[发明专利]一种随机接入方法及实现随机接入的系统

说明书

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种随机接入方法及实现随机接入的系统。

背景技术

M2M(Machine to Machine，机器对机器)是二十世纪九十年代提出的概念，是通信技术发展的重要驱动力量。简单的说，M2M就是机器的互联网，实现手段包括各种联网技术。M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备联网和通信能力，其核心理念就是网络一切(Network Everything)。M2M的通信对象为机器对机器或者人对机器。一个或多个机器之间的数据通信定义为MTC(Machine Type Communication，机器类型通信)，这种情况下较少需要人机互动。参与MTC的机器，定义为MTC设备(MTC UE，ME)。MTC设备是MTC用户的终端，可通过PLMN(公众陆地移动电话网)与其他MTC设备和MTC服务器进行通信。图1是LTE(长期演进)架构下的MTC网络结构，如图1所示，MTC UE是通过运营商网络与MTC服务器通讯的终端设备，MTC签约者是一个为MTC终端提供业务的实体，包括多个MTC用户。MTC用户通过MTC服务器和PLMN网络相连，MTC服务器为MTC用户提供服务。

随机接入是无线通信系统中终端的一个最基本功能，它使终端与网络建立连接成为可能。诚如其名，这种接入的发起以及采用的资源具有随机性，接入成功也具有随机性。随机接入有两种模式：基于竞争模式和基于非竞争模式。这两种模式的随机接入过程的流程不同，适用于不同的场景。

基于竞争模式的随机接入适用于：RRC_IDLE(无线链路层_空闲)状态下的初始接入；无线链路出错以后的初始接入；RRC CONNECTED(无线链路层_连接)状态下，上行数据传输。

基于非竞争模式的随机接入适用于：RRC_CONNECTED状态下，下行数据传输；终端在切换过程中的随机接入过程。

图2为现有技术中，基于竞争模式的随机接入过程，包括：

201：用户设备(UE)向演进型基站(eNB)发送随机接入前导码；

UE在发起随机接入请求之前，从可用的随机接入发送机会中随机选择一个发送机会，从可用的前导码集合中等概率地随机选择一个前导码并且将所选前导码发送到基站。

202：eNB向UE发送随机接入应答消息；

eNB在某个随机接入发送机会上正确解出一个或者多个前导码后，根据发送机会计算出对应的RA-RNTI(随机接入-无线网络临时标识)。根据上述信息生成如图3所示的随机接入应答媒体接入层分组数据单元(RAR MAC PDU)，如图3所示，MAC头中的子头和净荷中的RAR字段是一一对应的。

此外，eNB还可根据当前随机接入的负载状况来判断是否在随机接入应答MAC PDU中添加回退(Backoff，BO)子头，回退子头中携带了回退时间。其作用是使用户在发生随机接入碰撞时并不立即在下一个可用的随机接入机会进行前导码发送，而是在经过一段退避时延后再重新发送前导码，从而降低用户之间发生碰撞的概率。

回退子头的结构如图4所示，字段E用来表示BI字段后面是否有E-T-RAPID格式的子头，字段T用来表示该字段后的字段里是BI还是RAPID，两个字段R表示预留的两个比特，当H2H(人对人通信)类型UE(R8和R9终端)读取到这两个预留字段时，忽略这两个字段的值，BI字段表示UE随机接入回退时间的选取范围。

203：终端识别，UE向eNB发送带用户标识的RRC消息；

多个UE在步骤201若选择了相同的前导码在相同的发送机会发送，那么在步骤202会有多个UE收到相同的随机接入应答消息，这些UE有相同的C-RNTI(小区无线网络临时标识)，消息3(RRC消息)中包含可以唯一识别不同UE的信息。

204：竞争消除，eNB向UE发送碰撞解决消息。

由于可能有多个UE在同一个上行授权中同时发送自己的消息3，eNB从中正确解调出一个消息3，在PDCCH上发送消息4(碰撞解决消息)，对与消息4对应的PDCCH(物理下行控制信道)内容用消息3中包含的UE的C-RNTI进行加扰。UE采用自己拥有的C-RNTI来接收PDCCH，如果能够正确接收PDCCH，则认为随机接入成功。

在随机接入过程中，有两种情况可以采用回退机制。一种是随机接入应答异常，具体来说就是如果UE在随机接入应答中未收到其发送的RAPID，或者在一定时长内未收到随机接入应答。另外一种情况是如上面步骤202所述，在UE随机接入过程中产生碰撞，某些UE出现随机接入失败。