专利名称：一种随机接入方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体涉及一种随机接入方法和装置。
背景技术：
第三代移动通信长期演进(Long Term Evolution, LTE)系统的演进型通用陆地入网(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN)巾，±
行链路的数据通过物理上行链路共享信道(Physical Uplink SharedChannel, PUSCH)传输。由演进型基站(Evolved NodeB, eNB)分配上行链路无线资源给每个用户终端^ser Equipment, UE)。E-UTRAN采用的接入技术是正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术，E-UTRAN系统的无线资源管理和第二代移动通信系统相比，具有大带宽、多时间进程的特点，其无线资源是以时间和频率两维出现的，能够承载的用户数量大大增加。在LTE系统中，要求所有用户的上行链路信号的帧边界在到达基站接收端的时候是对齐的，这样才能避免接收信号之间发生相互干扰。而由于用户终端距离基站的距离各不相同，也就是说各个用户终端的上行链路信号的空中传播距离是不同的，这就会导致各个用户终端的上行链路信号的帧边界在到达基站接收端的时候无法对齐。在LTE系统，为了解决这一技术问题，采用了上行同步技术。LTE系统的上行信号获得同步的方法属于基站控制的上行同步方法，即由基站动态的发送定时提前量(Timing Advance, TA，也可称为时间调整量)给用户终端，用户终端根据定时提前量对上行信号的发送时刻进行定时提前调整，信号从发射端到达接收端会产生传播延时，而定时提前量正是为了抵消该传播延时，从而使得用户终端所发出的上行信号在到达基站侧接收端后，可以和基站的下行发送信号的帧边界对齐，从而达到同步，如图 1所示。使用该技术，可以通过基站的控制，使和该基站链接的所有用户终端的上行信号到达基站侧的帧边界都是对齐的。LTE系统的上行信号同步的方法大致分为初同步阶段和同步保持阶段。其中初同步阶段是通过随机接入过程来完成的，功能是实现上行信号的大尺度的同步；同步保持阶段是在完成随机接入过程后，基站通过测量上行信号中的参考信号完成的，功能是实现上行信号的小尺度的同步。其中上行链路参考信号包括导频参考信号(Sounding Reference Signal, SRS)和解调参考信号(DeModulation Reference Signal，DMRS)。用户终端通过随机接入过程完成初同步阶段的步骤包括(参考图2)首先用户终端测量基站发送的下行链路同步信号，测得下行同步信号所在的时刻位置(具体的测量技术不在本发明范围内，不进行详述)，从而可推算出接收到的下行信号的帧边界，以此帧边界作为下行链路同步定时；用户终端以下行链路同步定时作为上行信号发射帧边界(即图2中所示的边界 A)，发射随机接入前导(Preamble)；基站接收到随机接入前导后，测量出随机接入前导的定时和下行信号帧边界的差值(从图2可以明显看到，该差值包含了上行链路传播延时和下行链路传播延时之和)，从而得到初同步定时提前量；基站将该定时提前量通过随机接入响应消息发送给用户终端；用户终端根据定时提前量对上行信号发射时间边界进行定时提前调整，即在原发射边界(边界A)基础上按照定时提前量进行提前调整，从而可以抵消上行链路传播延时， 使得上行信号到达基站侧的时刻和基站的下行信号帧边界是对齐的，也即达到了上行同
止
少ο该定时提前量作为用户终端的上行同步的初始定时提前量。当后续收到小尺度定时提前量后，将其累加在初始定时提前量上，依此类推。用户终端进行上行信号发送时，使用的定时提前量是累积的定时提前量(或者称绝对的定时提前量，或绝对时间调整量)。在用户终端成功完成随机接入后，用户终端和基站通过无线资源控制(Radio Resource Control, RRC)层链接建立过程建立RRC链接(具体的建立过程不在本发明范围内，不进行详述)。在RRC链接建立过程中，基站通过RRC信令为用户终端发送物理信道资源相关的配置信息，用户终端根据这些配置信息对相应的物理信道资源进行配置。在这些配置信息中包含了导频参考信号的配置信息，用户终端按照该配置信息的规定来发送上行导频参考信号。上行链路载波的同步保持阶段的步骤包括基站根据对上行链路信号中的参考信号(SRS或DMRQ的测量(具体的测量技术不在本发明范围内，不进行详述)，获得小尺度的定时提前量测量结果，并将该定时提前量值通过 MAC 控制元(Media Access Control Control Element, MAC CE)发送给用户终端；UE将该定时提前量值累加在前一次调整后的定时提前量值上，即定时提前量 (n+1)=定时提前量(η)+当前时刻测得的定时提前量，UE按照累积后的定时提前量(又称绝对定时提前量，或者绝对时间调整量)对上行信号发射帧边界进行定时提前调整。LTE系统中，用户终端对于自己是否失去上行同步的判断方法是如果用户终端在一段预设时间(该预设时间可以设为无限长，此时认为该用户终端永远不会失同步)内没有收到基站下发的定时提前量，则用户终端认为失去了上行同步。用户终端在完成上行同步过程中需要知道目标上行载波的频点信息、带宽信息、 随机接入信道资源配置信息等系统信息，这些系统信息均由基站通过广播信道广播或者通过无线资源控制信令发送给用户终端。此外，随机接入过程除了使UE获得上行初同步之外，还在此过程中为UE分配小区-无线网络临时标识(Cell-Radio Network Temporary Identifier，C-RNTI)，进而实现 UE和基站的初次交互，为后续的上下行传输做好准备。随机接入过程成功后，用户终端监听物理下行链路控制信道(WiysicalDownlink Control Channel, PDCCH)，通过PDCCH上的C-RNTI指示获取下行指配或上行授权等，进行相应的下行或上行传输。LTE系统中，以下五种事件可以触发随机接入过程(1)空闲(iddle)状态初始接入；(2) RRC连接重建过程；(3)切换(HO, Handover) ； (4)连接状态下行数据到达；以及(5) 连接状态上行数据到达。而且，随机接入过程有两种不同的形式基于竞争的(Contention Based)(适用于上述所有五种事件)；非基于竞争的(Non-Contention Based)(仅适用于上述C3)及(4)两种事件)。在随机接入过程成功后，可以进行正常的下行或上行传输。基于竞争(Contention based)的随机接入过程包括四个步骤步骤1 用户终端在上行通过随机接入信道(Random Access CHanne 1,RACH)发送随机接入前导(Random Access Preamble)，又可简称为发送消息1 (Messagel)；步骤2 基站的媒体接入控制层(Medium Access Control, MAC)生成随机接入响应消息(Random Access Response, RAR),并在下行共享信道(Downlink-Shared Channel, DL-SCH)发送给用户终端，又可简称为发送消息2 (MeSSage2)。RAR中至少包含随机接入前导标识(RAPID，Random AccessPreamble Identifier)、时间调整信息(TA， Time Alignment)、初始上行授权(ULGrant, Uplink Grant)和临时小区-无线网络临时标识(Temporary C-RNTI) ；RAR 通过在物理下行控制信道(PDCCH, Physical Downlink Control Channel)上的随机接入-无线网络临时标识(RA-RNTI，Random Access-Radio NetworkTemporary Identifier)进行指不；步骤3 用户终端在上行共享传输信道(UL-SCH，Uplink-Shared Channel)上发送首个调度的传输Scheduled Transmission)消息，又可简称为发送消息3 (MeSSage3)； 该消息的内容至少包含小区-无线网络临时标识(C-RNTI)媒体接入控制元(MAC Control Element)或者公共控制逻辑信道业务数据单元(CCCH SDU)；该消息的发送支持混合自动重传请求(HARQ, Hybrid AutomaticRetransmission reQuest)；步骤4 基站在DL-SCH上发送竞争解决(Contention Resolution)消息，又可简称为发送消息4 (Messaged ；该消息通过PDCCH上的C-RNTI或临时C-RNTI进行指示；该消息的发送支持HARQ。基于非竞争的(Non-contention based)随机接入过程是用于UE没有释放RRC连接情况下的随机接入，由基站为UE指定专用的随机接入前导，且因为UE已有C-RNTI，因此无需和基站交互上述的消息3和消息4。为了进一步增强通讯系统的应用范围，物联网的概念被引入，并在通讯业标准会议上获得广泛推动。广义的物联网既包括传统的人到人的通讯(human tohuman，H2H)，也包括机器到机器的通讯(Machine to Machine，M2M)。在3Gpp会议中，M2M又被立项为机器类型通讯(Machine Type Communication，MTC)。引入M2M概念后，通讯业务被扩展了各行各业的方方面面。例如智能家居(包括家庭电器的远程控制，家庭安防的远程监控等等)、 智能交通(交通流量的监控、事故监控、车辆监控等)、智能计量(工业仪表的监控和远程控制，远程抄表等)。在M2M应用中有很多终端类型，其中占很大比率的是固定类型终端，例如家庭的水表、电表；工业生产中的压力表、流量计等。这类用户终端由于位置固定，因此其上行同步的绝对时间调整量也是固定不变的，即使用户终端断线后重启，仍能使用原有的上行同步绝对时间调整量；此外由于新类型终端的增加，对网络侧的随机接入资源构成很大压力，发生接入冲突的概率大大增加，因此，对于这种新类型终端，现有的上行初同步过程就显得复杂而开销太大。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种随机接入方法和装置，以降低接入开销和延迟，提高接入速度。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种随机接入方法，为能够快速随机接入的用户终端设置快速随机接入前导，分配快速随机接入资源；该方法还包括能够快速随机接入的用户终端，应用为其设置的快速随机接入前导以及分配的快速随机接入资源，实现快速随机接入。进一步判断用户终端是否为能够快速随机接入的用户终端，所述判断方法为判断用户终端是否没有失去上行同步，并在判断结果为没有失去上行同步时确认用户终端具有进行快速随机接入的资格，能够快速随机接入。判断用户终端是否没有失去上行同步的方法为对于位置固定的用户终端，若保留了前一次和网络侧建立连接时的上行同步绝对时间调整量，则认为该用户终端没有失去上行同步；对于位置不固定的用户终端，若可以从基站或者其它用户终端获得可用的上行同步绝对时间调整量，则认为该用户终端没有失去上行同步。进一步包括所述用户终端离线后保留所述上行同步绝对时间调整量，并在下次随机接入时应用快速随机接入方式进行接入。所述实现快速随机接入的过程包括用户终端应用所述快速随机接入前导中的一个作为要接入时所应用的快速随机接入前导，在分配的所述快速随机接入资源上发送所应用的快速随机接入前导；基站在收到所述快速随机接入前导后反馈快速随机接入响应。所述快速随机接入是基于竞争的快速随机接入；或者，所述快速随机接入是基于非竞争的快速随机接入。进一步包括在快速随机接入前导和/或快速随机接入资源中划分出一部分，并指明划分所基于的信息，用于基于非竞争的快速随机接入；划分所述快速随机接入前导所基于的信息为快速随机接入前导的序号，划分所述快速随机接入资源所基于的信息为资源的时域位置和频域位置信息。所述基于竞争的快速随机接入过程包括所述用户终端随机选择快速随机接入前导和快速随机接入资源，并在所选择的快速随机接入资源上使用所选择的快速随机接入前导发起快速随机接入；所述基于非竞争的快速随机接入过程包括所述用户终端在基站所指定的快速随机接入资源上使用基站所指定的快速随机接入前导发起快速随机接入。基站反馈所述快速随机接入响应的时间是由基站与用户终端预先约定的，该时间是固定的相对时间位置，或者是时间范围。进一步记录快速随机接入的失败次数，并在所记录的失败次数超过预设的门限值时应用现有技术的随机接入过程进行接入。所述快速随机接入前导由具有互相关性和自相关性的序列构成；快速随机接入前导短于现有技术的随机接入前导；在设置有多组快速随机接入前导的情况下，一组快速随机接入前导由一组序列构成，或者由一个序列的多种位移构成；快速接入随机前导应当短于现有技术的随机接入前导；不同组的快速随机接入前导由不同类型或不同长度的序列构成，或者由相同类型和相同长度的序列构成；不同组的快速随机接入前导被指定给不同的用户终端一同或分别使用。选择所述快速随机接入前导和快速随机接入资源的方法为当快速随机接入前导有不同类型时，用户终端根据预定信息选择合适类型的快速随机接入前导以及对应的快速随机接入资源。所述预定信息包括以下信息中的一种或多种用户终端是否位置固定；用户终端允许的随机接入延迟；所述用户终端根据预定信息选择合适类型的快速随机接入前导的方法包括当用户终端是位置固定类型时，可选择长度相对短的快速随机接入前导，否则选择长度相对长的快速随机接入前导；当用户终端允许的随机接入延迟相对大时，选择长度相对短的快速随机接入前导，否则选择长度相对长的快速随机接入前导。所述快速随机接入资源以及快速随机接入前导的配置信息，是由基站向用户终端下发的；所述快速随机接入资源的分配方式为静态分配、半静态分配或者动态分配。进一步包括将所述快速随机接入前导下发给所述用户终端；快速随机接入前导的下发方式包括至少以下之一以广播方式下发；或通过无线资源控制信令下发。一种随机接入装置，该装置包括相连的快速随机接入信息维护单元和快速随机接入执行单元；其中，所述快速随机接入信息维护单元，用于为能够快速随机接入的用户终端设置快速随机接入前导、分配快速随机接入资源，并对快速随机接入前导、快速随机接入资源进行包括保存、提供在内的维护处理；所述快速随机接入执行单元，用于应用设置的所述快速随机接入前导以及分配的所述快速随机接入资源，实现快速随机接入。进一步包括快速随机接入资格决策单元，用于判断用户终端是否具有进行快速随机接入的资格，并在具有进行快速随机接入的资格时通知所述快速随机接入执行单元进行快速随机接入。进一步包括随机接入方式切换单元；其中，所述快速随机接入执行单元，进一步用于在执行快速随机接入失败时通知所述随机接入方式切换单元；所述随机接入方式切换单元，用于在快速随机接入的失败次数超过预设的门限值时应用现有技术发起随机接入过程。该装置设置于作为机器类型通讯MTC设备的固定类型终端中。可见，本发明方法和装置，能够为不会失去上行同步的特殊类型的用户终端提供相对独立的快速随机接入前导和资源，以实现相对于现有技术的普通随机接入而言的快速随机接入；因而能够明显降低固定类型终端的接入开销和延迟，显著提高了接入速度，而且还可以避开和其他类型终端的随机接入资源竞争，大大降低网络侧的接入冲突概率。
图1为现有技术UE达到上行同步的示意图；图2为现有技术UE完成上行初同步阶段的过程示意图；图3为本发明一实施例的快速随机接入资源的静态和动态配置示意图；图4为本发明一实施例的快速随机接入前导和快速随机接入资源的配置示意图；图5为本发明一实施例的快速随机接入流程图；图6为本发明的快速随机接入流程简图；图7为本发明一实施例的快速随机接入装置图。
具体实施例方式在实际应用中，可以假设实施例场景为LTE系统，在LTE小区内有大量作为MTC设备的用户终端。这些MTC设备包括位置固定类型的MTC设备(例如水表、电表、家庭安防监控设备等)、移动类型的MTC设备(随身健康监控仪、移动POS机等)等。网络侧在上行链路无线资源中配置的快速随机接入资源可以有静态配置的，也可以有动态配置的，图3即为一个包括了静态和动态配置快速随机接入资源的例子。图3中， 静态配置的快速随机接入资源的位置固定是每个无线帧的(0，2，5，8)子帧，大小固定是6 个RB (Resource Block,资源块)，位置固定是从RB4(从0开始编号)开始。RBO RB2是网络侧配置的物理上行链路控制信道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)资源位置。快速随机接入资源配置信息可以通过广播信道发送。动态配置的快速随机接入资源可以是每个子帧都不同的，如图3所示，有的子帧没有配置快速随机接入资源，有的子帧配置了 ；要实现动态配置，可以通过PDCCH来通知，也可以包含在MACCE中。静态配置快速随机接入资源的好处是实现简单，不需要经常下发信令通知用户终端；动态配置快速随机接入资源的好处是，基站可以根据网络负载、用户负载、流量、业务高峰期等信息适时调整快速随机接入资源，例如当用户负载量很大时，基站可以减少快速随机接入资源；当MTC设备的接入高峰快要到来时，基站可以增加快速随机接入资源。静态配置的方法和动态配置的方法可以单独使用，也可以综合使用。快速随机接入资源的配置信息可以向所有用户终端发布，也可以选择只向MTC设备发布，还可以选择只向MTC设备中的符合使用快速随机接入条件的设备发布。选择的方法例如网络侧和用户终端事先约定一个特别标识，当用户终端收到的下行链路消息(例如广播、寻呼、PDCCH)是由该特别标识标志的，那么用户终端就确认该消息中包含了快速随机接入资源的配置信息，符合使用快速随机接入条件的用户终端可以解读该消息，而不符合快速随机接入条件的用户终端则不解读该消息。网络侧配置一组或者多组快速随机接入前导，构成前导的序列可以采用多种形式，例如直接采用 PUCCH 中所使用的 CAZAC(Const Amplitude ZeroAuto-Correlation，恒包络零自相关)序列，也可以使用其他种类的CAZAC序列。以使用CAZAC序列为例，该序列在时域只占用一个时隙(即半个子帧)，在频域只占用1个RB的宽度，其码域复用性能也很强。其长度比现有技术的随机接入前导大大减少，相应的其占用的资源也大大减少(现有技术的随机接入前导在频域要占用6个RB，时域占用一个子帧)；从而可以应用相同大小的资源为更多用户终端提供随机接入的机会。网络侧配置的快速随机接入前导可以是一种类型，也可以是多种类型，例如网络侧可配置两种类型的快速随机接入前导。其中，第一种快速随机接入前导可以使用现有技术中的PUCCH所使用的CAZAC序列；第二种快速随机接入前导则可以使用其他种类的 CAZAC序列，例如Frank序列或者Chirp序列，且长度只有第一种快速随机接入前导的1/2， 甚至1/4或更短。第一种快速随机接入前导的长度较长，基站对该种前导的检测性能较好， 其适用的MTC设备类型包括对随机接入成功率和接入延迟较为敏感的设备，例如高压管线的监控设备，防盗报警设备等；信道环境不好或者不稳定的设备，例如被大型地物遮挡的设备，或者车载设备等。第二种快速随机接入前导的长度较短，基站对该种前导的检测性能弱于第一种快速随机接入前导，其适用的MTC设备类型包括对随机接入成功率和接入延迟不敏感的设备，例如水表、电表等；信道环境较好且稳定的设备，例如和基站天线之间没有遮挡物的固定设备等。基站可以根据MTC设备类型，为MTC设备指定适合的快速随机接入前导类型和对应的快速随机接入资源；也可以事先约定选择的规则，由MTC设备自行选择合适的快速随机接入前导类型和对应的快速随机接入资源。参见图4，图4为本发明一实施例的快速随机接入前导和快速随机接入资源的配置示意图。图4中，在子帧η配置了 7个RB的快速随机接入资源，其中前3个RB采用类型 0的快速随机接入前导，例如采用前述的CAZAC序列，其占用的资源单位的频域长度和IRB 相当，时域长度是1时隙，即相当于占用的资源单位等于1/2个RB，其码分复用序列有12 个，分别对应前导序号为0 11 ；后4个RB采用类型1的快速随机接入前导，例如采用前述的Frank序列，其占用的资源单位的频域长度和IRB相当，时域长度是半个时隙，即相当于占用的资源单位等于1/4个RB，其码分复用序列有8个，分别对应前导序号为0 7。由上述配置信息不难看出，快速随机接入资源的前3个RB最大可以同时接受12*6 =72个用户终端的快速随机接入；后4个RB最大可以同时接受8*16 = 128个用户终端的快速随机接入；而现有技术的随机接入信道(6个RB)只能最大同时接受64个用户终端的随机接入，远小于快速随机接入的能力，而且现有技术的随机接入前导的长度远大于快速随机接入前导，不但基站检测耗时长，接入延迟大，而且用户终端耗电也大。在快速随机接入前导或者资源中，基站也可以划分出一部分，作为非竞争快速随机接入使用，即基站可以将划分出的资源和前导中的某一块资源上的某一个前导序号指定给某个用户终端使用。基站应将这种基于竞争和基于非竞争的快速随机接入资源和前导的划分信息也发布给用户终端，可以发布给所有用户终端，也可以只发布给指定类型的用户终端。发起基于竞争的快速随机接入的终端不能使用基于非竞争的快速随机接入资源和快速随机接入前导。当基站接收到用户终端所发送的快速随机接入前导后，需反馈快速随机接入响应；快速随机接入响应中应当包含所述接收到的快速随机接入前导的信息(前导的序号、 前导发送的频域位置和时域位置等)，或者用所述快速随机接入前导的信息对所述快速随机接入响应进行标志，以使用户终端能够分辨出快速随机接入响应是否是针对自身的响应。例如基站根据检测到的快速随机接入前导的信息，按照下式计算出一个快速接入无 ^N^lisWfeiK (Fast Access-Radio Network Temporary Indicator,FA-RNTI) =FA-RNTI
11=l+subframe_id+t_id+f_id ；其中，subframe_id是用户终端发送快速随机接入前导所在的子帧序号，t_id是快速随机接入前导在子帧中的时域位置(以图4为例，类型0的快速随机接入资源，其t_id取值范围为W，l]；类型1的快速随机接入资源，其t_id取值范围为W，3]) ;f_id是快速随机接入前导在子帧中的频域位置(以图4为例，f_id取值范围为 WA])。上式只是例子之一，在实际应用中还可以有其他很多计算方式。基站用计算出的 FA-RNTI来标志对应的快速随机接入响应，并下发给用户终端，用户终端根据相同的式子计算出FA-RNTI，据此来检测发给自己的快速随机接入响应。快速随机接入响应中可包含对应的快速随机接入前导的序号，以便收到该响应的用户终端验证该响应是否是对应自身的快速随机接入响应。基站反馈快速随机接入响应的时间可以是在收到快速随机接入前导后的第N个子帧，N的取值主要考虑基站检测快速随机接入前导的处理时间，例如3个子帧，也可以是一个浮动值；用户终端可以和基站事先约定接收快速随机接入响应的时间，例如在用户终端发送快速随机接入前导后第M个子帧进行接收，或者在用户终端发送快速随机接入前导后第M个子帧至第M+P个子帧之内进行接收，M例如可选4，P则是大于0的整数，可以任选。具体应用时，实现快速随机接入的流程可以如图5所示。参见图5，图5为本发明一实施例的快速随机接入流程图。当然，执行该流程之前，需要预先设置快速随机接入前导，并分配快速随机接入资源。图5所示流程包括以下步骤步骤501 :MTC设备判断自身是否属于可以进行快速随机接入的类型；若是，进入步骤502 ；否则进入步骤511。这里所说的属于可以进行快速随机接入的类型的MTC设备，通常指没有失去上行同步的用户终端或者可以通过其他方法获得上行同步信息的用户终端。步骤502 判断MTC设备是否保留有前一次和eNB连接过程中的上行同步绝对时间调整量；若是，进入步骤503 ；否则，进入步骤511。步骤503 :MTC设备在所述快速随机接入前导中选择一个类型，进而在该类型快速随机接入前导中选择一个前导，在对应的快速随机接入资源上随机选择一个位置发送快速随机接入前导，以通知基站进行快速随机接入。步骤504 基站在收到快速随机接入前导后，反馈快速随机接入响应。步骤505 判断MTC设备是否收到快速随机接入响应，若收到，进入步骤506 ；否则，进入步骤509。步骤506 =MTC设备收到快速随机接入响应后，根据该响应中所包含的初始上行授权的指示发送消息3 (Message3)。步骤507 基站收到消息3后，反馈消息4。步骤508 判断MTC设备是否收到消息4，若收到，则MTC设备的快速接入过程完成；否则，进入步骤509。步骤509 =MTC设备记录快速随机接入的失败次数。步骤510 =MTC设备判断所记录的失败次数是否达到预设门限K (K可由MTC设备预设，或由网络侧通知，也可在协议中定义)，若达到，进入步骤511 ；否则，返回步骤503。步骤511 :MTC设备释放保留的前一次与eNB连接过程中的上行同步绝对时间调整量，并应用现有技术发起普通的随机接入过程。需要说明的是，由以上描述可见，网络侧在上行链路无线资源中可以配置两种随机接入资源，一种是现有技术中所应用的随机接入信道资源，另一种是本发明所提出的快速随机接入资源；网络侧配置一组或多组快速随机接入前导；若某用户终端要发起快速随机接入，则在所述快速随机接入前导中选择一个，并在所述快速随机接入资源中选择一个位置发送所选择的快速随机接入前导；基站若检测出了该用户终端所发送的快速随机接入前导，则反馈快速随机接入响应。若该用户终端未收到快速随机接入响应，则该次快速随机接入失败；该用户终端可重复执行快速随机接入过程；若失败次数达到预设门限值，该用户终端则可启动现有技术中所应用的随机接入过程。快速随机接入资源用于给没有失去上行同步的用户终端或者可以通过其他方法 (不通过现有的随机接入方法)获得上行同步信息的用户终端进行快速随机接入。快速随机接入资源通常不占用现有技术的随机接入信道和上行控制信道。快速随机接入资源可以是静态配置的、半静态配置或者动态配置的。动态配置是指基站可以根据网络负载、用户负载、流量、业务高峰期等信息适时调整快速随机接入资源的大小和位置，以实时适应系统的需要。快速随机接入资源的配置信息(例如资源的时频域位置和大小等)可以通过广播发布，或者通过PDCCH发布，或者通过MAC CE发送；可以发布给所有用户终端，也可以只发布给部分用户终端。上述的没有失去上行同步的用户终端可能保留有前一次与网络侧建立连接时的上行同步绝对时间调整值，这可以使用户终端确认自身没有失去上行同步；上述的可以通过其他方法获得上行同步信息的用户终端中，如果某用户终端与其他用户终端始终保持同步(例如同在一辆车上的用户终端)，那么该用户终端可以通过读取基站发给其他用户终端的上行同步绝对时间调整值以实现上行同步；或者通过与其他用户终端直接通讯(例如有线方式、蓝牙传输等)以获得上行同步绝对时间调整值。快速随机接入前导可由具有良好互相关性和自相关性的序列构成；一组前导由一组序列构成，或者由一个序列的多种位移构成；并且，快速接入随机前导通常应当短于现有技术的随机接入前导，这样一方面可保证基站能更快速的检测到快速随机接入前导，另一方面也能够有效减少对上行无线资源的占用。另外，快速随机接入前导可由基站和用户终端双方预先约定(即相当于静态配置的)；进一步的，快速随机接入前导可以配置为只使用其中一部分，可以使用的快速随机接入前导的信息由基站通知用户终端(通知内容包括可以使用的快速随机接入前导的序号等信息)，可以采用广播的方式，或者通过PDCCH发布，或者通过MAC CE发送；可以发布给所有用户终端，也可以只发布给部分用户终端；基站发布给不同用户终端的可用快速随机接入前导的范围可以是不同的，也可以是相同的(即基站可以针对用户终端或者用户终端所承载业务的不同特点来指定不同的快速随机接入前导)。若网络侧配置了多组快速随机接入前导，则不同组的快速随机接入前导可以是由不同类型或不同长度的序列构成，也可以由相同类型和相同长度的序列构成；基站可以将不同组的的快速随机接入前导指定给不同的用户终端使用；若网络侧配置了多种类型的快速随机接入前导，那么不同类型的快速随机接入前导可以一起使用，但不能同时占用相同的快速随机接入资源。基站发布的快速随机接入资源信息中通常包括每种类型的快速随机接入前导可以使用的快速随机接入资源范围。用户终端可以采用竞争的快速随机接入(即由用户终端在可用的不同组的快速随机接入前导中自主选择，由于这种操作方式存在和其他用户终端冲突的可能，因此称为竞争的快速随机接入)；基站也可以为用户终端指定所采用的快速随机接入前导，并指定用于发送快速随机接入前导的快速随机接入资源位置，这种情况下用户终端所发起的接入则为非竞争的快速随机接入。可见，所述基于竞争的快速随机接入的思路为需要发起快速随机接入的用户终端随机选择快速随机接入前导和快速随机接入资源，并在所选择的快速随机接入资源上使用所选择的快速随机接入前导发起快速随机接入。具体而言，用户终端根据自身类型以及包括接入成功率和接入延迟在内的随机接入要求，选择适于通信的快速随机接入前导和快速随机接入资源。由于随机选择的前导和资源有可能和其他发起快速随机接入的终端产生冲突，因此称为基于竞争的快速随机接入。所述基于非竞争的快速随机接入的思路为基站事先为需要发起基于非竞争快速随机接入的用户终端指定快速随机接入前导和快速随机接入资源，用户终端在指定的快速随机接入资源上使用指定的快速随机接入前导发起快速随机接入。由于这种由基站指定资源和前导的快速随机接入方式不会和其它用户终端的快速随机接入发生冲突，因此称为基于非竞争的快速随机接入。所述基站指定的快速随机接入前导和快速随机接入资源的信息可以通过专用信令发给对应的终端。并且，基站可以在快速随机接入前导和/或快速随机接入资源中划分出一部分，并指明划分所基于的信息，用于基于非竞争的快速随机接入；具体而言，划分快速随机接入前导所基于的信息可以为快速随机接入前导的序号，划分快速随机接入资源所基于的信息可以为资源的时域位置和频域位置信息。当基站检测出某个快速随机接入前导后，需反馈快速随机接入响应；所述的快速随机接入响应中应当包含检测到的快速随机接入前导的信息(前导的序号、发送前导的频域位置和时域位置等)，或者用所述前导的信息或信息的对应序号来对该响应进行标志，以使用户终端能够分辨出该快速随机接入响应是否是针对自身的响应。所述信息的对应序号是指根据信息的多项内容计算或转换成的对应序号。用户终端可以和基站事先约定接收快速随机接入响应的时间，该时间可以是一个固定的相对时间位置(例如在用户终端发送快速随机接入前导后第N个子帧进行接收)，或者是一个时间范围(例如在用户终端发送快速随机接入前导后第N个子帧至第N+M个子帧之内进行接收)；若用户终端在约定的时间内没有收到快速随机接入响应，则用户终端确认该次快速随机接入失败。另外，位置固定类型的终端在呼叫中止或正常离线时，可以保留上行同步绝对时间调整值。若因为失去同步或者通讯失败导致离线，用户终端也可以选择保留上行同步绝对时间调整值，以便在下次随机接入时采用快速随机接入方式；当然，用户终端也可以释放上行同步绝对时间调整值，并且在下次随机接入时采用现在技术中所应用的普通随机接入过程。在实际应用中，用户终端的基于非竞争的快速随机接入过程与基于竞争的快速随机接入过程类似；除了快速随机接入前导和发送前导的资源位置均由基站指定，以及不包括涉及消息3和消息4的交互以外，其他流程步骤基本没有差别，这里不再重复举例描述。
14另外，本发明的随机接入技术也可以应用在其他需要通过发送上行同步序列来完成上行初同步的通讯系统中。例如=Wimax系统，以及其他OFDM系统等。结合以上所述可知，本发明快速随机接入的操作思路可以表现如图6所示。参见图6，图6为本发明的快速随机接入流程简图，该流程包括以下步骤步骤610 为能够快速随机接入的MTC设备设置快速随机接入前导，分配快速随机接入资源。步骤620 能够快速随机接入的MTC设备，应用为其设置的快速随机接入前导以及分配的快速随机接入资源，实现快速随机接入。为了顺利实现上述的快速随机接入操作，可以进行如图7所示的设置。参见图7， 图7为本发明一实施例的快速随机接入装置图，该装置包括快速随机接入执行单元以及与其相连的快速随机接入信息维护单元、快速随机接入资格决策单元、随机接入方式切换单元。上述各操作单元可以设置于MTC设备等用户终端中。具体应用时，快速随机接入信息维护单元用于对快速随机接入所涉及到的信息进行包括保存、提供在内的维护处理，如设置快速随机接入前导，分配快速随机接入资源，在需要时为快速随机接入执行单元提供快速随机接入前导、快速随机接入资源。快速随机接入资格决策单元用于判断用户终端是否具有进行快速随机接入的资格，如判断用户终端是否属于可以进行快速随机接入的类型，并在判断结果为是时确认用户终端具有进行快速随机接入的资格；或者，判断用户终端是否保留了前一次和eNB连接过程中的上行同步绝对时间调整量，并在判断结果为是时确认用户终端具有进行快速随机接入的资格。在实际应用中，上述针对用户终端类型以及是否保留有上行同步绝对时间调整量的判断操作可以独立进行也可以结合进行。当快速随机接入资格决策单元确认用户终端具有进行快速随机接入的资格时，可以将该情况通知给快速随机接入执行单元。快速随机接入执行单元则可以从快速随机接入信息维护单元中选取快速随机接入前导以及快速随机接入资源，并应用该快速随机接入资源向网络侧发送快速随机接入前导，以实现快速随机接入。需要说明的是，快速随机接入执行单元执行快速随机接入时有可能失败，快速随机接入执行单元则会将该情况通知给随机接入方式切换单元；随机接入方式切换单元收到通知后则记录快速随机接入的失败次数，并在失败次数超过预设的门限值时应用现有技术发起普通的随机接入过程。上述各单元可实现的具体操作已在前述内容中详细描述，在此不再赘述。综上所述可见，无论是方法还是装置，本发明的快速随机接入技术能够为不会失去上行同步的特殊类型的用户终端提供相对独立的快速随机接入前导和资源，以实现相对于现有技术的普通随机接入而言的快速随机接入；因而能够明显降低固定类型终端的接入开销和延迟，显著提高了接入速度，而且还可以避开和其他类型终端的随机接入资源竞争， 大大降低网络侧的接入冲突概率。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种随机接入方法，其特征在于，为能够快速随机接入的用户终端设置快速随机接入前导，分配快速随机接入资源；该方法还包括能够快速随机接入的用户终端，应用为其设置的快速随机接入前导以及分配的快速随机接入资源，实现快速随机接入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步判断用户终端是否为能够快速随机接入的用户终端，所述判断方法为判断用户终端是否没有失去上行同步，并在判断结果为没有失去上行同步时确认用户终端具有进行快速随机接入的资格，能够快速随机接入。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，判断用户终端是否没有失去上行同步的方法为对于位置固定的用户终端，若保留了前一次和网络侧建立连接时的上行同步绝对时间调整量，则认为该用户终端没有失去上行同步；对于位置不固定的用户终端，若可以从基站或者其它用户终端获得可用的上行同步绝对时间调整量，则认为该用户终端没有失去上行同步。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括所述用户终端离线后保留所述上行同步绝对时间调整量，并在下次随机接入时应用快速随机接入方式进行接入。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实现快速随机接入的过程包括用户终端应用所述快速随机接入前导中的一个作为要接入时所应用的快速随机接入前导，在分配的所述快速随机接入资源上发送所应用的快速随机接入前导；基站在收到所述快速随机接入前导后反馈快速随机接入响应。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述快速随机接入是基于竞争的快速随机接入；或者，所述快速随机接入是基于非竞争的快速随机接入。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在快速随机接入前导和/或快速随机接入资源中划分出一部分，并指明划分所基于的信息，用于基于非竞争的快速随机接入；划分所述快速随机接入前导所基于的信息为快速随机接入前导的序号，划分所述快速随机接入资源所基于的信息为资源的时域位置和频域位置信息。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于竞争的快速随机接入过程包括 所述用户终端随机选择快速随机接入前导和快速随机接入资源，并在所选择的快速随机接入资源上使用所选择的快速随机接入前导发起快速随机接入；所述基于非竞争的快速随机接入过程包括所述用户终端在基站所指定的快速随机接入资源上使用基站所指定的快速随机接入前导发起快速随机接入。
9.根据权利要求5至8任一项所述的方法，其特征在于，基站反馈所述快速随机接入响应的时间是由基站与用户终端预先约定的，该时间是固定的相对时间位置，或者是时间范围。
10.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，进一步记录快速随机接入的失败次数，并在所记录的失败次数超过预设的门限值时应用现有技术的随机接入过程进行接入。
11.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述快速随机接入前导由具有互相关性和自相关性的序列构成；快速随机接入前导短于现有技术的随机接入前导；在设置有多组快速随机接入前导的情况下，一组快速随机接入前导由一组序列构成， 或者由一个序列的多种位移构成；快速接入随机前导应当短于现有技术的随机接入前导； 不同组的快速随机接入前导由不同类型或不同长度的序列构成，或者由相同类型和相同长度的序列构成；不同组的快速随机接入前导被指定给不同的用户终端一同或分别使用。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，选择所述快速随机接入前导和快速随机接入资源的方法为当快速随机接入前导有不同类型时，用户终端根据预定信息选择合适类型的快速随机接入前导以及对应的快速随机接入资源。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预定信息包括以下信息中的一种或多种用户终端是否位置固定；用户终端允许的随机接入延迟；所述用户终端根据预定信息选择合适类型的快速随机接入前导的方法包括当用户终端是位置固定类型时，可选择长度相对短的快速随机接入前导，否则选择长度相对长的快速随机接入前导；当用户终端允许的随机接入延迟相对大时，选择长度相对短的快速随机接入前导，否则选择长度相对长的快速随机接入前导。
14.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述快速随机接入资源以及快速随机接入前导的配置信息，是由基站向用户终端下发的；所述快速随机接入资源的分配方式为静态分配、半静态分配或者动态分配。
15.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述快速随机接入前导下发给所述用户终端；快速随机接入前导的下发方式包括至少以下之一以广播方式下发；或通过无线资源控制信令下发。
16.一种随机接入装置，其特征在于，该装置包括相连的快速随机接入信息维护单元和快速随机接入执行单元；其中，所述快速随机接入信息维护单元，用于为能够快速随机接入的用户终端设置快速随机接入前导、分配快速随机接入资源，并对快速随机接入前导、快速随机接入资源进行包括保存、提供在内的维护处理；所述快速随机接入执行单元，用于应用设置的所述快速随机接入前导以及分配的所述快速随机接入资源，实现快速随机接入。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，进一步包括快速随机接入资格决策单元，用于判断用户终端是否具有进行快速随机接入的资格，并在具有进行快速随机接入的资格时通知所述快速随机接入执行单元进行快速随机接入。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，进一步包括随机接入方式切换单元；其中，所述快速随机接入执行单元，进一步用于在执行快速随机接入失败时通知所述随机接入方式切换单元；所述随机接入方式切换单元，用于在快速随机接入的失败次数超过预设的门限值时应用现有技术发起随机接入过程。
19.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，该装置设置于作为机器类型通讯 MTC设备的固定类型终端中。
全文摘要
本发明公开了一种随机接入方法和装置，均为能够快速随机接入的用户终端设置快速随机接入前导，分配快速随机接入资源；并且能够快速随机接入的用户终端，可以应用为其设置的快速随机接入前导以及分配的快速随机接入资源，实现快速随机接入。由于本发明方法和装置能够为不会失去上行同步的特殊类型的用户终端提供相对独立的快速随机接入前导和资源，以实现相对于现有技术的普通随机接入而言的快速随机接入；因而能够明显降低固定类型终端的接入开销和延迟，显著提高了接入速度，而且还可以避开和其他类型终端的随机接入资源竞争，大大降低网络侧的接入冲突概率。
文档编号H04W74/08GK102215598SQ201010142069
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者张银成, 戴谦 申请人:中兴通讯股份有限公司