CN103379656B - 一种随机接入方法以及相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种随机接入方法以及相关装置，用于提高机器类型通信设备的随机接入的概率。本发明实施例方法包括：MTC设备在基站下发的前导序列中选择前导码；所述MTC设备根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；所述MTC设备根据所述随机接入响应进行随机接入。

Description

一种随机接入方法以及相关装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种随机接入方法及相关装置。

背景技术

物联网被称为继计算机、互联网和移动通信网络之后的又一次信息产业浪潮，将给IT和通信带来广阔的新市场。

M2M是机器对机器(Machine to Machine)，或人对机器(Man to Machine)通信的简称。M2M作为物联网在现阶段最普遍的应用得到了各行业的广泛关注，也是各大标准化组织研究和标准制定工作的重点所在。

主要是指通过“通信网络”传递信息从而实现机器对机器或者人对机器的数据交换，也就是通过通信网络实现机器之间的互联、互通。移动通信网络由于其网络的特殊性，终端不需要人工布线，可以提供移动性支撑，有利于节约成本，可以满足在危险情况下的通信需求，使得以移动通信网络作为承载的M2M服务得到了业界的广泛关注。

M2M作为物联网在现阶段的最普遍的应用形式，在欧洲、美国、韩国、日本等国家实现了商业化应用。主要应用在安全检测、机械服务和维修业务、公共交通系统、车队管理、工业自动化、城市信息化等领域。目前各大运营商都在积极研究M2M技术，尽力拓展M2M的应用市场。国际上各大标准化组织中M2M相关研究和标准制定工作也在不断推进。几大标准化组织按照各自的工作职能范围，从不同角度展开了针对性研究。欧洲电信标准化协会(ETSI，European Telecommunications Standards Institute)从典型物联网业务用例，例如智能医疗、电子商务、自动化城市、智能超标和智能电网的相关研究入手，完成对物联网业务的需求分析、支持物联网业务的概要层次体系结构设计以及相关数据模型、接口和过程的定义。第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)/3GPP2以移动通信技术为工作核心，重点研究第三代(3G)，长期演进(LTE，Long Term Evolution)/码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)网络对物联网业务提供而需要实施的网络优化相关技术，研究涉及业务需求、核心网和无线网优化、 安全等领域。中国通信标准话协会(CCSA，China Communications Standards Association)早在2009年完成了M2M的业务研究报告，与M2M相关的其他工作已经展开。可以预见在不久的将来，随着相关研究和技术的不断成熟，物联网技术必将具备巨大的需求容量和良好的市场前景。

随机接入是移动设备与网络进行通信的第一步，只有用户通过随机接入成功接入网络才能够进行后续的数据传输。由于M2M通信设备的数量远远大于传统蜂窝网络中用户的数量，因此大量M2M通信发起随机接入将导致随机接入过程碰撞率增大，并将影响普通蜂窝用户的接入概率，降低蜂窝用户的通信质量。因此，需要改进蜂窝系统的随机接入机制，在对传统蜂窝用户接入质量影响尽可能小的情况下，提高M2M用户的随机接入概率。

现有技术中，R2-103776提出了M2M用户和蜂窝用户采用随机退避机制，M2M用户和蜂窝用户随机接入失败后，先随机退避一段时间再次发起随机接入。为了保证蜂窝用户的接入质量，M2M随机退避时间的均值远大于蜂窝用户退避时间的均值。该方案虽然能够减小对蜂窝用户接入概率的影响，但是M2M用户的接入时延过大。

R2-103742动态调整PRACH的资源。当大量M2M用户发起随机接入时，基站通过广播信息通知用户在时域和/或频率增加PRACH的资源，由于有更多的时频资源可用，因此能够一定程度的降低蜂窝用户和M2M用户的碰撞率，但是，增加PRACH资源将占用系统上行资源，降低网络的容量。

发明内容

本发明实施例提供了一种随机接入方法以及相关装置，用于提高机器类型通信设备的随机接入的概率。

本发明提供随机接入方法，包括：机器类型通信MTC设备在基站下发的前导序列中选择前导码；所述MTC设备根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；所述MTC设备根据所述随机接入响应进行随机接入。

可选的，所述在基站下发的前导序列中选择前导码，包括：

在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码；所述根据所述前 导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，包括：所述根据所述MTC前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应。

可选的，所述根据随机接入响应进行随机接入，包括：

根据所述随机接入响应中分配的上行资源上发送L2/L3消息，所述L2/L3消息中携带有用户设备标识，RRC连接请求信息或RRC连接重建立请求。

可选的，若L2/L3消息在所述上行资源上发送冲突，则所述方法还包括：

在基站提供的退避时间范围中随机选择一个退避时间；在间隔所述退避时间之后，再次发起随机接入的流程。

本发明提供随机接入方法，包括：基站检测用户设备选择的前导码；若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数；所述基站发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述方法还包括：为MTC设备设置MTC专用前导序列；

所述检测用户设备选择的前导码，包括：

检测MTC设备选择的MTC前导码。

可选的，所述发送N个定时提前量对应的随机接入响应之后，包括：

接收用户设备在所述随机接入响应中分配的上行资源上发送的L2/L3消息，所述L2/L3消息中携带有用户设备标识，RRC连接请求信息和RRC连接重建立请求；根据向所述用户设备标识对应的用户设备发送竞争解决消息。

本发明提供的MTC设备，包括：

选择单元，用于在基站下发的前导序列中选择前导码；

响应检测单元，用于根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；

随机接入单元，用于根据所述随机接入响应进行随机接入。

可选的，所述选择单元还用于在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码；所述响应检测单元还用于根据所述MTC前导码和所述基站下 发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应。

本发明提供的基站，包括：

前导码检测单元，用于检测用户设备选择的前导码；

提前量匹配单元，用于若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数；

响应发送单元，用于发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

本发明提供的随机接入系统，包括：MTC设备和基站；

所述MTC设备用于在基站下发的前导序列中选择前导码；根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；根据所述随机接入响应进行随机接入；

所述基站用于检测用户设备选择的前导码；若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数；发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：在本发明实施例中，机器类型通信(MTC，Machine-Type Communications)设备在检测基站发送的随机接入响应时，根据前导码和基站下发的定时提前量进行检测，由于所述定时提前量会随用户设备位置的改变而改变，而MTC设备的位置是不会发生改变的，因此，即使多个MTC设备复用了相同的前导码，MTC设备也可以通过所述定时提前量区分不同的随机接入响应(随机接入响应与前导码和定时提前量是唯一对应的)，从而降低了随机接入响应检测失败的概率，进而提高了MTC设备进行随机接入的成功率。

附图说明

图1是本发明实施例中随机接入方法的一个流程示意图；

图2是本发明实施例中随机接入方法的另一个流程示意图；

图3是本发明实施例中随机接入方法的另一个流程示意图；

图4是本发明实施例中随机接入方法的另一个流程示意图；

图5是本发明实施例中MTC设备的逻辑结构示意图；

图6是本发明实施例中基站的逻辑结构示意图；

图7是本发明实施例中随机接入系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种随机接入方法以及相关装置，用于提高机器类型通信设备的随机接入的概率。

请参阅图1，本发明实施例中随机接入方法的一个实施例包括：

101、在基站下发的前导序列中选择前导码；

MTC设备在基站下发的前导序列中随机选择一个前导码，其中，所述MTC设备为M2M用户接入网络的用户设备。

由于不同的前导码之间相互正交，因此，前导码可以便于用户设备识别基站发送给该用户设备的消息内容。在用户设备选择了所述前导码之后，用户设备可以将所述前导码携带在发送给基站的消息中，当基站需要反馈该消息时(如，返回随机接入响应)，基站可以将所述前导码携带在相应的反馈消息中，以便于用户设备识别该反馈消息是发送给该用户设备的。

在实际应用中，MTC设备进行首次的随机接入时，在MTC设备选择了所述前导码之后，基站可以通过MTC设备发送的消息检测到该MTC设备选择的前导码，然后估算该MTC设备对应的定时提前量，并向该MTC设备发送所述定时提前量，所述定时提前量用于指示用户设备向基站发送消息的提前时间，以补偿传播时延。具体的，基站在解码用户设备的随机接入请求时就已经计算出了该信号的传输时延(即知道了该用户设备与基站之间的距离)，基站会根据该传输时延估算所述定时提前量。

需要说明的是，本发明实施例应用于MTC设备进行首次的随机接入之后的场景，即MTC设备获得基站下发的定时提前量之后。

102、检测所述基站发送的随机接入响应；

MTC设备根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道(PDSCH，Physical downlink shared channel)上，检测所述基站发送的随 机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述前导码的匹配信息可以为所述前导码的标识或所述前导码。具体的，MTC设备在物理下行共享信道上检测其中的随机接入响应的前导码和定时提前量是否与MTC设备在先存储的前导码和定时提前量相匹配，若是，则确认所述随机接入响应是发给本地MTC设备的，接收所述随机接入响应；若否，则忽略所述随机接入响应。

在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同前导码的消息时，基站能够通过在时间窗内的相关峰检测，检测出多个用户设备复用了该前导码，并检测出多个用户设备各自的定时提前量，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的前导码以及定时提前量选择前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

蜂窝网络中用户的定时提前量主要取决于用户距离基站的位置和无线传播环境，固定MTC设备由于不发生位置的移动，因此定时提前量受到环境的影响相对较小，主要由传播距离决定，因此MTC设备的定时提前量几乎不变。

103、根据所述随机接入响应进行随机接入。

MTC设备根据所述随机接入响应进行随机接入；具体的，所述随机接入响应除了携带有前导码和定时提前量的匹配信息之外，还携带有准许传输的初始上行资源和临时小区无限网络标识(T-RNTI，Temporary Radio Network Temporary Identifier)。MTC设备在所述随机接入响应设定的上行资源上发送第二层或第三层(L2/L3)消息，向基站传送确切接入的过程消息，以完成整个随机接入流程。

在本发明实施例中，MTC设备在检测基站发送的随机接入响应时，根据前导码和基站下发的定时提前量进行检测，由于所述定时提前量会随用户设备位置的改变而改变，而MTC设备的位置是不会发生改变的，因此，即使多个MTC设备复用了相同的前导码，MTC设备也可以通过所述定时提前量区分不同的随机接入响应(随机接入响应与前导码和定时提前量是唯一对应 的)，从而降低了随机接入响应检测失败的概率，进而提高了MTC设备进行随机接入的成功率。

在实际应用中，也会存在除了MTC设备以外的用户设备的定时提前量不变的情况，若出现了这种情况，原本一些前导码和定时提前量与MTC设备相同的用户设备会误接收了MTC设备的随机接入响应，造成随机接入的冲突；针对这种情况，本发明实施例中提供了相应的解决方案，请参阅图2，本发明实施例中随机接入方法的一个实施例包括：

201、在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码；

MTC设备在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码，其中，所述MTC设备为M2M用户接入网络的用户设备。

在本发明实施例中，基站会为MTC设备设置专用的前导序列，该MTC专用前导序列的传输功率与普通蜂窝用户配置相同，基于具有路径损耗的完全补偿的开环估计，保证前导序列的接收功率独立于路径损耗，帮助基站在相同的时频PRACH资源上发现多个前导序列同时传输。

在实际应用中，若MTC设备选择了MTC专用前导序列，基站则可以只对本组前导序列对应的时间窗内检测N个相关峰，得到N个定时提前量；进一步的提高了MTC设备进行随机接入的成功率，所述N为同时选择该前导序列，且具有不同定时提前量的MTC设备数目。

202、检测所述基站发送的随机接入响应；

MTC设备根据所述MTC前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述MTC前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述MTC前导码的匹配信息可以为所述MTC前导码的标识或所述MTC前导码。具体的，MTC设备在物理下行共享信道上检测其中的随机接入响应的MTC前导码和定时提前量是否与MTC设备在先存储的MTC前导码和定时提前量相匹配，若是，则确认所述随机接入响应是发给本地MTC设备的，接收所述随机接入响应；若否，则忽略所述随机接入响应。

在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同MTC前导码的消息时，基站能够通过在时间窗内的相关峰检 测，检测出多个用户设备复用了该前导码，并检测出多个用户设备各自的定时提前量，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的MTC前导码以及定时提前量选择MTC前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

蜂窝网络中用户的定时提前量主要取决于用户距离基站的位置和无线传播环境，固定MTC设备由于不发生位置的移动，因此定时提前量受到环境的影响相对较小，主要由传播距离决定，因此MTC设备的定时提前量几乎不变。

具体的，所述随机接入响应除了携带有前导码和定时提前量的匹配信息之外，还携带有准许传输的初始上行资源和T-RNTI。

203、根据所述随机接入响应中分配的上行资源上发送L2/L3消息；

MTC设备根据所述随机接入响应中分配的上行资源上发送L2/L3消息，所述L2/L3消息中携带有用户设备标识，无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接请求信息和无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)连接请求信息。其中，所述用户设备标识是用于为基站提供接入成功的MTC设备的唯一标识。所述L2/L3消息用于传送了确切的接入过程消息，如RRC连接请求、调度请求等。

可选的，若L2/L3消息在所述上行资源上发送冲突，则说明两个以上的MTC设备使用了相同的MTC前导码和定时提前量，则MTC设备可使用现有的随机退避机制解决竞争问题；具体的，在基站提供的退避时间范围(如，0至T)中随机选择一个退避时间；在间隔所述退避时间之后，再次发起随机接入的流程。

204、接收基站发送的竞争解决消息。

MTC设备接收基站发送的竞争解决消息，完成随机接入的流程。

在本发明实施例中，若MTC设备选择了MTC专用前导序列，则可以排除了一些前导码和定时提前量与MTC设备的相同的用户设备的干扰，进一步的提高了MTC设备进行随机接入的成功率。

上面是从MTC设备的角度对本发明实施例中的随机接入方法进行了描述，下面从基站的角度对本发明实施例中的随机接入方法进行描述，请参阅 图3，本发明实施例中的随机接入方法另一实施例包括：

301、检测用户设备选择的前导码；

基站检测用户设备选择的前导码，所述前导码可以便于用户设备识别基站发送给该用户设备的消息内容。

在实际应用中，当MTC设备进行首次的随机接入时，在MTC设备选择了所述前导码之后，基站可以通过MTC设备发送的消息检测到该MTC设备选择的前导码，然后估算该MTC设备对应的定时提前量，并向该MTC设备发送所述定时提前量。

需要说明的是，本发明实施例应用于MTC设备进行首次的随机接入之后的场景，即MTC设备获得基站下发的定时提前量之后。

302、根据前导码的接收时间估算前导码对应的定时提前量；

在实际应用中，在用户设备选择了前导码之后，基站根据不同的前导码，在不同的前导码对应的检测时间窗内检测前导码，若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数。

303、发送N个定时提前量对应的随机接入响应。

基站发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述前导码的匹配信息可以为所述前导码的标识或所述前导码。在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同前导码的消息时，基站能够通过各个消息的接收时差(定时提前量不同)检测出有多个用户设备复用了该前导码，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的前导码以及定时提前量选择前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

蜂窝网络中用户的定时提前量主要取决于用户距离基站的位置和无线传播环境，固定MTC设备由于不发生位置的移动，因此定时提前量受到环境的影响相对较小，主要由传播距离决定，因此MTC设备的定时提前量几乎不变。

在实际应用中，也会存在除了MTC设备意外的用户设备的定时提前量不变的情况，若出现了这种情况，原本一些前导码和定时提前量与MTC设备的相同的用户设备会误接收了MTC设备的随机接入响应，造成随机接入的冲突；针对这种情况，本发明实施例中提供了相应的解决方案，请参阅图4，本发明实施例中随机接入方法的另一个实施例包括：

401、向MTC设备提供MTC专用前导序列；

该MTC专用前导序列的传输功率与普通蜂窝用户配置相同，基于具有路径损耗的完全补偿的开环估计，保证前导序列的接收功率独立于路径损耗，帮助基站在相同的时频PRACH资源上发现多个前导序列同时传输。

在实际应用中，若MTC设备选择了MTC专用前导序列，就可以排除了一些前导码和定时提前量与MTC设备的相同的用户设备的干扰，进一步的提高了MTC设备进行随机接入的成功率。

402、检测MTC设备选择的MTC前导码；

基站检测MTC设备选择的MTC前导码。在实际应用中，当MTC设备进行首次的随机接入时，在MTC设备选择了所述MTC前导码之后，基站可以通过MTC设备发送的消息检测到该MTC设备选择的前导码，然后估算该MTC设备对应的定时提前量，并向该MTC设备发送所述定时提前量。

需要说明的是，本发明实施例应用于MTC设备进行首次的随机接入之后的场景，即MTC设备获得基站下发的定时提前量之后。

403、根据前导码的接收时间估算前导码对应的定时提前量；

在实际应用中，在用户设备选择了MTC前导码之后，基站根据不同的MTC前导码，在不同的MTC前导码对应的检测时间窗内检测MTC前导码，若在同一检测时间窗内接收到的相同的MTC前导码有N个，则根据各个相同的MTC前导码的接收时间估算所述N个MTC前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数。

404、发送N个定时提前量对应的随机接入响应；

基站发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述MTC前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述MTC前导码的匹配信息可以为所述MTC前导码的标识或 所述MTC前导码。在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同前导码的消息时，基站能够通过各个消息的接收时差(定时提前量不同)检测出有多个用户设备复用了该MTC前导码，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该MTC前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的MTC前导码以及定时提前量选择前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

405、接收用户设备在所述随机接入响应中分配的上行资源上发送的L2/L3消息；

基站接收用户设备在所述随机接入响应中分配的上行资源上发送的L2/L3消息，所述L2/L3消息中携带有用户设备标识，RRC连接请求信息或RRC连接重建立请求。其中，所述用户设备标识是用于为基站提供接入成功的MTC设备的唯一标识。所述L2/L3消息用于传送了确切的接入过程消息，如RRC连接请求、RRC连接重建立请求等。

406、根据向所述用户设备标识对应的用户设备发送竞争解决消息。

基站根据向所述用户设备标识对应的用户设备发送竞争解决消息，完成随机接入的流程。

下面对用于执行上述随机接入方法的本发明MTC设备的实施例进行说明，其逻辑结构请参考图5，本发明实施例中的MTC设备一个实施例包括：

选择单元501，用于在基站下发的前导序列中选择前导码；

响应检测单元502，用于根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；

随机接入单元503，用于根据所述随机接入响应进行随机接入。

可选的，所述选择单元501还用于在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码；

所述响应检测单元502还用于根据所述MTC前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应。

本发明实施例中MTC设备各个单元具体的交互过程如下：

选择单元501在基站下发的前导序列中随机选择一个前导码，其中，所述MTC设备为M2M用户接入网络的用户设备。

由于不同的前导码之间相互正交，因此，前导码可以便于用户设备识别基站发送给该用户设备的消息内容。在用户设备选择了所述前导码之后，用户设备可以将所述前导码携带在发送给基站的消息中，当基站需要反馈该消息时(如，返回随机接入响应)，基站可以将所述前导码携带在相应的反馈消息中，以便于用户设备识别该反馈消息是发送给该用户设备的。

在实际应用中，MTC设备进行首次的随机接入时，在MTC设备选择了所述前导码之后，基站可以通过MTC设备发送的消息检测到该MTC设备选择的前导码，然后估算该MTC设备对应的定时提前量，并向该MTC设备发送所述定时提前量，所述定时提前量用于指示用户设备向基站发送消息的提前时间，以补偿传播时延。具体的，基站在解码用户设备的随机接入请求时就已经计算出了该信号的传输时延(即知道了该用户设备与基站之间的距离)，基站会根据该传输时延估算所述定时提前量。

需要说明的是，本发明实施例应用于MTC设备进行首次的随机接入之后的场景，即MTC设备获得基站下发的定时提前量之后。

响应检测单元502根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述前导码的匹配信息可以为所述前导码的标识或所述前导码。具体的，MTC设备在物理下行共享信道上检测其中的随机接入响应的前导码和定时提前量是否与MTC设备在先存储的前导码和定时提前量相匹配，若是，则确认所述随机接入响应是发给本地MTC设备的，接收所述随机接入响应；若否，则忽略所述随机接入响应。

在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同前导码的消息时，基站能够通过在时间窗内的相关峰检测，检测出多个用户设备复用了该前导码，并检测出多个用户设备各自的定时提前量，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接 入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的前导码以及定时提前量选择前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

蜂窝网络中用户的定时提前量主要取决于用户距离基站的位置和无线传播环境，固定MTC设备由于不发生位置的移动，因此定时提前量受到环境的影响相对较小，主要由传播距离决定，因此MTC设备的定时提前量几乎不变。

随机接入单元503根据所述随机接入响应进行随机接入；具体的，所述随机接入响应除了携带有前导码和定时提前量的匹配信息之外，还携带有准许传输的初始上行资源和临时小区无限网络标识。MTC设备在所述随机接入响应设定的上行资源上发送第二层或第三层(L2/L3)消息，向基站传送确切接入的过程消息，以完成整个随机接入流程。

可选的，若L2/L3消息在所述上行资源上发送冲突，则说明两个以上的MTC设备使用了相同的MTC前导码和定时提前量，则MTC设备可使用现有的随机退避机制解决竞争问题；具体的，在基站提供的退避时间范围(如，0至T)中随机选择一个退避时间；在间隔所述退避时间之后，再次发起随机接入的流程。

可选的，基站可以为MTC设备设置专用的前导序列，该MTC专用前导序列的传输功率与普通蜂窝用户配置相同，基于具有路径损耗的完全补偿的开环估计，保证前导序列的接收功率独立于路径损耗，帮助基站在相同的时频PRACH资源上发现多个前导序列同时传输。在实际应用中，若MTC设备选择了MTC专用前导序列，基站则可以只对本组前导序列对应的时间窗内检测N个相关峰，得到N个定时提前量；进一步的提高了MTC设备进行随机接入的成功率，所述N为同时选择该前导序列，且具有不同定时提前量的MTC设备数目。

可选的，所述MTC前导码的匹配信息可以为所述MTC前导码的标识或所述MTC前导码。具体的，MTC设备在物理下行共享信道上检测其中的随机接入响应的MTC前导码和定时提前量是否与MTC设备在先存储的MTC前导码和定时提前量相匹配，若是，则确认所述随机接入响应是发给本地MTC设备的，接收所述随机接入响应；若否，则忽略所述随机接入响应。

在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上 发送携带有相同MTC前导码的消息时，基站能够通过在时间窗内的相关峰检测，检测出多个用户设备复用了该前导码，并检测出多个用户设备各自的定时提前量，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的MTC前导码以及定时提前量选择MTC前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。具体的，所述随机接入响应除了携带有前导码和定时提前量的匹配信息之外，还携带有准许传输的初始上行资源和T-RNTI。

下面对用于执行上述随机接入方法的本发明基站的实施例进行说明，其逻辑结构请参考图5，本发明实施例中的基站一个实施例包括：

前导码检测单元601，用于检测用户设备选择的前导码；

提前量匹配单元602，用于若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数；

响应发送单元603，用于发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

本发明实施例中基站的各个单元具体的交互过程如下：

前导码检测单元601检测用户设备选择的前导码，所述前导码可以便于用户设备识别基站发送给该用户设备的消息内容。在实际应用中，当MTC设备进行首次的随机接入时，在MTC设备选择了所述前导码之后，基站可以通过MTC设备发送的消息检测到该MTC设备选择的前导码，然后估算该MTC设备对应的定时提前量，并向该MTC设备发送所述定时提前量。

可选的，基站可以为MTC设备提供MTC专用前导序列，该MTC专用前导序列的传输功率与普通蜂窝用户配置相同，基于具有路径损耗的完全补偿的开环估计，保证前导序列的接收功率独立于路径损耗，帮助基站在相同的时频PRACH资源上发现多个前导序列同时传输。在实际应用中，若MTC设备选择了MTC专用前导序列，就可以排除了一些前导码和定时提前量与MTC设备的相同的用户设备的干扰，进一步的提高了MTC设备进行随机接入的成功率。

提前量匹配单元602根据前导码的接收时间估算前导码对应的定时提前量，在实际应用中，在用户设备选择了前导码之后，基站根据不同的前导码，在不同的前导码对应的检测时间窗内检测前导码，若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数。

响应发送单元603发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述前导码的匹配信息可以为所述前导码的标识或所述前导码。在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同前导码的消息时，基站能够通过各个消息的接收时差(定时提前量不同)检测出有多个用户设备复用了该前导码，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的前导码以及定时提前量选择前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

具体的，在发送N个定时提前量对应的随机接入响应之后，接收用户设备在所述随机接入响应中分配的上行资源上发送的L2/L3消息，所述L2/L3消息中携带有用户设备标识，RRC连接请求信息和RRC连接重建立请求。其中，所述用户设备标识是用于为基站提供接入成功的MTC设备的唯一标识。所述L2/L3消息用于传送了确切的接入过程消息，如RRC连接请求、调度请求等。在接收了所述L2/L3消息之后，根据向所述用户设备标识对应的用户设备发送竞争解决消息，完成随机接入的流程。

下面对用于执行上述随机接入方法的本发明随机接入系统的实施例进行说明，其逻辑结构请参考图7，本发明实施例中的随机接入系统一个实施例包括：

MTC设备701和基站703；

所述MTC设备701用于在基站下发的前导序列中选择前导码；根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提 前量的匹配信息；根据所述随机接入响应进行随机接入；

所述基站703用于检测用户设备选择的前导码；若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数；发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

MTC设备在基站下发的前导序列中随机选择一个前导码，其中，所述MTC设备为M2M用户接入网络的用户设备。

由于不同的前导码之间相互正交，因此，前导码可以便于用户设备识别基站发送给该用户设备的消息内容。在用户设备选择了所述前导码之后，用户设备可以将所述前导码携带在发送给基站的消息中，当基站需要反馈该消息时(如，返回随机接入响应)，基站可以将所述前导码携带在相应的反馈消息中，以便于用户设备识别该反馈消息是发送给该用户设备的。

在实际应用中，MTC设备进行首次的随机接入时，在MTC设备选择了所述前导码之后，基站可以通过MTC设备发送的消息检测到该MTC设备选择的前导码，然后估算该MTC设备对应的定时提前量，并向该MTC设备发送所述定时提前量，所述定时提前量用于指示用户设备向基站发送消息的提前时间，以补偿传播时延。具体的，基站在解码用户设备的随机接入请求时就已经计算出了该信号的传输时延(即知道了该用户设备与基站之间的距离)，基站会根据该传输时延估算所述定时提前量。

需要说明的是，本发明实施例应用于MTC设备进行首次的随机接入之后的场景，即MTC设备获得基站下发的定时提前量之后。

MTC设备根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道(PDSCH，Physical downlink shared channel)上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。

可选的，所述前导码的匹配信息可以为所述前导码的标识或所述前导码。具体的，MTC设备在物理下行共享信道上检测其中的随机接入响应的前导码和定时提前量是否与MTC设备在先存储的前导码和定时提前量相匹配，若 是，则确认所述随机接入响应是发给本地MTC设备的，接收所述随机接入响应；若否，则忽略所述随机接入响应。

在实际应用中，当定时提前量不同的用户设备在相同的随机接入资源上发送携带有相同前导码的消息时，基站能够通过在时间窗内的相关峰检测，检测出多个用户设备复用了该前导码，并检测出多个用户设备各自的定时提前量，基站可以针对每个时段接收到的消息返回相应的随机接入响应(随机接入响应中携带有相应的定时提前量)，即基站对该前导序列发送多个随机接入响应。因此，MTC设备接收随机接入响应时，可以根据自身的前导码以及定时提前量选择前导码和定时提前量相匹配的随机接入响应。

蜂窝网络中用户的定时提前量主要取决于用户距离基站的位置和无线传播环境，固定MTC设备由于不发生位置的移动，因此定时提前量受到环境的影响相对较小，主要由传播距离决定，因此MTC设备的定时提前量几乎不变。

MTC设备根据所述随机接入响应进行随机接入；具体的，所述随机接入响应除了携带有前导码和定时提前量的匹配信息之外，还携带有准许传输的初始上行资源和临时小区无限网络标识(T-RNTI，Temporary Radio Network Temporary Identifier)。MTC设备在所述随机接入响应设定的上行资源上发送第二层或第三层(L2/L3)消息，向基站传送确切接入的过程消息，以完成整个随机接入流程。

在本发明实施例中，MTC设备在检测基站发送的随机接入响应时，根据前导码和基站下发的定时提前量进行检测，由于所述定时提前量会随用户设备位置的改变而改变，而MTC设备的位置是不会发生改变的，因此，即使多个MTC设备复用了相同的前导码，MTC设备也可以通过所述定时提前量区分不同的随机接入响应(随机接入响应与前导码和定时提前量是唯一对应的)，从而降低了随机接入响应检测失败的概率，进而提高了MTC设备进行随机接入的成功率。

本发明实施例的具体执行步骤可以参照前述实施例，此处不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外 的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种随机接入方法，其特征在于，包括：

机器类型通信MTC设备在基站下发的前导序列中选择前导码；

所述MTC设备根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；

所述MTC设备根据所述随机接入响应进行随机接入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在基站下发的前导序列中选择前导码，包括：

在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码；

所述根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，包括：

根据所述MTC前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据随机接入响应进行随机接入，包括：

在所述随机接入响应中分配的上行资源上发送L2/L3消息，所述L2/L3消息中携带有用户设备标识，所述L2/L3消息用于传送RRC连接请求信息或RRC连接重建立请求。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若L2/L3消息在所述上行资源上发生冲突，则所述方法还包括：

在基站提供的退避时间范围中随机选择一个退避时间；

在间隔所述退避时间之后，再次发起随机接入的流程。

5.一种MTC设备，其特征在于，包括：

选择单元，用于在基站下发的前导序列中选择前导码；

响应检测单元，用于根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；

随机接入单元，用于根据所述随机接入响应进行随机接入。

6.根据权利要求5所述的MTC设备，其特征在于，所述选择单元还用于在基站下发的MTC专用前导序列中选择MTC前导码；

所述响应检测单元还用于根据所述MTC前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应。

7.一种随机接入系统，其特征在于，包括：MTC设备和基站；

所述MTC设备为M2M用户接入网络的用户设备；

所述MTC设备用于在基站下发的前导序列中选择前导码；根据所述前导码和所述基站下发的定时提前量在物理下行共享信道上，检测所述基站发送的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息；根据所述随机接入响应进行随机接入；

所述基站用于检测用户设备选择的前导码；若在同一检测时间窗内接收到的相同的前导码有N个，则根据各个相同的前导码的接收时间估算所述N个前导码分别对应的定时提前量，所述N为大于1的整数；发送N个定时提前量对应的随机接入响应，所述随机接入响应中携带有所述前导码和所述定时提前量的匹配信息。