聚合下行数据速率，出于说明目的，假设所有WLL信道都使用同一调制速率。
[0197] 短循环前缀和后缀被添加到符号的块中，使得可以执行基于块的频域均衡，以便使大型多路径延迟扩频稳健。能够假设最大多路径延迟扩频的终端可以忽略循环前缀和后缀，与符号周期31.25μs相比，最大多路径延迟扩频极低。在这种情况下，均衡很简单，因为WLL信道仅遭受平坦衰落。
[0198] 上行链路
[0199] 单载波调制在每个WLL上行子信道内使用。在连接的子信道的情况下，仍然使用单载波调制，但使用相应更高的调制带宽。支持一下上行调制方案：
[0200] ●GMSK，具有差分预编码
[0201] ●16-QAM
[0202] ●π/4旋转的QPSK，包括差分选项
[0203] ●π/2旋转的QPSK，包括差分选项
[0204] 对于GMSK模式，高斯整形滤波器具有0.3的BT因子。对于3kHz的最小子信道带宽，这考虑到GMSK频谱副瓣，符号速率设置为1kHz，并对于连接的子信道成比例缩放。基站接收器可以采用相干或非相干解码，这取决于是否存在明显的多普勒效应或相移的其它来源。
[0205] 对于16-QAM、QPSK和BPSK调制方式，使用0.4的贝塔应用根升余弦脉冲整形。对于3kHz的最小子信道带宽，符号速率设置为2kHz，并对于连接的子信道成比例缩放。
[0206] 差分编码在基站的控制下可用于BPSK和QPSK，以便提供对多普勒效应或相移的其它来源的更多弹力，尽管以基本接收敏感度的约2dB损耗为代价。
[0207] 应用到QPSK的π/4旋转和应用到BPSK的π/2旋转降低了调制方案的峰均功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)，这会在终端接收器处无重大成本而使用这些模式时提高传输效率。
[0208] 对于所有调制模式，可使用扩频码提供额外的处理增益，从而改进链路预算。支持的扩频因子为2的幂，直至8。扩频仅在最小子信道带宽内使用。
[0209] GMSK模式的带宽效率比16QAM/QPSK/BPSK模式低，但在不采取复杂实施方式的情况下提供了大为提高的功率放大器效率。许多成本低、电池寿命长的终端很可能将选择使用GMSK上行模式。一个选项是使GMSK支持强制由要求高数据速率的终端使用，而使QAM/PSK模式可选。
[0210] 表2针对一个10MHz LTE信道示出了每终端的上行数据速率的一些示例。还示出了整个LTE信道(12个WLL信道，16个子信道)的聚合上行数据速率，出于该说明目的，假设所有终端都使用同一调制速率。
[0211] 如下行链路的一样，每个WLL上行信道的时域均衡很简单，提供了最大多路径延迟扩频，与符号周期31.25μs相比，大多路径延迟扩频很低(针对单一、完全连接的子信道的最坏情况)。为了最大化容量，没有插入循环前缀/后缀，所以假设基站可以使用时域技术均衡任何明显的ISI。
[0212] 分集
[0213] 单独的WLL下行和上行信道的带宽足够窄，使它们将遭受衰落。这会大幅降低性能，例如，固定终端会一直处于强衰退中。因此，需要天线分集或提供频率分集的一些额外机制。
[0214] 为了最小化终端成本和外形因素，终端不必使用一个以上天线。然而，选择使用多个天线的终端可以通过诸如最大比率合并等技术提高下行性能。
[0215] 基站的每个扇区通常将具有两个或更多天线。这些将以两种方式使用：
[0216] 1.通过使用可能与干扰抵消技术相结合的最大比率合并(或类似技术)来提高上行性能
[0217] 2.使用开环传输分集通过空时编码(例如Alamouti编码)来提高下行性能。由于缺乏信道信息的低延时反馈路径，所以诸如波束形成等闭环技术在IoT系统中可能是行不通的。
[0218] 可能存在以下情况：对于基站支持多个天线是不切实际的，或开环传输分集给出的下行链路上的性能增益不充分。在这些情况下，基站分配几对WLL下行信道，一对信道用于下隔离带中，其它成对信道用于上隔离带中。这类似于上文针对蜂窝IoT系统描述的普通频率分集技术。频率间隔足以提供频率分集。基站可以使用隔开的信道将数据传输给一个或多个终端，或者，基站可以将隔开的信道分配给一个或多个终端进行的传输。对于可以如何使用信道对，存在各种可能性。例如：
[0219] 1.基站在每一对WLL信道上连续传输相同的下行信息。终端接收器尝试接收第一传输，如果失败(例如，如果其遇到CRC错误)，那么其尝试接收第二传输(如果第一接收工作过，那么通常没有必要接收这两次传输，因为这仅仅是浪费功率)。
[0220] 2.(1)的延伸是，如果第一传输失败，那么终端接收可合并来自第一接收尝试的软信息与第二尝试，以提高正确整体接收的概率(例如，通过使用Chase合并)。
[0221] 3.基站和终端可基于来自先前传输的信号质量测量来协商哪一对WLL信道对终端更好，以便仅要求单一传输。该方法避免了冗余，并因此避免了容量浪费，但决策可能需要定期更新，尤其是在终端正在移动的情况下。
[0222] 4.上文针对蜂窝IoT系统中的分集描述的任何技术。
[0223] 以上概念还适用于上行链路，其中颠倒基站和终端的角色。
[0224] 链路预算分析
[0225] 表3所示为用于链路预算分析的基本假设。表4和5所示为对下行和上行WLL调制速率的选择的链路预算计算。每个表的最后一行所示为最大允许路径损耗。
[0226] 所假设的传导功率和天线增益已从实现角度选择为合理的值。传输功率对于下行链路是每WLL信道，对于上行链路是每WLL子信道。
[0227] 实际上，来自基站和终端的所允许的传输功率可能由于LTE系统的潜在干扰问题而必须降低。分析还取决于WLL基站是否与LTE基站同地协作，使得每个信号到终端的路径损耗相等。表中所示的估计最大路径损耗值可以针对不同的传输功率或天线增益假设很容易地调整。
[0228] 在AWGN信道的理想情况下，接收分集增益会为上行链路提供另外3dB的益处，该上行链路假设基站处有两个接收天线。
[0229] 存在多普勒效应的性能与已为给定终端选择的数据速率紧密相连。低数据速率意味着长符号持续期，并且这对信道可以被跟踪的速率造成了限制。限制因素趋于上行链路，因为上行链路上的数据速率由于基站与终端之间传导功率的不对称而经常低于下行链路。为了避免需要准确的信道跟踪，基站可以为上行链路选择差分PSK调制或使用非相干GMSK接收。这对于特定调制方案将多普勒效应的弹力与基本AWGN敏感度的降低进行交易。
[0230] 聚合小区数据速率和小区容量
[0231] 图10所示为使用单一WLL信道的下行链路和上行链路的聚合小区数据速率。聚合数据速率定义为对大量帧取平均值的所有成功传输的预期平均PHY数据速率。
[0232] Okumura-Hata路径损耗模型是用来模拟大规模信道衰退和对数正态随机变量，其中8dB的标准偏差被应用于代表多路径信道和附加阴影。假设基站具有两个天线并使用干扰抵消。下行链路使用传输分集。小区中所有终端所见的围墙穿透损耗为25dB。
[0233] 可以很容易地按照要求对不同的基本假设或信道模型重复该分析。
[0234] 小区覆盖在图11中示出。小区覆盖定义为允许成功传输的观察SINR值的百分比。
[0235] MAC帧结构和突发格式
[0236] 所提议的MAC遵循失重标准，具有一些自适应以支持FDD操作。传输信道、逻辑信道、帧格式、突发格式、重传输方案等在该失重规范中详细定义，以下仅旨在作为某些关键特性的简要概述。
[0237] MAC的下链路层提供了以下逻辑信道：
[0238] ●单播确认数据
[0239] ●单播未确认数据
[0240] ●单播确认控制
[0241] ●组播确认数据
[0242] ●组播未确认数据
[0243] ●中断确认数据
[0244] ●中断未确认数据
[0245] ●广播未确认数据
[0246] ●注册未确认控制
[0247] 这些逻辑信道设计用于支持IoT系统需要的业务类型的不同范围。例如，短事件驱动的上行数据可使用中断确认数据信道，而到许多终端的大固件下载会使用组播确认数据信道。
[0248] MAC帧周期为2秒，这提供了最小可达延迟与可以以最小终端数据速率在单一帧内通信的数据的总量之间的折衷。应注意，在许多低功率IoT应用中，延迟由休眠模式的影响而非MAC帧持续期控制。
[0249] 2秒MAC帧周期的选择不是基本选择，系统会很容易地按照延迟与效率之间的不同折衷扩展到替代性选择(例如1秒、1.5秒，或1秒与2秒之间的任意时长)。
[0250] 下行链路和上行链路的MAC帧结构在图12中示出。
[0251] 下行链路MAC帧的字段如下：
[0252]
[0253]
[0254] 上行链路MAC帧的字段如下：
[0255]
[0256] 针对下行链路和上行链路两者，下行RS_MAP字段包括为在该帧中被服务的每个终端进行的资源分配。对于下行链路，这对应时隙分配，而对于下行链路，这对应时隙和子信道分配两者。
[0257] 此外，RS_MAP定义了每个资源分配的调制速率(调制模式、扩频因子和FEC率)，以及，对于上行分配的情况，其定义了最大允许终端传输功率。因此，每个终端的调制速率的选择受基站的控制，基站可根据与终端的链路性能来对此进行适应。
[0258] 确认和重传输方案允许针对重传输改变调制速率，这避免了以下情况：如果链路不能支持初始选择的调制速率，在可能的长时延迟之后，突发必须清除。上行突发包括对应下行链路的链路质量信息，其中下行链路允许基站适应下行调制速率，如果合适的话。
[0259] RS_MAP还指定了哪个上行资源对基于竞争的接入可用。基于竞争的接入由注册控制信道和中断数据信道使用。基于竞争的突发保持最小长度以降低冲突的可能性，并可以被视为对即将到来的MAC帧中的调度资源的请求。
[0260] 为了最小化终端功耗，终端可以与基站协商以接收仅一小部分下行帧，称为集合帧。因此，从基站到终端的下行业务仅针对这些帧进行调度。终端可选择在集合帧上或通过任意帧上基于竞争的接入来发送上行业务。
[0261] 基站使用信标用于广播控制信道，以便管理小区。要求终端接收信标帧，这通常每512帧发生一次(取决于网络配置)并被重复以提高接收的可靠性。基站也可使用信标帧来指示特定终端接收后续定义的帧上的下行数据而不是等待下一集合帧。
[0262] 下行链路和上行链路的突发格式在图12中示出。突发同步序列允许突发检测、精细定时估计、精细频率误差估计和信道估计。突发头描述了突发的逻辑信道、突发长度、序列号(对于当前突发和对于相反方向中下一预期的系列号)和其它控制/配置信息。上行突发头还包括下行链路的链路质量信息。突发净荷被分为多个子突发，其中每个子突发具有24位的CRC用于误差检测。这允许更细粒度的选择性重传输。典型的最大子突发长度是256字节，所以较短的突发仅包含单个子突发。
[0263] 交织、纠错和误差检测
[0264] 下行和上行传输可为误差检测应用CRC，然后是FEC，以及基于块的交织。
[0265] FEC选项如下：
[0266] ●速率1/2卷积编码
[0267] ●速率3/4卷积编码，基于打孔速率1/2方案
[0268] 使用卷积编码，因为其推广到非常短的突发而不造成过度开销(即，其仅要求少量终止符号)。诸如turbo码和LDPC等替代性FEC方案对于较长突发会实现较大的编码增益，但这是以造成最小突发长度(或性能降低)和较大复杂性为代价的。
[0269] 有可能添加LDPC或turbo编码作为替代选项，但可选地，FEC方案，如果这被认为可以用来提高长得多的IoT消息的性能。广播控制信道会继续使用基线卷积编码方案以保持与所有终端的兼容性。
[0270] 每个子突发由一个24位的CRC保护，除了某些基于竞争的接入请求由一个16位的CRC保护以最小化它们的持续时间，并因此降低冲突的可能性。
[0271] 基于块的交织用于提供时间分集。块长度根据扩频因子进行缩放，以及，对于上行链路的情况，根据连接的子信道的数目进行缩放，以便其代表近似恒定的时间周期。
[0272] 确认和重传输
[0273] 定义了两种确认和重传输方案：
[0274] ●用于下行数据和用于长上行消息的基线方案
[0275] ●用于短上行消息的优化方案
[0276] 基线方案适用选择性重传输，具有8位序列号，以便允许数据继续传输而无需等待待接收的确认或重传输请求。考虑到长MAC帧持续期，需要本方案来支持较高的数据速率。
[0277] 用于短上行消息的优化方案使用停等机制，具有1位序列号。确认信息是紧凑的(一位)，因此在后续帧的ACK字段中返回。本方案的约束在于，只有包含单一子突发的单一突发可以在每个帧中从给定终端传输。虽然子突发的长度可变，但典型的最大长度是256字节，所以，当使用本方案时，这是对在给定逻辑信道上可以在一个帧中发送的数据量的限制。
[0278] 这两种方案允许传输的数据在其重传输时进行重分片。这非常重要，基于两个原因：
[0279] ●其允许基站灵活调度给给定终端的资源量，而不是强制基站在重传输时维持相同的资源分配。调度小区中的大量终端是一个复杂的问题，因此最好最小化对资源分配的约束。
[0280] ●在一些不成功的重传输尝试之后，其允许基站将终端的调制模式改变为较低调制阶数、减少的连接子信道数目(对于上行链路)或较高扩频因子。考虑到许多IoT应用要求不频繁的传输且因此历史链路质量信息在传输之间会变得无效，这是有帮助的。
[0281] 允许重分片的一个缺点在于，当进行了Chase合并的混合ARQ变得复杂时，将存在实例。简单的终端通常不会尝试Chase合并。
[0282] 表1：针对10MHz LTE信道的每WLL信道的下行数据速率
[0283]
[0284]
[0285] 表2：针对10MHz LTE信道的每终端的上行数据速率
[0286]
[0287] 表3：链路预算假设
[0288]
[0289]
[0290] 表4：下行WLL的链路预算
[0291]
[0292] 表5：上行WLL的链路预算
[0293]
[0294]
[0295] 如本文描述的方法的一个示例在图13中示出。该方法包括根据一个协议确定分配给通信信道的隔离带的带宽(S1301)。然后，根据另一协议将该带宽分配给通信，但分配中不是以统一的方式执行。这包括确定部分可用带宽到主机系统的资源块的相对距离(S1302)，然后执行以下操作中的一个或多个：(i)根据特定部分带宽到资源块的相对距离将功率约束与该特定部分带宽相关联(S1303)；(ii)按照提供不对称隔离带的方式将可用带宽划分为信道，其中这些隔离带被加权到最里层隔离带(S1304)；以及(iii)优先分配最外层信道，使得最里层信道仅在最外层信道已耗尽时分配(S1305)。然后，根据一个或多个非一致约束分配带宽(S1306)。
[0296] 可包括在控制器中以分配带宽的功能单元的一个示例在图14中示出。其包括：确定单元1401，用于确定IoT承载网络可使用的适当的部分带宽；分配单元1402，用于将信道分配给承载网络中的通信设备(例如基站和终端)；以及调度器1403，用于将时隙分配给特定通信。控制器还包括约束单元1404，用于确定哪些，如果有的话，约束应该应用到特定带宽分配以便最小化对主机网络造成的干扰。在该示例中，约束单元包括功率控制器1405，用于确定特定部分带宽的适当传输功率。控制器可在核心网络或诸如基站等通信设备中实施。控制器的一些功能可跨核心网络和基站分解，例如，确定单元和分配单元可在核心网络中实施，而调度器在基站中实施。
[0297] 通信设备或装置的一个示例在图15中示出。通信设备可执行网络中的任何角色。例如，通信设备可为基站或通信终端。通信设备可用于，通过某个与其它设备和/或网络显式协调的形式或仅通过遵循协议和/或来自网络的指令，与网络中的其它设备联合行动，以制造联合效应，该联合效应使对主机的干扰最小化。这种联合效应的示例可包括联合功率谱，其镜像主机中所预期的联合效应或跨主机带宽的传输功率非一致分布。
[0298] 该示例中的通信装置用于无线通信：其包括天线1501、RF前端1502和基带处理单元1503，它们都用于传输和接收数据。通信设备还包括存储器1504和电池1505。基带处理单元合并了包括控制器1506和频率分集模块1507在内的一些功能模式。控制器通常可用于确保适用于通信设备进行的通信的任何约束都得以遵循。在该示例中，控制器包括特定功率控制单元1508。
[0299] 图14和15所示的结构旨在对应装置中的一些功能块。这仅用于说明性目的。图14和15并非旨在定义芯片上硬件的不同部分之间的或软件中不同程序、过程或功能之间的严格划分。在一些实施例中，本文描述的部分或所有过程可全部或部分地在硬件中执行。在一些实施方式中，诸如分配单元、调度器、控制器和频率分集模块等功能块可由在软件控制下操作的处理器实施。任何这种软件最好存储在非瞬时计算机可读介质上，诸如存储器(RAM、缓存、闪存、ROM、硬盘等)或其它存储方式(USB盘、闪存、ROM、CD、磁盘等)。
[0300] 一种用于将带宽分配给承载网络的方法的概况在图16中示出。该方法包括确定用于构成信道的一部分的带宽(步骤S1601)以根据一个通信协议进行通信。然后，将该带宽划分为多个信道供另一通信协议使用(步骤S1602)。然后，可给每个信道指配一个或多个约束(步骤S1603)。那些约束最好根据信道内每个分配信道的相对位置跨所确定的带宽非一致地应用，以便根据第一个通信协议进行通信。
[0301] 本文描述的一种方法的另一示例在图17中示出。该方法包括将以频率间隔的一对信道分配给通信设备(S1701)。在该示例中，给通信设备分配由LTE信道的下隔离带中包括的带宽构成的一个信道以及由该信道的上隔离带中包括的带宽构成的对应信道。然后，将这对信道用于频率分集(S1702)。
[0302] 频率分集可通过以下选择实现：
[0303] (i)跨这两个信道但在不同的时间点在基站和终端之间传输待传送的数据(S1703)。这具有以下优势：通信终端仅需单个天线来传送信号的两个实例。传输方可为基站或终端。接收方接收第一次传输(S1704)并检查接收操作是否成功(S1705)。如是，则接收方忽略第二次传输(S1706)。如否，则接收方接收第二次传输(S1707)，并选择性地使用在第一次接收操作期间获得的信息以帮助第二次接收操作(S1708)。
[0304] (ii)如果基站和/或终端事先决定了更可能引起成功传输的信道，那么频率分集的优势还可在没有额外开销的情况下实现，该额外开销是指进行相同数据的两次单独传输(S1709)。在一些实施例中，基站可基于先前收集的关于终端的信息，例如其位置、其遭受的干扰、其在第一和第二信道上的先前性能、其是移动的还是静止的，等等，单独作出该决定。然后，数据可仅在优选的一对信道上传输(S1710)。
[0305] 该方法提供的频率分集使通信终端能够获得相较于其它情况更好的传输数据质量版本，其它情况尤其是指基站的信道之一遭受衰退的情况。
[0306] 本文描述的一种方法的另一示例在图18中示出。该方法也包括将频率上间隔的一对信道分配给通信设备(S1801)。在该示例中，将由不同主机信道中包括的带宽构成的信道分配给通信设备。然后，将这对信道用于频率分集(S1802)。
[0307] 在该示例中，频率分集通过以下选项实现：
[0308] (i)通信终端选择要监听的信道(步骤S1803)。例如，该选择可以基于终端正在两个信道上体验的信号质量或基于那些信道上的先前接收器操作是否成功。在一个示例中，通信终端可仅监听一个信道，例如，因为数据跨两个信道同时传输。
[0309] (ii)来自基站的通信可按基站已知的时长交错(步骤S1804)。通信终端根据第一次传输是否被成功接收来决定是否监听随后的传输(步骤S1805)。如果第一次传输被成功接收，那么通信终端可忽略第二次传输(步骤S1806)。如果第一次接收操作不够成功，那么终端可决定接收第二次传输(步骤S1807)，并选择性地将其与来自第一次接收操作的任何数据合并(步骤S1808)。
[0310] 图19所示为另一种方法的概况，在该方法中，根据一个通信协议构成一个通信信道的一部分的带宽用于根据另一通信协议构成多个信道(步骤S1901)。那些信道可具有与主机信道不同的宽度。然后，为所述多个信道中的每个信道单独确定传输功率(步骤S1902)。选择传输功率使得通过跨多个承载信道传输数据来构成的功率包络基本符合主机信道根据第一个通信协议可接受的功率包络。
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