Device, reader, and device state transition method for random access

Abstract

A device state transition method for random access performed by a device includes receiving a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.

Description

DEVICE, READER, AND DEVICE STATE TRANSITION METHOD FOR RANDOM ACCESS

[0001] BACKGROUND OF DISCLOSURE

[0002] 1. Field of the Disclosure

[0003] The present disclosure relates to the field of communication systems, and more particularly, to a device / tag, a reader, and a device state transition method for random access, which can provide a good communication performance and / or provide high reliability.

[0004] 2. Description of the Related Art

[0005] In the past two decades, wireless communication for interconnecting millions or even billions of small and low power consumption devices or things with reduced capability to create “Internet of Things” (IoT) has attracted much attention in communication standard forums and deployment across various industries. When many of these IoT devices are interconnected to a network, which could be a local area private network for inventory in a warehouse or a wide area public network for transportation within / across cities, it can greatly improve productivity efficiency in an organization and increase comforts of life at home. Today a very commonly used IoT technology is Radio Frequency IDentification (RFID) , which typical consists of a reader and tags attached to objects. RFID tags are used in many areas, such as tracking production progress through the assembly line, identifying objects / containers in warehouses and logistics, charging road tolls from vehicles using eTags, authenticating passengers using ePassport in airports, etc.

[0006] However, the technology of RFID is primarily used for identification of objects, assets, people or animals from emitting a tag ID, the reading range is limited to just a few meters and it requires handheld scanning which leads to labor intensive and time-consuming operations or costly deployments of RFID portals / gates. Other IoT technologies include NarrowBand-IoT (NB-IoT) and massive Machine Type Communication (mMTC) developed by 3rd generation partnership project (3GPP) , which can provide much higher data rates and communication range / coverage, but at a cost of higher power consumption and implementation complexity. In turn, this translates into a higher device price and requires a battery to operate that needs to be replaced or recharged manually, which leads to high maintenance cost, serious environmental issues, and even safety hazards for some use cases.

[0007] Therefore, there is a need for a device / tag, a reader, and a device state transition method for random access, which can solve issues in the prior art and other issues.SUMMARY

[0008] In a first aspect of the present disclosure, a device state transition method for random access performed by a device, includes receiving a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.

[0009] In a second aspect of the present disclosure, a device includes a receiver configured to receive a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.

[0010] In a third aspect of the present disclosure, a device includes a memory, a transceiver, and a processor coupled to the memory and the transceiver. The device is configured to perform the above method.

[0011] In a fourth aspect of the present disclosure, a device state transition method for random access performed by a reader, includes transmitting a paging message to a device, wherein the paging message is associated with at least  one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.

[0012] In a fifth aspect of the present disclosure, a reader, includes a transmitter configured to transmit a paging message to a device, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.

[0013] In a sixth aspect of the present disclosure, a reader includes a memory, a transceiver, and a processor coupled to the memory and the transceiver. The reader is configured to perform the above method.

[0014] In a seventh aspect of the present disclosure, a non-transitory machine-readable storage medium has stored thereon instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the above method.

[0015] In an eighth aspect of the present disclosure, a chip includes a processor, configured to call and run a computer program stored in a memory, to cause a device in which the chip is installed to execute the above method.

[0016] In a ninth aspect of the present disclosure, a computer readable storage medium, in which a computer program is stored, causes a computer to execute the above method.

[0017] In a tenth aspect of the present disclosure, a computer program product includes a computer program, and the computer program causes a computer to execute the above method.

[0018] In an eleventh aspect of the present disclosure, a computer program causes a computer to execute the above method.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0019] In order to illustrate the embodiments of the present disclosure or related art more clearly, the following figures may be described in the embodiments are briefly introduced. It is obvious that the drawings are merely some embodiments of the present disclosure, a person having ordinary skill in this field can obtain other figures according to these figures without paying the premise.

[0020] FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a first Ambient-IoT (A-IoT) communication topology according to an embodiment of the present disclosure.

[0021] FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a second Ambient-IoT (A-IoT) communication topology according to an embodiment of the present disclosure.

[0022] FIG. 3 is a block diagram of a device / tag and a reader of communication in a communication network system according to an embodiment of the present disclosure.

[0023] FIG. 4 is a flowchart illustrating a device state transition method for random access according to an embodiment of the present disclosure.

[0024] FIG. 5 is a flowchart illustrating a device state transition method for random access according to an embodiment of the present disclosure.

[0025] FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an exemplary illustration of IoT device charging and discharging behaviors before an inventory / command communication process in IoT communication according to an embodiment of the present disclosure.

[0026] FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an exemplary illustration of the proposed clock-timer based method of device random access in an IoT communication process according to an embodiment of the present disclosure.

[0027] FIG. 8 is a block diagram of a device / tag for wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.

[0028] FIG. 9 is a block diagram of a reader for wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.

[0029] FIG. 10 is a block diagram of an example of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.

[0030] FIG. 11 is a block diagram of a system for wireless communication according to an embodiment of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0031] Embodiments of the present disclosure are described in detail with the technical matters, structural features, achieved objects, and effects with reference to the accompanying drawings as follows. Specifically, the terminologies in the embodiments of the present disclosure are merely for describing the purpose of the certain embodiment, but not to limit the disclosure.

[0032] There is a need for a new form / type of IoT devices, the new form / type of IoT devices can be densely deployed (e.g., 150 devices per 100m2) and still manageable by a network communication node. The new form / type of IoT devices can be supports a communication range of 10-50 m, a maximum data rate of 5 kpbs to convey tag ID, user, sensor and / or location / positioning information, a latency target between 1-10 seconds, infrequent transmissions (once in an hour / day / week) , and a positioning accuracy of 1-3 meters for indoor and several tends of meters for outdoor.

[0033] Additionally, the new form / type of IoT devices, once deployed, may be able to operate for a very long period of time without the need of a battery (e.g., for years) , such that the maintenance and operation costs are minimized, the form factor of a device can be small for easy application (e.g., sticker type of tags) and the device is safe to operate everywhere. As such, this gives rise to ambient powered IoT devices, where the device without any battery is powered purely by radio energy transmitted by a data communication triggering node (e.g., base station (BS) , user equipment (UE) ) or an external carrier wave node. But an Ambient-IoT (A-IoT) device may be equipped with a storage for energy harvested from radio waves for data processing and radio transmission at a later time.

[0034] As observed from the above operation requirements (coverage, data type and data rate, latency, transmission frequency and positioning) , which are higher than RFID, the intended use cases for A-IoT devices include: 1. Indoor inventory: automated warehousing, medical instruments inventory management and positioning, non-public network for logistics, automobile manufacturing, airport terminal  / shipping port, smart homes, automated supply chain distribution, fresh food supply chain, end-to-end logistics, electronic shelf label. 2. Indoor command: online modification of medical instruments status, device activation and deactivation, elderly health care, device permanent deactivation.

[0035] Types of A-IoT devices / tags:

[0036] Considering the limited size and complexity required by practical applications for battery less A-IoT devices with no energy storage capability or A-IoT devices with limited energy storage that do not need to be replaced or recharged manually, the output power of energy storage unit is typically from a few μW to a few hundreds of μW. In general, it is expected that A-IoT devices are categorized into the following types.

[0037] Lower peak power consumption A-IoT devices / tags (afew μW) are equipped with energy storage, neither downlink (DL) nor uplink (UL) amplification in the device. Device’s UL transmission is backscattered on a carrier wave provided externally.

[0038] Higher peak power consumption A-IoT devices / tags (afew hundreds of μW) has energy storage, both DL and / or UL amplification in the device. The device’s UL transmission may be generated internally by the device, or be backscattered on a carrier wave provided externally.

[0039] A-IoT communication topologies:

[0040] FIG. 1 illustrates a first Ambient-IoT (A-IoT) communication topology according to an embodiment of the present disclosure. That is topology 1: Direct data and signaling communication between BS and A-IoT devices. FIG. 2 illustrates a second Ambient-IoT (A-IoT) communication topology according to an embodiment of the present disclosure. That is topology 2: Data and signaling communication between BS and A-IoT devices via an intermediate node. Different from RFID devices, where a handheld reader or an expensive RFID portal / gate is used to obtain ID information from the tags, A-IoT devices are expected to exchange data and signaling information with a base station (BS) directly or via an intermediate node acting like an information relay  / transfer point as shown by the above Topology 1 and Topology 2 illustrations.

[0041] In Topology 1 (direct communication between BS and A-IoT) , A-IoT devices / tags directly communicates in both directions (DL and UL) with a BS. The communication between the BS and A-IoT devices / tags includes data information (e.g., tag IDs, sensor information, positioning, etc. ) and signaling information (paging, random access, configuration details, scheduling information, etc. ) The carrier wave node has two main functions in Topology 1; one it provides to A-IoT devices additional energy that is needed for processing DL information from the BS and performing UL transmission to the BS when the separation distance is far (i.e., pathloss is high) ; second it provides a UL carrier wave on which A-IoT devices perform backscattering transmission to resolve a full-duplex and a spectrum usage regulation issue when a Frequency Division Duplexing (FDD) spectrum band is used for A-IoT operation. Since the BS directly communicates with A-IoT devices / tags to exchange commands and data information, it is also commonly referred to as the ‘reader’ in A-IoT communication.

[0042] In Topology 2 (indirect communication between BS and A-IoT devices via an intermediate node) , as mentioned previously, the intermediate node (which could be a UE or a repeater under the BS control) relays  / transfers data and signaling information between BS and A-IoT devices. The intermediate node UE directly communicates with BS and relays information from BS in the DL to A-IoT devices and also relays information from A-IoT devices to BS in the UL over the existing cellular Uu interface. For simplicity, let’s refer this bidirectional communication between BS and intermediate node as “Uu DL and UL” . At the same time, the intermediate node UE also directly communicates with A-IoT devices for relaying information between BS to A-IoT devices. Since the intermediate node UE is the communication node that directly exchange commands and data information with A-IoT devices / tags, it is referred to as the ‘reader’ in A-IoT Topology 2. This Topology 2 is typically used in a scenario where BS is located in outdoor and A-IoT devices are located in indoor, and an intermediate UE provides helps to both BS and A-IoT devices to communication with each other.

[0043] As seen in both Topology 1 and Topology 2, there is only one central communication node (i.e., a ‘reader’ ) that exchange commands and data information directly with A-IoT devices / tags, for simplicity, let’s refer this bidirectional communication between the reader and A-IoT devices / tags as “reader-to-device” (R2D) and “device-to-reader” (D2R) communications. And let’s further define the communication channel in the physical layer for  transmitting command, control and data information in R2D communication as “physical reader device channel” (PRDCH) and the communication channel in the physical layer for transmitting response, control and data information in D2R communication as “physical device reader channel” (PDRCH) .

[0044] Synchronization in cellular communication:

[0045] In cellular communication, it is essential for UEs (e.g., a smartphone UE after power on or moving from one cell to another) to perform cell selection and re-selection procedures to constantly search for a “best cell” to camp on or to be connected with in order to have a best available link quality and service. To achieve this, a UE should first identify all detectable cells (e.g., 3G, 4G, 5G, etc. ) , determine which cells are accessible (as some cells may be barred from access and some may belong to a different cellular network operator) and measure which cell provides the best signal strength (among the ones that are accessible to the UE) . Once this process is completed, the UE makes a connection to the network (e.g., a gNB) and reports its measurements to finalize the cell camping or cell handover procedure. As described, this entire process includes cell searching and communication with a gNB. To provide all these functionalities to the UE in a cellular communication system, synchronization signals and essential system information are constantly and periodically broadcasted by a cell’s BS.

[0046] The synchronization signals transmitted by the BS primarily serve a few essential functions in a 5G cellular system, including at least one of the followings: 1. Enable UE identification of a radio carrier frequency within a spectrum band and maintaining UE’s frequency synchronization to the cell’s radio carrier. 2. Provide a reference point in time for which UEs are able to determine and derive radio communication frame, subframe and slot boundaries (time synchronization) . 3. Support beam sweeping and beam management operation when UE reports a best synchronization signal block index.

[0047] In a frequency division duplex (FDD) spectrum band, the communication between BS and UEs in a cell is carried out over a pair of a DL and a UL frequency carrier. Due to spectrum regulations, the BS transmits (UE receive) all signals and channels only in the DL carrier, and UEs transmit (BS receive) in the UL carrier. As such, all UEs in a cell need to firstly monitor and detect synchronization signals transmitted from the BS to achieve both frequency and time synchronization to the cell’s DL carrier. Then based on a pre-defined frequency separation between DL and UL frequency carriers in a FDD band, a UE derives the exact frequency for the UL carrier of the cell, tunes its radio frequency (RF) oscillator to the desired / derived frequency, and transmits in the UL carrier at a radio frame and slot timing that are aligned with the DL carrier. In a time division duplex (TDD) spectrum band, on the other hand, DL (BS transmit) and UL (UE transmit) communication between the BS and UEs in a cell is performed on a same frequency carrier but separated in different time instances (i.e., subframes or slots) to avoid a full duplexer issue. Since the same carrier frequency is used in both DL and UL, the synchronization signals transmitted in the DL is directly used by UEs in setting the UL carrier frequency. Thus, no frequency tuning or retuning is required in the UE RF oscillator to perform UL transmissions. As seen, in both FDD and TDD cellular systems, the carrier frequency and timing in which the UE performs its UL transmissions are fully relied and derived base on the DL synchronization signals transmitted from the cell’s BS. Due to mobility of UEs moving across different cells, new UEs could power-on at any time in a cell, and existing idle and connected UEs need to constantly monitor and measure signal strength of neighbor cells all the time, the synchronization signals are always and constantly transmitted by the BS to support these functions.

[0048] Device energy harvesting:

[0049] An A-IoT device / tag without any battery may need to rely on an external power source in order to communicate (for both transmission and reception in R2D and D2R) with a BS or an intermediate UE. For RFID applications, depending on the use case and operating environment, typical external power sources include solar / light energy, heat energy, wind energy, RF energy, kinetic energy and etc. As A-IoT communication is primarily designed to operate in an indoor static environment (e.g., warehouses factories and homes) and logistic / transportation usages (e.g., inventory, food / parcel transportation and electronic shelf labels) where the environment is likely to provide no exposure to lights, high temperature, wind, motion and movements, the only viable power source that can be considered for A-IoT devices / tags to harvest energy for storage is wireless RF signals (since the devices / tags are equipped with RF antennas for wireless communication anyway) . As such, A-IoT devices / tags should harvest / convert energy in the received RF signals that are not intended for A-IoT communication (i.e., R2D transmissions) and store the RF energy in an internal capacitor for later use (such as R2D reception, data processing and D2R transmission) . It is important to note that received RF signals in an A-IoT device / tag cannot be used for both energy harvesting / charging and R2D communication or signal backscattering at the same time due to device architecture is expected to be very simple. Therefore, the energy harvesting / charging and R2D communication operations in an A-IoT device are expected to operate in a time-division multiplexed (TDM) manner.

[0050] When an A-IoT device / tag receives RF signals for energy harvesting / charging, there is no distinction in the kind of RF signals that can be used for the energy harvesting / charging, as long as the RF signals are received in the radio spectrum that the A-IoT device / tag is designed to operate. Therefore, wireless energy sources could include any RF signal transmitted by a BS, an intermediate UE, a designated / dedicated RF emitter for wireless energy charging or an interference node. Typically, the size of a capacitor for energy storage is in a range between 1μF (for a lower peak power consumption A-IoT device / tag) and 10μF (for a higher peak power consumption A-IoT device / tag) . Beside the capacitor size for energy storage in a device / tag, RF energy charging efficiency also depends on the emitting power of the RF signals and the distance between the RF energy source (s) and the device / tag. Generally, the higher the received power the higher the RF energy conversion rate. As such, the energy harvesting time require to fully charge an A-IoT device / tag could range from a few milliseconds to several tens of seconds. In a practical deployment, a mixture of lower and higher power consumption devices / tags is expected in an A-IoT communication system.

[0051] In some embodiments of the present disclosure of device state transition method for a device / tag to communicate with a reader, it is proposed that the method uses a clock-timer based determination of device / tag state transition to maximize the device / tag energy storage level to complete a round of inventory or command process in IoT communication. Other benefits from adopting the proposed clock-timer based method for device state transition include also: 1. Maximizing the chance that a device / tag is able to complete a round of inventory or command process with a reader. 2. Minimizing the occurrences that a device needs to perform multiple rounds of inventory or command process. 3. Reducing the delay / latency of making an inventory of multiple devices / tags in an IoT communication system.

[0052] FIG. 3 illustrates that, in some embodiments, a device / tag 10 and a reader 20 of communication in a communication network system 30 according to an embodiment of the present disclosure are provided. The communication network system 30 includes the device / tag 10 and the reader 20. The device / tag 10 may include a memory 12, a transceiver 13, and a processor 11 coupled to the memory 12 and the transceiver 13. The reader 20 may include a memory 22, a transceiver 23, and a processor 21 coupled to the memory 22 and the transceiver 23. The  processor 11 or 21 may be configured to implement proposed functions, procedures and / or methods described in this description. Layers of radio interface protocol may be implemented in the processor 11 or 21. The memory 12 or 22 is operatively coupled with the processor 11 or 21 and stores a variety of information to operate the processor 11 or 21. The transceiver 13 or 23 is operatively coupled with the processor 11 or 21 and transmits and / or receives a radio signal.

[0053] The processor 11 or 21 may include application-specific integrated circuit (ASIC) , other chipset, logic circuit and / or data processing device. The memory 12 or 22 may include read-only memory (ROM) , random access memory (RAM) , flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device. The transceiver 13 or 23 may include baseband circuitry to process radio frequency signals. When the embodiments are implemented in software, the techniques described herein can be implemented with modules (e.g., procedures, functions, and so on) that perform the functions described herein. The modules can be stored in the memory 12 or 22 and executed by the processor 11 or 21. The memory 12 or 22 can be implemented within the processor 11 or 21 or external to the processor 11 or 21 in which case those can be communicatively coupled to the processor 11 or 21 via various means as is known in the art.

[0054] In some embodiments, the transceiver 13 is configured to receive a paging message from the reader 20, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process. This can solve issues in the prior art and other issues and / or improve communication performance and reliability.

[0055] In some embodiments, the transceiver 23 is configured to transmit a paging message to the device / tag 10, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process. This can solve issues in the prior art and other issues and / or improve communication performance and reliability.

[0056] FIG. 4 illustrates a device state transition method for random access 410 according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, the method 410 includes: an operation 412, receiving a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process. This can solve issues in the prior art and other issues and / or improve communication performance and reliability.

[0057] In some embodiments, the at least one parameter includes: at least one target device or at least one target group of devices, which is represented by at least one device identifier (ID) , at least one group ID, or at least one destination ID; a type of Internet of Things (IoT) traffic, communication or process; a number of random access (RA) procedure steps; a target device type; a paging repeat indication; a value for N indicating a total number of RA occasions for a triggered IoT traffic, communication or process, where the total number of RA occasions is derived as 2N; and / or a time length for a RA procedure or occasion. In some embodiments, the type of IoT traffic, communication or process includes an IoT inventory process or an IoT command process. In some embodiments, the number of RA procedure steps includes a 2-step RA procedure or a 4-step RA procedure. In some embodiments, the target device type includes a type 1 device, a type 2a device, or a type 2b device. In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined and / or indicated by the reader. In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps.

[0058] In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is indicated by the reader through the control information signaling. In some embodiments, when multiple time lengths are pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, the control information signaling is used to indicate an index of pre-defined time lengths. In some embodiments, when no time length is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, a value of one time length is signaled by the reader in the control information signaling. In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is a first duration or a minimum duration. In some embodiments, the control information signaling is carried in a physical reader to device channel (PRDCH) and is received by the device at a beginning of the inventory process or the command process. In some embodiments, the beginning of the inventory process or the command process is a time when the paging message is received by the device triggering the inventory process or the command process or a time just prior to the paging message received by the device.

[0059] In some embodiments, a value of N is increased or decreased by the reader during the inventory process or the command process to adjust a remaining number of RA occasions. In some embodiments, the method further includes selecting a first RA occasion within the total number of RA occasions determined by 2N and selecting a second RA occasion within a current process, wherein a time gap between the first RA occasion and the second RA occasion is according to a minimum number of occasions apart from each other. In some embodiments, the method further includes determining a state transition according to at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion. In some embodiments, the state transition includes a transition from an on / available state to a sleep / unavailable state and / or a transition from the sleep / unavailable state to the on / available state.

[0060] In some embodiments, the device is configured to transit to the on / available state for the at least one selected RA occasion to perform the RA procedure or occasion with the reader and remain in the sleep / unavailable state for energy harvesting / re-charging. In some embodiments, when the time length for the RA procedure or occasion is a minimum duration, the device determines the state transition according to n times the minimum duration. In some embodiments, when the device transits to the on / available state earlier than a start of the at least one selected RA occasion, the device monitors a channel until a next paging message or a next paging repeat indication is received by the device. In some embodiments, if the next paging message or the next paging repeat indication does not indicate the at least one selected RA occasion, the device transits to the sleep / unavailable state, resumes an energy harvesting / re-charging function, and determines a next state transition according to the at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion.

[0061] In some embodiments, the term “ / ” can be interpreted to indicate “and / or. ” The term “configured” can refer to “pre-configured” and “network configured” . The term “preset” , “pre-defined” or “pre-defined rules” in the present disclosure may be achieved by pre-storing corresponding codes, tables, or other manners for indicating relevant information in devices. The specific implementation is not limited in the present disclosure. For example, “preset” and “pre-defined” may refer to those defined in a protocol. It is also to be understood that in the disclosure, “protocol” may refer to a standard protocol in the field of communication, which may include, for example, a relevant protocol applied in the future communication system, which is not limited in the present disclosure.

[0062] FIG. 5 illustrates a device state transition method for random access 510 according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, the method 510 includes: an operation 512, transmitting a paging message to a device, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling,  and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process. This can solve issues in the prior art and other issues and / or improve communication performance and reliability.

[0063] In some embodiments, the at least one parameter includes: at least one target device or at least one target group of devices, which is represented by at least one device identifier (ID) , at least one group ID, or at least one destination ID; a type of Internet of Things (IoT) traffic, communication or process; a number of random access (RA) procedure steps; a target device type; a paging repeat indication; a value for N indicating a total number of RA occasions for a triggered IoT traffic, communication or process, where the total number of RA occasions is derived as 2N; and / or a time length for a RA procedure or occasion. In some embodiments, the type of IoT traffic, communication or process includes an IoT inventory process or an IoT command process. In some embodiments, the number of RA procedure steps includes a 2-step RA procedure or a 4-step RA procedure. In some embodiments, the target device type includes a type 1 device, a type 2a device, or a type 2b device. In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined and / or indicated by the reader. In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps.

[0064] In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is indicated by the reader through the control information signaling. In some embodiments, when multiple time lengths are pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, the control information signaling is used to indicate an index of pre-defined time lengths. In some embodiments, when no time length is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, a value of one time length is signaled by the reader in the control information signaling. In some embodiments, the time length for the RA procedure or occasion is a first duration or a minimum duration. In some embodiments, the control information signaling is carried in a physical reader to device channel (PRDCH) and is transmitted by the reader at a beginning of the inventory process or the command process. In some embodiments, the beginning of the inventory process or the command process is a time when the paging message is transmitted by the reader triggering the inventory process or the command process or a time just prior to the paging message transmitted by the reader. In some embodiments, a value of N is increased or decreased by the reader during the inventory process or the command process to adjust a remaining number of RA occasions.

[0065] In some embodiments, a time gap between a first selected RA occasion and a second selected RA occasion is according to a minimum number of occasions apart from each other. In some embodiments, a state transition is according to at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion. In some embodiments, the state transition includes a transition from an on / available state to a sleep / unavailable state and / or a transition from the sleep / unavailable state to the on / available state. In some embodiments, the on / available state for the at least one selected RA occasion is used to perform the RA procedure or occasion and the sleep / unavailable state is used for energy harvesting / re-charging. In some embodiments, when the time length for the RA procedure or occasion is a minimum duration, the state transition is according to n times the minimum duration. In some embodiments, the on / available state is earlier than a start of the at least one selected RA occasion, and a channel is monitored until a next paging message or a next paging repeat indication transmitted by the reader. In some embodiments, if the next paging message or the next paging repeat indication does not indicate the at least one selected RA occasion, a next state transition is according to the at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion.

[0066] Examples:

[0067] FIG. 6 illustrates an exemplary illustration of IoT device charging and discharging behaviors before an inventory / command communication process in A-IoT communication according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 7 illustrates an exemplary illustration of the proposed clock-timer based method of device random access in an IoT communication process according to an embodiment of the present disclosure. In some examples, in order for the IoT industry to be successful, it is crucial that the communication access link between the reader and the devices to be reliable and efficient. If a IoT device is reliant on harvesting ambient radio energy to power its operation, the design of the communication protocol should be as simple and power efficient as possible, without a complicated procedure and excessive processing at the device end. However, when an IoT reader performs inventory / query of multiple devices at the same time within a round of communication process, it is natural and inevitable that extra delay / communication latency will be created for the devices / tags.

[0068] For the existing slotted-ALOHA access mechanism used in the Radio Frequency IDentification (RFID) system, devices that are intended for an inventory process are always assumed to be fully charged or the system provides an external power source to ensure the devices will be powered and have sufficient energy to endure at least a round or two of inventory processes. Furthermore, for the existing slotted-ALOHA access mechanism in the RFID system, since it does not employ any transmission (Tx) collision handling or avoidance mechanism to cater for a large number of devices to simultaneously connect and communicate with a reader (as it relies on processing one device at a time in a time-division multiplexing (TDM) manner) , the number of devices that can be handled / treated in a single inventory process would be small. And hence, the total / entire time duration in a RFID process would expect to be short. The amount of required energy to sustain a round of process is also small as such. Therefore, there is never an issue in the RFID system that a device will run out of energy during a round of process, and that, the communication access mechanism would not need to take into account of energy saving or conserving energy for the devices.

[0069] On the other hand, the Ambient Internet of Things (A-IoT) system currently being study in 3rd Generation Partnership Project (3GPP) is expected to handle  / make an inventory of hundreds and even up to thousands of devices within a service area in a warehouse or a factory. Therefore, it is required for an A-IoT device to be able to sustain its operating time within at least one round of inventory process, which could be a long duration of time of up to tens of seconds. Based on some study analysis shown in 3GPP, a lower power consumption device with a 10μF energy storage capacitor could only last in a range between 2.5 to 15 seconds (subject to device implementation) without additional energy harvesting and the device is assumed to be fully charged at the beginning of the inventory process. However, a such fully charged assumption for all devices in practice may not be possible.

[0070] As detailed earlier, an A-IoT device / tag may run out of energy in its storage during a communication process if the storage size is small and the process is long (including both reception Rx and transmission Tx) . In a case of an A-IoT reader tries to conduct an inventory process for a single or multiple device / tags in a factory or warehouse, the reader would need to provide pre-charging of energy to the devices / tags before starting the inventory communication process. The pre-charging time could be long (e.g., in the order of tens of seconds) to account for energy harvesting efficiency of different devices / tags in the coverage area. Some devices / tags may be charged quickly (e.g., due to a short distance to the RF energy source, the reader) and power-ON / wake-up early, while some may power-ON / wake up later as illustrated in FIG. 6. Usually, once a device / tag that powers-ON / wakes-up before an inventory communication process, it will start to monitor the radio channel for any transmission from the reader (i.e., perform radio frequency (RF) reception and baseband decoding) and its energy in the storage will begin to deplete immediately  (e.g., Device 1 to 4 in FIG. 6) . Therefore, naturally, the energy storage level of an early power-ON / wake-up device at the end of pre-charging time (which is the beginning of the inventory process) would not be full (i.e., not 100%) , since it has been monitoring the channel for a period of time. As such, this creates a potential issue / problem that the remaining energy of the device / tag in the storage may not be sufficient to complete the inventory communication process. Given the above pre-charging operation and the likelihood that the energy storage level will not be 100%for most of A-IoT devices at the beginning of an inventory process, if the same slotted-ALOHA access mechanism from RFID is reused for A-IoT system with large number of devices accessing at the same time, it is expected that many of these A-IoT devices will not sustain the long inventory process (due to the TDM access mechanism and the lack of Tx avoidance) .

[0071] Moreover, in the existing slotted-ALOHA access mechanism, the time duration of an ALOHA slot has a variable length because an on-going inventory procedure could be terminated by the reader when it detects a Tx collision from multiple devices trying to respond to or communicate with the reader at the same time, the reader will then initiate the next round of inventory at any time (i.e., immediately) . Although this access mechanism property in the existing slotted-ALOHA may seem to be efficient in cutting down the wait time for the devices by quickly sending the next inventory query for the next slot, but this would require the devices to stay power-ON and constantly monitor the channel for potentially a new round of access, so that the devices do not miss-out their opportunities to send responses and complete the inventory process. As can be seen, this is a rather energy consuming operation for the devices, and it would not be suitable for the A-IoT system operation that is currently under study in 3GPP.

[0072] In general, the sustainable operating time of a device / tag during an inventory communication process depending on various factors, such as the remaining energy, energy consumption rate for Rx and Tx operations, device energy storage size, waiting time within the inventory communication process, occurrence of collision (s) , and etc. It is hard to estimate or calculate the sustainable operating time in advance, even for the device / tag itself as some factors are not controllable or predictable (e.g., number of devices / tags in the system, collision probability, and wait time from scheduling) . Therefore, in the present disclosure of inventive method of radio channel access in IoT communication, it is proposed to prolong the sustainability of a device operating time by providing opportunities to the device to perform energy harvesting / re-charging such that it will always have sufficient energy in its storage capacitor to complete the inventory process, regardless of the time duration for the entire round of process, even if the device selected the very last access occasion within a process.

[0073] Proposed method of random access in IoT communication:

[0074] In order to perform and complete an inventory of one or multiple devices / tags in a factory production line or warehouse, or to perform a command type of IoT communication to just one device / tag (e.g., in a home environment setting) , it is necessary to use a random access (RA) procedure of 2 or 4 steps of message exchanges between a IoT reader and devices.

[0075] In some examples, a random access (RA) procedure of 2 steps of message exchanges between a IoT reader and devices includes: the reader transmits a paging message as a first step (e.g., a message 0, Msg. 0) indicating who is the target device (s) that the reader is intending to communicate with. In the paging message, the reader could further indicate the intended type of IoT communication (e.g., inventory or command) , number of steps (which could be implicitly derived from the type of IoT communication) , target device type (e.g., type 1, type 2a, type 2b) , and whether the paging is repeated within an inventory / command process (e.g., when more than one RA occasion is configured or  indicated) . After the initiating paging message, the next step (Step 2) is for the device to send a response message (as a message 1, Msg. 1) containing data information and / or acknowledgement to the received paging message.

[0076] In reference to diagram 100 in FIG. 6, to initiate a 4-step RA procedure, the reader transmits a paging message as a first step (e.g., a message 0, Msg. 0) indicating who is the target device (s) that the reader is intending to communicate with. In the paging message, the reader could further indicate the intended type of IoT communication (e.g., inventory or command) , number of steps (which could be implicitly derived from the type of IoT communication) , target device type (e.g., type 1, type 2a, type 2b) , and whether the paging is repeated within an inventory / command process (e.g., when more than one RA occasion is configured or indicated) . After the initiating paging message, the next step (Step 2) is for the device to send a RA sequence (as Msg. 1) indicating device’s intention and attempt to access the initiated RA procedure. As Step 3, the reader sends a response in Msg. 2 to the device if device’s RA access attempt (Msg. 1) is successfully received by the reader. In Step 4, the device provides an acknowledgement in Msg. 3 to the Msg. 2 that the device received in Step 3. It is only when all these messages (the paging, Msg. 1, Msg. 2 and Msg. 3) are transmitted and received by the corresponding nodes, the initiated RA procedure is then considered as complete for the device; otherwise, the device may re-attempt the RA procedure in another RA occasion. In reference to diagram 100 in FIG. 7, three 4-step RA procedures are illustrated where each RA procedure is initiated separately by a corresponding paging message (104, 105 and 106) .

[0077] To trigger a round of inventory or command process, which may be used by a IoT reader to conduct one or more of RA procedures with multiple devices, the reader firstly determines a total number of RA occasions (2N) needed for the process (e.g., based on a known number of intended devices or past experience of inventory processes) and signals the value N at the beginning of the inventory or command process, where one RA occasion corresponds to only one RA procedure. In reference to diagram 100 in FIG. 7, three RA occasions are illustrated (101, 102 and 103) within a round of inventory or command process of 2N RA occasions. For example, a total of 16 RA occasions (containing 16 individual RA procedures) is triggered when N=4 is selected by the reader. Each of the RA occasion  / RA procedure may be used by one or multiple devices for access attempt (to communicate with the reader) . The signaling of the N value could be indicated by the IoT reader to devices in a broadcast manner (e.g., as a control signaling information) . For example, the indication signaling is carried in a Physical Reader to Device CHannel (PRDCH) when the first paging message is transmitted from the reader (104) triggering the procedure (in a same PRDCH) or just prior to the first paging message is transmitted from the reader (104) (in a separate PRDCH) .

[0078] Note that, the value N could be increased or decreased by the reader during an inventory or command process to adjust the remaining number of RA occasions  / slots, which represents the ending time for the inventory or command process. The adjustment to increase the N value could be necessary for the reader to accommodate more devices within an on-going inventory or command process when the reader detects Tx collisions in early RA occasions / slots. Likewise, the adjustment to decrease the N value could be beneficial for the reader and the system to terminate an on-going inventory or command process early and to start a new round of process (e.g., targeting a different group or type of devices) when the reader detects the number of devices accessing the system in early RA occasions / slots is less than expected.

[0079] When a IoT device receives the N value signaling information from the reader, if the device is a target device intended by the reader and / or the device determines and intends to access  / participate (i.e., responding to the reader) for the reader triggered inventory or command process, the device selects at least one RA occasion / slot (avalue n) within the total number of RA occasion determined by 2N, e.g., by random selection with equal probability  of an integer value between 0 and 2N-1, where RA occasion (0) is the first occasion / slot and RA occasion (2N-1) is the last occasion / slot for the current inventory or command process. In reference to diagram 100 in FIG. 7, this is illustrated by RA occasion (n) 102. The device may select one other RA occasion (another value n) within the current process, but the separation time gap between the two selected RA occasions should comply to and taking into account of a minimum number of occasions  / slots apart from each other for energy harvesting  / re-charging (i.e., not immediately adjacent to each other) . In the case when a response message from the reader (Msg. 2) is not received after the device has sent a sequence for an access attempt (Msg. 1) in the first device selected RA occasion, e.g., for example when a Tx collision occurs between multiple devices sending access attempts (Msg. 1) using a same resource or simply the device could not decode the response message from the reader due to interference, the device uses the second selected RA occasion for access re-attempt.

[0080] In order to prolong the sustainable operating time of a device during an inventory or command process, it is proposed to use a clock-timer based determination of device state transition method for the device to skip monitoring paging messages and performing RA procedure in RA occasions  / slots for which the device has not selected for the access attempt (s) with the reader. In general, an IoT device has at least two operating states, namely an ON state and an OFF state. During the ON  / available state, almost all functions of a device are activated for operation and communication, but except for RF energy harvesting as detailed previously. For example, the device performs radio frequency (RF) reception for channel monitoring, decodes signals and data from the reader, retains an information memory necessary for IoT communication, authentication and security, runs an internal clock for signal sampling and transmission, generates and modulates data information on a RF waveform carrier and performs transmission of the waveform carrier. During the OFF state, the operation of a device is essentially opposite to the ON state with all functions of a device are stopped, but except for energy harvesting.

[0081] In addition, it is also possible for a device to operate in a third state, namely a SLEEP state, where the SLEEP state is similar to the OFF state except that a device internal clock is still running for time keeping / counting purpose. Since a device is capable of harvesting energy and running an internal clock at the same time in the SLEEP state, the device would be able to perform state transition autonomously (without any control or indication from the reader) based solely on its clock timer to switch between the ON and SLEEP states as needed to conserve power and perform energy harvesting / re-charging its storage level. That is, the device switches to the ON state only for the selected RA occasion (s) to perform the above RA procedure with a reader and remains in the SLEEP state (unavailable for IoT communication with a reader) for energy harvesting  / storage re-charging.

[0082] To achieve the state transition for a IoT device, the required time length to complete one RA procedure (which corresponds to a RA occasion) is to be pre-defined and / or indicated by a reader when a round of inventory or command process is triggered.

[0083] The time length could be pre-defined according to the RA procedure type. For example, one time length could be pre-defined for the 2-step RA procedure and another time length for the 4-step RA procedure. Or, one time length could be pre-defined for the inventory process and another time length for the command process. In this case, no explicit signaling of the time length from the reader is to be used for the triggered inventory or command process, as a device could implicitly determine the time length for one RA procedure based on the triggered RA procedure type. For example, the 2-step procedure may be always associated with the command process, as such, when a command process is triggered and a device will be able to determine the time length based on the time needed to  complete a 2-step procedure. Likewise, the 4-step procedure may be always associated with the inventory process, and a device will be able to determine the time length based on the time needed to complete a 4-step procedure.

[0084] The time length could be explicitly indicated by the reader. Similar to the reader signaling of a N value to trigger a round of inventory or command process for determining the total number of RA occasions, the time length is also signaled as part of control information such that this can be known to devices from the beginning of the inventory or command process.

[0085] When multiple time lengths are pre-defined for a RA procedure type, the indication could be an index of the pre-defined time lengths. It is obvious that if only one time length is pre-defined, no such explicit signaling is required.

[0086] When no time length is pre-defined for a RA procedure type, the value of a time length is explicitly signaled by the reader in the control information.

[0087] The time length of one RA procedure could be of a certain duration or a minimum duration. When the time length of one RA procedure is explicitly signaled from the reader or can be implicitly derived by a device, and the device has selected a RA occasion (n) for accessing / communicating with the reader, the device would then be able to determine the time period from the beginning of the triggered process to the start of the selected RA occasion (n) . During this time period, since the device does not need to monitor any information transmitted from the reader, the said device has the flexibility to switch the its operating states (e.g., from an ON state to a SLEEP state, from an available state to an unavailable state) to conserve energy and perform energy harvesting / re-charging. Then based on an internal clock timer of the device, the device counts the time (e.g., number of samples or clock ticks) and switches its operating state to the ON or available state to receive paging for the selected RA occasion (n) . As such, the resulting energy storage level re-charged during the time period would be sufficient for the device to sustain and complete the RA procedure needed at least for the RA procedure within the selected RA occasion (n) to communicate with the reader.

[0088] When the time length of one RA procedure is of a certain duration, this means the time length of every RA occasion is deterministic and the exact start timing for the device selected RA occasion (n) can be precisely derived by the device. However, due to a sampling frequency offset (SFO) in the internal clock timer that causes a timing drift in all devices, the device would not be able to precisely transit to the ON  / available state right at the start of the selected RA occasion (n) to receive the paging message. As such, the device should transit to the ON  / available state a short time earlier to mitigate this SFO effect, so that the device would not miss the paging message for the selected RA occasion (n) .

[0089] To demonstrate the effect on device energy storage level from state transition utilizing a pre-defined or indicated time length of one RA procedure, the behavior of energy charging and discharging of a device within a triggered inventory process is illustrated using thick solid and dotted lines in diagram 100 of FIG. 7. As described and illustrated previously in FIG. 6, the energy storage level of a device is unlikely to be full (at 100%) at the beginning of a round of inventory or command process. Let’s assume this initial device energy storage level is at X % (i.e., X <100) for the illustration purpose at the beginning of the inventory process (at time T0) in FIG. 7. At the beginning of every round of inventory process, the device should monitor and would receive a paging message (104) from the reader at time T0 trigging a round of inventory process. Based on the said paging message trigger (104) and its associated control signaling information, the device receives the aforementioned N value, determines the total number of RA occasions as 2N, and selects at least one target RA occasion (n) 102 that the device will attempt to perform a  RA procedure (e.g., a 4-step procedure) with the reader. Along with the N value, the device may also receive an explicit or implicit indication in the control signaling information of the time length for a RA procedure within the triggered round of inventory process. Based on the said indicated time length information, the device also determines the time gap from the end of the triggering paging message (104) at time T1 to the start of the selected target RA occasion (n) at time T3. During the time between T0 and T1, the device performs reception and processing of paging and control information, and therefore, the energy in the storage discharges / depletes during this time (shown by a dotted line) . Then from the end of the triggering paging message (104) , the device has an opportunity to transit from the ON state to a SLEEP state at time T1 for energy harvesting / charging, since RA occasion (0) is not a selected RA occasion from the device. Then the device counts the time from time T1 based on its internal clock timer and the indicated time length of a RA procedure until the start of the selected target RA occasion (n) As mentioned earlier, due to the timing shift from a common SFO in the device internal clock, the device should wake up (transit from the SLEEP to a ON state) at time T2, a short time earlier before the start of the selected RA occasion (n) . Therefore, during the time between T1 and T2 the device re-charges its energy storage level (ideally to 100%) in a SLEEP state before its selected target RA occasion (n) . As can be seen, the energy storage level of the device is maximized and it can be used for a RA procedure and communication with the reader in the selected target RA occasion (n) . And it is expected that from time T2 (ashort time before the start of the selected RA occasion) until the end of the RA procedure at time T4, the device’s energy storage level will drop / deplete from communicating with the reader (i.e., performing signal reception, processing and transmission) .

[0090] When the time length of one RA procedure is of a minimum duration (y) , the device should determine its state transition timing according to “n times the minimum duration” (i.e., n·y) , where n is the device selected RA occasion (n) . In this case, the device would certainly wake up (transit to the ON  / available state) at a timing that is much earlier than the start of the selected RA occasion (n) . Although this is not an ideal situation, but setting the time length of one RA procedure to a minimum duration (y) could be quite beneficial and flexible for the reader. For example, in a case when the reader receives a number of RA attempts / sequences (Msg. 1) in an earlier RA procedure that is larger than expected, the reader may require more time than usual to transmit multiple Msg. 2s responding to all device access attempts and / or allocating more resources in the time domain for devices to send their Msg. 3s. As such, the time length for this RA procedure would be longer, while some other RA procedures may require a lesser time length. If the time length of one RA procedure is inflexible and set to a certain value, then the reader may be forced to process and respond to only a subset of device access attempts / sequences. For devices not receiving a responding Msg. 2 from the reader would have to re-attempt in another RA occasion.

[0091] When a device transits to its ON / available state much earlier than the start of the selected RA occasion (n) , the device should monitor the channel until the next paging message from the reader. If the next paging message does not indicate the selected RA occasion (n) , e.g., n-4, the device transits back to the SLEEP or unavailable state, resumes the energy harvesting  / re-charging function, and counts the time until the next state transition timing that is set to the selected RA occasion (n) according to the indicated minimum duration of one RA procedure. This state transition process repeats until the device detects a paging message for the selected RA occasion (n) .

[0092] FIG. 8 illustrates a device / tag 800 for wireless communication according to an embodiment of the present disclosure. The device / tag 800 includes a receiver 801. The receiver 801 is configured to receive a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling,  and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process. This can solve issues in the prior art and other issues and / or improve communication performance and reliability.

[0093] FIG. 9 illustrates a reader 900 for wireless communication according to an embodiment of the present disclosure. The reader 900 includes a transmitter 901 configured to transmit a paging message to a device, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process. This can solve issues in the prior art and other issues and / or improve communication performance and reliability.

[0094] In summary, this proposal outlines an efficient method for managing energy levels in IoT devices by optimizing their communication with a reader during Random Access (RA) procedures. The primary advantage of this method is the ability to control device energy consumption and communication timing by providing detailed signaling parameters through the reader. Overall, this method offers a systematic approach to conserving energy in IoT devices by aligning communication schedules with available energy levels, ensuring minimal energy waste while maintaining effective communication with the reader. This proposal introduces a method for optimizing energy management in IoT devices during Random Access (RA) procedures with a reader. The method involves signaling from the reader to provide specific control parameters, such as target devices, communication type, RA steps, and timing. The device uses these signals to manage its energy usage by selecting RA slots, transitioning between active (ON) and energy-saving (SLEEP) states, and efficiently scheduling communication based on pre-defined or indicated time lengths. The method ensures that the device conserves energy by remaining in SLEEP mode when not communicating and only activating during selected RA occasions.

[0095] Commercial interests for some embodiments are as follows. 1. Solving issues in the prior art and other issues. 2. Improving a communication performance. 3. Some embodiments of the present disclosure are used by 5G-NR chipset vendors, V2X communication system development vendors, automakers including cars, trains, trucks, buses, bicycles, moto-bikes, helmets, and etc., drones (unmanned aerial vehicles) , smartphone makers, smart watches, wireless earbuds, wireless headphones, communication devices, remote control vehicles, and robots for public safety use, AR / VR device maker for example gaming, conference / seminar, education purposes, smart home appliances including TV, stereo, speakers, lights, door bells, locks, cameras, conferencing headsets, and etc., smart factory and warehouse equipment including IIoT devices, robots, robotic arms, and simply just between production machines. In some embodiments, commercial interest for the disclosed invention and business importance includes lowering power consumption for wireless communication means longer operating time for the device and / or better user experience and product satisfaction from longer operating time between battery charging. Some embodiments of the present disclosure are a combination of “techniques / processes” that can be adopted in 3GPP specification to create an end product. Some embodiments of the present disclosure relate to mobile cellular communication technology in 3GPP NR Releases 19, and beyond for providing IoT wireless communication services.

[0096] FIG. 10 is a block diagram of an example of a computing device according to an embodiment of the present disclosure. Any suitable computing device can be used for performing the operations described herein. For example, FIG. 10 illustrates an example of the computing device 1100 that can implement some embodiments in FIG. 1 to FIG. 9, using any suitably configured hardware and / or software. In some embodiments, the computing device 1100 can include a processor 1112 that is communicatively coupled to a memory 1114 and that executes computer-executable program code and / or accesses information stored in the memory 1114. The processor 1112 may include a microprocessor, an application-specific integrated circuit ( “ASIC” ) , a state machine, or other processing device. The  processor 1112 can include any of a number of processing devices, including one. Such a processor can include or may be in communication with a computer-readable medium storing instructions that, when executed by the processor 1112, cause the processor to perform the operations described herein.

[0097] The memory 1114 can include any suitable non-transitory computer-readable medium. The computer-readable medium can include any electronic, optical, magnetic, or other storage device capable of providing a processor with computer-readable instructions or other program code. Non-limiting examples of a computer-readable medium include a magnetic disk, a memory chip, a read-only memory (ROM) , a random access memory (RAM) , an application specific integrated circuit (ASIC) , a configured processor, optical storage, magnetic tape or other magnetic storage, or any other medium from which a computer processor can read instructions. The instructions may include processor-specific instructions generated by a compiler and / or an interpreter from code written in any suitable computer-programming language, including, for example, C, C++, C#, visual basic, java, python, perl, javascript, and actionscript.

[0098] The computing device 1100 can also include a bus 1116. The bus 1116 can communicatively couple one or more components of the computing device 1100. The computing device 1100 can also include a number of external or internal devices such as input or output devices. For example, the computing device 1100 is illustrated with an input / output ( “I / O” ) interface 1118 that can receive input from one or more input devices 1120 or provide output to one or more output devices 1122. The one or more input devices 1120 and one or more output devices 1122 can be communicatively coupled to the I / O interface 1118. The communicative coupling can be implemented via any suitable manner (e.g., a connection via a printed circuit board, connection via a cable, communication via wireless transmissions, etc. ) . Non-limiting examples of input devices 1120 include a touch screen (e g., one or more cameras for imaging a touch area or pressure sensors for detecting pressure changes caused by a touch) , a mouse, a keyboard, or any other device that can be used to generate input events in response to physical actions by a user of a computing device. Non-limiting examples of output devices 1122 include a liquid crystal display (LCD) screen, an external monitor, a speaker, or any other device that can be used to display or otherwise present outputs generated by a computing device.

[0099] The computing device 1100 can execute program code that configures the processor 1112 to perform one or more of the operations described above with respect to FIG. 1 to FIG. 9. The program code may be resident in the memory 1114 or any suitable computer-readable medium and may be executed by the processor 1112 or any other suitable processor.

[0100] The computing device 1100 can also include at least one network interface device 1124. The network interface device 1124 can include any device or group of devices suitable for establishing a wired or wireless data connection to one or more data networks 1128. Non limiting examples of the network interface device 1124 include an Ethernet network adapter, a modem, and / or the like. The computing device 1100 can transmit messages as electronic or optical signals via the network interface device 1124.

[0101] FIG. 11 is a block diagram of an example system 700 for wireless communication according to an embodiment of the present disclosure. Embodiments described herein may be implemented into the system using any suitably configured hardware and / or software. FIG. 11 illustrates the system 700 including a radio frequency (RF) circuitry 710, a baseband circuitry 720, an application circuitry 730, a memory / storage 740, a display 750, a camera 760, a sensor 770, and an input / output (I / O) interface 780, coupled with each other at least as illustrated.

[0102] The application circuitry 730 may include a circuitry such as, but not limited to, one or more single-core or multi-core processors. The processors may include any combination of general-purpose processors and dedicated processors, such as graphics processors, application processors. The processors may be coupled with the memory / storage and configured to execute instructions stored in the memory / storage to enable various applications and / or operating systems running on the system.

[0103] The baseband circuitry 720 may include circuitry such as, but not limited to, one or more single-core or multi-core processors. The processors may include a baseband processor. The baseband circuitry may handle various radio control functions that enable communication with one or more radio networks via the RF circuitry. The radio control functions may include, but are not limited to, signal modulation, encoding, decoding, radio frequency shifting, etc. In some embodiments, the baseband circuitry may provide for communication compatible with one or more radio technologies. For example, in some embodiments, the baseband circuitry may support communication with an evolved universal terrestrial radio access network (EUTRAN) and / or other wireless metropolitan area networks (WMAN) , a wireless local area network (WLAN) , a wireless personal area network (WPAN) . Embodiments in which the baseband circuitry is configured to support radio communications of more than one wireless protocol may be referred to as multi-mode baseband circuitry.

[0104] In various embodiments, the baseband circuitry 720 may include circuitry to operate with signals that are not strictly considered as being in a baseband frequency. For example, in some embodiments, baseband circuitry may include circuitry to operate with signals having an intermediate frequency, which is between a baseband frequency and a radio frequency.

[0105] The RF circuitry 710 may enable communication with wireless networks using modulated electromagnetic radiation through a non-solid medium. In various embodiments, the RF circuitry may include switches, filters, amplifiers, etc. to facilitate the communication with the wireless network.

[0106] In various embodiments, the RF circuitry 710 may include circuitry to operate with signals that are not strictly considered as being in a radio frequency. For example, in some embodiments, RF circuitry may include circuitry to operate with signals having an intermediate frequency, which is between a baseband frequency and a radio frequency.

[0107] In various embodiments, the transmitter circuitry, control circuitry, or receiver circuitry discussed above with respect to the user equipment, eNB, or gNB may be embodied in whole or in part in one or more of the RF circuitry, the baseband circuitry, and / or the application circuitry. As used herein, “circuitry” may refer to, be part of, or include an application specific integrated circuit (ASIC) , an electronic circuit, a processor (shared, dedicated, or  group) , and / or a memory (shared, dedicated, or group) that execute one or more software or firmware programs, a combinational logic circuit, and / or other suitable hardware components that provide the described functionality. In some embodiments, the electronic device circuitry may be implemented in, or functions associated with the circuitry may be implemented by, one or more software or firmware modules.

[0108] In some embodiments, some or all of the constituent components of the baseband circuitry, the application circuitry, and / or the memory / storage may be implemented together on a system on a chip (SOC) . The memory / storage 740 may be used to load and store data and / or instructions, for example, for system. The memory / storage for one embodiment may include any combination of suitable volatile memory, such as dynamic random access memory (DRAM) ) , and / or non-volatile memory, such as flash memory.

[0109] In various embodiments, the I / O interface 780 may include one or more user interfaces designed to enable user interaction with the system and / or peripheral component interfaces designed to enable peripheral component interaction with the system. User interfaces may include, but are not limited to a physical keyboard or keypad, a touchpad, a speaker, a microphone, etc. Peripheral component interfaces may include, but are not limited to, a non-volatile memory port, a universal serial bus (USB) port, an audio jack, and a power supply interface.

[0110] In various embodiments, the sensor 770 may include one or more sensing devices to determine environmental conditions and / or location information related to the system. In some embodiments, the sensors may include, but are not limited to, a gyro sensor, an accelerometer, a proximity sensor, an ambient light sensor, and a positioning unit. The positioning unit may also be part of, or interact with, the baseband circuitry and / or RF circuitry to communicate with components of a positioning network, e.g., a global positioning system (GPS) satellite.

[0111] In various embodiments, the display 750 may include a display, such as a liquid crystal display and a touch screen display. In various embodiments, the system 700 may be a mobile computing device such as, but not limited to, a laptop computing device, a tablet computing device, a netbook, an ultrabook, a smartphone, a AR / VR glasses, etc. In various embodiments, system may have more or less components, and / or different architectures. Where appropriate, methods described herein may be implemented as a computer program. The computer program may be stored on a storage medium, such as a non-transitory storage medium.

[0112] A person having ordinary skill in the art understands that each of the units, algorithm, and steps described and disclosed in the embodiments of the present disclosure are realized using electronic hardware or combinations of software for computers and electronic hardware. Whether the functions run in hardware or software depends on the condition of application and design requirement for a technical plan.

[0113] A person having ordinary skill in the art can use different ways to realize the function for each specific application while such realizations cannot go beyond the scope of the present disclosure. It is understood by a person having ordinary skill in the art that he / she can refer to the working processes of the system, device, and unit in the above-mentioned embodiment since the working processes of the above-mentioned system, device, and unit are basically the same. For easy description and simplicity, these working processes may not be detailed.

[0114] It is understood that the disclosed system, device, and method in the embodiments of the present disclosure can be realized with other ways. The above-mentioned embodiments are exemplary only. The division of the units is merely based on logical functions while other divisions exist in realization. It is possible that a plurality of units or components are combined or integrated in another system. It is also possible that some characteristics are omitted or skipped. On the other hand, the displayed or discussed mutual coupling, direct coupling, or communicative coupling operate through some ports, devices, or units whether indirectly or communicatively by ways of electrical, mechanical, or other kinds of forms.

[0115] The units as separating components for explanation are or are not physically separated. The units for display are or are not physical units, that is, located in one place or distributed on a plurality of network units. Some or all of the units are used according to the purposes of the embodiments. Moreover, each of the functional units in each of the embodiments can be integrated in one processing unit, physically independent, or integrated in one processing unit with two or more than two units.

[0116] If the software function unit is realized and used and sold as a product, it can be stored in a readable storage medium in a computer. Based on this understanding, the technical plan proposed by the present disclosure can be essentially or partially realized as the form of a software product. Or, one part of the technical plan beneficial to the conventional technology can be realized as the form of a software product. The software product in the computer is stored in a storage medium, including a plurality of commands for a computational device (such as a personal computer, a server, or a network device) to run all or some of the steps disclosed by the embodiments of the present disclosure. The storage medium includes a USB disk, a mobile hard disk, a read-only memory (ROM) , a random access memory (RAM) , a floppy disk, or other kinds of media capable of storing program codes.

[0117] While the present disclosure has been described in connection with what is considered the most practical and preferred embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to the disclosed embodiments but is intended to cover various arrangements made without departing from the scope of the broadest interpretation of the appended claims.

Claims

1.A device state transition method for random access performed by a device, comprising:receiving a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.2.The method of claim 1, wherein the at least one parameter comprises:at least one target device or at least one target group of devices, which is represented by at least one device identifier (ID) , at least one group ID, or at least one destination ID;a type of Internet of Things (IoT) traffic, communication or process;a number of random access (RA) procedure steps;a target device type;a paging repeat indication;a value for N indicating a total number of RA occasions for a triggered IoT traffic, communication or process, where the total number of RA occasions is derived as 2N; and / ora time length for a RA procedure or occasion.3.The method of claim 2, wherein the type of IoT traffic, communication or process comprises an IoT inventory process or an IoT command process.4.The method of claim 2, wherein the number of RA procedure steps comprises a 2-step RA procedure or a 4-step RA procedure.5.The method of claim 2, wherein the target device type comprises a type 1 device, a type 2a device, or a type 2b device.6.The method of claim 2, wherein the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined and / or indicated by the reader.7.The method of claim 6, wherein the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps.8.The method of claim 6, wherein the time length for the RA procedure or occasion is indicated by the reader through the control information signaling.9.The method of claim 8, wherein when multiple time lengths are pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, the control information signaling is used to indicate an index of pre-defined time lengths.10.The method of claim 8, wherein when no time length is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, a value of one time length is signaled by the reader in the control information signaling.11.The method of claim 6, wherein the time length for the RA procedure or occasion is a first duration or a minimum duration.12.The method of claim 1 or 2, wherein the control information signaling is carried in a physical reader to device channel (PRDCH) and is received by the device at a beginning of the inventory process or the command process.13.The method of claim 12, wherein the beginning of the inventory process or the command process is a time when the paging message is received by the device triggering the inventory process or the command process or a time just prior to the paging message received by the device.14.The method of claim 12, wherein a value of N is increased or decreased by the reader during the inventory process or the command process to adjust a remaining number of RA occasions.15.The method of claim 2, further comprising:selecting a first RA occasion within the total number of RA occasions determined by 2N; andselecting a second RA occasion within a current process, wherein a time gap between the first RA occasion and the second RA occasion is according to a minimum number of occasions apart from each other.16.The method of claim 2, further comprising:determining a state transition according to at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion.17.The method of claim 16, wherein the state transition comprises a transition from an on / available state to a sleep / unavailable state and / or a transition from the sleep / unavailable state to the on / available state.18.The method of claim 17, wherein the device is configured to transit to the on / available state for the at least one selected RA occasion to perform the RA procedure or occasion with the reader and remain in the sleep / unavailable state for energy harvesting / re-charging.19.The method of claim 16, wherein when the time length for the RA procedure or occasion is a minimum duration, the device determines the state transition according to n times the minimum duration.20.The method of claim 17, wherein when the device transits to the on / available state earlier than a start of the at least one selected RA occasion, the device monitors a channel until a next paging message or a next paging repeat indication is received by the device.21.The method of claim 20, wherein if the next paging message or the next paging repeat indication does not indicate the at least one selected RA occasion, the device transits to the sleep / unavailable state, resumes an energy harvesting / re-charging function, and determines a next state transition according to the at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion.22.A device state transition method for random access performed by a reader, comprising:transmitting a paging message to a device, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.23.The method of claim 22, wherein the at least one parameter comprises:at least one target device or at least one target group of devices, which is represented by at least one device identifier (ID) , at least one group ID, or at least one destination ID;a type of Internet of Things (IoT) traffic, communication or process;a number of random access (RA) procedure steps;a target device type;a paging repeat indication;a value for N indicating a total number of RA occasions for a triggered IoT traffic, communication or process, where the total number of RA occasions is derived as 2N; and / ora time length for a RA procedure or occasion.24.The method of claim 23, wherein the type of IoT traffic, communication or process comprises an IoT inventory process or an IoT command process.25.The method of claim 23, wherein the number of RA procedure steps comprises a 2-step RA procedure or a 4-step RA procedure.26.The method of claim 23, wherein the target device type comprises a type 1 device, a type 2a device, or a type 2b device.27.The method of claim 23, wherein the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined and / or indicated  by the reader.28.The method of claim 27, wherein the time length for the RA procedure or occasion is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps.29.The method of claim 27, wherein the time length for the RA procedure or occasion is indicated by the reader through the control information signaling.30.The method of claim 29, wherein when multiple time lengths are pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, the control information signaling is used to indicate an index of pre-defined time lengths.31.The method of claim 29, wherein when no time length is pre-defined according to the type of IoT traffic, communication or process and / or the number of RA procedure steps, a value of one time length is signaled by the reader in the control information signaling.32.The method of claim 27, wherein the time length for the RA procedure or occasion is a first duration or a minimum duration.33.The method of claim 22 or 23, wherein the control information signaling is carried in a physical reader to device channel (PRDCH) and is transmitted by the reader at a beginning of the inventory process or the command process.34.The method of claim 33, wherein the beginning of the inventory process or the command process is a time when the paging message is transmitted by the reader triggering the inventory process or the command process or a time just prior to the paging message transmitted by the reader.35.The method of claim 33, wherein a value of N is increased or decreased by the reader during the inventory process or the command process to adjust a remaining number of RA occasions.36.The method of claim 23, wherein a time gap between a first selected RA occasion and a second selected RA occasion is according to a minimum number of occasions apart from each other.37.The method of claim 23, wherein a state transition is according to at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion.38.The method of claim 37, wherein the state transition comprises a transition from an on / available state to a sleep / unavailable state and / or a transition from the sleep / unavailable state to the on / available state.39.The method of claim 38, wherein the on / available state for the at least one selected RA occasion is used to perform the RA procedure or occasion and the sleep / unavailable state is used for energy harvesting / re-charging.40.The method of claim 37, wherein when the time length for the RA procedure or occasion is a minimum duration, the state transition is according to n times the minimum duration.41.The method of claim 38, wherein the on / available state is earlier than a start of the at least one selected RA occasion, and a channel is monitored until a next paging message or a next paging repeat indication is transmitted by the reader.42.The method of claim 41, wherein if the next paging message or the next paging repeat indication does not indicate the at least one selected RA occasion, a next state transition is according to the at least one selected RA occasion and the time length for a RA procedure or occasion.43.A device, comprising:a receiver configured to receive a paging message from a reader, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.44.A reader, comprising:a transmitter configured to transmit a paging message to a device, wherein the paging message is associated with at least one parameter in a control information signaling, and the paging message is used to trigger an inventory process or a command process.45.A device, comprising g:a memory;a transceiver; anda processor coupled to the memory and the transceiver;wherein the device is configured to perform any one of claims 1 to 21.46.A reader, comprising:a memory;a transceiver; anda processor coupled to the memory and the transceiver;wherein the reader is configured to perform any one of claims 22 to 42.47.A non-transitory machine-readable storage medium having stored thereon instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the method of any one of claims 1 to 42.48.A chip, comprising:a processor, configured to call and run a computer program stored in a memory, to cause a device in which the chip is installed to execute the method of any one of claims 1 to 42.49.A computer readable storage medium, in which a computer program is stored, wherein the computer program causes a computer to execute the method of any one of claims 1 to 42.50.A computer program product, including a computer program, wherein the computer program causes a computer to execute the method of any one of claims 1 to 42.51.A computer program, wherein the computer program causes a computer to execute the method of any one of claims 1 to 42.

Images