CN101064922B - 一种无线通信中接入冲突的避让方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信中接入冲突的避让方法及系统，系统包括基站与用户终端，接入冲突的避让主要工作过程为，基站的接入试探发送概率门限计算单元至少根据UE接入环境情况计算接入试探发送概率门限Pi_th，将所有Pi_th存储于接入试探发送概率门限存储单元中，基站的信息发送单元通过广播信道发布接入试探发送概率门限存储单元中的信息；用户终端的随机接入试探发送概率产生单元产生当前随机接入试探发送概率Pi并传给其比较单元，比较单元比较Pi与Pi_th，用户终端的接入试探发送单元根据比较结果确定是否向基站发送接入试探。由于在设置接入试探发送概率门限时考虑用户接入的环境，所以可以保证当前用户的快速接入。

Description

一种无线通信中接入冲突的避让方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线通信中接入冲突避让的方法及系统。

背景技术

无线系统由于信道资源的有限，因此更加关注信道的有效利用，其中一种重要的有效利用信道资源的方法，就是对通信资源进行合理的复用和共享。这就要求用户在有实际的业务需求时才接入系统，占用系统的通信资源，这种动态资源分配策略的目的是使有限的系统信道资源得到有效利用，即在信道数量不变化的情况下，服务更多的用户，这种动态的通信资源分配过程称为系统的随机接入过程。

随机接入过程作为无线接入过程中的重要环节，既可用于支持用户终端首次接入呼叫发起，也可用于寻呼响应注册、短消息以及突发型数据等业务，随机接入信道(RACH，Random Access Channel)的性能，如接入成功率、接入时延等将直接影响上述这些业务的质量。由于移动用户越来越多，需要接入的服务类型也增多，必然造成越来越频繁的突发业务出现，进而各用户同时接入的冲突情况日趋严重。

目前，为减轻用户接入时的冲突问题，目前比较常用的一种冲突避让方法是，系统为接入信道总资源集设置了统一的判决门限库，在所述判决门限库中，根据接入业务级别不同设置不同的概率判决门限。基站定时在广播信道上发送接入信道资源信息和判决门限库信息。当用户终端需要进行某项业务接入时，就会读取广播信道信息，进而获取当前业务级别对应的概率判决门限。同时，用户终端也会随机产生一个当前接入试探发送的概率，如果所述随机发送概率小于获取的对应概率判决门限，则不允许发送当前接入试探(包括初次接入试探或重发的接入试探)，只能在下个系统规定的接入时隙继续执行新的接入试探发送检测；如果所述随机概率大于获取的对应概率判决门限，则允许发送当前接入试探，开始接入过程。上述接入试探前的判断过程称为概率坚持算法，通过所述概率坚持算法，可以在一定程度上起到冲突避让的效果。

接入信道采用随机接入的方式，用户终端需要进行多次尝试和竞争，才能接入系统，接入信道对其他信道的干扰是相当大的，接入信道性能的好坏将直接影响整个系统容量。移动通信系统随机接入就可能成为无线接入过程的瓶颈，以致影响到服务质量等级，因此随机接入信道的设计起着越来越重要的作用。

如图1所示，在宽带码分多址频分双工WCDMA FDD(Wideband CodeDivision Multiple Access FDD)的系统中的帧结构示意图，RACH每2帧(每帧长10ms)包括15个接入时隙：接入时隙#0、#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8、#9、#10、#11、#12、#13、#14，在该2帧中可以进行多个随机接入传输。

RACH的前缀码长度为4096Chips，是对长度为16Chips的一个特征码的256次重复，总共有16个不同的特征码。RACH的消息部分包括两部分：数据部分和控制部分，数据部分和控制部分是并行发射传输的，控制部分包括导频(Pilot)比特和传输格式组合指示(TFCI)比特，导频比特支持用于相干检测的信道估计，TFCI比特对应于当前随机接入消息的一个特定的传输格式。

当用户终端UE(User Equipment)仍小于系统允许的最大接入次数N_max，就可以在后续的时隙内继续发送接入试探，同时增加接入试探的发送功率(power ramping)。为减少接入冲突的概率，UE在每次接入探测前执行p坚持算法，即当前接入试探发送的概率Pi在0～1间随机分布，而根据不同的接入业务级别ASC(Access Service Class)，系统允许重发接入试探的阀值Pi_th不同。其中，ASC用于表示不同随机接入优先级的参数，ASC是由与用户优先级相关的参数AS映射而来的，AS是表征不同业务类型的参数，从AS到ASC的映射通过不同的用户业务(普通业务，紧急业务等等)来决定不同的接入优先级。

如果Pi＜Pi_th表示不允许发送重传接入试探，只有在下个系统规定的接入时隙继续执行一个新的重传接入试探发送检测；如果Pi＞＝Pi_th表示允许传输，开始接入过程。

但另一方面，除本身承载的业务类别不同，目前的应用环境场景也有很多不同，如用户终端开机初始接入、终端从空闲状态到激活状态的接入、终端在激活状态下的接入等等。而上述采用p坚持算法进行冲突避让时，考虑的主要因素是用户本身承载的数据类别，即发送接入试探发送概率是由用户承载的数据类别(如实时的语音业务、普通的包业务等)来控制，而对于一些其他的因素如上述RACH使用场景未加以考虑。

在RACH信道设计时，须考虑如下的问题：

(1)快速拥塞控制，在公共接收机都已经被占用或在上行链路上有很大的干扰，则应该发送快速禁止或等待消息，以禁止新的用户接入，防止新用户接入带来的干扰。

(2)过载控制，在每个时隙应确保接入用户数保持稳定。将突然出现的接入负荷分布到其他信道资源，达到接入负荷的均匀分布，防止出现碰撞峰值。因此在系统中应该对同一时刻请求接入的用户负载进行有效的控制。也就是当用户负载较低时可以使所有用户都能够快速接入；反之当用户负载较高时，应根据用户的服务优先级别，避免冲突，可以使优先的用户都能够快速接入，提高了系统的吞吐率。总之，在设计系统的接入算法时，如何使接入试探的冲突碰撞概率减小是一个值得注意的问题。

其次，考虑到目前系统中各种接入场景对接入延时的不同需求，例如，如果UE在进行切换时，当切换到目标小区后需要及时进行同步调整，一般可以由随机接入过程发送接入序列进行调整，而且由于目前的接入处于激活状态的接入，不允许数据的丢失，即要求接入的时延尽可能小。但如果在该随机接入过程中采用上述的p坚持算法进行冲突避让的话，接入的概率主要考虑系统承载的业务，系统对该情景下的接入过程的优先权不会得到体现，会影响该状态下接入时延的性能，因此有必要对原有的冲突避让算法进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无线通信中接入冲突的避让方法及系统，可以充分保证当前用户的快速接入，减少接入时延。

一种无线通信中接入冲突的避让方法，其中，至少根据UE接入的环境情况确定接入试探发送概率门限Pi_th，并构成接入试探发送概率门限库，还包括：

步骤A，基站通过广播信道发布接入试探发送概率门限库；

步骤B，用户终端产生当前随机接入试探发送概率Pi，并从接入试探发送概率门限库中获得用户终端当前业务所对应之Pi_th，比较Pi与Pi_th，根据比较结果确定是否向基站发送接入试探。

一种无线通信中接入冲突的避让系统，包括基站与用户终端，其中，基站的接入试探发送概率门限计算单元至少根据UE接入的环境情况计算接入试探发送概率门限Pi_th，并将所有的Pi_th构成接入试探发送概率门限库并存储于接入试探发送概率门限存储单元中，基站的信息发送单元通过广播信道发布接入试探发送概率门限存储单元中的信息库；用户终端的随机接入试探发送概率产生单元产生当前随机接入试探发送概率Pi并传给其比较单元，比较单元比较Pi与所获得的用户终端当前业务所对应之Pi_th，用户终端的接入试探发送单元根据比较结果确定是否向基站发送接入试探。

与现有技术相比，本发明之无线通信中接入冲突的避让方法与系统，由于在设置接入试探发送概率门限时能够考虑用户接入不同状态对接入时延的要求，所以可以充分保证当前用户的快速接入，提高系统的吞吐量。

附图说明

图1为现有技术之宽带码分多址频分双工系统中的帧结构示意图。

图2为本发明之较佳实施方式之一种无线通信中接入冲突的避让方法流程图。

图3为本发明之正交频分多址无线通信系统的接入信道总资源集示意图。

图4为本发明之接入试探发送概率门限Pi_th的曲线示意图。

图5为本发明之较佳实施方式之一种无线通信中接入冲突的避让系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式及附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，为本发明较佳实施方式的流程图。

步骤101，根据时域、频域、码域或其中的任意组合，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集；

目前的无线通信系统可以采用多种组网技术，比较常用的有频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)、正交频分多址(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、时分多址(TDMA，Time DivisionMultiple Access)、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)。将所有的接入信道资源看作一个整体的资源集，组网技术不同，接入信道总资源集也不同。根据时域、频域、码域或其中的任意组合，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集。

在上述的各种系统中，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集的方法相类似，因此，以下仅以比较有代表性的OFDMA、CDMA为例详细说明如何将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集。

对于正交频分多址OFDMA而言，是将一个宽带载波划分成多个子载波，并在多个子载波上同时传输数据。在这种多载波系统中，接入资源是在不同的接入时隙分配的子载波，因此系统接入信道总资源集可以根据不同时隙和频率之间的组合，划分为多个接入资源子集。

在OFDMA系统中，各用户的资源可以在频率上复用，在频域内系统具有多个随机接入子信道RACH。因此在用户的接入过程中，可以根据频域或频域、时域组合来作为接入资源子集的划分依据。如图3所示，其为正交频分多址无线通信系统的接入信道总资源集示意图。在第1个接入时隙、第2个接入时隙以及第3个接入时隙，分别有8个可用的频率子信道。

可以将每个接入时隙上的8个子信道划按照相同的方案划分为两个接入资源子集：第1频率子信道至第4频率子信道划为接入资源子集1，第5频率子信道至第6频率子信道划分为接入资源子集2，以后其他接入时隙依次类推。上述接入资源子集的划分依据是频域，即各接入时隙上可用的频率子信道的子集划分方式是一致的，整个接入信道总资源集划分为两个子集：子集1和子集2。

实际应用中，不仅仅可以将每个接入时隙对应划分为2个接入资源子集，也可以是3个、4个或者更多。例如将每个接入时隙上的8个频率子信道划分为4个接入子集：第1频率子信道和第2频率子信道划为接入资源子集1，第3频率子信道和第4频率子信道划分为接入资源子集2，第5频率子信道和第6频率子信道划为接入资源子集3，第7频率子信道和第8频率子信道划为接入资源子集4。

除此之外，还可以依据频域、时域组合来作为接入资源子集的划分依据。不同接入时隙上多个频率子信道的子集划分方式是不一致的。例如在第1次接入时隙，将第1频率子信道至第4频率子信道划为接入资源子集1，第5频率子信道至第6频率子信道划分为接入资源子集2；在第2次接入时隙，将第1频率子信道至第4频率子信道划为接入资源子集3，第5频率子信道至第6频率子信道划分为接入资源子集4；在第3次接入时隙，将第1频率子信道至第4频率子信道划为接入资源子集5，第5频率子信道至第6频率子信道划分为接入资源子集6；以后依次类推。这种划分方式的结果是整个接入信道总资源集被划分为多个接入资源子集，而且不同接入时隙对应的接入资源子集是不同的。

上面详细介绍正交频分多址OFDMA无线通信系统的接入信道总资源集如何划分为多个接入资源子集的方式。

对于码分多址CDMA而言，是以扩频信号为基础，利用不同码型实现不同用户的信息传输。在CDMA系统中，接入资源是在不同的接入时隙分配的特征码字，因此系统接入信道总资源集可以根据不同时隙和码字之间的组合，划分为多个接入资源子集。例如，假设在第1个接入时隙、第2个接入时隙以及第3个接入时隙，每个接入时隙分别有4个可用的特征码字，则可以有3×4个接入子信道，在CDMA中将这些接入子信道划分为4个子集。例如第1个特征码字在3个接入时隙对应的子信道为子集1，第2个特征码字在3个接入时隙对应的子信道为子集2，第3个特征码字在3个接入时隙对应的子信道为子集3，第4个特征码字在3个接入时隙对应的子信道为子集4。

经过上述分析可知，无论采用那种组网技术的无线通信系统，都可以根据时域、频域、码域或其中的任意组合，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集。

步骤102，系统至少根据UE接入的环境情况决定上述接入信道总资源集的接入试探发送概率门限库；

由于目前系统各种接入场景中，对接入延时的要求有很大不同，例如，UE在进行切换时，当切换到目标小区后需要及时进行同步调整，一般可以由随机接入过程发送接入序列进行调整，而且由于目前的接入处于激活状态的接入，不允许数据的丢失，即要求接入的时延尽可能小。因此，有必要在确定各个接入资源子集的接入试探发送概率门限时应当考虑应用环境情况，本较佳实施方式考虑的应用环境场景有很多，主要有用户终端开机初始接入、终端从空闲状态到激活状态的接入、终端在激活状态下的接入、唤醒到激活的接入等等。

系统一般根据UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数等多种因素决定接入信道总资源集的概率判决门限库，任意某个接入业务对应于该概率判决门限库中接入试探发送概率门限表示为Pi_th，如下所示。

Pi_th＝f(factor1，factor2，...，factorN)  i＝1、2、3、...、R

对任意一个接入资源子集而言，根据UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数等多种因素得到的多个Pi_th就构成该总资源集判决门限存储单元，不同接入资源子集的接入试探发送概率门限库可以相同，也可以不同，所有接入资源子集的接入试探发送概率门限库再构成接入试探发送概率门限总库。

但为描述的方便，本较佳实施方式以UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数三种因素为例进行详细说明，系统设置的每个接入资源子集都对应一个概率判决门限库，以其中的一个资源子集为例，如下所述。

假设UE接入的环境情况共有n个，包括ACTIVE(激活状态接入)、DORTo ACTIVE(唤醒到激活接入)、IDLE To ACTIVE(空闲到激活接入)、DETACHED To ACTIVE(开机接入)等多种状态，即状态ST＝{0、1、2、3、...、n-1}，用SUM_ST表示总共的接入状态数n。

假设系统的接入业务级别ASC共有m个级别，即ASC＝{0、1、2、......、m-1}，即表示共有m种业务，其中ASC＝0表示该业务接入试探的级别最高，可以为紧急呼叫，用SUM_ASC表示总共的接入业务类别数m。

假设系统允许的重发接入试探次数NumberFail(NF)的最大值为q，即NF＝{1、2、3、4、...、q}，其中，重发接入试探次数为0表示用户是首次发送接入试探，NFi表示当前重发接入试探次数，SUM_NF表示允许的重发接入试探次数的最大值q。

在为接入总资源集设置接入试探概率判决门限库时，首先整体上满足一个原则：接入业务级别越高对应的概率判决门限越低，反之越高；重发接入次数越少对应的判决门限越低，反之越高，然后根据这个原则为每个接入试探设置一个基本的概率判决门限。

则对任意一个接入资源子集所对应的概率判决门限库中任意一个接入试探发送概率门限Pi_th可以表示为UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数的三维函数，如图4所示，为接入试探发送概率门限Pi_th的曲线示意图，每个用户的接入试探概率都可以看作分布于SUM_ST×SUM_ASC×SUM_NF构成的三维函数中。

三维函数的构成有多种形式，本较佳实施方式由这三种因素的简单组合，如三种因素的乘积来确定接入试探发送概率门限Pi_th，即：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}\×\mathrm{NFi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{NF}}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}\×\mathrm{NFi}}{n\×m\×q}$

其中，STi表示目前接入的环境状态；ASCi表示目前接入业务的优先级；STYi表示目前接入业务的类别；NFi表示目前重发接入试探次数取值。

由上述描述可知，总资源集中的判决门限库都相当于一个UE接入的环境情、接入业务级别和重发次数的函数库，函数值就是概率判决门限的数值。每个用户的每个接入试探都对应着一个接入试探发送概率门限Pi_th，实质就是每组STi×ASCi×NFi都对应着一个接入试探发送概率门限Pi_th，简单来说，根据接入业务的环境状态、接入业务级别和重发接入试探次数，每个用户的每个接入试探都对应着一个接入试探发送概率门限Pi_th，该接入试探发送概率门限Pi_th属于其对应资源子集所对应之概率判决门限库。

为降低复杂度，接入试探发送概率门限Pi_th较佳地可以由UE承载的业务类型和接入的情景共同决定，也可以由这两种因素的简单组合，如该两种因素的乘积来确定接入试探发送概率的门限Pi_th，即：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}}$

其中STi表示目前接入的环境状态，取值可以如下表1所示：

                 表1  STi目前接入的环境状态取值

接入环境状态	ACTIVE(激活状态接入)	DOR2ACTIVE(唤醒到激活接入)	IDLE2ACTIVE(空闲到激活接入)	DETACHED2ACTIVE(开机接入)
					STi	0	1	2	3

其中，SUM_ST表示总共的接入状态数，由上表可知共有0，1，2，3四种状态，则SUM_ST＝4。

ASCi表示目前接入业务的优先级，ASCi取值可以取{0，1，2，...，7}中的一个，ASCi的取值主要由接入业务的性质确定，如紧急呼叫为0，共有八种优先级即共有八种业务0～7，则SUM_ASC＝8。

步骤103，基站在广播信道(BCH，Broadcast Channel)上发送所述接入试探发送概率门限库；

在数据传输过程中，由于不同接入资源子集的接入试探发送概率门限库可以相同，也可以不同，而且所有接入资源子集的接入试探发送概率门限库可以再构成接入试探发送概率门限总库，所以基站在广播信道(BCH，BroadcastChannel)上周期性地发送不同能力的UE对应的接入试探发送概率门限库时，为减少发送的信息量，基站可以在广播信道上周期性地发送接入试探发送概率门限总库。此外，基站也发送不同能力UE对应的空闲RACH资源子集，及发送RACH接入试探的基本间隔时间等消息。

其中，特征码是RACH资源用码分的时候所用的资源；RACH接入试探的基本间隔时间是系统开始就规定好的，主要影响单位时间的接入机会多少。

步骤104，UE对BCH解码，获取可用的RACH信道，产生一随机接入试探发送概率Pi，并比较Pi与该用户终端当前业务所对应之接入试探发送概率门限Pi_th，根据比较结果确定是否向基站发送接入试探；

用户终端如果需要发送随机接入试探，则对BCH信道进行解码，主要是获取那些RACH信道是空闲的、及其对应的Pi_th，具体为用户终端随机选取一个接入信道，并确定其所在的接入资源子集，查询该接入资源子集对应的概率判决门限库，获取当前对应之接入试探发送概率门限Pi_th。然后用户终端随机产生一个随机接入试探发送概率Pi，并进一步比较随机接入试探发送概率Pi与所获取的接入试探发送概率门限Pi_th，用户终端根据比较结果确定是否通过所选取的RACH信道向基站发送接入试探。

用户终端判断该接入试探发送概率Pi与该用户终端当前业务所对应的接入试探发送概率门限Pi_th的大小具体过程如下所述。

如果Pi＞Pi_th，则说明允许发送当前接入试探，用户终端即可向基站发送当前接入试探，即用户终端将其接入试探在其所选择的接入资源子集上向基站发送，然后执行步骤105、106。

如果Pi≤Pi_th，则说明发送被屏蔽避让，不允许发送当前接入试探，用户终端将该接入资源子集上的接入试探不发送，只能等到系统规定的下一个接入时隙，用户终端再次产生一新的随机接入试探概率，并反复进行判断及向基站发送接入试探，即执行步骤106。

步骤105，基站对接收到的随机接入试探进行检测，根据当前用户终端的接入试探是否接入成功向用户终端反馈信息；

基站对接收到的接入试探进行检测，将接入试探与基站的已知序列相关，如果得到峰值，则表示基站检测到UE发送的随机接入试探，则产生接入试探接入成功的ACK信息，还可以进一步确定用户终端当前业务是否成功接入所选择的随机信道RACH，基站向用户终端反馈该接入试探成功接入的ACK信息。

如果基站未检测到当前业务的接入试探，或当前业务不能接入所选择的随机信道RACH时，则产生接入试探接入失败的NACK信息，基站向用户终端反馈该接入试探接入失败的NACK信息。

步骤106，用户终端从步骤103开始执行重新的接入过程，直到用户终端接入成功或达到最大的接入次数；

如果用户终端UE在规定的时间内未收到接入成功的信息，或收到基站发送的NACK消息，则先在下一个接入时隙内先进行任意时域内的回退避让。

从系统规定的下一个接入时隙开始，用户终端重新产生一个随机接入试探概率，即重新从步骤103开始执行新的接入过程，直到用户接入成功或达到最大的接入次数。

本发明还公开一种无线通信中接入冲突的避让系统，如图5所示，其为本发明较佳实施方式的无线通信中接入冲突的避让系统示意图。本实施方式中的接入冲突避让系统包括基站与用户终端，基站主要包括接入资源子集设置单元201、接入试探发送概率门限计算单元202、总资源集判决门限存储单元203、信息发送单元204、检测单元205、决策单元206、反馈信息产生单元207；用户终端主要包括接收单元208、比较单元209、信道选取单元210、随机接入试探概率产生单元211、接入试探发送单元212、查询单元213，下面具体介绍上述系统的工作过程。

系统的接入资源子集设置单元201根据时间、频率和/或特征码字，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集，具体为根据时域、频域、码域或其中的任意组合，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集，并将划分结果通知接入试探发送概率门限计算单元202。

接入试探发送概率门限计算单元202根据当前UE接入的环境情况、接入业务级别和重发接入次数，为各种用户终端的业务设置不同的概率判决门限，具体如下所述。

接入试探发送概率门限计算单元202根据UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数等多种因素计算出多个接入试探发送概率门限Pi_th并存储在总资源集判决门限存储单元203中，即对任意一个接入资源子集而言，接入试探发送概率门限计算单元202根据UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数等多种因素计算出的多个接入试探发送概率门限Pi_th，不同接入资源子集的接入试探发送概率门限库可以相同，也可以不同，所有接入资源子集的接入试探发送概率门限库再构成接入试探发送概率门限总库，并所有的接入试探发送概率门限Pi_th存储于总资源集判决门限存储单元203中。

如对当前某个接入业务，接入试探发送概率门限计算单元202对该当前业务的接入试探发送概率门限Pi_th计算公式可以表示为如下的函数关系：

Pi_th＝f(factor1，factor2，...，factorN)  其中i＝1、2、3、...、R

但为描述的方便，本较佳实施方式以UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数三种因素为例进行详细说明，接入资源子集设置单元201设置的每个接入资源子集都对应一个概率判决门限库，以其中的一个资源子集为例，如下所述。

假设UE接入的环境情况共有n个，包括ACTIVE(激活状态接入)、DORTo ACTIVE(唤醒到激活接入)、IDLE To ACTIVE(空闲到激活接入)、DETACHED To ACTIVE(开机接入)等多种状态，即状态ST＝{0、1、2、3、...、n-1}，用SUM_ST表示总共的接入状态数n。

假设系统的接入业务级别ASC共有m个级别，即ASC＝{0、1、2、......、m-1}，即表示共有m种业务，其中ASC＝0表示该业务接入试探的级别最高，可以为紧急呼叫，用SUM_ASC表示总共的接入业务类别数m。

假设系统允许的重发接入试探次数NumberFail(NF)的最大值为q，即NF＝{1、2、3、4、...、q}，其中，重发接入试探次数为0表示用户是首次发送接入试探，用SUM_NF表示允许的重发接入试探次数的最大值q。

总资源集所对应的判决门限库，首先整体上满足一个原则：接入业务级别越高对应的概率判决门限越低，反之越高；重发接入次数越少对应的判决门限越低，反之越高，然后根据这个原则为每个接入试探设置一个基本的概率判决门限。

则对任意一个接入资源子集所对应的概率判决门限库中任意一个接入试探发送概率门限Pi_th可以表示为UE接入的环境情况、接入业务的优先级、重发接入试探次数的三维函数，如上述图4所示，为接入试探发送概率门限Pi_th的曲线示意图，每个用户的每个接入试探发送概率都可以看作分布于SUM_ST×SUM_ASC×SUM_NF构成的三维函数中。

三维函数的构成有多种形式，本较佳实施方式由这三种因素的简单组合，如三种因素的乘积来确定接入试探发送概率门限Pi_th，即接入试探发送概率门限计算单元202对该接入试探发送概率门限Pi_th的计算公式可以表示为如下的函数关系：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}\×\mathrm{NFi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{NF}}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}\×\mathrm{NFi}}{n\×m\×q}$

其中，STi表示目前接入的环境状态；ASCi表示目前接入业务的优先级；STYi表示目前接入业务的类别；NFi表示目前重发接入试探次数取值。

由上述描述可知，总资源集中的判决门限库都相当于一个UE接入的环境情、接入业务级别和重发次数的函数库，函数值就是概率判决门限的数值。每个用户的每个接入试探都对应着一个接入试探发送概率门限Pi_th，实质就是每组STi×ASCi×NFi都对应着一个接入试探发送概率门限Pi_th，简单来说，根据接入业务的环境状态、接入业务级别和重发接入试探次数，每个接入资源子集都设置有一个概率判决门限库。

为降低复杂度，接入试探发送概率门限Pi_th较佳地可以由UE承载的业务类型和接入的情景共同决定，也可以由这两种因素的简单组合，如该两种因素的乘积来确定接入试探发送概率的门限Pi_th，即接入试探发送概率门限计算单元202对该接入试探发送概率门限Pi_th的计算公式可以表示为如下的函数关系：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}}$

其中，STi表示目前接入的环境状态，取值可以上述表1所示，SUM_ST表示总共的接入状态数，由上述表1可知共有0，1，2，3四种状态，则SUM_ST＝4。

ASCi表示目前接入业务的优先级，ASCi取值可以取{0，1，2，...，7}中的一个，ASCi的取值主要由接入业务的性质确定，如紧急呼叫为0，共有八种优先级即共有八种业务0～7，则SUM_ASC＝8。

在数据传输过程中，由于不同接入资源子集的接入试探发送概率门限库可以相同，也可以不同，而且所有接入资源子集的接入试探发送概率门限库可以再构成接入试探发送概率门限总库，所以基站的信息发送单元204在广播信道上周期性地发送不同能力的UE对应的接入试探发送概率门限库时，为减少发送的信息量，信息发送单元204可以在广播信道上周期性地发送总资源集判决门限存储单元203中的接入试探发送概率门限总库信息。此外，信息发送单元204根据接入资源子集设置单元201的信息也发送空闲的RACH资源子集，并发送RACH接入试探的基本间隔时间等消息。

其中，特征码是RACH资源用码分的时候所用的资源；RACH接入试探的基本间隔时间是系统开始就设定好的，主要影响单位时间的接入机会多少。

用户终端的接收单元208接收上述空闲的RACH资源子集，RACH接入试探的基本间隔时间等消息，并这些消息传给信道选取单元210。

用户终端如果需要发送随机接入试探，则对BCH信道进行解码，信道选取单元210获取可用的RACH信道，具体为信道选取单元210随机选取一个接入信道，并确定其所在的接入资源子集，查询单元213查询该接入资源子集对应的概率判决门限库，获取当前接入试探发送概率门限Pi_th，并将该获取的接入试探发送概率门限Pi_th传给比较单元209。然后用户终端的随机接入试探概率产生单元211随机产生一接入试探发送概率Pi并传给比较单元209及接入试探发送单元212。

比较单元209比较该随机接入试探发送概率Pi与该用户终端业务所对应的接入试探发送概率门限Pi_th的大小，并将比较结果传给接入试探发送单元212。

如果Pi＞Pi_th，则说明允许发送当前接入试探，用户终端即可向基站发送当前接入试探，即比较单元209将判断的确定结果通知接入试探发送单元212，接入试探发送单元212根据该判断结果通过所选取的RACH信道向基站发送接入试探。

如果Pi≤Pi_th，则说明发送的接入试探被屏蔽避让，不允许发送当前接入试探，即比较单元209将判断的否定结果通知接入试探发送单元212，接入试探发送单元212根据该判断否定结果在接入资源子集上不发送接入试探，只能等到系统规定的下一个接入时隙，随机接入试探概率产生单元211再次重新产生一个当前随机接入试探发送概率Pi，并反复进行上述的判断及接入试探发送过程，直到用户接入成功或达到最大的接入次数。

基站的检测单元205检测是否接收到上述的接入试探，检测单元205将接入试探与基站的已知序列相关，如果得到峰值，则表示检测单元205检测到用户终端发送的随机接入试探。

如果检测单元205检测到所述当前业务的接入试探，则反馈信息产生单元207产生当前接入试探接入成功的ACK信息并通过信息发送单元204向用户终端发送。或进一步检测单元205将检测接入试探接入成功的信息传给决策模块206，由决策模块206确定当前用户终端的业务是否能成功接入选择的RACH，如果当前用户终端的业务成功接入选择的RACH，则向反馈信息产生单元207发送确定信息，由反馈信息产生单元207产生当前业务接入成功的ACK信息并通过信息发送单元204向用户终端发送。或进一步决策模块206确定当前业务不能接入所选择的随机信道RACH时，则反馈信息产生单元207产生当前业务接入失败的NACK信息并通过信息发送单元204向用户终端发送。

如果检测单元205未检测到当前业务的接入试探，则反馈信息产生单元207产生接入试探接入失败的NACK信息并通过信息发送单元204向用户终端发送。

如果用户终端在规定的时间内未收到接入试探或当前业务接入成功的信息，或收到基站的信息发送单元204发送的NACK消息，则先在下一个接入时隙内先进行任意时域内的回退避让。随机接入试探概率产生单元211再次重新产生一个当前随机接入试探发送概率Pi，并反复进行上述的判断过程或接入试探发送过程，直到用户终端接入成功或达到最大的接入次数。

综上所述，本发明之无线通信中接入冲突的避让方法与系统，由于根据用户接入业务的优先级，同时能够考虑用户接入不同状态对接入时延的要求，所以可以充分保证当前用户的快速接入，提高系统的吞吐量。

但上述仅为本发明的较佳实施方式，并非用于限定本发明的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员应当认识到，凡在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (21)

1.一种无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于，至少根据UE接入的环境情况确定接入试探发送概率门限Pi_th，并构成接入试探发送概率门限库，还包括：

步骤A，基站通过广播信道发布接入试探发送概率门限库；

步骤B，用户终端产生当前随机接入试探发送概率Pi，并从接入试探发送概率门限库中获得用户终端当前业务所对应之Pi_th，比较Pi与Pi_th，根据比较结果确定是否向基站发送接入试探。

2.如权利要求1所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于：所述方法还包括根据时间、频率和/或特征码字，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集，基站向用户终端发送所述多个接入资源子集信息。

3.如权利要求2所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于：不同接入资源子集的接入试探发送概率门限库相同或不同，所有接入资源子集的接入试探发送概率门限库再构成接入试探发送概率门限总库。

4.如权利要求1所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于：还根据接入业务级别确定接入试探发送概率门限Pi_th。

5.如权利要求4所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于，接入试探发送概率门限Pi_th计算方式为：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}}$

其中，STi表示目前接入的环境状态；ASCi表示目前接入业务的优先级；SUM_ST表示总共的接入状态数；SUM_ASC表示总共的接入业务类别数。

6.如权利要求1所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于：还根据接入业务级别和重发接入试探次数，确定接入试探发送概率门限Pi_th。

7.如权利要求6所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于：接入试探发送概率门限Pi_th计算方式为：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}\×\mathrm{NFi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{NF}}$

其中，STi表示目前接入的环境状态；ASCi表示目前接入业务的优先级；NFi表示当前重发接入试探次数；SUM_ST表示总共的接入状态数；SUM_ASC表示总共的接入业务类别数；SUM_NF表示允许的重发接入试探次数的最大值。

8.如权利要求1-7任一项所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于，所述从接入试探发送概率门限库中获得用户终端当前业务所对应之Pi_th包括：

步骤A11，用户终端随机选取一个接入信道，并确定其所在的接入资源子集；

步骤A12，查询该接入资源子集对应的概率判决门限库，获取当前接入试探发送概率门限Pi_th。

9.如权利要求8所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于，步骤B具体为：

比较当前随机接入试探发送概率Pi与所查询的该用户终端业务所对应的接入试探发送概率门限Pi_th；

如果Pi＞Pi_th，用户终端在所述选择的接入信道上向基站发送接入试探；

如果Pi≤Pi_th，用户终端在所述选择的接入资源子集上不发送接入试探，等到系统规定的下一个接入时隙，重新从步骤A开始执行，直到用户接入成功或达到最大的接入次数。

10.如权利要求9所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于，步骤B之后还包括：基站检测是否接收到所述接入试探，如果基站检测到所述当前业务的接入试探，则向用户终端反馈接入成功的ACK信息；如果基站未检测到当前业务的接入试探，则基站向用户终端反馈接入失败的NACK信息。

11.如权利要求10所述的无线通信中接入冲突的避让方法，其特征在于，所述检测方式为将接入试探与基站的已知序列相关，如果得到峰值，则表示基站检测到UE发送的随机接入试探。

12.一种无线通信中接入冲突的避让系统，包括基站与用户终端，其特征在于，基站的接入试探发送概率门限计算单元至少根据UE接入的环境情况计算接入试探发送概率门限Pi_th，并将所有的Pi_th构成接入试探发送概率门限库并存储于接入试探发送概率门限存储单元中，基站的信息发送单元通过广播信道发布接入试探发送概率门限存储单元中的信息库；用户终端的随机接入试探发送概率产生单元产生当前随机接入试探发送概率Pi并传给其比较单元，比较单元比较Pi与所获得的用户终端当前业务所对应之Pi_th，用户终端的接入试探发送单元根据比较结果确定是否向基站发送接入试探。

13.如权利要求12所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于：基站还包括接入资源子集设置单元，接入资源子集设置单元根据时间、频率和/或特征码字，将接入信道总资源集划分为多个接入资源子集，所述信息发送单元还向用户终端发送所述多个接入资源子集信息。

14.如权利要求12所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于：接入试探发送概率门限计算单元还根据接入业务级别计算接入试探发送概率门限Pi_th。

15.如权利要求14所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于，接入试探发送概率门限计算单元计算Pi_th的方式为：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}}$

其中，STi表示目前接入的环境状态；ASCi表示目前接入业务的优先级；SUM_ST表示总共的接入状态数；SUM_ASC表示总共的接入业务类别数。

16.如权利要求12所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于：接入试探发送概率门限计算单元还根据接入业务级别和重发接入试探次数，计算接入试探发送概率门限Pi_th。

17.如权利要求16所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于：接入试探发送概率门限计算单元计算Pi_th的方式为：

$\mathrm{Pi}\_\mathrm{th}=\frac{\mathrm{STi}\×\mathrm{ASCi}\×\mathrm{NFi}}{\mathrm{SUM}\_\mathrm{ST}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{ASC}\×\mathrm{SUM}\_\mathrm{NF}}$

其中，STi表示目前接入的环境状态；ASCi表示目前接入业务的优先级；NFi表示当前重发接入试探次数；SUM_ST表示总共的接入状态数；SUM_ASC表示总共的接入业务类别数；SUM_NF表示允许的重发接入试探次数的最大值。

18.如权利要求12-17任一项所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于，用户终端还包括一信道选取单元，信道选取单元随机选取一个接入信道，并确定其所在的接入资源子集，比较单元比较该接入资源子集对应的概率判决门限库中当前接入试探发送概率门限Pi_th与Pi。

19.如权利要求18所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于，比较单元比较当前随机接入试探发送概率Pi与该用户终端业务所对应的接入试探发送概率门限Pi_th具体为：

如果Pi＞Pi_th，接入试探发送单元在所述选择的接入信道上向基站发送接入试探；

如果Pi≤Pi_th，接入试探发送单元在所述选择的接入资源子集上不发送接入试探，等到下个系统规定的接入时隙，随机接入试探概率产生单元重新产生一新随机接入试探概率Pi，反复进行接入试探，直到用户终端接入成功或达到最大的接入次数。

20.如权利要求19所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于，基站的检测单元检测是否接收到所述接入试探，如果检测单元检测到所述当前业务的接入试探，则反馈信息产生单元产生接入成功的ACK信息并通过信息发送单元向用户终端发送；如果基站未检测到当前业务的接入试探，则反馈信息产生单元产生接入失败的NACK信息并通过信息发送单元向用户终端发送。

21.如权利要求20所述的无线通信中接入冲突的避让系统，其特征在于，所述检测单元的检测方式为将接入试探与基站的已知序列相关，如果得到峰值，则表示检测单元检测到UE发送的随机接入试探。

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