CN101155405A - 随机接入过程中解决碰撞的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种随机接入过程中解决碰撞的方法，包括步骤：用户设备发送随机接入前导信号；基站发送随机接入响应信号；用户设备发送上行控制消息，其中包含用于唯一标识用户设备的IMSI或者TMSI；基站发送用于解决碰撞的消息，其中包含根据上述上行控制消息中的IMSI或者TMSI得到的用户设备的特征比特；基站发送下行控制消息。采用本发明的方法，可以保证绝大多数随机接入过程中的碰撞可以比较快的被检测出来，同时发送控制信令的开销比较小。

Description

随机接入过程中解决碰撞的设备和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，更具体地，涉及一种在无线通信系统的随机接入过程中解决碰撞的设备和方法。

背景技术

现在，3GPP标准化组织已经着手开始对其现有系统规范进行长期的演进(LTE，Long Term Evolution)。在众多的物理层传输技术当中，基于正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)的下行传输技术和基于单载波频分多址接入(SCFDMA，Single Carrier Frequency Division Multiple Addressing)的上行传输技术是研究的热点。OFDM技术本质上是一种多载波调制通信技术，其基本原理是把一个高速率的数据流分解为若干个低速率数据流在一组相互正交的子载波上同时传送。OFDM技术由于其多载波性质，在很多方面具有性能优势。SCFDMA技术本质上是一种单载波传输技术，其信号峰平比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)比较低，从而移动终端的功率放大器可以以较高的效率工作，扩大小区的覆盖范围，同时通过添加循环前缀(Cyclic Prefix)和频域均衡，其处理复杂度比较低。

根据现有的关于LTE的讨论结果，如图1所示是LTE系统下行帧结构，在LTE系统中的无线资源是指系统或用户设备可以占用的时间和频率资源，可以用无线帧(radio frame)(101-103)为单位来做区分，无线帧的时间长度与WCDMA系统的无线帧的时间长度相同，即其时间长度为10ms；每个帧细分为多个子帧(sub-frame)(104-107)，目前的假设是每个无线帧包含20个子帧，子帧的时间长度为0.5ms；每个子帧又包含多个OFDM符号，根据目前的假设，LTE系统中有效OFDM符号的时间长度约为66.7μs。OFDM符号的CP的时间长度可以有两种，即短CP的时间长度大约为4.8μs，长CP的时间长度大约16.7μs，长CP子帧用于多小区广播/多播和小区半径非常大的情况，短CP子帧(108)包含7个OFDM符号，长CP子帧(109)包含6个OFDM符号。根据目前的讨论结果，传输时间间隔(TTI)是1ms，即等于两个子帧的时间长度。

图2是LTE系统上行帧结构。与下行帧结构类似，其无线帧(201，202，203)的时间长度与WCDMA相同为10ms；每个帧细分为多个子帧(204-207)，目前的假设是每个无线帧包含20个子帧，子帧的时间长度为0.5ms；每个子帧又包含多个SCFDMA符号，根据目前的假设，LTE系统中的SCFDMA符号分为两种，一个子帧内包含两个短符号(214，215)，每个短符号的有效时间长度约为33.33μs，当前的讨论中称其为短块(Short block)；同时一个子帧内包含6个长符号(208～213)，每个长符号有效时间长度为66.67μs，当前的讨论中称其为长块(Long block)。短符号用于传输相干解调的参考信息，同时也可以用于传输上行数据和控制信息；长符号用于传输上行数据和控制信息。根据目前的讨论结果，传输时间间隔(TTI)是1ms，即等于两个子帧的时间长度。

在现有的3GPP系统中，根据用户设备当前所处的状态，可以有多种不同的用户标识。对于空闲状态的用户设备，系统是使用国际移动用户识别码(International Mobile Station Identity，IMSI)或者用户的临时识别码(Temporary Mobile Subscriber Identity，TMSI)等作为用户设备的识别号，这类用户标识一般比特数比较多。对于当前与网络建立了连接的用户设备，其识别号可以是小区无线网络临时识别号(Cell Radio Network Temporary Identifier，C-RNTI)或者UTRAN无线网络临时识别号(UTRAN RNTI，U-RNTI)等，这类用户标识一般比特数比较少。

根据现有的3GPP标准，IMSI可以包含6到21位数字，它由三部分组成：移动用户所属国家代号(Mobile Country Code，MCC)、移动网号码(Mobile Network Code，MNC)和移动用户识别码(MobileStation Identity Number，MSIN)。其中，中国的MCC是460，中国移动的MNC是00，中国联通的MNC是01。这样，中国移动的IMSI的前5位，即MCC和MNC，是46000；中国联通IMSI的前5位是46001。

通信系统中的随机接入过程一般是基于竞争的传输策略，多于一个用户设备有可能采用相同资源同时发送随机接入信号，这时就发生了碰撞，也就是多个用户设备竞争相同的资源，但是至多有一个用户设备可以成功的占用这个资源。这样，在通信系统中必须提供一种碰撞检测的机制，一方面用于确认当前成功接入的用户设备；另一方面用于未能成功接入的用户设备发现其接入失败从而重新尝试接入。

根据当前LTE的讨论结果，用户设备在执行非同步随机接入过程时，在其发送的第一个上行消息中只发送随机接入前导信号，并且随机接入前导信号最大能够携带6个比特的信息。接下来基站检测可能的随机接入前导信号，并与设定的门限值比较，当发现一个或者多个随机接入前导信号超过门限值时，基站发送随机接入响应信息，其中包括根据随机接入前导信号计算的时间提前量、为用户设备发送后续信息分配的上行资源，以及其他信息等。用户设备收到随机接入响应信息后，在基站为其分配的上行资源上发送上行控制消息，在当前LTE的讨论中，这个消息的内容还没有定义，这个消息中可以包含其他随机接入信息，或者二层/三层(L2/L3)的控制消息等。在这个基本流程的基础上，在当前LTE的讨论中提出了几种解决碰撞的方法。

如图3所示是第一种在随机接入过程中检测和解决碰撞的方法。用户设备首先选择并发送随机接入前导信号(301)；然后基站检测可能的随机接入前导信号，当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号后，发送随机接入响应信号(302)；如果用户设备未能收到基站发送的随机接入响应信号，用户设备在下一个随机接入资源上重新发送随机接入前导信号或者在延迟一段时间后再重新发起随机接入过程，如果用户设备收到基站发送的随机接入响应信号，用户设备在基站分配的上行资源发送上行控制消息(303)，这个消息中包含IMSI或者TMSI用于唯一的标识这个用户设备；基站收到用户设备的上行控制消息(303)后，与核心网节点交互信息，交互完成后向用户设备发送下行控制消息(304)，这里包含用户设备的IMSI或者TMSI。用户设备在收到消息304后，可以检测到当前是否发生碰撞，以及其随机接入过程是否成功。采用图3所示的方法，用户设备一直到不能正确接收消息304，或者其收到消息304但是发现其中的IMSI或者TMSI不是它自己的IMSI或者TMSI后，才能检测到碰撞，这样一旦发生碰撞，用户设备需要比较长的时间才能发现碰撞并重新发起随机接入过程，这对于降低随机接入的时间是不利的。

如图4所示是第二种在随机接入过程中检测和解决碰撞的方法。它与图3所示的方法基本相同，其区别在于用户设备基于混和自动重传(H-ARQ)的方法传输上行控制消息(403)，基站相应的反馈确认消息(ACK)或者NACK(否认消息)，通过H-ARQ操作，用户设备可以很快的知道其发送上行控制消息(403)的操作是否成功，从而如果因为发生碰撞导致基站没有检测到任何上行控制消息，用户设备可以很快发现这种情况并相应的处理，所以H-ARQ操作具有一定的检测碰撞的作用；在这种方法中，用户设备也是在接收到消息(404)后，才能完全检测到当前是否发生碰撞，以及其随机接入过程是否成功。采用图4所示的方法，虽然用户设备通过其发送消息(403)时的H-ARQ操作可以检测到一部分碰撞的情况，但是剩余的可能的碰撞的情况仍然比较大，这些用户设备一直到不能正确接收消息(404)，或者其收到消息404但是发现其中的IMSI或者TMSI不是它自己的IMSI或者TMSI后，才能检测到碰撞。这样一旦发生碰撞，从统计上看用户设备需要比较长的时间才能发现碰撞并重新发起随机接入过程，这对于降低随机接入的时间是不利的。

如图5所示是第三种在随机接入过程中检测和解决碰撞的方法。它与图3所示的方法的区别在于增加了一条用于解决碰撞的消息(504)。用户设备发送的上行控制消息(503)中包含其IMSI或者TMSI，从而在用于解决碰撞的消息(504)中基站发送用户设备的IMSI或者TMSI，以及其他控制信息，从而用户设备接收到消息(504)后就能完全检测到当前是否发生碰撞，以及截止到消息(504)的随机接入过程是否成功。采用图5所示的方法，用户设备可以很快的检测到是否发生了碰撞，从而做相应的处理，这可以最大限度的降低由于碰撞导致的随机接入时间的增加。但是这种方法要求在用于解决碰撞的消息(504)中发送的比特数目比较多，而且由于用户设备的标识是IMSI或者TMSI，这条消息是变长的。

如图6所示是第四种在随机接入过程中检测和解决碰撞的方法。它与图5所示的方法的区别在于发送用于解决碰撞的消息(604)的方式。用户设备在其发送的上行控制消息(603)中包含一个随机产生的比特序列，比如16个比特的随机序列，从而在用于解决碰撞的消息(604)中基站发送这个随机产生的比特序列，以及其他控制信息，这样可以减少在消息(604)中的比特开销，不过这时用户设备接受到消息(604)后不能完全检测到当前是否发生碰撞，但是通过传送这个随机比特，可以把没有检测的碰撞的情况降低到一个很低的水平。在这种方法中，用户设备也是在接收到消息(604)后，才能完全检测到当前是否发生碰撞，以及其随机接入过程是否成功。采用图6所示的方法，用户设备需要在其上行控制消息(603)中发送一个随机产生的比特序列，这个序列除了用于检测碰撞外并无其他用途，是一种额外的比特开销。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线通信系统的随机接入过程中解决碰撞的设备和方法。本发明中将用户设备的特征比特定义为根据用户设备的IMSI或者TMSI通过特定方法得到随机性比较好的比特序列，即随机地取两个用户设备，尽量使其特征比特不同。

按照本发明的一方面，一种在随机接入过程中解决碰撞的方法，包括如下步骤：

一种随机接入过程中解决碰撞的方法，包括步骤：

a)用户设备发送随机接入前导信号；

b)基站发送随机接入响应信号；

c)用户设备发送上行控制消息，其中包含用于唯一标识用户设备的IMSI或者TMSI；

d)基站发送用于解决碰撞的消息，其中包含根据上述上行控制消息中的IMSI或者TMSI得到的用户设备的特征比特；

e)基站发送下行控制消息。

按照本发明的另一方面，一种处理随机接入过程的基站设备，包括发射/接收装置，还包括：

a)特征比特生成器模块，用于根据用户设备的IMSI或者TMSI计算用户设备的特征比特；

b)用于解决碰撞的消息的生成器模块，用于生成完整的用于解决碰撞的消息；

c)物理信道复用模块，用于把随机接入响应消息、用于解决碰撞的消息、下行控制消息和其他物理信道复用到一起；

d)物理信道解复用模块，用于通过解复用得到用户设备发送的随机接入前导信号或者上行控制消息；

e)随机接入响应消息生成器模块，用于生成随机接入响应消息；

f)下行控制消息生成器模块，用于生成下行控制消息。

按照本发明的另一方面，一种用户设备处理随机接入过程的设备，包括发射/接收装置，还包括：

a)特征比特解析器模块，用于解析基站发送的特征比特是否与用户设备的特征比特相同；

b)解决碰撞的消息的解析器模块，用于解析基站发送的用于解决碰撞的消息；

c)物理信道解复用模块，用于通过解复用得到随机接入响应消息、用于解决碰撞的消息和下行控制消息；

d)物理信道复用模块，用于将随机接入前导信号、上行控制消息和其他物理信道复用到一起；

e)随机接入前导信号生成器模块，用于选择并生成随机接入前导信号；

f)上行控制消息生成器模块，用于生成上行控制消息。

采用本发明的方法，可以保证绝大多数随机接入过程中的碰撞可以比较快的被检测出来，同时发送控制信令的开销比较小。

附图说明

图1：LTE系统的下行帧结构

图2：LTE系统的上行帧结构

图3：现有技术的第一种解决碰撞的方法

图4：现有技术的第二种解决碰撞的方法

图5：现有技术的第三种解决碰撞的方法

图6：现有技术的第四种解决碰撞的方法

图7：根据本发明的基站处理随机接入过程的方框图

图8：根据本发明的用户设备处理随机接入过程的方框图

图9：根据本发明实施例一的示意图

图10：根据本发明实施例二的示意图

图11：根据本发明实施例三的示意图

图12：根据本发明实施例四的示意图

具体实施方式

通信系统中需要发起随机接入过程的用户设备根据其当前是否分配了小区唯一标识，即C-RNTI，可以分为两类：第一类是当前没有分配C-RNTI的用户设备；第二类是当前已经分配C-RNTI的用户设备。本发明的方法用于处理当前没有分配C-RNTI的用户设备的随机接入过程，这类用户需要通过IMSI或者TMSI唯一的标识其身份，其随机接入的流程包含如下步骤：

a)用户设备发送随机接入前导信号；

b)基站发送随机接入响应信号；

c)用户设备发送上行控制消息，其中包含IMSI或者TMSI用于唯一的标识用户设备；

d)基站发送解决碰撞的消息，其中包含根据上述上行控制消息中的IMSI或者TMSI得到用户设备的特征比特；

e)基站发送下行控制消息。

本发明步骤a)中，用户设备选择一个随机接入前导信号，并在基站配置的随机接入信道上发送。

本发明步骤b)中，基站检测由用户设备发送的各个可能的随机接入前导信号，当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号后，对每个随机接入前导信号在随机接入响应消息中发送时间其提前量和分配的用于后续上行传输的资源等信息。根据系统配置，一种方法是基站在随机接入响应消息中分配并发送C-RNTI。值得注意的是因为有可能多个用户设备在步骤a)中同时发送了同一个随机接入前导信号，即用户设备之间发生了碰撞，基站无法区分出这种碰撞情况，这时多个用户设备将同时在接收基站分配的C-RNTI，并认为这个C-RNTI是分配给自己的。第二种方法是基站不在随机接入响应消息中分配和发送C-RNTI，而是在后续的某个下行消息中分配和发送C-RNTI。

本发明步骤c)中，用户设备接收基站发送的随机接入响应信息。如果用户设备未能检测到对应其在步骤a)中所发送的随机接入前导信号，用户设备在下一个基站配置随机接入信道重新发送随机接入前导信号，或者用户设备在随机延迟一段时间后，在随机接入信道上重新发送随机接入前导信号。如果用户设备检测到对应其在步骤a)中所发送的随机接入前导信号，用户设备根据基站反馈的时间提前量等信息调整其发射模块，并在基站分配的上行资源上发送上行控制消息，其中包含IMSI或者TMSI用于唯一的标识这个用户设备。这里用户设备发送的IMSI或者TMSI一方面用于用户设备与基站和核心网设备建立连接等功能，另一方面IMSI或者TMSI用于检测可能发生的碰撞。当发生了碰撞，多个用户设备采用步骤b)中分配的上行资源同时发送其上行控制消息，基站可能无法成功收到任何一个用户设备的上行控制消息，另外考虑到用户设备的上行信道条件不同，例如其中一个用户设备的信号比较强，基站有可能可以检测到其中一个用户设备的上行控制消息。根据系统的配置，用户设备还可以基于H-ARQ的策略发送其上行控制消息。

本发明步骤d)中，基站在正确接收到一个用户设备的上行控制消息后发送用于解决碰撞的消息，其中包含根据上述上行控制消息中的IMSI或者TMSI得到用户设备的特征比特。在这个用于解决碰撞的消息中，除了用户设备的特征比特外，基站还可以同时发送其他控制信息。根据系统配置，如果基站没有在步骤b)中分配并发送C-RNTI，基站可以在正确接收到一个用户设备的上行控制消息后分配C-RNTI，并在用于解决碰撞的消息携带分配的C-RNTI。值得注意的是因为基站已经正确的接收到一个用户设备的上行控制消息，所以这里C-RNTI是分配给这个用户设备的。根据系统配置，基站也可以不在用于解决碰撞的消息中分配和发送C-RNTI。

本发明步骤d)中，一种基站得到用户设备的特征比特的方法是基站把IMSI或者TMSI的一部分比特直接作为其特征比特，这时基站需要保证用于特征比特的一部分IMSI或者TMSI的比特具有很好的随机性。又一种基站得到用户设备的特征比特的方法是基站定义一个函数，从而利用这个函数根据用户设备的IMSI或者TMSI计算得到其特征比特，例如基站定义散列函数，利用散列函数通过计算把比特数目比较多的IMSI或者TMSI变换得到比特数目比较少的特征比特。

本发明步骤d)中，第一种配置特征比特数目的方法是基站配置用户设备的特征比特的比特数小于TMSI的比特数，从而降低步骤d)的消息的比特开销，但是这时用户设备不能完全检测是否发生碰撞。第二种配置特征比特数目的方法是基站配置用户设备的特征比特的比特数等于TMSI的比特数，从而有可能使在步骤c)中发送了其TMSI的用户设备完全检测到是否发生了碰撞。对第二种配置比特数目的方法，基站可以在步骤d)的消息中直接发送用户设备的TMSI或者发送TMSI的某个变换形式；而对于用IMSI作为其标识的用户设备，基站仍然需要根据IMSI计算特征比特并在步骤d)的消息中发送，所以这些用户设备不能完全检测是否发生碰撞。

本发明步骤d)中，基站在发送这个解决碰撞的消息时使用的一种方法是只用一次传输完成发送这个控制消息。基站可以利用L1/L2控制信道发送这个消息，这里的L1/L2控制信道可以是下行L1/L2控制信道，也可以是上行L1/L2控制信道。当基站已经在步骤b)的随机接入响应消息中分配和发送了C-RNTI时，基站用这个C-RNTI标识L1/L2控制信道中包含的是对相应的执行随机接入的用户设备的确认信息。当基站没有在步骤b)中分配并发送C-RNTI时，基站根据在步骤a)中用于没有C-RNTI的用户设备的随机接入前导信号的个数，预留一些C-RNTI，并且这些预留的C-RNTI与可用的随机接入前导信号一一对应，从而基站用这些预留的C-RNTI标识在L1/L2控制信道中包含的是对采用某个随机接入前导信号的用户设备的确认信息。根据系统配置，基站也可以配置一种新的物理层信道，从而一次传输这个解决碰撞的消息。

本发明步骤d)中，基站在发送这个解决碰撞的消息的另一种方法是首先通过L1/L2控制信道分配用于传输这个消息的资源，然后基站在分配的资源上发送这个控制消息。上述的基站利用L1/L2控制信道发送这个解决碰撞的消息的方法中对C-RNTI的处理方法，同样适用于在这种方法中对L1/L2控制信道和分配的资源上的

本发明步骤d)中，基站在用于解决碰撞的消息中发送用户设备的特征比特的一种方法是基站根据用户设备的特征比特和其他控制信息比特计算CRC，然后把用户设备的特征比特、其他控制信息比特和计算得到CRC编码发送。基站发送用户设备的特征比特的又一种方法是基站把用户设备的特征比特的部分或者全部比特通过添加的CRC隐含地传输，这样基站把用户设备的特征比特分为两部分，记为第一部分和第二部分。第一种方式是基站根据用户设备的特征比特的第一部分和其他控制信息比特计算CRC，然后把用户设备的特征比特的第二部分与计算得到的CRC做掩码操作，最后基站把用户设备的特征比特的第一部分、其他控制信息比特和计算得到的CRC比特级联成一个信息块并编码发送。第二种方式是基站根据用户设备的特征比特的全部比特和其他控制信息比特计算CRC，然后基站把用户设备的特征比特的第一部分、其他控制信息比特和计算得到的CRC比特级联成一个信息块并编码发送。

本发明步骤d)中，用户设备收到基站发送的解决碰撞的消息后，判断基站发送的特征比特是否与它的特征比特相符，如果基站发送的特征比特与它的特征比特不同，用户设备检测到发生了碰撞，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果基站发送的特征比特与它的特征比特相同，用户设备认为正确收到了基站的反馈信息，并继续后续操作，包括准备接收基站发送给其的对步骤c)中的上述上行控制消息的响应消息。值得注意的是，这里并不能完全解决潜在的碰撞，因为有可能两个用户设备的特征比特是一样的，从而在这一步用户设备无法区分出基站是否正确接收了它的随机接入信息，但是通过这里的特征比特，可以把剩余的未能检测出的碰撞降低到一个很低的程度。

值得注意的是，本发明把在步骤d)中发送的消息称为“用于解决碰撞的消息”是因为这条消息具有解决碰撞的作用，同时因为这条消息中还可以包含用户设备的特征比特以外的其他控制信息，所以根据这些控制信息的功能，这条消息可以有其他的命名方法。

如上所述，根据系统配置，用户设备可以基于H-ARQ的策略发送步骤c)中的上行控制消息，这时基站根据当前是否正确收到用户设备的上行控制消息相应的发送ACK或者NACK。一种基站发送H-ARQ ACK/NACK信息的方法是基站在配置的ACK/NACK信道中发送ACK/NACK信息，这样，当通过H-ARQ传输，基站成功收到用户设备的上行控制消息后，基站在ACK/NACK信道中发送ACK，同时基站发送步骤d)中用于解决碰撞的消息。又一种基站发送H-ARQACK/NACK信息的方法是基站不需要配置ACK/NACK信道，而是通过基站是否发送了步骤d)中的解决碰撞的消息隐含地传递ACK或者NACK的信息。也就是当基站正确收到了一个用户设备的上行控制消息之后，基站将发送步骤d)的用于解决碰撞的消息，基站发送这个消息的行为同时用于隐含地指示出基站正确收到了用户设备的上行控制消息，相当于基站发送ACK；当基站没有收到用户设备的上行控制消息之后，基站不会发送步骤d)的用于解决碰撞的消息，基站不发送这个消息的行为同时用于隐含地指示出基站没有收到用户设备的上行控制消息，相当于基站发送NACK。相应地，如果用户设备没有检测到用于解决碰撞的消息，这相当于用户设备收到了NACK，即意味着其发送上行控制消息失败，这样在没有达到最大H-ARQ重传次数时，用户设备重传其上行控制消息。如果用户设备收到了步骤d)中用于解决碰撞的消息，这相当于用户设备收到了ACK，即其发送上行控制消息成功。

如果步骤d)中的用于解决碰撞的消息只通过L1/L2控制信道发送时，基站是否利用一个L1/L2控制信道发送了用于解决碰撞的消息的行为隐含地指示出传递ACK或者NACK的信息。如果步骤d)中的用于解决碰撞的消息通过用于解决碰撞的消息的专用信道发送时，基站是否在专用信道上发送了用于解决碰撞的消息的行为隐含地指示出传递ACK或者NACK的信息。如果步骤d)中基站发送这个解决碰撞的消息的方法是首先通过L1/L2控制信道分配用于传输这个消息的资源，然后基站在分配的资源上发送这个消息，这时基站的ACK或者NACK的信息只通过基站是否在L1/L2控制信道中发送了L1/L2控制信令隐含地传递，即如果用户设备检测到基站发送给其的L1/L2控制信令，这相当于用户设备收到了ACK；如果用户设备没有检测到基站发送给其的L1/L2控制信令，这相当于用户设备收到了NACK；用户设备收到ACK或者NACK消息与在L1/L2控制信令指示的资源内传送的用于解决碰撞的消息无关，即与用户设备是否能够正确解码得到这个消息无关，与用户设备正确解码得到的这个消息的内容无关。

值得注意的是本发明定义了步骤d)的用于解决碰撞的消息的结构和内容，这里的把这个用于解决碰撞的消息隐含地用于传递H-ARQACK/NACK信息的方法可以应用的更广泛的用途，并不受限于本发明所提供的解决碰撞的消息的结构和内容。

本发明步骤e)中，基站发送下行控制消息，这个消息中包含完整的用户设备的IMSI或者TMSI，从而对一些在步骤d)的消息中未能完全检测出碰撞的用户设备在这里可以完全检测到是否发生了碰撞。根据系统配置，基站可以在这个下行控制消息中分配和发送C-RNTI。根据系统配置，基站可以不在这个下行控制消息中分配和发送C-RNTI。

本发明步骤e)中，如果用户设备发现这个下行控制消息中的IMSI或者TMSI与其IMSI或者TMSI相同，这说明用户设备的随机接入过程成功，用户设备可以继续进行后续的信息交互。如果用户设备接收到下行控制消息中的IMSI或者TMSI与其IMSI或者TMSI不同，这可能是由于这个用户设备与其他用户设备发生了碰撞，基站响应了对其他用户设备的随机接入请求，这个用户设备在适当的时刻重新发起随机接入的过程。

如图7所示基站处理随机接入过程的设备图中，用户设备的特征比特生成器模块(702)、用于解决碰撞的消息的生成器模块(703)和物理信道复用模块(705)是本发明的体现。如图7所示，基站通过发送/接收装置(706)接收到的上行信号并送入物理信道解复用模块(707)，在物理信道解复用模块(707)中，基站通过解复用得到可能的用户设备发送的随机接入前导信号(708)；当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号时，基站生成随机接入响应消息(701)，经物理信道复用器模块(705)复用后，通过发送/接收装置(706)发送出去。接着，基站经发送/接收装置(706)在物理信道解复用模块(707)中解复用出用户设备发送的上行控制消息(709)；当基站接收到用户设备的上行控制消息后，基站根据用户设备的IMSI或者TMSI计算用户设备的特征比特(702)，然后在用于解决碰撞的消息的生成器中生成完整的解决碰撞的消息(703)，并送入物理信道复用器模块(705)，这里基站可以把用于解决碰撞的消息只映射到一个L1/L2控制信道的物理资源上，也可以是首先通过一个L1/L2控制信道分配下行资源，然后在分配的下行资源内传输用于解决碰撞的消息；然后复用后的信号通过发送/接收装置(706)发送出去。基站在发送用于解决碰撞的消息的同时，与核心网节点交互，收到来自核心网的响应消息后，基站生成下行控制消息(704)，经物理信道复用器模块(705)复用后，通过发送/接收装置(706)发送出去。

如图8所示用户设备处理随机接入过程的设备图，用户设备的特征比特解析器模块(802)、用于解决碰撞的消息的解析器模块(803)和物理信道解复用模块(805)是本发明的体现。如图8所示，用户设备首先选择并生成随机接入前导信号(808)，然后经物理信道复用器(807)和发送/接收装置(806)发送。接着用户设备通过发送/接收装置(806)接收到的下行信号并送入物理信道解复用模块(805)，在物理信道解复用模块(805)中，用户设备解复用出可能的基站发送的随机接入响应信息(801)；当用户设备收到基站的响应信息(801)后，用户设备生成器上行控制消息(809)，然后经物理信道复用器(807)和发送/接收装置(806)发送。接下来用户设备经发送/接收装置(806)在物理信道解复用模块(805)中解复用出基站发送的用于解决碰撞的消息，并分析基站发送的用户设备的特征比特(803)，然后在用户设备的特征比特解析器(802)中用户设备判断基站发送的特征比特是否与其特征比特相同，如果否，用户设备检测到了碰撞，这时用户设备需要重新发起随机接入过程；如果是，用户设备按照定时关系或者其他条件，经发送/接收装置(806)在物理信道解复用模块(805)中通过解复用得到基站发送的下行控制消息。

实施例

本部分给出了该发明的四个实施例，它们适用于当前没有小区唯一标识(C-RNTI)的用户设备发起随机接入的流程。为了避免使本专利的描述过于冗长，在下面的说明中，略去了对当前已经有小区唯一标识(C-RNTI)的用户设备的随机接入过程的描述，和其他对公众熟知的功能或者装置等的详细描述。

第一实施例

在本实施例中，假设基站在随机接入过程的第一个下行消息，即随机接入响应消息中发送分配的C-RNTI。

图9是本实施例中随机接入的流程示例。如图9所示，首先用户设备选择并在随机接入信道上发送随机接入前导信号(901)。然后基站在随机接入信道的时频资源上检测所有可能的随机接入前导信号(902)。当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号时，基站对每个检测到的随机接入前导信号分配C-RNTI，并发送随机接入响应消息(903)，这个消息中根据随机接入前导信号检测的时间提前量、分配的上行资源和分配的C-RNTI等信息，这个C-RNTI用于在后面的交互流程中标识分配资源。

用户设备在发送了随机接入前导信号(901)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站对随机接入的响应信息(904)，如果用户设备没有成功收到随机接入响应信号(902)，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入的过程；如果用户设备成功检测到随机接入响应信号(902)，用户设备保存基站分配的C-RNTI，并在基站分配的上行资源上发送上行控制消息(905)，这条消息中包含IMSI或者TMSI来唯一的标识这个用户设备。

基站在发送了随机接入响应消息(903)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测用户设备发送的控制信息(906)，如果基站未能检测到某个用户设备发送的上行控制消息，这可能是由于发生了碰撞，即两个用户设备分别发送的上行控制消息相互干扰导致的，或者用户设备的信道条件很恶劣等原因导致的，基站回收在随机接入响应消息(903)中分配的C-RNTI，并终止当前处理的随机接入操作；如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(905)，基站发送用于解决碰撞的消息(907)，这个消息中包含根据用户设备发送的上行控制消息(905)中的IMSI或者TMSI得到的特征比特，消息(907)中除了特征比特外还可以包含其他控制比特。

基站可以复用一个下行L1/L2控制信道或者上行L1/L2控制信道发送这个用于解决碰撞的消息(907)，基站用在消息(903)中分配的C-RNTI标识这个L1/L2控制信道中包含的是对相应的随机接入的用户设备的确认信息。如果这个用于解决碰撞的消息(907)比较长，基站可以用L1/L2控制信道指示分配的传输这个消息的下行资源，然后在分配的下行资源内发送这个用于解决碰撞的消息(907)。

在用于解决碰撞的消息(907)中，基站配置特征比特的比特数的第一种方法是配置用户设备的特征比特的比特数小于TMSI的比特数，例如10个比特或者16个比特等。当消息(907)复用到一个L1/L2控制信道中发送时，用户设备的特征比特的比特数可以根据L1/L2控制信道能够承载的可用控制比特的数目确定，即L1/L2控制信道能够承载的所有比特的数目减去用于其他用途的控制比特的数目，就是可以用于传输用户设备的特征比特的比特数目。基站配置特征比特的比特数的第二种方法是基站配置用户设备的特征比特的比特数等于TMSI的比特数。这里基站配置的特征比特的数目越多，用户设备在收到用于解决碰撞的消息(907)后，剩余的不能检测到碰撞的概率越小。

在用于解决碰撞的消息(907)中，基站按照上述的方法得到用户设备的特征比特的比特数，记为N，基站得到用户设备的特征比特的第一种方法是基站把IMSI或者TMSI中的N个比特直接作为其特征比特，这时网络基站需要保证用于特征比特的一部分IMSI或者TMSI的比特具有很好的随机性。基站得到用户设备的特征比特的第二种方法是基站定义散列函数，从而利用散列函数根据用户设备的IMSI或者TMSI通过计算得到用户设备的特征比特。

在用于解决碰撞的消息(907)中，基站发送用户设备的特征比特的一种方法是基站根据用户设备的特征比特和其他控制信息比特计算CRC，然后把用户设备的特征比特、其他控制信息比特和计算得到CRC编码发送。基站发送用户设备的特征比特的又一种方法是基站把用户设备的特征比特的部分或者全部比特通过添加的CRC隐含地传输。

如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(905)，基站在发送用于解决碰撞的消息(907)的同时，与核心网节点交互信息，例如建立用户设备的连接等，当基站收到核心网节点的响应消息后，基站向用户设备发送下行控制消息(909)，这时基站可以用消息(903)中分配的C-RNTI在L1/L2控制信道中标识分配的下行资源，并在这个下行资源中发送下行控制消息(909)。

用户设备在发送了上行控制消息(905)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站发送的控制信息(908)，如果用户设备未能检测到基站发送的用于解决碰撞的消息(907)，这可能是由于发生了碰撞，从而在(906)基站没有检测到任何上行控制消息(905)，或者基站发送的解决碰撞的消息传输错误，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功检测的基站发送的用于解决碰撞的消息，用户设备进一步判断基站发送的用户设备的特征比特是否与其特征比特相符。如果不相符，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确收到的是另外一个用户设备发送的上行控制消息(905)并且基站发送了对它的确认信息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程；如果相符，用户设备并不能完全确定基站正确收到它的上行控制消息(905)，因为有可能基站正确收到了另外一个用户设备发送的上行控制消息(905)并且其特征比特正好和它自己的特征比特相同，不过通过设置一定数目的特征比特，这个事件发生的概率可以降低到一个很低的水平上。

当基站发送的用户设备的特征比特与其特征比特相符时，用户设备按照一定的定时关系或者其他条件继续等待和检测基站发送的进一步的控制信息(908)，即基站发送的上行控制消息的响应消息(909)。通过消息(909)，用户设备可以完全分辨出其随机接入过程是否成功。如果用户设备成功收到下行控制消息并且这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI相同，用户设备认为成功收到了基站发送的下行控制消息，从而可以进行后续的控制信息和数据的交互。如果用户设备没有收到下行控制消息，这可能是由于基站发送信息失败，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功收到下行控制消息但是这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI不同，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确接收并处理了另一个用户设备的上行控制消息(905)，并且基站发送了对它的下行控制消息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程。

第二实施例

在本实施例中，假设基站在随机接入过程的第二个下行消息，即基站在发送的用于解决碰撞的消息中同时携带分配的C-RNTI。

图10是本实施例中随机接入的流程示例。如图10所示的流程与实施例一中图9的流程基本相同，故在这里重点叙述它们的不同点。如图10所示，首先用户设备选择并在随机接入信道上发送随机接入前导信号(1001)。然后基站在随机接入信道的时频资源上检测所有可能的随机接入前导信号(1002)。当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号时，基站发送随机接入响应信息(1003)，这个消息中根据随机接入前导信号检测的时间提前量、分配的上行资源等信息。值得注意的是在消息(1003)中基站发送的信息不包括C-RNTI。

用户设备在发送了随机接入前导信号(1001)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站对随机接入的响应信息(1004)，如果用户设备没有成功收到随机接入响应信号(1002)，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入的过程；如果用户设备成功检测到随机接入响应信号(1002)，用户设备在基站分配的上行资源上发送上行控制消息(1005)，这条消息中包含IMSI或者TMSI来唯一的标识这个用户设备。

基站在发送了随机接入响应消息(1003)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测用户设备发送的控制信息(1006)，如果基站未能检测到某个用户设备发送的上行控制消息，这可能是由于发生了碰撞，即两个用户设备分别发送的上行控制消息相互干扰导致的，或者用户设备的信道条件很恶劣等原因导致的，基站终止当前的随机接入操作；如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(1005)，基站分配C-RNTI，并发送用于解决碰撞的消息(1007)，这个消息中包含根据用户设备发送的上行控制消息(1005)中的IMSI或者TMSI得到的特征比特，在消息(1007)中，基站发送分配的C-RNTI，在消息(1007)中还可以包含其他控制比特。基站可以复用一个下行L1/L2控制信道或者上行L1/L2控制信道发送这个用于解决碰撞的消息(1007)。这时，基站预先定义一些预留的C-RNTI，并且这些预留的C-RNTI与在消息(1001)中对应没有C-RNTI的用户设备的随机接入前导信号一一对应，从而基站用这些预留的C-RNTI标识在L1/L2控制信道中发送的用于解决碰撞的消息(1007)是对采用某个随机接入前导信号的用户设备的确认信息。如果这个用于解决碰撞的消息(1007)比较长，基站可以用L1/L2控制信道指示分配的传输这个消息的下行资源，然后在分配的下行资源内发送这个用于解决碰撞的消息(1007)。

如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(1005)，基站在发送用于解决碰撞的消息(1007)的同时，与核心网节点交互信息，建立用户设备的连接等，当基站收到核心网节节点的响应消息后，基站向用户设备发送下行控制消息(1009)，因为在消息(1007)基站已经分配了C-RNTI，基站用这个分配的C-RNTI在L1/L2控制信道中标识分配的下行资源，并在这个下行资源中发送下行控制消息(1009)。

用户设备在发送了上行控制消息(1005)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站发送的控制信息(1008)，如果用户设备未能检测到基站发送的用于解决碰撞的消息(1007)，这可能是由于发生了碰撞，从而在(1006)基站没有检测到任何上行控制消息(1005)，或者基站发送的解决碰撞的消息传输错误，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功检测到基站发送的用于解决碰撞的消息，用户设备进一步判断基站发送的用户设备的特征比特是否与其特征比特相符。如果不相符，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确收到的是另外一个用户设备发送的上行控制消息(1005)并且基站发送了对它的确认信息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程；如果相符，用户设备保存基站分配给的C-RNTI，但是用户设备并不能完全确定基站正确收到它的上行控制消息(1005)，因为有可能基站正确收到了另外一个用户设备发送的上行控制消息(1005)并且其特征比特正好和它自己的特征比特相同，不过通过设置一定数目的特征比特，这个事件发生的概率可以降低到一个很低的水平上。

当基站发送的用户设备的特征比特与其特征比特相符时，用户设备按照一定的定时关系或者其他条件继续等待和检测基站发送的进一步的控制信息(1008)，即基站发送的上行控制消息的响应消息(1009)。通过消息(1009)，用户设备可以完全分辩出其随机接入过程是否成功。如果用户设备成功收到下行控制消息并且这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI相同，用户设备认为成功收到了基站发送的下行控制消息，从而可以进行后续的控制信息和数据的交互。如果用户设备没有收到下行控制消息，这可能是由于基站发送信息失败，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功收到下行控制消息但是这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI不同，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确接收并处理了另一个用户设备的上行控制消息(1005)，并且基站发送了对它的下行控制消息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程。

第三实施例

在本实施例中，假设基站在发送下行控制消息时同时携带分配的C-RNTI。

图11是本实施例中随机接入的流程示例。如图11所示的流程与实施例一中图9的流程基本相同，故在这里重点叙述它们的不同点。如图11所示，首先用户设备选择并在随机接入信道上发送随机接入前导信号(1101)。然后基站在随机接入信道的时频资源上检测所有可能的随机接入前导信号(1102)。当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号时，基站发送随机接入响应信息(1103)，这个消息中根据随机接入前导信号检测的时间提前量、分配的上行资源等信息。值得注意的是在消息(1103)中基站发送的信息不包括C-RNTI。

用户设备在发送了随机接入前导信号(1101)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站对随机接入的响应信息(1104)，如果用户设备没有成功收到随机接入响应信号(1102)，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入的过程；如果用户设备成功检测到随机接入响应信号(1102)，用户设备在基站分配的上行资源上发送上行控制消息(1105)，这条消息中包含IMSI或者TMSI来唯一的标识这个用户设备。

基站在发送了随机接入响应消息(1103)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测用户设备发送的控制信息(1106)，如果基站未能检测到某个用户设备发送的上行控制消息，这可能是由于发生了碰撞，即两个用户设备分别发送的上行控制消息相互干扰导致的，或者用户设备的信道条件很恶劣等原因导致的，基站终止当前的随机接入操作；如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(1105)，基站分配C-RNTI，并发送用于解决碰撞的消息(1107)，这个消息中包含根据用户设备发送的上行控制消息(1105)中的IMSI或者TMSI得到的特征比特，在消息(1107)中还可以包含其他控制比特，但是在消息(1107)中基站不发送分配的C-RNTI。基站可以复用一个下行L1/L2控制信道或者上行L1/L2控制信道发送这个用于解决碰撞的消息(1107)。这时，基站预先定义一些预留的C-RNTI，并且这些预留的C-RNTI与在消息(1101)中对应没有C-RNTI的用户设备的随机接入前导信号一一对应，从而基站用这些预留的C-RNTI标识在L1/L2控制信道中发送的用于解决碰撞的消息(1107)是对采用某个随机接入前导信号的用户设备的确认信息。如果这个用于解决碰撞的消息(1107)比较长，基站可以用L1/L2控制信道指示分配的传输这个消息的下行资源，然后在分配的下行资源内发送这个用于解决碰撞的消息(1107)。

如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(1105)，基站在发送用于解决碰撞的消息(1107)的同时，与核心网节点交互信息，建立用户设备的连接等，当基站收到核心网节点的响应消息后，基站向用户设备发送下行控制消息(1109)。与基站发送的消息(1107)相同，基站用预留的C-RNTI标识L1/L2控制信道，用L1/L2控制信道分配的下行资源，并在这个下行资源中发送下行控制消息(1109)。

用户设备在发送了上行控制消息(1105)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站发送的控制信息(1108)，如果用户设备未能检测到基站发送的用于解决碰撞的消息(1107)，这可能是由于发生了碰撞，从而在(1106)基站没有检测到任何上行控制消息(1105)，或者基站发送的解决碰撞的消息传输错误，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功检测的基站发送的用于解决碰撞的消息，用户设备进一步判断基站发送的用户设备的特征比特是否与其特征比特相符。如果不相符，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确收到的是另外一个用户设备发送的上行控制消息(1105)并且基站发送了对它的确认信息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程；如果相符，用户设备并不能完全确定基站正确收到它的上行控制消息(1105)，因为有可能基站正确收到了另外一个用户设备发送的上行控制消息(1105)并且其特征比特正好和它自己的特征比特相同，不过通过设置一定数目的特征比特，这个事件发生的概率可以降低到一个很低的水平上。

当基站发送的用户设备的特征比特与其特征比特相符时，用户设备按照一定的定时关系或者其他条件继续等待和检测基站发送的进一步的控制信息(1108)，即基站发送的上行控制消息的响应消息(1109)。通过消息(1109)，用户设备可以完全分辩出其随机接入过程是否成功。如果用户设备成功收到下行控制消息并且这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI相同，用户设备认为成功收到了基站发送的下行控制消息，从而保存基站分配的C-RNTI，并且可以进行后续的控制信息和数据的交互。如果用户设备没有收到下行控制消息，这可能是由于基站发送信息失败，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功收到下行控制消息但是这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI不同，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确接收并处理了另一个用户设备的上行控制消息(1105)，并且基站发送了对它的下行控制消息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程。

第四实施例

在本实施例中，假设基站在随机接入过程的第一个下行消息，即随机接入响应消息中发送分配的C-RNTI，并且假设用户设备发送的第二个上行消息，即其发送上行控制消息是基于H-ARQ的传输策略。

图12是本实施例中随机接入的流程示例。如图12所示的流程与实施例一中图9的流程基本相同，故在这里重点叙述它们的不同点。如图12所示，首先用户设备选择并在随机接入信道上发送随机接入前导信号(1201)。然后基站在随机接入信道的时频资源上检测所有可能的随机接入前导信号(1202)。当基站检测到一个或者多个随机接入前导信号时，基站对每个检测到的随机接入前导信号分配C-RNTI，并发送随机接入响应信息(1203)，这个消息中根据随机接入前导信号检测的时间提前量、分配的上行资源和分配的C-RNTI等信息，这个C-RNTI用于在后面的交互流程中标识分配资源。

用户设备在发送了随机接入前导信号(1201)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站对随机接入的响应信息(1204)，如果用户设备没有成功收到随机接入响应信号(1202)，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入的过程；如果用户设备成功检测到随机接入响应信号(1202)，用户设备保存基站分配的C-RNTI，并在基站分配的上行资源上发送上行控制消息(1205)，这条消息中包含IMSI或者TMSI来唯一的标识这个用户设备。

本实施例中，假设用户设备发送上行控制消息时是基于H-ARQ的传输策略。基站可以配置ACK/NACK信道用于指示用户设备的上行控制消息是否发送成功，另外，基站也可以复用解决碰撞的消息来携带ACK/NACK的信息，值得注意的是为了支持ACK/NACK的功能，基站的解决碰撞的消息需要按照一定的定时关系发送。如图9所示，基站在发送了随机接入响应消息(1203)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测用户设备发送的控制信息(1206)，这里假设在(1206)，基站未能检测到某个用户设备发送的上行控制消息，所以基站不能发送解决碰撞的消息(1207)，图9中用虚线表示。用户设备在发送了上行控制消息后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站的控制信息(1208)，因为基站没有发送用于解决碰撞的消息(1207)，这样用户设备在(1208)中不能检测到基站发送的用于解决碰撞的消息，这相当于用户设备收到基站发送了NACK，所以用户设备重传其上行控制消息(1209)。基站在步骤(1206)未能正确收到来自用户设备的上行控制消息，按照H-ARQ操作的定时关系或者其他条件检测用户设备发送的控制信息(1210)，并且在(1210)中对用户设备发送的上行控制消息进行H-ARQ合并接收。如果基站仍然未能检测到某个用户设备发送的上行控制消息，这可能是由于发生了碰撞，即两个用户设备分别发送的上行控制消息相互干扰导致的，或者用户设备的信道条件很恶劣等原因导致的，基站不能发送解决碰撞的消息，基站回收在随机接入响应消息(1203)中分配的C-RNTI，并终止当前处理的随机接入操作。如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息，基站发送用于解决碰撞的消息(1211)，这个消息中包含根据用户设备发送的上行控制消息(1205和1209)中的IMSI或者TMSI得到的特征比特，消息(1211)中除了特征比特外还可以包含其他控制比特。基站可以复用一个下行L1/L2控制信道或者上行L1/L2控制信道发送这个用于解决碰撞的消息(1211)，基站用在消息(1203)中分配的C-RNTI标识这个L1/L2控制信道中包含的是对相应的随机接入的用户设备的确认信息。如果这个用于解决碰撞的消息(1211)比较长，基站可以用L1/L2控制信道指示分配的传输这个消息的下行资源，然后在分配的下行资源内发送这个用于解决碰撞的消息(1211)。

如果基站成功的检测到某个用户设备发送的上行控制消息(1210)，基站在发送用于解决碰撞的消息(1211)的同时，与核心网节点交互信息，例如建立用户设备的连接等，当基站收到核心网节点的响应消息后，基站向用户设备发送下行控制消息(1213)，这时基站可以用消息(1203)中分配的C-RNTI在L1/L2控制信道中标识分配的下行资源，并在这个下行资源中发送下行控制消息(1213)。

用户设备在重传了上行控制消息(1209)后，按照一定的定时关系或者其他条件检测基站发送的控制信息(1212)，如果用户设备未能检测到基站发送的用于解决碰撞的消息(1211)，这相当于用户设备收到基站发送了NACK，指示其发送上行控制消息失败，这可能是由于发生了碰撞，从而在(1210)基站没有检测到任何上行控制消息(1205和1209)，或者基站发送的解决碰撞的消息传输错误，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功检测的基站发送的用于解决碰撞的消息(1211)，用户设备进一步判断基站发送的用户设备的特征比特是否与其特征比特相符。如果不相符，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确收到的是另外一个用户设备发送的上行控制消息(1205和1209)并且基站发送了对它的确认信息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程；如果相符，用户设备并不能完全确定基站正确收到它的上行控制消息(1205和1209)，因为有可能基站正确收到了另外一个用户设备发送的上行控制消息(1205和1209)并且其特征比特正好和它自己的特征比特相同，不过通过设置一定数目的特征比特，这个事件发生的概率可以降低到一个很低的水平上。

当基站发送的用户设备的特征比特与其特征比特相符时，用户设备按照一定的定时关系或者其他条件继续等待和检测基站发送的进一步的控制信息(1212)，即基站发送的上行控制消息的响应消息(1213)。通过消息(1213)，用户设备可以完全分辩出其随机接入过程是否成功。如果用户设备成功收到下行控制消息并且这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI相同，用户设备认为成功收到了基站发送的下行控制消息，从而可以进行后续的控制信息和数据的交互。如果用户设备没有收到下行控制消息，这可能是由于基站发送信息失败，用户设备在适当的时刻重新发起随机接入过程。如果用户设备成功收到下行控制消息但是这个消息中包含的IMSI或者TMSI与它自己的IMSI或者TMSI不同，这很可能是因为发生了碰撞，基站正确接收并处理了另一个用户设备的上行控制消息(1205和1209)，并且基站发送了对它的下行控制消息，这时这个用户设备不得不在适当的时刻重新发起随机接入过程。

值得注意的是，为描述简单，本实施例假设H-ARQ重传的最大次数是1，这个流程同样适用于H-ARQ重传的最大次数是其他值的情况。

Claims (30)

1.一种随机接入过程中解决碰撞的方法，包括步骤：

a)用户设备发送随机接入前导信号；

b)基站发送随机接入响应信号；

c)用户设备发送上行控制消息，其中包含用于唯一标识用户设备的IMSI或者TMSI；

d)基站发送用于解决碰撞的消息，其中包含根据上述上行控制消息中的IMSI或者TMSI得到的用户设备的特征比特；

e)基站发送下行控制消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，用户设备在基站分配的上行资源上发送所述上行控制消息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站将一部分IMSI或TMSI的比特直接作为用户设备的特征比特。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用作特征比特的一部分IMSI或者TMSI的比特具有随机性。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站定义一个函数，以便利用所述函数，根据用户设备的IMSI或者TMSI计算得到用户设备的特征比特。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基站通过散列函数将比特数目比较多的IMSI或TMSI变换为比特数目比较少的特征比特。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站配置用户设备的特征比特的比特数小于或等于TMSI的比特数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站只用一次传输完成发送这个用于解决碰撞的消息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基站利用L1/L2控制信道发送所述用于解决碰撞的消息。

10.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，在步骤b)或步骤d)中，基站在随机接入响应消息中分配并发送C-RNTI。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当基站在步骤b)分配并发送C-RNTI时，C-RNTI标识在L1/L2控制信道中包含对执行随机接入的相应用户设备的确认信息。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当基站在步骤d)分配并发送C-RNTI时，基站预留一些C-RNTI，并且这些预留的C-RNTI与可用的随机接入前导信号一一对应，从而所述预留的C-RNTI标识在L1/L2控制信道中包含对采用特定随机接入前导信号的用户设备的确认信息。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站首先通过L1/L2控制信道分配用于传输这个消息的资源，然后基站在分配的资源上发送这个控制消息。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站根据用户设备的特征比特和其他控制信息比特利计算CRC，然后编码并发送用户设备的特征比特、其他控制信息比特和计算得到CRC。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站将用户设备的部分特征比特或者全部特征比特通过添加的CRC进行隐含传输，其中，基站将用户设备的特征比特分为第一部分和第二部分。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站根据用户设备的特征比特的第一部分和其他控制信息比特来计算CRC，然后将用户设备的特征比特的第二部分与计算得到的CRC进行掩码操作，最后将用户设备的特征比特的第一部分、其他控制信息比特和计算得到的CRC比特级联成信息块并编码发送。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，基站根据用户设备的特征比特的全部比特和其他控制信息比特来计算CRC，然后将用户设备的特征比特的第一部分、其他控制信息比特和计算得到的CRC比特级联成信息块并编码发送。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，用户设备收到基站发送的解决碰撞的消息后，判断基站发送的特征比特是否与用户设备的特征比特相符。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，如果基站发送的特征比特与用户设备的特征比特不同，则用户设备检测到发生了碰撞。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，如果基站发送的特征比特与用户设备的特征比特相同，则用户设备认为正确收到了基站的反馈信息，并继续后续操作。

21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，基站发送下行控制消息中包含完整的用户设备的IMSI或者TMSI。

22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，如果用户设备接收到下行控制消息中的IMSI或者TMSI与用户设备的IMSI或者TMSI相同，则用户设备的随机接入过程成功，用户设备继续进行后续的信息交互。

23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，如果用户设备接收到下行控制消息中的IMSI或者TMSI与用户设备的IMSI或者TMSI不同，则用户设备重新发起随机接入的过程。

24.一种随机接入过程中利用HARQ传输用户设备信息的方法，包括步骤：

a)用户设备发送随机接入前导信号；

b)基站发送随机接入响应信号；

c)用户设备基于HARQ的传输策略发送上行控制消息；

d)基站发送用于解决碰撞的消息，所述消息隐含传递H-ARQACK/NACK信息；

e)基站发送下行控制消息。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，通过基站是否发送了所述解决碰撞的消息来确定用户设备接收到ACK还是NACK。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，如果基站发送用于解决碰撞的消息，则表示基站发送ACK，以及如果基站不发送用于解决碰撞的消息，则表示基站发送NACK。

27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，如果用户设备接收到用于解决碰撞的消息，则表示用户设备收到了ACK，以及如果用户设备没有接收到用于解决碰撞的消息，则表示用户设备收到了NACK。

28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，当基站首先通过L1/L2控制信道分配资源，然后在分配的资源上发送用于解决碰撞的消息时，基站的ACK或者NACK的信息只通过基站是否在L1/L2控制信道中发送了L1/L2控制信令隐含地传递。

29.一种处理随机接入过程的基站设备，包括发射/接收装置，还包括：

a)用户设备的特征比特生成器模块，用于根据用户设备的IMSI或者TMSI来计算用户设备的特征比特；

b)用于解决碰撞的消息的生成器模块，用于生成完整的用于解决碰撞的消息；

c)物理信道复用模块，用于将随机接入响应消息、用于解决碰撞的消息、下行控制消息和其他物理信道复用到一起；

d)物理信道解复用模块，用于通过解复用得到用户设备发送的随机接入前导信号或者上行控制消息；

e)随机接入响应消息生成器模块，用于生成随机接入响应消息；以及

f)下行控制消息生成器模块，用于生成下行控制消息。

30.一种用户设备处理随机接入过程的设备，包括发射/接收装置，还包括：

a)用户设备的特征比特解析器模块，用于解析从基站发送的特征比特是否与用户设备的特征比特相同；

b)用于解决碰撞的消息的解析器模块，用于解析从基站发送的用于解决碰撞的消息；

c)物理信道解复用模块，用于通过解复用得到随机接入响应消息、用于解决碰撞的消息和下行控制消息；

d)物理信道复用模块，用于将随机接入前导信号、上行控制消息和其他物理信道复用到一起；

e)随机接入前导信号生成器模块，用于选择并生成随机接入前导信号；以及

f)上行控制消息生成器模块，用于生成上行控制消息。

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