[发明专利]随机接入方法、基站和用户设备

说明书

本发明提供一种随机接入方法、基站和用户设备。其中，该方法包括如下步骤：基站接收用户设备发送的前导序列；基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向；依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识；向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应；接收用户设备在所述能量最大的发射波束方向上发送的信号。本发明降低了随机接入过程中的系统开销，大大提高了5G通信系统中随机接入过程的性能。

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种随机接入方法、基站和用户设备。

背景技术

随着信息产业的快速发展，特别是来自移动互联网和物联网(IoT,internet ofthings)的增长需求，给未来移动通信技术带来前所未有的挑战。如根据国际电信联盟ITU的报告ITU-R M.[IMT.BEYOND 2020.TRAFFIC]，可以预计到2020年，移动业务量增长相对2010年(4G时代)将增长近1000倍，UE(User Equipment，用户设备)连接数也将超过170亿，随着海量的IoT设备逐渐渗透到移动通信网络，连接设备数将更加惊人。为了应对这前所未有的挑战，通信产业界和学术界已经展开了广泛的第五代移动通信技术研究(5G)，面向2020年代。目前在ITU的报告ITU-R M.[IMT.VISION]中已经在讨论未来5G的框架和整体目标,其中对5G的需求展望、应用场景和各项重要性能指标做了详细说明。针对5G中的新需求，ITU的报告ITU-R M.[IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS]提供了针对5G的技术趋势相关的信息，旨在解决系统吞吐量显著提升、用户体验一致性、扩展性以支持IoT、时延、能效、成本、网络灵活性、新兴业务的支持和灵活的频谱利用等显著问题。

随机接入(Random Access)过程是无线通信系统中的重要步骤，用于UE与基站间建立下行同步和上行同步，以及基站为UE分配用于识别用户的ID等。初始接入和随机接入的性能直接影响到UE的体验。其中，对于传统的无线通信系统，如LTE以及LTE-Advanced中，随机接入过程被应用于如建立初始链接、小区切换、重新建立上行链接、RRC连接重建等多个场景，并根据UE是否独占前导序列资源划分为基于竞争的随机接入(Contention-basedRandom Access)以及基于非竞争的随机接入(Contention-free Random Access)。由于基于竞争的随机接入中，各个UE在尝试建立上行链接的过程中，从相同的前导序列资源中选择前导序列，可能会出现多个UE选择相同的前导序列发送给基站，因此冲突解决机制是随机接入中的重要研究方向，如何降低冲突概率、如何快速解决已经发生的冲突，是影响随机接入性能的关键指标。

通常，基于竞争的随机接入过程分为四步，如图1所示。在随机接入过程开始之间，基站将随机接入过程的配置信息发送给用户，用户根据接收到的配置信息进行随机接入过程。第一步中，用户从前导序列资源池中随机选择一个前导序列，发送给基站。基站对接收信号进行相关性检测，从而识别出用户所发送的前导序列。第二步中，基站向用户发送随机接入响应(Random Access Response,RAR)，包含随机接入前导序列标识符、根据用户与基站间时延估计所确定的定时提前指令、临时小区无线网络临时标识(Temporary Cell-Radio Network Temporary Identifier,TC-RNTI)，以及为用户下次上行传输所分配的时频资源。第三步中，用户根据RAR中的信息，向基站发送第三条消息(Msg3)。Msg3中包含用于用户终端标识以及RRC链接请求等信息，其中，该用户终端标识是用户唯一的，用于解决冲突。第四步中，基站向用户发送冲突解决标识，包含了冲突解决中胜出的用户终端标识。用户在检测出自己的标识后，将临时小区无线网络临时标识升级为小区无线网络临时标识(Cell-Radio Network Temporary Identifier,C-RNTI)，并向基站发送ACK信号，完成随机接入过程，并等待基站的调度。否则，用户将在一段延时后开始新的随机接入过程。