CN102948246B

CN102948246B - 执行基于竞争的随机访问的方法和装置

Info

Publication number: CN102948246B
Application number: CN201080067297.3A
Authority: CN
Inventors: 白炜; 汪海明; J·S·科尔霍宁
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: WO2011153701A1; EP2580939A4; US20130077485A1; CN102948246A; EP2580939A1; US9295084B2

Abstract

本发明提供一种用于无线系统中的随机访问的解决方案，在该无线系统中存在用于随机访问的多个可用上行链路载波。UE可监视随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波的负载相关信息；根据所述负载相关信息确定一个低负载的上行链路载波；和在该低负载的上行链路载波中执行随机访问。eNB可确定无线系统中的上行链路载波的负载相关信息；和发送随机访问响应，其包含所述无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息。

Description

执行基于竞争的随机访问的方法和装置

技术领域

概括地说，本发明涉及无线通信，更具体地，涉及对无线通信系统的基于竞争的随机访问的技术。

背景技术

无线通信系统可以是能够通过共享可用系统资源来支持多个用户的多访问系统。这样的多访问系统的实例包括码分多址（CDMA）系统、时分多址（TDMA）系统、频分多址（FDMA）系统、和正交FDMA（OFDMA）系统。在这些无线通信系统中，存在可支持对任何数目个用户设备（UE）的通信的任何数目个基站。每个UE可经由下行链路和上行链路上的传输与一个或多个基站通信。下行链路（DL）指从基站到UE的通信链路，上行链路（UL）指从UE到基站的通信链路。

当UE期望获得对于系统的访问时，UE可在上行链路上发送随机访问前导（preamble）。基站可接收随机访问前导，并通过可包含UE的相关信息的随机访问响应来应答。例如，以下事件将触发UE的随机访问，即，RRC（无线电资源控制）连接、RRC重建、切换、在UL不同步时UL数据到达、和在UL不同步时DL数据到达。此外，一般地有两种随机访问，即，基于竞争的随机访问和基于非竞争的随机访问。在基于竞争的随机访问中，UE将选择随机访问前导和RACH（随机访问信道）本身，从而如果两个UE选择相同的随机访问前导和RACH，则可能存在访问冲突，导致随机访问的失败。

尽管在多个传统的无线系统中，通常仅一个UL载波对于一个UE可用，以在上面执行基于竞争的随机访问，但是在一些系统中，存在多个UL载波可用于一个UE的基于竞争的随机访问。例如，在引入带间载波聚集的系统中，如带间载波聚集那样仅在主组件载波上的随机访问可能不够。这是因为，如果UL组件载波在不同带中则需要多TA（定时提前），并且在UE同步于网络之前，除了随机访问以外，将没有其他方式来得到这些组件载波上的定时提前。所以，应该支持多随机访问以测量定时提前。也就是说，可存在多于一个UL组件载波可用于一个UE，以执行随机访问。

然后，当UE期望在多个UL组件载波之一上获得对系统的访问，例如，当要发送的数据很少而无需所有UL组件载波时，UE将面临多于一个的选择，即选择哪个UL组件载波执行基于竞争的随机访问。明显地，随机选择将是最简单的方式，但是如果UE选择具有非常高的负载的随机访问的一个UL组件载波，则将引起随机访问的高失败率。

因此，有利地提供一种方法，用于适当地选择UL组件载波以大大提高基于竞争的随机访问的成功概率并降低访问延迟。

发明内容

以下提供了本发明的简单概括，以提供本发明一些方面的基本理解。此概括并非本发明的广泛性概述。其旨在识别本发明的关键或重要元素，或界定本发明的范围。以下概括仅用简单形式提供本发明的一些概念，作为以下提供的更具体描述的前导。

本发明旨在提供用于执行基于竞争的随机访问的方法、设备、装置和计算机程序。

本发明的第一方面是一种在无线系统中用于终端设备的随机访问的方法，在该无线系统中存在用于随机访问的多个可用上行链路载波，该方法包括：监视随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波的负载相关信息；根据所述负载相关信息确定一个低负载的上行链路载波；和在该低负载的上行链路载波上执行随机访问。

在一个示例性实施例中，所述负载相关信息是所述无线系统中的所有上行链路载波的退避（backoff）指示符或冲突概率指示符。所述确定包括选择具有最低退避值或冲突概率的一个可用上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波。

在一个示例性实施例中，可在所述随机访问响应的退避指示符子报头字段中承载在上面承载与所述随机访问响应对应的随机访问前导的上行链路载波的退避指示符。在一个示例性实施例中，可按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充（padding）字段中承载其他上行链路载波的退避指示符。

在一个示例性实施例中，可按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载包括所述多个可用上行链路载波中的至少一个的上行链路载波的冲突概率指示符。

在一个示例性实施例中，所述监视可包括：选择所述多个可用上行链路载波之一和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；和尝试检测与所选随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波中的至少一个的负载相关信息。然后，所述确定还可包括：如果未检测到随机访问响应，则采用所选上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波。

在一个备选实施例中，所述监视可包括：选择所述多个可用上行链路载波之一和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；在所选随机访问信道中发送随机访问前导以执行第一随机访问；和尝试检测与所述随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波中的至少一个的负载相关信息；和继续在所选上行链路载波上执行所述第一随机访问；其中当第一随机访问失败和检测到随机访问响应时，执行低负载的上行链路载波的所述确定和在低负载的上行链路载波上进行随机访问的所述执行。在一个实例中，所述确定还可包括：如果未检测到随机访问响应，则选择所述多个可用上行链路载波中的另一可用上行链路载波以重复上述过程。

在一个示例性实施例中，所述监视可包括：选择所述多个可用上行链路载波中的一个可用上行链路载波和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；尝试检测与所选随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述一个可用上行链路载波的退避指示符；和所述确定包括：确定该退避值是否大于预定阈值，其中如果该退避值小于或等于所述预定阈值，则确定所选上行链路载波为所述低负载的上行链路载波。

在一个备选实施例中，所述监视可包括：选择所述多个可用上行链路载波中的一个可用上行链路载波和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；发送随机访问前导以执行第一随机访问；尝试检测与所述随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述一个可用上行链路载波的退避指示符；和继续在所选上行链路载波上执行所述第一随机访问；其中当所述第一随机访问失败和检测到所述随机访问响应时，执行低负载的上行链路载波的所述确定和在低负载的上行链路载波上进行随机访问的所述执行。所述确定包括：确定该退避值是否大于预定阈值，其中如果该退避值小于或等于所述预定阈值，则确定所选上行链路载波为所述低负载的上行链路载波。

在一个示例性实施例中，所述确定可包括：如果所述退避值大于所述预定阈值，则再次重复所述监视和所述确定。

在一个示例性实施例中，所述确定可包括：如果所有检测到的退避值均大于所述预定阈值，则选择具有最低退避值的一个可用上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波。

在一个示例性实施例中，如果未监视到随机访问响应，则在所选可用上行链路载波上执行随机访问。

在一个示例性实施例中，所述预定阈值可以是0。

本发明的第二方面是一种在无线系统中用于随机访问的装置，在该无线系统中存在用于随机访问的多个可用上行链路载波，该装置包括：处理器；和可通信地连接至所述处理器的存储器，该存储器中包含计算机程序代码，所述计算机程序代码用于与所述处理器一起使用以至少部分地导致所述装置执行以下步骤：监视随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波的负载相关信息；根据所述负载相关信息确定一个低负载的上行链路载波；和在该低负载的上行链路载波上执行随机访问。

本发明的第三方面是一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质其中承载计算机程序代码，所述计算机程序代码与如上所述用于执行随机访问的装置一起使用。

本发明的第四方面是一种在无线系统中用于随机访问的装置，在该无线系统中存在用于随机访问的多个可用上行链路载波。该装置包括：用于监视随机访问响应，以得到所述无线系统中的所述多个可用上行链路载波的负载相关信息的部件；用于根据所述负载相关信息确定一个低负载的上行链路载波的部件；和用于在该低负载的上行链路载波上执行随机访问的部件。

本发明的第五方面是一种在随机访问节点中用于随机访问的方法。所述方法可包括：确定无线系统中的上行链路载波的负载相关信息；和发送随机访问响应，其包含所述无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息。

本发明的第六方面是一种装置，包括：处理器；可通信地连接至所述处理器的存储器，该存储器中包含计算机程序代码，所述计算机程序代码用于与所述处理器一起使用以至少部分地导致所述装置执行以下步骤：确定无线系统中的上行链路载波的负载相关信息；和发送随机访问响应，其包含所述无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息。

本发明的第七方面是一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质其中承载计算机程序代码，所述计算机程序代码用于与用于执行第五方面的随机访问的方法的装置一起使用。

本发明的第八方面是一种装置，包括：用于确定无线系统中的上行链路载波的负载相关信息的部件；和用于发送随机访问响应的部件，所述随机访问响应包含所述无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息。

通过本发明的一个或多个方面的优点，提高了基于竞争的随机访问的成功概率，并降低了延迟。

附图说明

接合附图参照以下说明，可获得本发明及其某些优点的更完整理解，其中类似标号指示类似特征，以及其中：

图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的用于随机访问的方法的流程图；

图2和3示意性示出根据本发明的示例性实施例的随机访问响应MACPDU的修改格式；

图4是示出根据本发明的一个示例性实施例的图1所示的方法的变型的流程图；

图5是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于随机访问的方法的流程图；

图6是示出根据本发明的一个示例性实施例的图5所示的方法的变型的流程图；

图7是示出根据本发明的一个示例性实施例的图5所示的方法的另一变型的流程图；

图8是示出根据本发明的一个示例性实施例的用于随机访问的方法的流程图；和

图9是示出其中可实现本发明的设备的框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施例。

在用于例示本发明的以下情形中，当触发UE执行基于竞争的随机访问时，多个UL载波可用于UE，然后UE必须做出UL载波的选择。

本发明的基本思想是根据随机访问响应中承载的负载相关信息选择最低负载ULCC用于随机访问。由此，存在两个方案，其一是利用多个ULCC的负载相关信息来一次性选择最低负载的ULCC。在此方案中，可在一个随机访问响应消息中承载多个ULCC的负载相关信息，并且可存在修改正常RAR（随机访问响应）消息的格式的需求。根据另一方案，载波的RAR消息包含仅用于该载波的负载相关信息，并且UE可能需要在它们找到适当载波用于随机访问之前尝试从多个载波接收消息。在此方案中，无需修改正常RAR消息的格式。

图1是示出根据本发明的第一方案的一个示例性实施例的用于随机访问的方法的流程图。当触发UE以执行基于竞争的随机访问并且存在多个可用于该UE的ULCC时，UE可首先随机地选择可用CC中的一个ULCC（组件载波）以及所选ULCC上的一个PRACH（物理随机访问信道），如图1的步骤100所示。在随机访问开始之前，UE获知对UE配置的多个CC的相关信息和用于UE的任何可能的PRACH。例如，当通过多个RACH配置UE时，其可知道在哪个（哪些）ULCC上可执行随机访问，并且在哪个PRACH可发送随机访问前导。

然后，在发送随机访问前导之前，在步骤102，UE尝试检测来自eNB的可能RAR（随机访问响应）消息（多个）。RAR消息（多个）可在步骤100所选的PRACH中发送以响应任何UE发送的任何随机访问前导。

一般地，在随机访问过程中，当eNB从eNB服务的UE接收到在PRACH中发送的随机访问前导时，eNB将通过发送RAR（随机访问响应）消息来做出应答。在与发送随机访问前导的PRACH对应的PDCCH（物理专用控制信道）中承载RAR消息的调度信息。由于将RAR消息发送给在相同PRACH资源中发送随机访问前导的所有UE，UE可监视PDCCH以得到用于捕获与PRACH（例如100中选择的PRACH）对应的RAR消息（多个）的调度信息，只要UE知晓PRACH。即使当UE不发送任何随机前导时，UE也可监视PDCCH以检测由eNB发送以响应在其他UE选择的可用PRACH中发送的随机访问前导的RAR消息（多个）。相比之下，在正常随机访问中，仅当UE本身发送随机访问前导时，UE才监视RAR消息的PDCCH。在一个实例中，UE可通过与正常随机访问相同的方式监视由从所选PRACH导出的RA-RNTI（随机访问-无线电网络时间标识符）所标识的RAR消息（多个）的PDCCH。

如果UE检测到RAR消息（在步骤104为“是”），则从RAR消息，UE可得到在无线系统（例如eNB服务的小区）中支持的多个ULCC的负载相关信息，而不管ULCC是否针对UE所配置。负载相关信息可指示每个ULCC上的随机访问的负载条件，并且将在稍后详述。根据负载相关信息，UE可智能地选择配置有最低负载的一个ULCC，如步骤106中那样。然后，在步骤110，UE可继续在具有最低负载的所选ULCC上执行随机访问。

在一个示例性实施例中，负载相关信息可以是退避指示符（BI）。可容易理解，ULCC的更大退避值意味着更重的负载，即，存在许多UE尝试在ULCC上访问eNB。因此，UE可选择具有最小退避值的ULCC作为最低负载的ULCC。

在一个备选示例性实施例中，负载相关信息可以是基于竞争的随机访问的冲突概率。冲突概率可以量化地示出，例如，百分比值，然后可容易理解，ULCC的更大冲突概率意味着更重负载，即，存在许多UE尝试在ULCC上访问eNB。因此，UE可选择具有最小冲突概率值的ULCC作为最低负载的ULCC。备选地，冲突概率可以量化地示出，例如，有限级别，例如“低”、“中”和“高”。在此情况下，UE可类似地选择具有最低冲突概率级别的ULCC作为最低负载的ULCC。

在一个示例性实施例中，定时器可被预先配置为用于RAR消息的检测，例如10毫秒。例如，当UE未检测到RAR消息时，在预先配置的定时器中（步骤104的“否”），可推断很少几个UE正在尝试在所使用的ULCC（即，在步骤100随机选择的ULCC）上访问eNB（即发送随机访问前导）。然后，UE可直接选择所使用的ULCC作为具有最低负载的ULCC，如步骤108所示，并且在步骤110，在步骤106中选择的ULCC上执行随机访问。

在一个示例性实施例中，并未对UE配置eNB所支持的小区的所有现有ULCC。也就是说，可存在没有配置UE的一些ULCC。在此情况下，当UE检测到包含对其配置的多个或所有ULCC和没有对其配置的ULCC的负载相关信息（例如小区的所有ULCC的负载相关信息）的RAR消息（多个）时，UE可只是忽略没有对其配置的ULCC的负载相关信息。

在步骤110，UE可在步骤106中选择的ULCC上作为随机访问过程执行基于竞争的随机访问，直到随机访问成功（例如竞争解决成功）或失败（例如为UE预定义的前导重传定时器达到前导TransMax（传送最大值）），如步骤112所示。当随机访问失败时（步骤112为“否”），则在步骤114，UE可向更高层指示随机访问问题，以声明无线电链路故障，并执行RRC连接重建。

在图1所示的实施例中，为了支持CC选择，在来自eNB的RAR消息中承载所有ULCC的负载相关信息。图2和3示意性示出用于承载所有ULCC的负载信息的RARMACPDU的修改格式。

在一个实例中，BI用作负载相关信息。在图2中可见，在作为传统RARMACPDU的所检测RAR消息的BI子报头字段中承载所使用的ULCC（即，在步骤100为了检测RAR消息而随机选择的ULCC）的BI，并且在RAR消息的填充字段中承载所有其他ULCC的BI（例如BI#1,BI#2,BI#3和BI#4）。可见，除了填充字段以外，不需要改变传统RARMACPDU的格式。BI的此布置可提供良好的向后兼容性。

在本发明的示例性实施例中，可以按照CC索引或CC频率的顺序排序所有其他ULCC的BI，例如，按照CC频率的升序（例如从高频率到低频率或相反）。

在一些实施例中，并非所有UE都将配置有小区的所有ULCC，并且通常地，CC索引还是UE特定的，所以如果相同CC针对不同UE配置为不同索引，则在多个UE和eNB之间将存在一些误解。为了解决上述问题，eNB可被限制为针对所有UE向每个CC分配相同索引。例如，UE可配置有CC1和CC3而并非CC2，并且向UE指示的CC索引为1和3，然后UE可正确地忽略没有对其配置的CC2。在按照CC频率的顺序排序所有其他ULCC的BI的实例中，每个UE可按频率顺序唯一地识别ULCC，只要UE具有所有CC的信息。因此，每个UE能够基于频率顺序寻找对其配置的所有ULCC的BI。

在一个实例中，冲突概率用作负载相关信息。在图3中可见，在RAR消息的填充字段（例如P#1,P#2,P#3,P#4和P#5）中承载所有ULCC的冲突概率。除此之外，不需要改变传统RARMACPDU的格式。通过重用在RARMACPDU末尾的填充位，本发明可提供良好的向后兼容性。类似于BI，所有ULCC的冲突概率也可以按CC索引或CC频率的顺序排序，例如，按照CC频率的升序（即从高频率到低频率或相反）。在利用CC索引排序所有ULCC的冲突概率的情况下，对于所有UE，相同UE索引的相同CC指相同ULCC。

在一个示例性实施例中，如果存在多个ULCC具有相同退避值或冲突概率值，则UE可平等地处理它们并随机地选择其中之一执行随机访问。

图4是示出图1所示的方法的变型的流程图。与图1的方案不同，当触发UE以执行基于竞争的随机访问并存在多个可用的ULCC时，UE可首先发送随机访问前导以尝试在多个可用ULCC之一上尝试第一随机访问，并在第一随机访问的此尝试失败且检测到RAR消息（多个）时做出最低负载的ULCC的CC选择。在一个示例性实施例中，UE可随机地选择在可用CC中的一个ULCC和所选ULCC上的一个PRACH，然后在PRACH中发送随机访问前导以尝试正常的随机访问。如果幸运地此尝试成功，则不需要进行ULCC的额外选择。否则，如果失败，则UE将根据从所检测的RAR消息得到的所有ULCC的负载相关信息做出额外CC选择以响应随机访问前导，并在最低负载的ULCC上重试随机访问。

现在参照图4详细讨论此变型。如图4的步骤400所示，UE可首先随机地选择可用CC中的一个ULCC和所选ULCC上的一个PRACH。然后，不同于图1所示的方法，UE发送（402）随机访问前导至eNB，然后尝试检测可能的RAR消息。然后，UE尝试检测（404）来自eNB的RAR消息。例如，UE可在RAR窗口（即定时器）中等待eNB响应由UE发送的随机访问前导，如正常随机访问过程中那样。

不同于图1所示的方案，当UE检测到RAR消息时，UE可接受RAR消息中所有ULCC的负载相关信息（例如BI），并在步骤400中选择的ULCC上执行正在进行的正常随机访问（410），但是例如仅针对一次尝试。在步骤410的继续正常随机访问的操作可包括解码RAR消息以得到关于UE的随机访问前导标识符（RAPID）的RAR；将Msg3发送至eNB和竞争解决的过程等。

当此第一随机访问尝试失败时（步骤412为“否”），则在步骤414、416、418和420，UE将通过使用所检测的RAR消息中承载的所有ULCC的BI来选择具有最小BI的一个可用ULCC，并在此最低负载的ULCC上重试随机访问，直到成功（例如竞争解决成功）或失败（例如达到前导TransMax）为止，如图1所示的方法的步骤106、110、112、和114那样。此方法中的RAR消息可具有与图2和3所示相同的格式。

在一个示例性实施例中，当UE例如在RAR窗口中未检测到RAR消息时（步骤406为“否”），可返回步骤400，以选择ULCC和PRACH再次尝试随机访问，例如，直到针对UE预定义的前导重传定时器达到前导TransMax，如步骤408中那样。

在一个示例性实施例中，并非对UE配置eNB支持的小区的所有现有ULCC。也就是说，存在没有配置UE的一些ULCC。在此情况下，当UE检测到包含小区的所有ULCC的负载相关信息的RAR消息（多个）时，UE可以只是忽略没有对其配置的ULCC的负载相关信息。

在针对本发明的第一方案讨论的上述方案中，在一个RAR消息中承载小区中支持的所有ULCC的负载相关信息。如上所述，为了实施这些方案，需要修改RAR消息的传统格式。例如，可改变RARMAC（媒体访问控制）PDU（协议数据单元）的填充字段中的一些位，以承载无线系统中所有ULCC的BI，例如由eNB支持的小区。在一个实例中，可在BI子报头字段中承载所使用的ULCC的BI，如在传统格式中那样，并且可在填充字段中承载其他BI，如图2所示。除了由于修改RAR消息的格式引起的不便，这些方案可引入更多开销以用于在与每个ULCC上的每个PRACH对应的每个RAR消息中信令传输所有ULCC的BI（或其他负载相关参数）。

通过以下方案，可在不需要修改RAR的格式，并且eNB不需要在与每个ULCC上的每个PRACH对应的每个RAR消息中信令传输所有ULCC的BI（或其他负载相关参数）的条件下，实施ULCC的选择。

本发明的第二方案可在某种程度上避免这些问题。图5至7是示出根据本发明的第二方案的一个示例性实施例的用于随机访问的方案的流程图。

在图5所示的实施例中，当触发UE以执行基于竞争的随机访问并且存在多个可用的ULCC时，UE可检测多个可用ULCC的每个的RAR消息，并在随机访问过程的开始尝试寻找BI小于预定阈值（以下称为BI_threshold）的ULCC。

具体地，UE可首先选择可用CC中的一个ULCC以及所选ULCC上的一个PRACH，如图5的步骤500所示。然后，在发送随机访问前导之前，在步骤502，UE尝试检测来自eNB的可能RAR消息（多个）。RAR消息（多个）可在步骤500所选的PRACH中发送以响应任何UE发送的任何随机访问前导。步骤500和502可按与图1所示的方法中的步骤100和102相同的方式执行。与图1所示的方法不同，当UE检测到ULCC的RAR消息时（在步骤504为“是”），RAR消息包含仅用于该ULCC的负载相关信息。也就是说，在RAR消息中仅包括最多一个用于所使用的ULCC的BI（即步骤500中所选的ULCC）。然后，在步骤504，UE将所使用的ULCC的BI指示的退避值与预定的BI_threshold相比较，以确定退避值是否大于BI_threshold。

参数BI_threshold的值可在标准/协议中预先定义，或在一些系统信息中信令传输至UE。BI_threshold值可以是0。当退避值小于或等于BI_threshold时（步骤506为“否”），可确定当前使用的ULCC（即步骤500中所选的当前ULCC）中的随机访问的负载是正常的或轻量级的，适合于选择此ULCC用于随机访问而不需要进一步考虑。然后，UE可继续在步骤500中所选的ULCC上执行随机访问。

如步骤512所示，UE可在所选ULCC上作为正常随机访问执行基于竞争的随机访问，直到随机访问成功（例如，竞争解决成功）或失败（例如为UE预定义的前导重传定时器达到前导TransMax）为止，如步骤514所示。当随机访问失败时（步骤514为“否”），则在步骤516，UE可向更高层指示随机访问问题，以声明无线电链路失败，并执行RRC连接重建。

当退避值大于BI_threshold时（步骤506为“是”），可确定当前使用的ULCC上的随机访问的负载较高，并且如果可以UE应避免此ULCC。然后，UE可返回至步骤500，以再次检测另一可用ULCC的BI，直到找到小于或等于BI_threshold的BI。

在本发明的一个实施例中，当UE没有找到小于或等于BI_threshold的其可用ULCC的BI，UE可从UE检测到BI值的被访问CC选择具有最小退避值的CC，如步骤510所示。在一个实例中，UE可尝试逐一检测多个可用ULCC的每个的RAR消息，如果对于“未再次检测到RAR消息”的答案为否定（步骤508为“否”），例如，当存在没有被访问的任何可用ULCC时或尝试随机访问的定时器没有过期。如果对于“未再次检测到RAR消息”的答案为肯定（步骤508为“是”），例如，当多个ULCC的全部已经被访问时或定时器过期，并且检测到的退避值均大于BI_threshold，则UE可根据所有检测到的退避值选择具有最小退避值的CC。然后，UE可在具有最小退避值的ULCC上执行基于竞争的随机访问，直到随机访问成功或失败，如步骤512、514和516所示。

在一个示例性实施例中，定时器可被预先配置为用于RAR消息的检测，例如10毫秒。例如，当在预先配置的定时器中，UE未检测到RAR消息时，可推断所选ULCC负载较轻。然后，UE可认为所选ULCC是具有等于0的允许ULCC，并在当前使用的ULCC上直接执行随机访问，如步骤504的箭头“否”所示。

图6示出图5所示的方法的变型。不同于图5所示的方案，当触发UE以执行基于竞争的随机访问并存在多个可用的ULCC时，UE可首先选择可用CC中的一个ULCC以及所选ULCC上的一个PRACH，然后尝试执行正常随机访问。如果幸运地此尝试成功，则不需要进行低负载的ULCC的额外选择。否则，如果失败并且检测到RAR消息，则UE将通过与图5所示的方案类似的方式根据检测到的RAR消息中的BI做出额外选择。

现在参照图6详细讨论此变型的一个实施例。如图6的步骤600所示，UE可首先随机地选择可用CC中的一个ULCC以及所选ULCC上的一个PRACH。然后，不同于图5所示的方案，UE向eNB发送（602）随机访问前导，然后检测可能的RAR消息。然后，UE尝试检测（604）来自eNB的RAR消息。例如，UE可在RAR窗口（即定时器）中等待eNB响应由UE发送的随机访问前导，如正常随机访问过程中那样。

不同于图5所示的方法，当UE检测到RAR消息时，UE可接受RAR消息中当前使用的ULCC的BI，并继续在步骤600中所选的ULCC上执行正在进行的正常随机访问（610），例如，仅针对一次尝试。步骤610的正常随机访问的操作可包括解码RAR消息以得到关于UE的RAPID的RAR；将Msg3发送至eNB和竞争解决的过程等。

仅当此随机访问尝试失败时，UE才按与图5所示的方法类似的方式做出额外CC选择。

具体地，当此随机尝试失败时（612为“否”）并且检测到RAR消息时，在步骤614，UE将所检测的RAR消息中的BI指示的退避值与预定义的BI_threshold相比较，以确定退避值是否大于BI_threshold。当退避值小于或等于BI_threshold时（步骤614为“否”），UE将此当前选择的ULCC作为适当CC而不需要进一步考虑。然后，UE可继续在当前所选的ULCC上执行随机访问，直到随机访问成功或失败，如步骤620、622和624所示。在一个备选实施例中，当退避值小于或等于BI_threshold时（步骤614为“否”），可通过返回步骤602（未示出）来执行在此当前所选的ULCC上重试随机访问。将参照图7进一步讨论此备选操作的详细描述。

当退避值大于BI_threshold时（步骤614为“是”），并且可选地对于“未再次检测到RAR消息”的答案为否定（步骤616为“否”），UE可返回步骤600，以在另一ULCC上重试随机访问。

在一个实施例中，当所有随机访问尝试（并且可选地对于“未再次检测到RAR消息”的答案为肯定）失败并且所有检测的BI大于BI_threshold时，UE可根据所有被检测到的退避值从被访问的CC选择具有最小退避值的CC，如步骤618所示。然后，UE可在具有最小退避值的ULCC上执行基于竞争的随机访问，直到随机访问成功或失败，如步骤620、622和624所示。

在一个实施例中，例如当在预先配置的定时器中，UE未检测到RAR消息时（步骤608为“否”），UE可返回至步骤602，以在当前所选ULCC和PRACH上重试随机访问（即发送随机访问前导）。备选地，UE可在当前所选ULCC和在ULCC上的另一PRACH上重试随机访问。

为了进一步理解此方案，现在参照图7讨论图5的方法的另一变型。在步骤700，当触发UE以执行基于竞争的随机访问并存在多个可用的ULCC时，UE可将所有可用ULCC的退避值设置为0（即零），如步骤700所示。然后，在步骤702，UE从可用CC选择具有最小退避值的ULCC和所选ULCC上的一个PRACH。由于所有可用ULCC的退避值最初相同，实际上此时在步骤702执行图6的步骤602的选择。然后，UE按与步骤602、604、608、610和612分别相同的方式在步骤704、706、708、714、716和720中执行正常随机访问。

此实施例中，在随机访问的此过程期间，在步骤712，UE将使用检测到的退避值来更新当前使用的ULCC的退避值。

此实施例中，在检测到RAR之后，UE在步骤702中所选的ULCC上执行正在进行的正常随机访问。正在进行的正常随机访问包括解码RAR消息以得到关于UE的RAPID的RAR；将Msg3发送至eNB和竞争解决的过程。如果此随机访问尝试失败，例如UE的RAPID没有包括在RAR消息中（714为“否”），或竞争解决不成功（720为“否”），则UE将当前使用的ULCC的退避值与预定义的BI_threshold相比较。当退避值小于或等于BI_threshold时（步骤718为“否”），该处理可通过返回步骤704继续在此当前所选的ULCC上执行随机访问。相应地，可见UE将继续执行随机访问，直到成功或该ULCC的退避值大于BI_threshold。当退避值大于BI_threshold时（步骤718为“是”），UE可返回至步骤702以在另一ULCC上重试随机访问。

在一个实施例中，当UE例如在RAR窗口中未检测到RAR消息时（步骤708为“否”），UE推断当前使用的CC负载较轻并将此CC的退避值设置为0，如步骤710所示。然后，UE返回至步骤704，以在当前所选ULCC和PRACH上重试随机访问（即发送随机访问前导）。

相比于图5所示的方案，图6和7所示的方案可在小区中大部分ULCC负载较轻的情况下最小化延迟。换句话说，图5所示的方案将导致较大延迟，同时防止在堵塞的ULCC上执行第一前导传输，而小区中的至少一个ULCC负载较轻的情况。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的在例如eNB的网络节点中用于随机访问的方法的操作和计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图。

在框800，存在如下步骤：例如由eNB确定无线系统中的上行链路载波的负载相关信息。eNB可测量或评估随机访问信道或上行链路载波上的其他负载，以确定载波的负载相关信息。然后，在步骤810，存在如下步骤：发送随机访问响应，其包含无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息，以将随机访问尝试导向最佳上行链路载波。可在eNB支持的一个ULCC上的PRACH中发送随机访问响应以响应来自终端设备（例如UE）的随机访问前导。可将随机访问响应发送给该PRACH中尝试随机访问的所有UE。因此，接收随机访问前导的UE可根据接收的负载相关信息确定低负载的ULCC，以执行随机访问。在极端情况下，eNB甚至可能不尝试在高负载的载波上检测任何前导，而是发送仅包括指示负载相关信息的负载指示符的RAR消息（多个）。可通过如图2和3所示的格式组织随机访问响应。

现在参照图9，其示出适合于实现本发明的各个实施例的无线系统的简化框图。图9中，无线系统900适于基于竞争的随机访问。系统900包括终端设备，例如移动通信设备，其可称为UE920；和网络访问节点，例如eNB（基站940）。当触发UE执行基于竞争的随机访问时，存在多个可用上行链路载波用于随机访问。然后，UE920可根据上述本发明的示例性实施例执行对eNB的随机访问。尽管图9仅示出一个终端设备，但是在实际中，无线系统中将存在多个终端设备。

一般地，UE920的各个实施例可包括但不限于蜂窝电话、具有无线通信能力的个人数字助理（PDA）、具有无线通信能力的便携式计算机、具有无线通信能力的图像捕获设备（例如数码相机）、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储器和回放装置、允许无线因特网访问和浏览的因特网装置、以及结合这些功能的组合的便携式单元或终端。

UE920包括DP922、存储器923（可存储程序924和在本发明的处理中使用的相关数据，例如ULCC的负载相关信息）、和适当的无线电接口921（经由一个或多个天线用于与eNB940进行无线通信）。在一个示例性实施例中，无线电接口921可包括发射器和接收器（或收发器），用于分别向eNB940发射消息（例如随机访问前导，Msg3）和从eNB940接收消息（例如随机访问响应）以用于随机访问。

eNB940还包括DP942、存储器943（可存储程序944和在本发明的处理中使用的相关数据，例如ULCC的负载相关信息）、和适当的无线电接口941（经由一个或多个天线用于与eNB940进行无线通信）。在一个示例性实施例中，无线电接口941可包括发射器和接收器（或收发器），用于分别向eNB920发射消息（例如随机访问响应）和从UE920接收消息（例如随机访问前导，Msg3）以用于随机访问。

存储器923、943可为适合于本地技术环境的任何类型，可使用任何适当的数据存储技术来实现，例如基于半导体的存储设备、闪存、磁存储设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器和可移动存储器。DP922、942可为适合于本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性实例可包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）、和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。

认为程序924、944中的至少一个包括如下程序指令，即在由相关DP执行时，使得终端设备能够根据上述本发明的示例性实施例操作。即，本发明的示例性实施例可至少部分地由以下对象执行：UE920的DP922可执行的计算机软件、eNB940的DP942、或硬件、或软件和硬件的组合。UE920和eNB940的基础结构和操作对于本领域技术人员是已知的。

在一个示例性实施例中，DP922还可包括控制器922A，其配置为控制与正常随机访问一致的随机访问的处理，例如包括向eNB发送随机访问前导，响应于随机访问前导而接收RAR消息，发送Msg3，和竞争关系。DP922还可包括监视器922B，配置为监视随机访问响应，以得到多个可用上行链路载波的负载相关信息；和选择器922C，配置为根据负载相关信息确定一个低负载的上行链路载波。在本发明的各实施例中，控制器922A配置为可操作地耦合至监视器922B和选择器922C，以在监视器922B和选择器922C所确定的适当ULCC上执行随机访问。

在一种设计中，监视器922B可配置为监视包含无线系统中所有ULCC的负载相关信息的RAR消息，如本发明的第一方案中那样。在一种设计中，监视器922B可监视在一个可用ULCC上与随机访问前导对应的RAR，其包含所述一个可用ULCC的一个退避指示符，如在第二方案中那样。

选择器922C可配置为根据上述各个实施例执行低负载的ULCC的选择，以选择可以以高成功概率和低延迟在上面执行随机访问的适当ULCC。在一种设计中，选择器922C可配置为根据本发明的第一方案确定一个最低负载的ULCC。在一种设计中，选择器922C可配置为将退避值与预定义的阈值相比较以选择适当ULCC，如本发明的第二方面那样。

应指出的是，终端设备920和网络访问节点940中的框根据它们的功能来描述，本领域技术人员可理解，模块的功能可在各个实施例中按期望组合或分配。终端设备920中的框921、922（包括922A、922B、922C）和网络访问节点940中的框941、924、943可实现为集成电路，其中该集成电路可包括用于实现以下对象中的一个或多个的电路（以及可能地固件）：数据处理器、数字信号处理器、基带电路和射频电路，它们可配置为根据本发明的示例性实施例操作。

由此，应理解，本发明的示例性实施例的至少一些方面可在一个或多个计算机或其他设备可执行的计算机可执行指令中（例如一个或多个程序模块中）实现。一般地，程序模块包括在由计算机或其他设备中的处理器执行时实现特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机可执行指令可存储在计算机可读介质（例如硬盘、光盘、可移动存储介质、固态存储器、RAM等）上。本领域技术人员可理解，程序模块的功能可在各个实施例中按期望组合或分配。此外，所述功能可整体或部分地在等同固件或硬件中实现，例如集成电路、场可编程门阵列（FPGA）等。

本发明包括在此明确公开或任何概括的任何新颖性特征或特征组合。对于本发明的以上示例性实施例的各种修改和改变，在结合附图阅读时，可鉴于以上说明而对本领域技术人员显而易见。然而，任何和所有修改将仍旧落入本发明的非限制性和示例性实施例的范围内。

Claims

1.一种在无线系统中用于终端设备的随机访问的方法，在该无线系统中存在用于随机访问的多个可用上行链路载波，该方法包括：

监视随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波的负载相关信息，其中所述负载相关信息包括退避指示符或冲突概率指示符中的至少一个；

根据所述负载相关信息确定一低负载的上行链路载波；和

在该低负载的上行链路载波上执行随机访问。

2.如权利要求1所述的方法，其中在所述随机访问响应的退避指示符子报头字段中承载在上面承载与所述随机访问响应对应的随机访问前导的上行链路载波的退避指示符，以及按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载其他上行链路载波的退避指示符。

3.如权利要求1所述的方法，其中按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载包括所述多个可用上行链路载波中的至少一个的上行链路载波的冲突概率指示符。

4.如权利要求2或3所述的方法，其中所述确定包括选择具有最低退避值或冲突概率的一可用上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波。

5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述监视包括：

选择所述多个可用上行链路载波之一和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；和

尝试检测与所选随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波中的至少一个的负载相关信息。

6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述监视包括：

选择所述多个可用上行链路载波之一和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；

在所选随机访问信道中发送随机访问前导以执行第一随机访问；和

尝试检测与所述随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波中的至少一个的负载相关信息；和

继续在所选上行链路载波上执行所述第一随机访问；

其中当所述第一随机访问失败和检测到所述随机访问响应时，执行所述确定和所述执行。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述监视包括：

选择所述多个可用上行链路载波中的一个可用上行链路载波和所选上行链路载波上的一个随机访问信道；

尝试检测与所选随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述一个可用上行链路载波的退避指示符；和

所述确定包括：

确定该退避值是否大于预定阈值，其中

如果该退避值小于或等于所述预定阈值，则确定所选上行链路载波为所述低负载的上行链路载波。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述监视包括：

在所选随机访问信道中发送随机访问前导以执行第一随机访问；

尝试检测与所述随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述一个可用上行链路载波的退避指示符；和

继续在所选上行链路载波上执行所述第一随机访问；

其中当所述第一随机访问失败和检测到所述随机访问响应时，执行权利要求1的所述确定和所述执行，以及

其中所述确定包括：

确定该退避值是否大于预定阈值，其中

9.如权利要求7或8所述的方法，其中所述确定包括：

如果所述退避值大于所述预定阈值，则重复所述监视和所述确定。

10.如权利要求7或8所述的方法，其中所述确定包括：

如果所有检测到的退避值均大于所述预定阈值，则选择具有最低退避值的一可用上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波。

11.一种在无线系统中用于随机访问的装置，在该无线系统中存在用于随机访问的多个可用上行链路载波，该装置包括：

用于监视随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波的负载相关信息的模块，其中所述负载相关信息包括退避指示符或冲突概率指示符中的至少一个；

用于根据所述负载相关信息确定一低负载的上行链路载波的模块；和

用于在该低负载的上行链路载波上执行随机访问的模块。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述装置还包括：用于从所述随机访问响应的退避指示符子报头字段得到在上面承载与所述随机访问响应对应的随机访问前导的上行链路载波的退避指示符的模块。

13.如权利要求11所述的装置，其中所述装置还包括：用于从所述随机访问响应的填充字段得到按照载波索引或载波频率的顺序排序的所述无线系统中的至少一个其他上行链路载波的退避指示符的模块。

14.如权利要求11所述的装置，其中所述装置还包括：用于从所述随机访问响应的填充字段得到按照载波索引或载波频率的顺序排序的所述无线系统中包括所述多个可用上行链路载波的至少一部分的上行链路载波的冲突概率指示符的模块。

15.如权利要求12至14中任一项所述的装置，其中用于确定一低负载的上行链路载波的模块包括用于选择具有最低退避值或冲突概率的一可用上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波的模块。

16.如权利要求11至14中任一项所述的装置，其中用于监视随机访问响应的模块包括：

用于选择所述多个可用上行链路载波之一和所选上行链路载波上的一个随机访问信道的模块；和

用于尝试检测与所选随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波中的至少一个的负载相关信息的模块。

17.如权利要求11至14中任一项所述的装置，其中用于监视随机访问响应的模块包括：

用于选择所述多个可用上行链路载波之一和所选上行链路载波上的一个随机访问信道的模块；

用于在所选随机访问信道中发送随机访问前导以执行第一随机访问的模块；和

用于尝试检测与所述随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述多个可用上行链路载波中的至少一个的负载相关信息的模块；和

用于继续在所选上行链路载波上执行所述第一随机访问的模块；

其中当所述第一随机访问失败和检测到所述随机访问响应时，用于确定一低负载的上行链路载波的模块和用于执行随机访问的模块被执行。

18.如权利要求11所述的装置，其中用于监视随机访问响应的模块包括：

用于选择所述多个可用上行链路载波中的一个可用上行链路载波和所选上行链路载波上的一个随机访问信道的模块；

用于尝试检测与所选随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述一个可用上行链路载波的退避指示符的模块；和

用于确定一低负载的上行链路载波的模块包括：

用于确定该退避值是否大于预定阈值的模块，其中

19.如权利要求11所述的装置，其中用于监视随机访问响应的模块包括：

用于在所选随机访问信道中发送随机访问前导以执行第一随机访问的模块；

用于尝试检测与所述随机访问信道对应的随机访问响应，以得到所述一个可用上行链路载波的退避指示符的模块；和

其中当所述第一随机访问失败和检测到所述随机访问响应时，用于确定一低负载的上行链路载波的模块和用于执行随机访问的模块被执行，以及

其中用于确定一低负载的上行链路载波的模块包括：

用于确定该退避值是否大于预定阈值的模块，其中

20.如权利要求18或19所述的装置，其中所述装置还包括：如果所述退避值大于所述预定阈值，则重复所述监视和所述确定的模块。

21.如权利要求18或19所述的装置，其中用于确定一低负载的上行链路载波的模块包括：如果所有检测到的退避值均大于所述预定阈值，则选择具有最低退避值的一可用上行链路载波作为所述低负载的上行链路载波的模块。

22.一种在网络节点中用于随机访问的方法，包括：

确定无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息，其中所述多个上行链路载波中的每个上行链路载波的负载相关信息包括退避指示符或冲突概率指示符中的至少一个；和

发送随机访问响应，其包含所述无线系统中的所述多个上行链路载波的负载相关信息。

23.如权利要求22所述的方法，其中在所述随机访问响应的退避指示符子报头字段中承载在上面承载与所述随机访问响应对应的随机访问前导的上行链路载波的退避指示符，以及按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载其他上行链路载波的退避指示符。

24.如权利要求22所述的方法，其中按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载所述多个上行链路载波的冲突概率指示符。

25.一种在网络节点中用于随机访问的装置，包括：

用于确定无线系统中的多个上行链路载波的负载相关信息的模块，其中所述多个上行链路载波中的每个上行链路载波的负载相关信息包括退避指示符或冲突概率指示符中的至少一个；和

用于发送随机访问响应的模块，所述随机访问响应包含所述无线系统中的所述多个上行链路载波的负载相关信息。

26.如权利要求25所述的装置，其中在所述随机访问响应的退避指示符子报头字段中承载在上面承载与所述随机访问响应对应的随机访问前导的上行链路载波的退避指示符，以及按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载其他上行链路载波的退避指示符。

27.如权利要求25所述的装置，其中按照载波索引或载波频率的顺序，在所述随机访问响应的填充字段中承载所述多个上行链路载波的冲突概率指示符。