(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシン・デバイスから、特にセンサ・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）から無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）に情報を供給するための方法であって、
前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）によって、ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介して複数のランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）を送信するステップを備える方法において、
前記情報が、互いに対して事前選択された周波数オフセット（０、＋Δｆ、−Δｆ）で前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）を送信することによって符号化されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記情報が、前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）を、互いに対して事前選択されたタイミング・オフセット（Δｔ）で送信することによっても符号化される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）の２つ以上が、同一の時点（ｔ０）で送信される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記情報が、前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）のコンテンツ、特に、前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）の系列番号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）を使用しても符号化される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記周波数オフセット（０、＋Δｆ、−Δｆ）、前記タイミング・オフセット（Δｔ）、および前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）のコンテンツのうち少なくとも１つが、前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）が設置されると、前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）において事前構成される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記符号化された情報が、前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）を識別するための識別情報、および／または前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）のステータスについて前記無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）に知らせるためのステータス情報を備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）が、前記ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介する前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）と前記無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）の間のそれまでに成功した通信の電力レベルに基づいて選択された電力レベル（ｐ）を使用して送信される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介して無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）に複数のランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）を送信するように適合された送信ユニット（ＴＵ）と、
前記ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介して前記無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）に供給されるべき情報を符号化するための符号化ユニット（ＥＵ）と
を備えるマシン・デバイス、特に、センサ・デバイス（Ｓｎ）であって、
前記符号化ユニット（ＥＵ）が、前記送信ユニット（ＴＵ）によって送信されるべき前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）間の周波数オフセット（０、＋Δｆ、−Δｆ）を選択することによって前記情報を符号化するように適合されることを特徴とするマシン・デバイス。
【請求項９】
前記符号化ユニット（ＥＵ）が、前記情報を符号化するための前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）間のタイミング・オフセット（Δｔ）を選択するようにさらに適合される、請求項８に記載のマシン・デバイス。
【請求項１０】
前記符号化ユニット（ＥＵ）が、前記情報を符号化するための前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）のコンテンツ、特に、前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）の系列番号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）を選択するようにさらに適合される、請求項８または９に記載のマシン・デバイス。
【請求項１１】
前記ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介する通信のために前記無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）の事前構成されたネットワーク構成パラメータ、特に、事前構成された上位の層のパラメータ（ＬＰ２、ＬＰ３）を使用するように適合された、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のマシン・デバイス。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の複数のマシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）を備えるマシン・ネットワーク（ＭＮ）であって、前記無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）からネットワーク構成パラメータ（ＬＰ２、ＬＰ３）を受信するように、さらに前記ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介して前記無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）と通信するために前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）において使用される事前構成されたネットワーク・パラメータ、特に、上位の層のパラメータ（ＬＰ２Ｓ、ＬＰ３Ｓ）を更新するために、前記ネットワーク構成パラメータ（ＬＰ２、ＬＰ３）を前記複数のマシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）に配信するように適合されたマスタ・マシン・デバイス（ＭＳ）をさらに備えるマシン・ネットワーク（ＭＮ）。
【請求項１３】
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つのマシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）を相手にランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介して通信するための受信側デバイス、特に、基地局（ＢＳ）であって、
前記少なくとも１つのマシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）によって送信された前記ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）間の前記事前選択された周波数オフセット（０、＋Δｆ、−Δｆ）で符号化された前記情報を復号するように適合されることを特徴とする受信側デバイス（ＢＳ）。
【請求項１４】
前記復号された情報を、異なる複数のマシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）の前記無線アクセス・チャネル・プリアンブル（Ｐ１乃至Ｐ３）の事前構成された周波数オフセット（０、＋Δｆ、−Δｆ）についての格納された情報と比較することによって、前記マシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）を識別するように適合された、請求項１３に記載の受信側デバイス。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の基地局（ＢＳ）と、
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の複数のマシン・デバイス（Ｓ１乃至Ｓｎ）と
を備える無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）のためのシステム（Ｃ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔通信の分野に関し、より具体的には、無線ネットワークにおいてマシン・タイプの通信（ＭＴＣ）を実行するための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
このセクションは、本発明のよりよい理解を容易にするのに役立ち得る態様を概説する。したがって、このセクションで述べることは、この観点で読まれるべきであり、従来技術に含まれること、または従来技術に含まれないことについての承認として理解されるべきではない。
【０００３】
無線通信ネットワークにおける人間によって活性化されるサービス（例えば、音声転送およびｆｔｐ／ｈｔｔｐデータ転送）の他に、新たな形態の通信である、いわゆるマシン・タイプの通信（ＭＴＣ）が、無線通信ネットワーク（ＵＭＴＳ、ＬＴＥなどの）に組み込まれるように研究されている。しかし、現在の無線通信ネットワークの設計は、ＭＴＣにおいて動作するマシン・デバイス、例えば、センサまたはアクチュエータに合わせて好ましく設計されてはいない。このため、既定の（レガシーの）無線ネットワークにおいて効率的なＭ２Ｍ（マシン・ツー・マシン）通信を提供するのにいくつかの課題が存在する。
【０００４】
例えば、マシン・デバイスから見て、例えば、センサなどの低価格の、または小型のマシン・デバイスの限られたバッテリ容量に関して、エネルギー効率のよい動作をもたらすアルゴリズムを有することが望ましい。ネットワークから見た課題は、無線アクセス・ネットワークのセル内に散在する多数のマシン・デバイス（センサなど）をどのように扱うべきかである。目的は、ネットワークを過負荷にしないこと、およびＭ２Ｍ通信のために無線ネットワーク・リソースを効率的に使用することであるとともに、レガシー・サービス（例えば、音声）に支障をもたらさないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述した問題のうちの１つまたは複数の問題の影響に対処することを対象とする。以下に、本発明のいくつかの態様の基本的な理解をもたらすために、本発明の簡略化された概要を提示する。この概要は、本発明の網羅的な概観ではない。この概要は、本発明の重要な要素、もしくは不可欠な要素を特定することも、本発明の範囲を画定することも意図していない。この概要の唯一の目的は、後段で行われるより詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を簡略化された形態で提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、マシン・デバイスから、特にセンサ・デバイスから無線アクセス・ネットワークに情報を供給するための方法に関し、この方法は、マシン・デバイスによって、ランダム・アクセス・チャネルを介して複数のランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルを送信することを備え、その情報は、これらのランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルを互いに事前選択された周波数オフセットで送信することによって符号化される。
【０００７】
ＲＡＣＨ（ランダム・アクセス・チャネル）は、一般に、ワイヤレス・デバイスによって、ワイヤレス・デバイスの送信を基地局と初期に同期するために基地局の注意を引くのに使用される。ＲＡＣＨは、複数のワイヤレス・デバイスによって使用される共有チャネルであり、さらにＲＡＣＨ上で送信される信号（ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル）は、スケジュールされず、したがって、異なるワイヤレス・デバイスのＲＡＣＨプリアンブル間の衝突が生じる可能性がある。
【０００８】
無線アクセス・ネットワークの基地局、例えば、ＬＴＥにおけるｅＮＢ実施形態は、時速５００ｋｍまでの速度で移動するユーザ機器からＲＡＣＨ（ランダム・アクセス・チャネル）上で送信されるデータを認識しなければならない。ユーザ機器の速度は、復号のために考慮に入れられなければならないＲＡＣＨの受信されるランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルのドップラー偏移につながる。したがって、基地局は、ドップラー偏移を伴って、すなわち、通常、数百ＨｚのオーダのＲＡＣＨの公称周波数からの偏移（周波数オフセット）を伴って受信される信号を復号するための手段を、通常、有する。
【０００９】
本発明者らは、ＲＡＮに情報を供給するために、基地局／無線アクセス・ネットワークにおいて既に利用可能である様々な周波数でＲＡＣＨプリアンブルを同期で復号可能であることを使用することを提案する。この目的で、複数のＲＡＣＨプリアンブルが、同一のマシン・デバイスによって送信され、情報は、基地局／無線アクセス・ネットワークによって認識され得るＲＡＣＨプリアンブル間の事前定義された周波数オフセットを使用することによって符号化される。例えば、周波数オフセットのマシン特有の系列、またはマシン特有の周波数オフセットが、各（またはグループの）マシン・デバイスに関して選択されて、それらの事前選択された周波数オフセットに基づいて、無線アクセス・ネットワークにおけるマシン・デバイスを少なくとも識別することを許すことが可能である。「事前選択された」という用語は、基地局／ＲＡＮは、通常、ＲＡＣＨを送信することが可能なモバイル・デバイスの特定の周波数オフセット／周波数オフセットの特定の系列についての知識を有しているという事実を指す。前述した仕方で、マシン・デバイスから無線アクセス・ネットワーク／基地局への情報の費用効率およびエネルギー効率のよい転送が実行され得る。
【００１０】
一変形形態において、情報は、ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルを互いに事前選択されたタイミング・オフセットで送信することによっても符号化される。この例において、或る時間系列のＲＡＣＨプリアンブルが、様々な周波数オフセットで、さらに、相次ぐＲＡＣＨプリアンブルの間に、通常、１つの事前定義された時間オフセットを有して送信される。このようにして、時間次元と周波数次元の両方を使用してＲＡＣＨを介して無線アクセス・ネットワークに情報を提供する周波数オフセット・ホッピング・パターンをもたらすことが可能である。各モバイル・デバイスに関して特定の周波数オフセット・ホッピング・パターンが規定されて、基地局／ＲＡＮがそのマシン・デバイスを識別することを許すことが可能である。
【００１１】
代替の変形形態において、少なくとも２つの、好ましくは、すべてのランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルが、同一の時点で送信される。この変形形態において、同一の時点でいくつかのＲＡＣＨプリアンブルを同期で復号可能であることが、ＲＡＣＨ上で送信され得る情報の量を増加させるために有利に使用され得る。
【００１２】
別の変形形態において、情報は、ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルのコンテンツ、特に、ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルの系列番号を使用しても符号化される。ＲＡＣＨプリアンブルの系列番号の選択を行うことによって、無線アクセス・ネットワークにさらなる量の情報を供給することを許すさらなる次元の符号化をもたらすことが可能である。ＲＡＣＨプリアンブルのコンテンツの選択は、周波数オフセットの使用、および、場合により、タイミング・オフセットの使用と同時に使用されて、オプションとして、送信される情報に関して周波数次元、時間次元、およびコーディング次元をもたらすことが可能である。
【００１３】
さらなる変形形態において、周波数オフセット、タイミング・オフセット、およびランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルのコンテンツのうちの少なくとも１つが、マシン・デバイスが設置されると、マシン・デバイスにおいて事前構成される。マシン・デバイスを、設置中に周波数オフセットおよび／またはＲＡＮ特有のパラメータで事前構成することは、マシン・デバイスが、事前定義された周波数オフセットを受け取るためにＲＡＮと通信する必要がないので、特に有利である。しかし、特に、ＲＡＮの様々なロケーションの間で移動するマシン・デバイスに関して、事前選択された周波数オフセットを、ＲＡＮからマシン・デバイスへの明示的なメッセージによって変更する／更新することが望ましい可能性がある。
【００１４】
提案される考え方は、マシン・デバイスの速度がＲＡＮにおける受信側デバイスにおいて知られている場合に最も効率的である。この場合、受信される無線信号のそれぞれのドップラー偏移（周波数オフセット）は、前もって知られており、さらに提案される周波数オフセット・（および、場合により、時間オフセット）ホッピング・パターンの第１のポイントのための基礎として使用され得る。
【００１５】
別の変形形態において、符号化された情報は、マシン・デバイスを識別するための識別情報、および／またはマシン・デバイスのステータスについて無線アクセス・ネットワークに知らせるためのステータス情報を備える。マシン・デバイスが、単一の量、例えば、温度、応力などが事前定義された範囲内にあるかどうかを観測するだけのセンサ・デバイスである場合、測定される量がその特定の範囲を外れるとすぐに、或るＲＡＣＨプリアンブル系列がセンサ・デバイスによって送信されるだけであることが可能である。この場合、センサ・デバイスによって、このＲＡＣＨプリアンブルが送信されることは既に、センサ・デバイスによって観測されている量に問題があることを示すステータス情報である。
【００１６】
さらなる変形形態において、ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルは、ランダム・アクセス・チャネルを介するマシン・デバイスと無線アクセス・ネットワークの間のそれまでの成功した通信の電力レベルに基づいて選択された電力レベルを使用して送信される。前述したとおり、ＲＡＮ接続は、増加する電力レベルでアップリンク伝送を使用して、ＲＡＣＨ手順（ランダム・アクセス）を介して保証される。このため、ＲＡＣＨ手順は、ＲＡＣＨ手順のセットアップの成功が達せられるまで、すなわち、ＲＡＮが、ＲＡＣＨプリアンブルを復号することができるまで、様々な電力ランプアップ・ステップを有することが可能である。
【００１７】
成功したＲＡＣＨ手順の最後の電力ランプアップ・レベルは、マシン・デバイスの中への格納が可能である。次のネットワークＲＡＣＨ手順に関して、格納された電力ランプアップ・レベル、または、例えば、格納されたレベルより１ステップ下の電力ランプアップ・レベルが使用されて、このため、ステップの数が減らされ、さらにその結果、ＲＡＣＨ手順の電力消費量を減らすことが可能である。このアプローチは、固定型（移動性ではない）センサ（例えば、橋に取り付けられた、または交通量を報告するために規定された交通地点におけるセンサなど）に関して使用された場合、最も効果的である。
【００１８】
本発明のさらなる態様は、ランダム・アクセス・チャネルを介して無線アクセス・ネットワークに複数のランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルを送信するために適合された送信ユニットと、ランダム・アクセス・チャネルを介して無線アクセス・ネットワークに供給されるべき情報を符号化するための符号化ユニットとを備え、符号化ユニットは、送信ユニットによって送信されるべきランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル間の周波数オフセットを（事前）選択することによって情報を符号化するように適合される、（マシン）デバイス、特にセンサ・デバイスに関する。
【００１９】
（マシン）デバイスは、通常、低い機能を提供し、低価格であるとともに、あまり多くのエネルギーを消費してはならないものの、通常、他のデバイス、例えば、ユーザ（ユーザ機器）との対話のために使用されるワイヤレス・モバイル端末装置は、ＲＡＮに情報を転送するためにランダム・アクセス・チャネルを使用するさらなる機能を備えていてもよいことが当業者には認識されよう。
【００２０】
一実施形態において、符号化ユニットは、情報を符号化するためのランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル間のタイミング・オフセットを選択するようにさらに適合される。周波数オフセットに加えて、タイミング・オフセットが、ＲＡＣＨプリアンブル間に設けられて、ＲＡＮに情報を送信するために時間−周波数パターンの使用を許可することが可能である。ＲＡＣＨプリアンブル系列のすべてのプリアンブルに関して同一のタイミング・オフセットが使用され得るものの、その系列の相次ぐプリアンブル間のタイミング・オフセットを変更して、符号化に関してさらなる自由度をもたらすことも可能であり得る。
【００２１】
別の実施形態において、符号化ユニットは、情報を符号化するために、ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルのコンテンツ、特にランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルの系列番号を選択するようにさらに適合される。また、供給されるべき情報は、ＲＡＣＨプリアンブルのコンテンツを使用して符号化されてもよい。符号化に関する、このさらなる自由度を使用することによって、特定の量の情報を送信するために要求されるＲＡＣＨプリアンブルの数が減らされて、無線ネットワーク・リソースの効率的な使用によってランダム・アクセス・チャネルを過負荷にすることが回避可能である。
【００２２】
別の実施形態において、マシン・デバイスは、ランダム・アクセス・チャネルを介する通信のために無線アクセス・ネットワークの事前構成されたネットワーク構成パラメータ、特に、事前構成された高位の層のパラメータを使用するように適合される。エネルギー効率のよいセンサ・ノード実施形態に関して、ネットワーク事前構成が、現場におけるセンサの最初のセットアップ（設置）中にその場でアップロードされ得る。この目的で、上位の層のパラメータ、すなわち、ネットワーク特有の層２のパラメータ、およびセル特有の層３のパラメータなどの、物理層より上の層からのパラメータが、ＲＡＮのシステム情報から読み取られ、さらに、通常、マシン・デバイスの（現場における）設置中に、マシン・デバイスにアップロードされる。層２手順パラメータ、および層３手順パラメータは、次に、マシン・デバイスの中に格納可能であり、さらにマシン・デバイスの寿命全体にわたって、または次の更新期間（例えば、関係のあるネットワーク・パラメータ変化が生じた場合）まで使用可能である。このようにして、マシン・デバイスにおいて、完全な層２および層３のハードウェアおよび／またはソフトウェアの統合の必要性は、存在しない。
【００２３】
さらなる態様が、前述したタイプの複数のマシン・デバイスを備えるマシン・ネットワークに関し、このマシン・ネットワークは、無線アクセス・ネットワークからネットワーク構成パラメータを受信するように、さらにこれらのネットワーク構成パラメータを、ランダム・アクセス・チャネルを介する無線アクセス・ネットワークとの通信のためにマシン・デバイスにおいて使用される事前構成されたネットワーク・パラメータ、特に上位の層のパラメータを更新するために複数のマシン・デバイスに配信するように適合されたマスタ・マシン・デバイスをさらに備える。そのようなマシン・ネットワークは、ＲＡＮを相手にしたマシン・デバイスの電力を多く消費するワイヤレス通信を回避するために特に有利である。
【００２４】
マシン・ネットワークにおいて、マスタ・マシン・デバイスは、無線アクセス・ネットワークからネットワーク構成パラメータを受信するために、さらに、例えば、ケーブル配線を介して、または、場合により、電力消費量の比較的少ない、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離ワイヤレス通信を使用して、マスタ・マシンに接続され得るその他のマシン・デバイスにそれらのパラメータを配信するのに使用される。
【００２５】
さらに別の態様は、ランダム・アクセス・チャネルを介して、前述した少なくとも１つのマシン・デバイスと通信するための受信側デバイス、特に基地局に関し、この受信側デバイスは、ランダム・アクセス・チャネル・プリアンブル間の周波数オフセットで、さらに、好ましくは、タイミング・オフセットで、さらに／またはその少なくとも１つのマシン・デバイスによって送信されるランダム・アクセス・チャネル・プリアンブルのコンテンツで符号化された情報を復号するように適合される。復号された情報に基づいて、この受信側デバイスを使用して、ＲＡＮによって特定のマシン・デバイスが識別可能であり、さらに、例えば、マシン・デバイスのステータスについてのさらなる情報が獲得可能である。
【００２６】
一実施形態において、受信側デバイスは、復号された情報を、無線アクセス・チャネル・プリアンブル間の事前構成された周波数オフセットおよび、好ましくは、事前構成されたタイミング・オフセット、および／または複数の異なるマシン・デバイスによって送信された無線アクセス・チャネル・プリアンブルのコンテンツについての格納された情報と比較することによってマシン・デバイスを識別するように適合される。
【００２７】
例えば、時間符号化および周波数符号化を使用する場合、すべてのマシン・デバイスのＲＡＣＨプリアンブルに関する固定の周波数オフセットおよびタイミング・オフセットを有するグリッドが、ＲＡＮにおいて規定可能である。各マシン・デバイスに関して、時間／周波数グリッド（周波数ホッピング・パターン）における事前選択された、好ましくは、一意の選定されたポイントが選択されて、受信側デバイスの中に、またはＲＡＮ内の別の場所に格納可能である。
【００２８】
本発明の別の態様は、前述した基地局の形態の受信側デバイスと、前述したタイプの複数のマシン・デバイスとを備える無線アクセス・ネットワークのためのセルに関する。このセルは、ＲＡＣＨを介してＭ２Ｍ通信を提供するＲＡＮの一部であり得る。この通信を実行するための前提条件は、ドップラー偏移を考慮に入れることを許す周波数範囲内で信号を復号可能であることをＲＡＮが提供することであり、このことは、例えば、ＬＴＥ（アドバンスト）標準の場合に、またはこの可能性を提供する他の標準の場合に当てはまる。
【００２９】
さらなる特徴および利点が、重要な詳細を示す図面の図を参照して、例示的な実施形態の後段の説明において説明され、さらに特許請求の範囲によって規定される。それらの個々の特徴は、独立して個々に実施されることも、それらの特徴のうちのいくつかが、任意の所望される組み合わせで実施されることも可能である。
【００３０】
例示的な実施形態が、概略の図面に示され、さらに後段の説明において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】複数のセンサ・デバイスにＲＡＣＨチャネルを介するＭ２Ｍ通信を提供する本発明によるセルを示す概略図である。
【図２ａ】図１のセンサ・デバイスのうちの１つによる複数のＲＡＣＨプリアンブルを送信する１つの方法に関する時間／周波数図である。
【図２ｂ】図１のセンサ・デバイスのうちの１つによる複数のＲＡＣＨプリアンブルを送信する別の方法に関する時間／周波数図である。
【図３】本発明によるマシン・ネットワークを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
「プロセッサ」というラベルが付けられた任意の機能ブロックを含め、図に示される様々な要素の機能は、専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用を介して提供され得る。プロセッサによって提供される場合、それらの機能は、単一の専用プロセッサによって提供されることも、共有される単一のプロセッサによって提供されることも、いくつかが共有され得る複数の個別のプロセッサによって提供されることも可能である。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に指すものと解釈されるべきではなく、限定なしに、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）ハードウェア、ネットワーク・プロセッサ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）、ソフトウェアを格納するためのＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、および不揮発性ストレージを暗黙に含み得る。また、従来型、および／またはカスタムの他のハードウェアが含まれることも可能である。同様に、図に示されるいずれのスイッチも単に概念的である。それらのスイッチの機能は、プログラム・ロジックの動作を介して実行されても、専用のロジックを介して実行されても、プログラム制御と専用のロジックの対話を介して実行されてもよく、または手動で実行されることさえ可能であり、特定の技術は、文脈からより具体的に理解されるとおり、実施者によって選択可能である。
【００３３】
図１は、簡明のため１つ（セルＣ）だけが示される、複数のセルを有する、ＬＴＥ（アドバンスト）標準による無線アクセス・ネットワークＲＡＮを示す。セルＣは、基地局ＢＳを備え、さらに人間によって活性化されるサービスをサポートしないセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの形態の複数のマシン・デバイスにサービスを提供するとともに、１つ（ユーザ機器ＵＥ）だけが図１に示される、そのようなサービスをサポートするユーザ機器も備える。センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎ、ならびにユーザ機器ＵＥは、ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨを介して通信を実行して、基地局ＢＳを相手にした送信を初期に同期するために基地局ＢＳの注意を引く。
【００３４】
この実施例において、ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨは、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎのうちの特定のデバイスから基地局ＢＳに情報を供給するためにも使用される。この目的で、センサ・デバイス、例えば、第１のセンサ・デバイスＳ１が、図２ａ、図２ｂに示されるとおり、複数のＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３を、ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨを介して送信し、情報は、後段で概説されるとおり、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３の送信が実行される特定の仕方で符号化される。
【００３５】
図２ａに示される実施例において、３つのＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３が、第１のセンサ・デバイスＳ１によって時点ｔ０乃至ｔ３に相次いで送信され、時点ｔ０乃至ｔ３の相次ぐ時点の間に（一定の）タイミング・オフセットΔｔ／時間間隔が設けられる。さらに、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３が、互いに対する周波数オフセット＋Δｆ、−Δｆなどを使用して送信される。この実施例において、センサ・デバイスＳ１は、固定型であり、図２ａに０Ｈｚとして表される、ＲＡＣＨチャネルの公称周波数を外れない周波数で第１のＲＡＣＨプリアンブルＰ１を供給する。
【００３６】
第２のプリアンブルＰ２は、公称周波数に対してΔｆ＝＋１０００Ｈｚという正の周波数オフセットで送信されるのに対して、第３のプリアンブルＰ３は、ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨの公称周波数に対してΔｆ＝−１０００Ｈｚという負の周波数オフセットで送信される。
【００３７】
この実施例において、時間オフセットおよび周波数オフセットに関して同一の間隔が、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎのすべてに関して選択されて、周波数および時間における特定のポイント（周波数ホッピング・パターン）が各センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎに関して規定される２次元グリッドが規定され、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎのうちの特定のデバイスを一意に識別することを許す個別のシグネチャがもたらされる。
【００３８】
図２ａの実施例において、第１のセンサ・デバイスＳ１の識別は、それぞれの時刻ｔ０、ｔ１、およびｔ２に送信される値０、＋１、−１を有する、相次ぐ３つの周波数オフセットの（一意の）シグネチャを識別することによってもたらされる。図２ａは、時間／周波数グリッドの簡単な例を示すに過ぎないこと、および異なる周波数オフセットの数も、ＲＡＣＨプリアンブルの相次ぐ送信の数もともに、図２ａに示される数より多いことも、少ないことも可能であることが理解されよう。同様に、第２のセンサ・デバイスＳ２が、例えば、０、−１、＋１などである周波数オフセットの系列によって識別され得る。
【００３９】
また、図２ａは、アップリンクＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３の電力レベルｐも示す。ＲＡＣＨ手順中、ＲＡＮとの通信の成功を許す電力レベルが達せられるまで、様々な（離散的な）電力ランプアップ・ステップが実行されなければならない。最後の電力ランプアップ・レベル、すなわち、ＲＡＣＨ手順の成功を許す電力レベルが、センサ・デバイスＳ１の中に格納される。後続のＲＡＣＨ手順において、この格納された電力レベルが、第１のランプアップ・レベルとして使用可能であり、またはこの格納された電力レベルのすぐ下の電力レベルが、後続のＲＡＣＨ手順の第１の電力レベルとして使用可能である。このようにして、要求される電力ランプアップ・ステップの数がより少なくなるので、ＲＡＣＨ手順の電力消費量が低減され得る。
【００４０】
異なる時点で送信されるＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３の系列を使用する代わりに、図２ｂに示されるとおり、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３のすべて、または少なくともいくつかを同一の時点ｔ０で送信することも可能である。通常、このオプションが使用される場合、情報を符号化するために異なる比較的多数の周波数レベルが要求される。周波数レベルの数を減らすために、ランダム・アクセス・ネットワークＲＡＮに供給されるべき情報は、この事例では、系列番号Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２である、特定のＲＡＣＨプリアンブルコンテンツを選択することによってさらに符号化され得る。このようにして、３つのＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３が、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３のコンテンツによって、図２ｂの図示では（単に簡単な図示のための）、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３の異なる３つの振幅によって区別可能であり、さらに特定のセンサ・デバイスＳ１の識別が、系列番号Ｃ０＝２、Ｃ１＝１、およびＣ２＝３を、複数のセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの事前定義されたシグネチャと比較することによって、ＲＡＮにおいて可能である。
【００４１】
前述したとおり、図２ｂのコーディングを図２ａのコーディングと組み合わせること、すなわち、周波数コーディングを時間コーディング、および／またはコンテンツ・コーディングと組み合わせることも可能である。いずれにしても、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３の様々な周波数は、ＬＴＥ標準に準拠する無線アクセス・ネットワークＲＡＮのこの実施例においてｅＮＢとして実施される、基地局ＢＳによって復号されなければならない。基地局ＢＳは、例えば、＋／−１０００Ｈｚ以上のオーダであることが可能な、ドップラー偏移に起因するオフセットだけＲＡＣＨの公称周波数を外れるＲＡＣＨ上で送信された信号を復号する能力を有するので、基地局ＢＳは、等間隔を有し、さらに、例えば、−３Δｆ、−２Δｆ、−Δｆから＋Δｆ、＋２Δｆ、＋３＋Δｆなどまでに及ぶ周波数オフセットなどのグリッドの範囲内のシグネチャとして情報を復号するのに使用され得る。さらに、基地局ＢＳは、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３のコンテンツを特定すること、およびこれらのＲＡＣＨプリアンブルのコンテンツを、そのコンテンツが受信された特定の時点および周波数と互いに関係付けることもできる。
【００４２】
基地局ＢＳが、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎによって供給されるステータス情報を利用することができるにはまず、特定のセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎを識別することが必須なので、基地局ＢＳは、受信されたＲＡＣＨプリアンブルの特定の周波数、時間、および／またはコンテンツを、センサ・デバイスのうちの特定のデバイスを識別することを許すシグネチャ（コーディング）として使用される、事前構成された周波数オフセットについての格納された情報、および、場合により、事前構成されたタイミング・オフセットおよびコンテンツについての格納された情報と比較する。
【００４３】
前段の説明では、すべてのセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎに関して同一の間隔の周波数オフセットを使用することが提案されているが、各センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎに関して、その特定のセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎを識別することを許す特定の周波数間隔、および／または特定の時間間隔（すなわち、特定の時間／周波数グリッド）を選択することによって、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎを区別することも可能であり得る。この場合、センサ特有のグリッドにおいて与えられるシグネチャ／パターンが、ＲＡＮにステータス情報を供給するように全体として使用され得る。
【００４４】
代替として、センサ特有のステータス情報を送信するために、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎが、例えば、送信された系列の中で最初の複数のＲＡＣＨプリアンブルである事前定義された数のＲＡＣＨプリアンブルによって識別されてもよく、その系列の残りのＲＡＣＨプリアンブルは、特定のセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎについてのステータス情報を無線アクセス・ネットワークＲＡＮに供給するために使用される。代替として、ＲＡＣＨ系列の送信だけで、その特定のセンサ・デバイスによって監視されるコンポーネント／マシンに何か不具合があることを示すのに十分であり得ることが理解されよう。特に、センサ・デバイスは、センサ・デバイスによって測定される量、例えば、温度が、目標とされる範囲を外れた場合に、ＲＡＣＨプリアンブルを送信するだけでもよい。
【００４５】
さらに、エネルギー効率のよいセンサ実施形態に関して、ネットワーク事前構成が、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの最初のセットアップ中にその場でアップロード可能であり、すなわち、運用者が、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎを現場で設置する際に、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎにサービスを提供するセルＣの無線ネットワークの（物理層より上の）上位の層の事前構成されたネットワーク特有のパラメータを格納することが可能である。
【００４６】
これらの上位の層のネットワーク・パラメータは、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの中に、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの寿命の全期間にわたって格納されてもよく（特に、静的センサ・デバイスの場合に）、または代替として、これらの上位の層のパラメータは、定期的に、もしくはセンサに関係のあるネットワーク・パラメータ変化が生じた際に更新されてもよい。このようにして、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎにおける上位のネットワーク層の完全なハードウェア統合および／またはソフトウェア統合がなしで済ませられることが可能である。
【００４７】
特に、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの更新または初期設定は、図３を参照して以下に説明される仕方で実行可能であり、図３は、無線アクセス・ネットワークＲＡＮからＬＴＥ標準の第２の層、および第３の層の現在のネットワーク構成パラメータＬＰ２、ＬＰ３を受信するように適合され（図１参照）、さらにこれらのネットワーク構成パラメータＬＰ２、ＬＰ３を、（スレーブ）センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎの中に現在、格納されている事前構成された半静的なネットワーク・パラメータＬＰ２Ｓ、ＬＰ３Ｓを更新するために複数のセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎに配信するようにさらに適合されたマスタ・センサ・デバイスＭＳを備えるマシン・ネットワークＭＮを示す。
【００４８】
次に、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎが、センサ・パラメータＬＰ２Ｓ、ＬＰ３Ｓを更新する、すなわち、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎが、センサ・パラメータＬＰ２Ｓ、ＬＰ３Ｓを、マスタ・デバイスＭＳから最新で受信された値ＬＰ２、ＬＰ３で置き換える。図３の構成の利点は、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎ、およびマスタ・センサ・デバイスＭＳが、通常、短距離ワイヤレス通信標準、例えば、ＺｉｇＢｅｅ標準を使用し、このため、通信に関する電力消費量を低減する、配線ベース（ケーブル配線を介する）であることも、ワイヤレスであることも可能な通信のために特定のセンサ・インターフェースを使用することができることである。ＲＡＣＨプリアンブルは、センサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎからマスタ・センサ・デバイスＭＳを介してＲＡＮに送信されることも可能であることが理解されよう。
【００４９】
もちろん、マシン・ネットワークＭＮのセンサ・デバイスＳ１乃至Ｓｎは、ＲＡＣＨプリアンブルＰ１乃至Ｐ３をＲＡＮに直接に供給することも可能である。この目的で、図３に示される例示的なセンサ・デバイスＳｎは、ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨを介してＲＡＮとワイヤレス通信するための送信ユニットＴＵを備える。さらに、センサ・デバイスＳｎは、ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨを介して無線アクセス・ネットワークＲＡＮに供給されるべき情報を符号化するための符号化ユニットＥＵも備え、符号化ユニットＥＵは、前述の図２ａ、図２ｂを参照して説明した仕方で、すなわち、周波数の特定のパターン、および場合により、時間領域および／または符号／コンテンツ領域における特定のパターンを使用して、情報を符号化するように適合される。
【００５０】
前述した仕方で、セル内に散在する多数（例えば、数百）のセンサを相手にした（アクセス）ネットワークの通信は、ネットワークを過負荷にせず、さらにＭ２Ｍ通信のために無線ネットワーク・リソースを効率的に利用する仕方で扱われて、レガシー・サービス（例えば、音声）が、センサ・デバイスとのさらなる通信により低下することがないようにすることが可能である。
【００５１】
ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨを介して無線アクセス・ネットワークＲＡＮに符号化された情報を転送することは、センサ・デバイスに限定されないことが当業者には認識されよう。特に、人間の対話を許すユーザ機器ＵＥ（図１参照）が、このさらなる通信機能を備えることも可能である。
【００５２】
さらに、前段の説明は、ＬＴＥ（アドバンスト）標準に準拠する無線アクセス・ネットワークに関して与えられてきたものの、この説明は、ランダム・アクセス・チャネルを使用するとともに、ドップラー偏移を考慮に入れるために公称周波数を外れた或る周波数範囲内のランダム・アクセス・チャネルにおける信号を復号することを許す無線ネットワークにも同様によく当てはまり得ることが認識されよう。
【００５３】
本明細書のいずれのブロック図も、本発明の原理を実現する例示的な回路の概念図を表すことが当業者には認識されよう。同様に、フローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータ可読媒体として実質的に表され、さらに、したがって、コンピュータまたはプロセッサによって、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されるか否かにかかわらず、実行可能である様々なプロセスを表すことも認識されよう。
【００５４】
また、説明および図面は、本発明の原理を例示するに過ぎない。このため、当業者が、本明細書で明示的に説明されることも、図示されることもないものの、本発明の原理を実現するとともに、本発明の範囲内に含まれる様々な構成を考案することができることが認識されよう。さらに、本明細書に記載されるすべての実施例は、主に、本発明の原理、および当技術分野を進展させることに寄与する本発明者らによる概念を読者が理解することを助ける教示の目的だけを明確に意図しており、そのような具体的に記載される実施例および条件に限定することなしに解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態を記載する本発明のすべての説明、ならびにそれらの原理、態様、および実施形態の具体的な実施例は、それらの原理、態様、および実施形態の均等形態を包含することを意図している。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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