CN101483923A - 一种随机接入碰撞退避方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种随机接入碰撞退避方法，包括：根据随机接入的接入原因和系统负载产生判决门限Pi；准备接入时，终端自动生成随机数Ri并根据其Ri与所述判决门限Pi的比较结果选择进行接入或退避。这种退避方法不仅使随机接入过程按照不同的触发随机接入的业务进行了区分，实现了不同业务之间的量化管理；而且使这种量化是在系统级参数的修正下以更准确的方式完成。从而实现了在随机接入负载较大的场所将碰撞事件在时域上进行拓展，以降低高随机接入负载小区用户发起随机接入时碰撞概率较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信，具体涉及一种随机接入碰撞退避方法。
背景技术
随着网络的演进和通信技术的发展，新一代的移动通信系统必须能够支持100Mbps(Mbps：兆比特每秒)以上的全IP高速分组数据传输、支持高的终端移动性、支持高的传输质量、提供高的频谱效率以及功率效率，并且能够有效支持在用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等大动态范围的变化。因为用户密度的增加，业务量的加大和移动速度的提高，造成随机接入资源的紧张，所以在保证用户接入质量的同时，须进一步提高随机接入资源的使用效率与使用方法，其中退避机制就是在随机接入触发时一种常用的资源调配手段。
在现有通信系统中对于随机接入退避机制主要有两种方式：一种是以802.11e为代表，根据不同业务设置不同的可变退避窗口的方法来实现随机接入的退避机制；第二种是以TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access，时分-同步码分多址接入)系统为代表，使用AC(Access Class，接入等级)或MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)子层的MLP(MAC Logical channel Priority，逻辑信道优先级)与ASC(Access Service Class，接入服务等级)之间相互关联的方法来实现退避机制。这两种方法在进行随机接入碰撞退避过程时，都未能将系统参数随机接入负载大小的因素考虑进去，使得碰撞退避过程不能随着随机接入负载大小的变化而调整。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是如何提出了一种随机接入碰撞退避方法，不仅使随机接入过程按照不同的触发随机接入的业务进行了区分，实现了不同业务之间的量化管理；而且使这种量化是在系统级参数(随机接入负载)的修正下以更准确的方式完成。
本发明的上述技术问题这样解决，提供一种随机接入碰撞退避方法，包括以下步骤：
1.1)根据随机接入的接入原因和系统负载产生判决门限Pi；
1.2)准备接入时，终端自动生成随机数Ri并根据其Ri与所述判决门限Pi的比较结果选择进行接入或退避。
按照本发明提供的退避方法，所述步骤1.1)具体包括：
2.1)根据随机接入的接入原因的优先级别设定第一参数Sa；
2.2)根据当前系统随机接入负载的大小设定第二参数Pc；
2.3)根据第一、第二参数及关联算法获得判决门限Pi。
其中，
对于第一参数Sa应为一集合，每一种随机接入的接入原因对应集合中的一个元素。对于每一个元素取值值的数据类型不限定，(其中在优选例中将其定义为0到1的实数)。每一个元素值的具体取值大小表示了其所对应的随机接入业务的优先级高低(例如：紧急呼叫优先级最高，非实行业务优先级相对较低)。具体是每一个元素值越大所对应的随机接入业务优先级越高还是元素值越小优先级越高应不限定。
对于第二参数Pc应为一集合或某一数值(即集合内所有元素取相同的值后，集合退化为某一数值)。每一种随机接入的接入原因对应集合中的一个元素值或所有业务对应同一个数值或部分业务对应同一个数值(即将所有随机接入业务分为几组，同组中的业务对应相同的随机接入负载值；不同组可以对应不相同的随机接入负载值)。对于每一个元素值的数据类型不限定，(其中在优选例中将其定义为0到1的实数，在具体业务映射中取值定为0.8)。每一个元素值的具体取值大小表示了系统随机接入负载的大小或Pc每一个元素值所对应的随机接入业务的系统加权随机接入负载大小(例如：在系统随机接入负载大小获得后，将其中部分随机接入负载加权处理，可以对各个业务更好的调整)。具体是每一个元素值越大所对应的系统随机接入负载越大还是元素值越小所对应的系统随机接入负载越小应不限定。
获得Pi值的关联算法，Pi＝F(Sa，Pc)，具体的F函数不限定，Pi值越大接入概率越大还是Pi值越小接入概率越大，不限定。(在优选示例中，F函数为乘法运算，且Pi值越大接入概率越大)。优选的在同等条件下，函数F将使优先级高的业务将获得更大的接入概率，或使负载大的业务获得更大的接入概率。
按照本发明提供的退避方法，本发明优选实施例包括但不限制于以下四种形式：
(一)所述第一参数Sa的取值是对应高优先级的0或对应低优先级的1，第二参数Pc的取值是对应轻负载的0或对应重负载的1，所述关联算法是Pi＝Sa×Pc，步骤1.2)中Ri≥Pi，选择进行接入，否则选择退避。
(二)所述第一参数Sa的取值是对应低优先级的0或对应高优先级的1，第二参数Pc的取值是对应重负载的0或对应轻负载的1，所述关联算法是Pi＝Sa×Pc，步骤1.2)中Ri≤Pi，选择进行接入，否则选择退避。
(三)所述第一参数Sa的取值是对应低优先级的0或对应高优先级的1，第二参数Pc的取值是对应重负载的0或对应轻负载的1，所述关联算法是Pi＝(Sa)or(Pc)，步骤1.2)中Ri≥Pi，选择进行接入，否则选择退避。
(四)所述第一参数Sa的取值是对应高优先级的0或对应低优先级的1，第二参数Pc的取值是对应轻负载的0或对应重负载的1，所述关联算法是Pi＝(Sa)or(Pc)，步骤1.2)中Ri≤Pi，选择进行接入，否则选择退避。
按照本发明提供的退避方法，所述步骤2.3)在终端侧进行，所述第二参数Pc通过系统广播或专用信令由网络侧通知终端。
按照本发明提供的退避方法，所述第一参数Sa由运营商固化在终端侧。
按照本发明提供的退避方法，所述第一参数Sa通过系统广播或专用信令由网络侧通知终端。
按照本发明提供的退避方法，所述步骤2.3)在网络侧进行，所述判决门限Pi通过系统广播或专用信令由网络侧通知终端。
本发明随机接入碰撞退避方法适用于所有触发随机接入的业务。通过本发明的随机接入碰撞退避方法，使用此种碰撞退避方法，宏观上，在热点地区或小区内负载较大的场所可以实现将碰撞事件在时域上进行拓展，以降低高负载小区用户发起随机接入时碰撞概率较高的问题，进而降低了签名码的重发次数，提高了系统的吞吐量。微观上，对于不同业务可以设置不同的门限值，并通过系统随机接入负载大小参数对不同门限值进行修正；高优先级业务综合设置高通过门限，低优先级业务综合设置低通过门限，这样可以保证高优先级业务得到更快的接入，也实现了对于随机接入不同业务之间的区别控制。
附图说明
下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。
图1是本发明随机接入碰撞退避流程示意图。
图2是与图1对应的具体控制流程示意图。
图3是本发明实现方式中UE侧获得接入碰撞退避参数Sa和Pc的流程示意图。
具体实施方式
首先，说明本发明的前提：
当用户终端在随机接入负载较大的系统内发起业务，且此业务发生的过程中需要触发随机接入流程时，为了避免用户终端在随机接入过程中发生高碰撞概率的问题，从而引入在用户终端侧的退避方法。
第二步，说明本发明的原理：
本发明有多种具体的实现方式，下面以其中一种实现方式为例进一步详细说明：
该实现方式具体应用于用户终端的MAC子层，当用户终端需要发起随机接入过程时，根据业务对应参数Sa，并根据网络的随机接入负载情况Pc，对业务接入参数Sa进行调整，调整后的取值定义为Pi，将此Pi值作为判断是否使用当前PRACH(Physical Random Access Channel物理随机接入信道)物理资源进行随机接入过程的概率值大小。所获得的Pi值，保证使高优先级业务相应对应高Pi值，低优先级业务对应低Pi值。这样使得高优先级业务可以得到更快的接入，并且也实现了对于随机接入业务之间的区别控制。具体包括：
(一)参数Sa的定义。
如表1所示，给出了触发随机接入的9种接入原因，具体接入原因应不限于此处所列的接入原因。对于每种触发随机接入的接入原因为其分配相应的相关系数，此处用Sa表示相关系数。Sa为一相关系数，具体数据类型不限，本例中将其定义为0至1中的某一具体实数。Sa的大小表示了与其相关联的随机接入业务的优先级高低；Sa值越大表示与其相关联业务的优先级越高，Sa值越小表示与其相关联业务的优先级越低。优先级的高低在一定程度上决定了UE在判断是否使用当前PRACH资源进行随机接入过程的概率大小。对于触发随机接入业务优先级的判定将会根据业务时延、QoS等诸多参数进行综合判定。不同接入原因所对应的Sa取值可以相同，也可以不同。参数Sa可以通过系统广播、专用信令或由运营商固化在终端侧等方式通知到用户设备。
| 序号 | 触发随机接入的接入原因 | Urgency | 相关系数 |
| a) | Emergency call | Urgent | S1 |
| b) | Handover requiring random access procedure； | Urgent | S2 |
| c) | UL dataarrival during RRC_CONNECTED requiringrandom access procedure | Urgent | S3 |
| d) | DL dataarrival during RRC_CONNECTED requiringrandom access procedure | Urgent | S4 |
| e) | Paging response | Urgent | S5 |
| f) | Initial access after radio linkfailure | Non-Urgent | S6 |
| g) | Tracking area update | Non-Urgent | S7 |
| h) | Non urgent Attaches | Non-Urgent | S8 |
| i) | UL synchronization maintenance | Non-Urgent | S9 |
表1触发随机接入的接入原因与相关系数对应表
(二)参数Pc的定义。Pc为系统或小区级参数，与具体系统或小区内随机接入负载大小相关。Pc取值的具体数据类型不限，本例中将其定义为0至1中的某一具体实数。本例中，Pc取值越大表明系统或小区内随机接入负载越小，Pc值越小表明系统或小区内随机接入负载越大。随机接入负载大小指的是一时间段内系统或小区中发起随机接入用户数的多少；本例中，在单位时间段内，发起随机接入用户数越多表明随机接入负载越大，即Pc取值越小。相反，发起随机接入用户数越少表明随机接入负载越小，即Pc取值越大。
(三)参数Pi的定义。Pi为UE(User Equipment，用户设备)在判断是否使用当前PRACH(Physical Random Access Channel物理随机接入信道)资源进行随机接入过程的概率大小。Pi的具体取值是根据某一触发随机接入业务的Sa大小再经过系统或小区级参数Pc调整后得到的；即Pi的取值与Sa和Pc取值相关联；具体关联算法不限定。本例中，将Pi取值定义为Sa与Pc取值的乘积，即Pi＝Sa×Pc。每一触发随机接入业务与一Pi值相关联；这样可以根据触发随机接入业务的优先级，将优先级高的业务对应高Pi值，低优先级低的业务对应低Pi值。从而使得高优先级业务可以得到更快的接入，并且也实现了对于触发随机接入业务之间的区别控制。具体Sa与Pc值的传送方式不限定，可以通过系统广播、专用信令或运营商固化在终端侧等方式通知到用户终端。
(四)随机接入过程及其他
用户终端在已有随机接入业务触发后，根据触发随机接入的接入原因对应相应的Sa值，并通过Pc取值对具体的Sa值进行调整获得Pi值，将调整后的Pi值作为此业务的判决门限。UE使用此门限值Pi，利用数值比较方法的来判断是否允许使用当前PRACH信道进行随机接入过程。
数值比较方法有多种方式实现；优选地，数值比较方法是由UE随机产生数值Ri。在判别周期内，随机数值Ri一旦产生就不能发生改变。用Ri作为比较的一方与Pi值进行比较，比较的结果作为UE是否在当前随机接入周期进行接入的依据。本例中，产生的随机数值Ri的取值范围是0至1的实数。
当Ri与Pi的比较结果允许UE在当前随机接入周期进行随机接入过程后，UE在可用的随机接入签名码集中选择签名码，签名码的选择方式可以是多种形式的。优选地，在可用的签名码集中随机的选取某一签名码，刷新发送签名码的物理层无线信道参数，而后在最近可用的随机接入时隙中发送所选择的签名码。无线信道参数包括传输签名码的功率、可用的时频资源等。
(五)具体随机接入流程
如图1所示，该实现方式主要包括：
步骤101，终端被告知触发随机接入业务与相关系数映射的值集表，以及系统随机接入负载大小的取值；
步骤102，终端对具体触发随机接入的业务映射相关系数值；
步骤103，根据系统随机接入负载信息修正相关系数值；
步骤104，业务根据修正后的相关系数值，使用退避算法实现随机接入退避机制。
其中，在步骤101中，不同触发随机接入的业务对应不同的相关系数值。不同业务所对应的相关系数值可以相同，也可以不同。相关系数的取值应根据所对应触发随机接入的业务特性综合判断；业务特性可以是业务的时延要求、QoS等多方面因素。相关系数或负载信息的取值是由基站通知到用户终端，通知方式可以是广播、组播或单播形式。
其中，步骤103中，根据系统随机接入负载信息修正相关系数的取值，负载信息的取值可以是量化值，修正的方式或算法应不限。
其中，步骤104中，使用修正后的相关系数值作为业务退避的依据；业务依据此修正值使用相应算法实现随机接入的退避机制；
优选地，使用修正后的相关系数值作为概率比较因子，使用传统概率退避算法实现退避机制。
该实现方式可以有以下2个实施例：
优选实施例1
如图2所示，该实现方式具体包括以下步骤：
1.UE被告知触发随机接入业务Sa的值集表(如表1所示)与随机接入负载Pc的取值；随机接入负载Pc以一定周期进行更新，如图3所示。
表1 Sa值集表
| 序号 | 触发随机接入的接入原因 | Urgency | 相关系数 |
| a) | Emergency call | Urgent | S1 |
| b) | Handover requiring random access procedure； | Urgent | S2 |
| c) | UL data arrival during RRC_CONNECTED requiringrandom access procedure | Urgent | S3 |
| d) | DL data arrival during RRC_CONNECTED requiringrandom access procedure | Urgent | S4 |
| e) | Paging response | Urgent | 0.8 |
| f) | Initial access after radio link failure | Non-Urgent | S6 |
| g) | Tracking area update | Non-Urgent | S7 |
| h) | Non urgent Attaches | Non-Urgent | S8 |
| i) | UL synchronization maintenance | Non-Urgent | S9 |
2.当有触发随机接入的业务发起时，本例中为UE发起寻呼响应(Pagingresponse)业务。UE将此业务与Sa值集表进行对应，获得该业务的Sa取值为0.8；本例中系统随机接入负载很小，从网络侧获得的最新Pc取值为1；则通过Pc的修正，取此修正算法取为Pi＝Sa×Pc，得相应的Pi值为0.8；
3.UE进行随机接入过程初始化。此时UE将产生一随机值Ri，将此随机值Ri与Pi值的比较结果作为是否在当前接入时隙中启动L1 PRACH传送过程的依据；
4.当Ri取值为小于或等于0.8时，即Pi≥Ri时，则比较结果使得UE允许物理层在当前随机接入时隙中进行签名码的传送时，UE的物理层将初始化PRACH传送过程并传送签名码。若Ri取值为大于0.8时，即Pi<Ri时，则比较结果不允许UE物理层在当前随机接入时隙中发送签名码时，则UE将在下一个随机接入时隙中执行一个新的发送概率检测并重复执行该过程，直到签名码被允许传输为止；
5.当UE发送签名码后，UE将会在一定的窗口内等待来自网络侧对此签名码的回应RA Response。如果收到此回应，UE将会继续下面的随机接入过程；反之，UE没有收到来自网络侧的RA Response确认，此时UE将会重新进行签名码的传输允许判断，如果签名码的传输次数还没有超过允许尝试传输的最大次数——Mmax，那么UE将在下一个随机接入时隙开始一个新的发送概率检测过程，并重复上述过程。如果签名码的传输次数超过最大允许传输次数，那么UE将退出RACH过程，并获得失败信息。
6.可以使用定时器来保证两个连续的发送概率检测之间至少间隔一个随机接入时间间隔，以提高接入的效率。
优选实施例2
如图2所示，该实现方式具体包括以下步骤：
1.UE被告知触发随机接入业务Sa的值集表(如表2所示)与随机接入负载Pc的取值；随机接入负载Pc以一定周期进行更新，如图3所示。
表2 Sa值集表
| 序号 | 触发随机接入的接入原因 | Urgency | 相关系数 |
| a) | Emergency call | Urgent | S1 |
| b) | Handover requiring random access procedure； | Urgent | S2 |
| c) | UL data arrival during RRC_CONNECTED requiringrandom access procedure | Urgent | S3 |
| d) | DL data arrival during RRC_CONNECTED requiringrandom access procedure | Urgent | S4 |
| e) | Paging response | Urgent | 0.8 |
| f) | Initial access after radio link failure | Non-Urgent | S6 |
| g) | Tracking area update | Non-Urgent | S7 |
| h) | Non urgent Attaches | Non-Urgent | S8 |
| i) | UL synchronization maintenance | Non-Urgent | S9 |
2.当有触发随机接入的业务发起时，本例中为UE发起寻呼响应(Pagingresponse)业务。UE将此业务与Sa值集表进行对应，获得该业务的Sa取值为0.8；本例中系统随机接入负载很大，接入资源已经很缺乏，从网络侧获得的最新Pc取值为0.2；则通过Pc的修正，取此修正算法取为Pi＝Sa×Pc，得相应的Pi值为0.8×0.2＝0.16；
3.UE进行随机接入过程初始化。此时UE将产生一随机值Ri，将此随机值Ri与Pi值的比较结果作为是否在当前接入时隙中启动L1PRACH传送过程的依据；
4.当Ri取值为小于或等于0.16时，即Pi≥Ri时，则比较结果使得UE允许物理层在当前随机接入时隙中进行签名码的传送时，UE的物理层将初始化PRACH传送过程并传送签名码。若Ri取值为大于0.16时，即Pi<Ri时，则比较结果不允许UE物理层在当前随机接入时隙中发送签名码时，则UE将在下一个随机接入时隙中执行一个新的发送概率检测并重复执行该过程，直到签名码被允许传输为止；
5.当UE发送签名码后，UE将会在一定的窗口内等待来自网络侧对此签名码的回应RA Response。如果收到此回应，UE将会继续下面的随机接入过程；反之，UE没有收到来自网络侧的RA Response确认，此时UE将会重新进行签名码的传输允许判断，如果签名码的传输次数还没有超过允许尝试传输的最大次数——Mmax，那么UE将在下一个随机接入时隙开始一个新的发送概率检测过程，并重复上述过程。如果签名码的传输次数超过最大允许传输次数，那么UE将退出RACH过程，并获得失败信息。
6.可以使用定时器来保证两个连续的发送概率检测之间至少间隔一个随机接入时间间隔，以提高接入的效率。
Claims (10)
1、一种随机接入碰撞退避方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.1)根据随机接入的接入原因和系统负载产生判决门限Pi；
1.2)准备接入时，终端自动生成随机数Ri并根据其Ri与所述判决门限Pi的比较结果选择进行接入或退避。
2、根据权利要求1所述退避方法，其特征在于，所述步骤1.1)具体包括：
2.1)根据随机接入的接入原因的优先级别设定第一参数Sa；
2.2)根据当前系统随机接入负载的大小设定第二参数Pc；
2.3)根据第一、第二参数及关联算法获得判决门限Pi。
3、根据权利要求2所述退避方法，其特征在于，所述第一参数Sa的取值是对应高优先级的0或对应低优先级的1，第二参数Pc的取值是对应轻负载的0或对应重负载的1，所述关联算法是Pi＝Sa×Pc，步骤1.2)中Ri≥Pi，选择进行接入，否则选择退避。
4、根据权利要求2所述退避方法，其特征在于，所述第一参数Sa的取值是对应低优先级的0或对应高优先级的1，第二参数Pc的取值是对应重负载的0或对应轻负载的1，所述关联算法是Pi＝Sa×Pc，步骤1.2)中Ri≤Pi，选择进行接入，否则选择退避。
5、根据权利要求2所述退避方法，其特征在于，所述第一参数Sa的取值是对应低优先级的0或对应高优先级的1，第二参数Pc的取值是对应重负载的0或对应轻负载的1，所述关联算法是Pi＝(Sa)or(Pc)，步骤1.2)中Ri≥Pi，选择进行接入，否则选择退避。
6、根据权利要求2所述退避方法，其特征在于，所述第一参数Sa的取值是对应高优先级的0或对应低优先级的1，第二参数Pc的取值是对应轻负载的0或对应重负载的1，所述关联算法是Pi＝(Sa)or(Pc)，步骤1.2)中Ri≤Pi，选择进行接入，否则选择退避。
7、根据权利要求2所述退避方法，其特征在于，所述步骤2.3)在终端侧进行，所述第二参数Pc通过系统广播或专用信令由网络侧通知终端。
8、根据权利要求7所述退避方法，其特征在于，所述第一参数Sa由运营商固化在终端侧。
9、根据权利要求7所述退避方法，其特征在于，所述第一参数Sa通过系统广播或专用信令由网络侧通知终端。
10、根据权利要求1所述退避方法，其特征在于，所述步骤2.3)在网络侧进行，所述判决门限Pi通过系统广播或专用信令由网络侧通知终端。
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