随机接入方法、基站以及终端与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及随机接入方法、基站以及终端。


背景技术：

2.在移动通信系统中，一些在无线信道中周期出现的时频资源被定义为随机接入信道，终端在随机接入信道中发送前导码，基站检测随机接入信道，如果检测到前导码，则发送随机接入响应，为终端分配后续的上行资源，终端使用这些上行资源发送后续信令以完成接入过程。由于随机接入信道的时频资源和可用的前导码数量是有限的，当大量终端同时尝试接入时，多个终端选择在相同时频资源上发送相同前导码的概率大幅度增加，如果基站没有检测前导码冲突的能力，这些终端会被同一个随机接入响应分配相同的后续上行资源，在后续信令发送时产生冲突，基站无法正确获得任一设备发出的消息，导致终端接入失败。如果基站具有检测前导码冲突的能力，基站不会发送随机接入响应来给这些终端分配后续上行资源，导致终端接入失败。由此导致终端接入成功率大幅降低，在海量机器类通信场景中，终端接入成功率受到的影响尤其严重。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供随机接入方法、基站以及终端，解决现有技术的问题在于如何利用基站方向性波束提供的空间自由度来提高终端随机接入的成功概率。
4.为实现上述目标及其他相关目标，本技术提供一种随机接入方法，应用于基站，包括：利用方向性波束向该波束所覆盖的波束区发送同步信号块，以供处于对应波束区的终端接收；在随机接入信道上检测各时频资源的所有前导码，并判断各前导码的与终端使用个数相关的终端使用类型；分别利用全向波束以及方向性波束发送不同终端使用类型的前导码所对应的随机接入响应，以供终端进行随机接入。
5.于本技术的一或多个实施例中，所述同步信号块包括：所在波束区信息以及各时频资源的位置信息。
6.于本技术的一或多个实施例中，所述终端使用类型包括：终端使用个数为一个的独占前导码以及终端使用个数为多于一个的冲突前导码。
7.于本技术的一或多个实施例中，所述分别利用全向波束以及方向性波束发送不同终端使用类型的前导码所对应的随机接入响应的方式包括：利用全向波束发送对应独占前导码的随机接入响应；利用方向性波束向其对应的波束区发送对应冲突前导码的随机接入响应。
8.于本技术的一或多个实施例中，所述对应冲突前导码的随机接入响应需要满足的条件包括：如果前导码位于所述时频资源块i上，则利用方向性波束向波束区z
‑1‑
i发送随机接入响应；其中，i是时频资源块索引，z是波束区总数。
9.于本技术的一或多个实施例中，所述时频资源包括：在一个接入周期内的随机接
入信道的全部时频资源被平均分为的一或多个随机接入时频资源块；其中，一个随机接入时频资源块内包含一或多个时频资源。
10.于本技术的一或多个实施例中，所述概率选择条件包括：选择符合资源选择概率的约束公式的时频资源；其中，所述资源选择概率的约束公式包括：
[0011][0012][0013]
其中，i为终端所在的波束区索引，j为终端选中的时频资源块索引，pi,j为处于波束区i中的终端选择时频资源块j的资源选择概率，z为波束区总数。
[0014]
为实现上述目标及其他相关目标，本技术提供一种基站，包括：同步信号发送模块，用于利用方向性波束向该波束所覆盖的波束区发送同步信号块，以供处于对应波束区的终端接收；前导码判断模块，用于在随机接入信道上检测各时频资源的所有前导码，并判断各前导码的与终端使用个数相关的终端使用类型；随机接入响应发送模块，用于分别利用全向波束以及方向性波束发送不同终端使用类型的前导码所对应的随机接入响应，以供终端进行随机接入。
[0015]
为实现上述目标及其他相关目标，本技术提供一种终端，包括：同步信号接收模块，用于接收由基站发送的同步信号块；其中，所述同步信号块包括：所在波束区信息以及各时频资源的位置信息；时频资源选择模块，用于基于所在的波束区信息，依据概率选择条件在选择时频资源；随机接入模块，用于基于选择的时频资源的位置信息，在该时频资源上发送前导码，以进行随机接入。
[0016]
如上所述，本技术的随机接入方法、基站以及终端，通过利用基站的方向性波束发送能力，在终端发生冲突时，用方向性波束发送随机接入响应，只有所有冲突终端中的一部分会收到该响应并执行后续发送，相当于减小了冲突终端的数量，因此可以提高终端接入成功概率，具有较大的便利性并将解决现有技术的问题。
附图说明
[0017]
图1显示为本技术实施例中的实施环境示意图。
[0018]
图2显示为本技术实施例中随机接入方法的流程示意图。
[0019]
图3显示为本技术实施例中时频资源块的结构示意图。
[0020]
图4显示为本技术实施例中基站的结构示意图。
[0021]
图5显示为本技术实施例中随机接入方法的流程示意图。
[0022]
图6显示为本技术实施例中终端的结构示意图。
具体实施方式
[0023]
以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用系统，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]
下面以附图为参考，针对本技术的实施例进行详细说明，以便本技术所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本技术可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
[0025]
为了明确说明本技术，省略与说明无关的部件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。
[0026]
在通篇说明书中，当说某部件与另一部件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
[0027]
当说某部件在另一部件“之上”时，这可以是直接在另一部件之上，但也可以在其之间伴随着其它部件。当对照地说某部件“直接”在另一部件“之上”时，其之间不伴随其它部件。
[0028]
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等描述。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
[0029]
此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本技术。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。
[0030]
表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一部件相对于另一部件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它部件“下”的某部件则说明为在其它部件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90
°
或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。
[0031]
虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本技术所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的内容相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
[0032]
现有随机接入方法中，当多个终端在相同的随机接入信道上发送相同的前导码
时，产生了冲突，如果用全向波束发送随机接入响应，则所有冲突终端都会收到该响应，冲突终端后续发送会占用相同的资源，使基站无法解析这些设备发送的信息，导致接入失败。
[0033]
鉴于现有技术的缺失，通过利用基站的方向性波束发送能力，在终端发生冲突时，用方向性波束发送随机接入响应，只有所有冲突终端中的一部分会收到该响应并执行后续发送，相当于减小了冲突终端的数量，因此可以提高终端接入成功概率，具有较大的便利性并将解决现有技术的问题。
[0034]
下面以附图为参考，针对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。
[0035]
请参阅图1，显示本发明一实施例中实现随机接入信道的实施环境示意图，如图所示。
[0036]
基站101利用方向性波束发送同步信号块，利用全向波束以及方向性波束发送随机接入响应，终端102基于接收的同步信号块依概率选择随机接入信道中的时频资源。
[0037]
所述基站101是具有发送方向性波束和全向波束的能力以及全向接收能力的装置。所述基站101发送的全向波束可以覆盖一定范围。所述基站通过方向性波束将覆盖范围分为若干个互不重叠的波束区，所有方向性波束覆盖范围之和等于全向波束覆盖范围。基站有z个方向性波束。基站方向性波束i的覆盖范围称作波束区i，则全部波束区依次为波束区0，波束区1，
…
，波束区z
‑
1。如图1所示给出了z＝4时的一个示例，在本技术中不仅限于4个波束区。
[0038]
于一实施例中，所述终端102形式例如为智能手机、平板电脑、或笔记本电脑等，具有数据处理能力以及连入网络的能力。
[0039]
所述基站101发送同步信号块以供所述终端102进行接收，具体的，如图2所示，显示应用于所述基站101的随机接入方法的实施例，所述方法包括：
[0040]
步骤s21：利用方向性波束向该波束所覆盖的波束区发送同步信号块，以供处于对应波束区的终端接收。
[0041]
可选的，所述基站在接入周期内通过方向性波束向该方向性波束所对应的波束区发送同步信号块，以供处于对应波束区的终端接收。
[0042]
可选的，所述同步信号块包括：所在波束区信息以及各时频资源的位置信息。优选的，所述波束区信息以编号的形式体现，例如波束区有四个，编号分别为0
‑
3。需要注意的是，所述编号的表现形式包括但不仅限于数字、字母以及符号等标识。所述各时频资源的位置信息可以使获取该信息的终端向各时频资源发送前导码。
[0043]
可选的，所述同步信号块还包括：可用的前导码。
[0044]
步骤s22：在随机接入信道上检测各时频资源的所有前导码，并判断各前导码的与终端使用个数相关的终端使用类型。
[0045]
可选的，在随机接入信道的所有时频资源上，确定各随机接入时频资源是否有前导码被发送，并在有前导码被发送时根据各前导码的终端使用个数来判断前导码的终端使用类型。
[0046]
可选的，所述终端使用类型包括：独占前导码以及冲突前导码；其中，若检测到该前导码只被一个设备使用，则为独占前导码；若检测到该前导码被一个以上的设备使用，则
为冲突前导码。
[0047]
可选的，在一个接入周期内的全部随机接入信道时频资源被平均分一或多个随机接入时频资源块；具体的，一个接入周期内的随机接入信道包含有多个时频资源，例如8个；将这些时频资源划分为若干个时频资源块，例如4块，则每个块内有2个时频资源。若划分为8块，则每块内有1个时频资源。
[0048]
可选的，如图3所示，在一个接入周期内的全部随机接入信道时频资源被平均分一或多个随机接入时频资源块的情况下；所述基站在随机接入信道的所有时频资源块上，确定各随机接入时频资源上是否有前导码被发送，并在有前导码被发送时根据各前导码的终端使用个数来判断前导码的终端使用类型。图3中只给出了时频资源被平均分四个随机接入时频资源块的一个示例，在本技术中不仅限于4个资源块。
[0049]
可选的，所述前导码所在的随机接入信道时频资源块与方向性波束所对应的波束区具有一一对应关系。
[0050]
步骤s23：分别利用全向波束以及方向性波束发送不同终端使用类型的前导码所对应的随机接入响应，以供终端进行随机接入。
[0051]
可选的，如检测到只有一个终端使用的前导码，则使用全向波束发送对应的随机接入响应；如检测到有多个终端同时使用的前导码，则使用方向性波束发送对应的随机接入响应。
[0052]
可选的，所述基站利用全向波束发送对应独占前导码的随机接入响应；所述基站利用方向性波束向其对应的波束区发送对应冲突前导码的随机接入响应。
[0053]
可选的，对于被一个以上终端使用的前导码，基站使用方向性波束发送随机接入响应，并且满足：如果前导码位于接入时频资源块i上，则基站向波束区z
‑1‑
i发送随机接入响应。其中i是时频资源块索引，z是波束区总数。
[0054]
可选的，所述终端基于同步信号块向依据概率选择条件选择的时频资源发送前导码，以进行随机接入。
[0055]
如图4所示，提供实现所述多协议兼容的数据发送方法的数据发送装置，其应用于所述基站101，所述基站包括：同步信号发送模块401、前导码判断模块402及随机接入响应发送模块403。
[0056]
所述同步信号发送模块401用于利用方向性波束向该波束所覆盖的波束区发送同步信号块，以供处于对应波束区的终端接收；
[0057]
所述前导码判断模块402，连接所述同步信号发送模块401，用于在随机接入信道上检测各时频资源的所有前导码，并判断各前导码的与终端使用个数相关的终端使用类型；
[0058]
所述随机接入响应发送模块403，连接所述前导码判断模块402，用于分别利用全向波束以及方向性波束发送不同终端使用类型的前导码所对应的随机接入响应，以供终端进行随机接入。
[0059]
可选的，所述前导码判断模块402用于在随机接入信道的所有时频资源上，确定各随机接入时频资源是否有前导码被发送，并在有前导码被发送时根据各前导码的终端使用个数来判断前导码的终端使用类型。
[0060]
可选的，所述随机接入响应发送模块403如检测到只有一个终端使用的前导码，则
使用全向波束发送对应的随机接入响应；如检测到有多个终端同时使用的前导码，则使用方向性波束发送对应的随机接入响应。
[0061]
可选的，所述随机接入响应发送模块403利用全向波束发送对应独占前导码的随机接入响应；所述随机接入响应发送模块403利用方向性波束向其对应的波束区发送对应冲突前导码的随机接入响应；其中，若检测到该前导码只被一个设备使用，则为独占前导码；若检测到该前导码被一个以上的设备使用，则为冲突前导码。
[0062]
可选的，对于被一个以上终端使用的前导码，所述随机接入响应发送模块403使用方向性波束发送随机接入响应，并且满足：如果前导码位于接入时频资源块i上，则所述随机接入响应发送模块403向波束区z
‑1‑
i发送随机接入响应。其中i是时频资源块索引，z是波束区总数。
[0063]
在本实施例中，需说明的是应理解图4实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现；
[0064]
例如各模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system
‑
on
‑
a
‑
chip，简称soc)的形式实现。
[0065]
因此，由于该基站的实现原理已在前述实施例中进行了叙述，因此此处不作重复赘述。
[0066]
再如图5所示，本发明提供一种随机接入方法，应用于所述终端102，所述方法包括：
[0067]
步骤s51：接收由基站发送的同步信号块；
[0068]
在本实施例中，所述同步信号块包括：所在波束区信息以及各时频资源的位置信息；所述终端使用类型关联于终端使用个数。优选的，所述波束区信息以编号的形式体现，例如波束区有四个，编号分别为0
‑
3。需要注意的是，所述编号的表现形式包括但不仅限于数字、字母以及符号等标识。所述各时频资源的位置信息可以使终端向各时频资源发送前导码。
[0069]
可选的，所述同步信号块还包括：可用的前导码。
[0070]
可选的，所述同步信号块由所述基站在接入周期内通过方向性波束向该方向性波束所对应的波束区发送的。
[0071]
步骤s52：基于所在的波束区信息，依据概率选择条件在选择时频资源。
[0072]
可选的，基于所在的波束区信息，依据概率选择条件选择时频资源。
[0073]
可选的，所述终端根据所处的波束区，遵循该波束区符合一定概率分布的概率选择条件，在所有随机接入信道的时频资源中选择一或多个时频资源。需要注意的是，若在一个接入周期内的全部随机接入信道时频资源被平均分一或多个随机接入时频资源块的情
况下，所述终端根据所处的波束区，遵循该波束区符合一定概率分布的概率选择条件，在所有随机接入信道的时频资源块中选择一或多个时频资源块。优选的，选择一个时频资源块。
[0074]
可选的，所述概率选择条件包括：选择符合资源选择概率的约束公式的时频资源。所述所述终端如果处于波束区i，首先选中一个随机接入时频资源块，资源块j被选中的概率为资源选择概率pi,j，且pi,j需要满足以下两组方程约束：
[0075][0076][0077]
举例来说，若终端接收到的随机接入响应满足包括：如果前导码位于所述时频资源i上，则利用方向性波束向波束区z
‑1‑
i发送随机接入的响应条件的情况下，
[0078]
当z＝4时，pi,j需要满足得方程约束：
[0079][0080]
该类典型配置中的一个为：
[0081][0082]
需要注意的是，所述终端最终要选中的是1个时频资源，并在其上发送1个前导码。所述约束公式给出了终端选择1个时频资源块的概率，如果块内还有不止1个时频资源，实际上它还要继续选出1个时频资源。这种情况下，即选择的时频资源块如果包含大于一个的时频资源时，则在本时频资源块内所有的时频资源中等概率选中一个。
[0083]
步骤s53：基于选择的时频资源的位置信息，在该时频资源上发送前导码，以进行随机接入。
[0084]
可选的，基于选择的时频资源的位置信息以及可选的前导码，在该时频资源上随机发送可选的前导码中的一个，以进行随机接入。
[0085]
可选的，在所有可用的前导码中等概率选中一个，在选中的时频资源上发送选中的前导码。
[0086]
可选的，所述终端基于选择的时频资源的位置信息，在该时频资源上发送前导码，基站在所有时频资源上检测所有前导码，判断出一个前导码是独占的还是冲突的基站对于独占前导码，以全向形式发送随机接入响应；对于冲突前导码，以方向性形式发送随机接入响应，所述终端收到随机接入响应后继续执行后续信令流程。
[0087]
如图6所示，提供实现所述多协议兼容的数据发送方法的数据发送装置，其应用于所述终端102，所述基站包括：同步信号接收模块601、时频资源选择模块602及随机接入模块603。
[0088]
所述同步信号接收模块601，用于接收由基站发送的同步信号块；其中，所述同步
信号块包括：所在波束区信息以及各时频资源的位置信息；所述终端使用类型关联于终端使用个数；
[0089]
所述时频资源选择模块602，连接所述同步信号接收模块601，用于基于所在的波束区信息，依据概率选择条件在选择时频资源；
[0090]
所述随机接入模块603，连接所述时频资源选择模块602，用于基于选择的时频资源的位置信息，在该时频资源上发送前导码，以进行随机接入。
[0091]
在本实施例中，需说明的是应理解图6实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现；
[0092]
例如各模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system
‑
on
‑
a
‑
chip，简称soc)的形式实现。
[0093]
因此，由于该终端的实现原理已在前述实施例中进行了叙述，因此此处不作重复赘述。
[0094]
可选的，基于所在的波束区信息，依据概率选择条件在选择时频资源。
[0095]
可选的，所述时频资源选择模块602用于根据所处的波束区，遵循该波束区符合一定概率分布的概率选择条件，在所有随机接入信道的时频资源中选择一或多个时频资源。需要注意的是，若在一个接入周期内的全部随机接入信道时频资源被平均分一或多个随机接入时频资源块的情况下，所述终端根据所处的波束区，遵循该波束区符合一定概率分布的概率选择条件，在所有随机接入信道的时频资源块中选择一或多个时频资源。优选的，选择一个时频资源块。
[0096]
可选的，所述概率选择条件包括：选择符合资源选择概率的约束公式的时频资源。所述终端如果处于波束区i，首先选中一个随机接入时频资源块，资源块j被选中的概率为资源选择概率pi,j，且pi,j需要满足以下两组方程约束：
[0097][0098][0099]
需要注意的是，所述终端最终要选中的是1个时频资源，并在其上发送1个前导码。所述约束公式给出了终端选择1个时频资源块的概率，如果块内还有不止1个时频资源，实际上它还要继续选出1个时频资源。这种情况下，即选择的时频资源块如果包含大于一个的
时频资源时，则在本时频资源块内所有的时频资源中等概率选中一个。
[0100]
本发明还提供计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序运行时实现如图2以及图5所示的随机接入方法。所述计算机可读存储介质可包括，但不限于，软盘、光盘、cd
‑
rom(只读光盘存储器)、磁光盘、rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。所述计算机可读存储介质可以是未接入计算机设备的产品，也可以是已接入计算机设备使用的部件。
[0101]
综上所述，本技术的随机接入方法、基站以及终端，通过利用基站的方向性波束发送能力，在终端发生冲突时，用方向性波束发送随机接入响应，只有所有冲突终端中的一部分会受到该响应并执行后续发送，相当于减小了冲突终端的数量，因此可以提高终端接入成功概率，具有较大的便利性并将解决现有技术的问题。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0102]
上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。