CN103313422B - 一种随机接入方法、系统和演进基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随机接入的方法，其中演进基站eNB检测发起随机接入过程的多个用户设备UE存在随机接入资源冲突时，对首先被选择处理的UE进行随机接入，而其他冲突UE则认为RA失败，需要重新接入，采用本发明所述的技术方案可以有效的提高随机接入的成功率。本发明还公开了一种演进基站及随机接入系统。

Description

一种随机接入方法、系统和演进基站

技术领域

本发明涉及无线通信的接入技术，尤其涉及一种随机接入方法、系统和演进基站（eNB）。

背景技术

随机接入技术是通信系统中媒体接入控制的一项重要技术，根据接入的目的不同，可以将随机接入分为五类：第一类是无线资源控制（RRC，Radio Resource Control）IDLE时的初始接入的随机接入；第二类为RRC连接重建立过程的随机接入；第三类为切换过程的随机接入；第四类为上行失步时，在RRC-CONNECTED期间有下行数据到达时的随机接入；第五类为上行失步时，在RRC-CONNECTED期间有上行数据到达时的随机接入。

基于以上五种应用场景，可以将随机接入分为基于竞争和基于非竞争两种模式。其中，基于竞争的随机接入可应用于所有以上五种场景，而基于非竞争的随机接入仅应用于切换场景和上行失步时有下行数据到达两种场景。图1为现有技术竞争随机接入过程的流程示意图，图2为现有技术非竞争随机接入过程的流程示意图。

专利号200710062661.7的“一种随机接入方法及系统”描述了通过随机接入过程建立无线资源连接RRC连接的过程，基站收到用户设备UE的随机接入前导序列后，基站将为UE分配对应的小区无线网络临时标识C-RNTI，并将此分配的C-RNTI携带于随机接入响应消息中发送给UE，如果传输过程没有错误，则后续根据分配的此C-RNTI进行RRC连接的相关信令交互。但该专利对于传输过程如果出现错误的情况，比如下行随机接入响应消息出错或上行msg3消息异常，没有进行任何处理，这样会导致C-RNTI资源占用，无法有效地对失效的C-RNTI资源进行回收。

专利号为200910093893.8的“竞争随机接入的方法、系统和演进基站”专利中描述了基站侧的随机接入资源重复时的竞争解决思路，当基站检测到多个用户设备UE同时选用了相同的随机接入资源时，不向同时选用相同随机接入资源的UE发起随机接入响应消息。

虽然不同UE选用相同的随机接入资源存在冲突，但不向所有的这些UE发起随机接入有一定的资源浪费，并且这些UE在重新进行随机接入时，有可能还选择同样的随机接入资源，这样有可能就出现一些没必要的多次接入，降低了随机接入的成功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种随机接入方法，该方法在一定程度上能够提高整个基站的随机接入效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种随机接入方法，包括以下步骤：

演进基站eNB检测发起随机接入过程的多个用户设备UE存在随机接入资源冲突时，对首先被选择处理的UE进行随机接入。

所述对首先被选择处理的UE进行随机接入，具体为：

当基站中存在与所述UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则在获得上行调度资源后用所述C-RNTI值向所述UE发送随机接入响应消息。

当基站中不存在与所述UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则为本次随机接入分配临时C-RNTI值并在获得上行调度资源后向所述UE发送随机接入响应消息。

所述方法还包括：在分配临时C-RNTI时创建定时器，将临时C-RNTI以及随机接入响应（RAR，Random Access Response）的相关信息封装到RAR消息中，发送给所述UE，监控在所述定时器规定时间内是否接收到msg3消息，如果没有收到msg3消息，则删除临时C-RNTI相关的资源；如果收到msg3消息，则删除所述定时器。

所述方法还包括：如果收到msg3消息，还包括如下步骤：

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为等待接收，则将所述msg3消息递交给RA接收模块；

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为已接收msg3消息，则丢弃所述msg3消息；

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为已发送msg4消息，则择机重发msg4消息。

所述方法还包括：当临时C-RNTI得到调度时机，将所述msg3消息中的CE信息以及上层递交下来的信令进行封装，将封装好的消息进行下行混合自动重传请求HARQ（Hybrid Automatic RepeatRequest）。

所述方法还包括：如果在一个HARQ周期内接收到所述UE发送的ACK确认反馈，则将临时C-RNTI转为所述UE的C-RNTI，实体状态改为正常；如果在一个HARQ周期内再次收到msg3消息且没有达到最大重传次数，则修改HARQ状态，在下一个调度周期发送；如果在一个HARQ周期内没有接收到任何消息或者达到最大重传次数，则删除临时C-RNTI相关的资源，随机接入RA失败。

本发明还提供了一种eNB，包括：检测单元和接入执行单元；

所述检测单元，用于检测发起随机接入过程的UE，将检测结果通知给接入执行单元；

所述接入执行单元，用于当检测结果显示检测到多个UE存在随机接入资源冲突时，对首先被选择处理的UE进行随机接入。

本发明还提供了一种随机接入系统，该系统包括UE和所述eNB；

所述UE包括随机接入发起单元和随机接入响应处理单元；

所述随机接入发起单元，用于发起随机接入过程；

所述随机接入响应处理单元，用于在所述随机接入发起单元发起随机接入过程后，如果收到随机接入响应消息，则进行随机接入后续流程；否则，通知所述随机接入发起单元重新发起随机接入过程。

由上述的技术方案可知，本发明的随机接入的方法，在msg1消息中，如果出现随机接入资源冲突，基站会正常接入第一个UE，而其他冲突UE则认为RA失败，需要重新接入，这样可以有效的提高随机接入的成功率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术竞争随机接入过程的流程示意图；

图2为现有技术非竞争随机接入过程的流程示意图；

图3为本发明实施例随机接入过程的流程示意图；

图4为本发明实施例随机接入过程进行上行调度资源的后续流程示意图；

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供的一种随机接入方法，图3是本发明实施例随机接入过程的流程示意图，具体流程包括以下步骤：

步骤101、演进基站eNB接收用户设备UE发送的随机接入前导（preamble）。

步骤102、判断随机接入前导是否存在冲突，也就是说判断随机接入前导码是否相同，虽然随机接入信道（RACH，Random AccessChannel）会在一个子帧上同时到达，但是由于是串行处理，所以在处理顺序上是有先后关系的，当随机接入前导存在冲突时，本发明对首先被选择处理的UE进行后续随机接入操作，执行步骤103；而对于后面冲突的UE不进行处理，随机接入失败。

其中，串行处理首先选择哪个UE取决于物理层的上报机制，对于协议栈而言没有严格的要求，本发明对串行处理首先选择哪个UE处理没有要求。

步骤103、根据随机接入前导消息中的RA_RNTI（Random AccessRNTI）值对随机接入前导消息中的内容进行存储，等待TTI个帧间隔。

步骤104、查询是否存在与所述随机接入前导码对应的小区无线网络临时标识（C-RNTI），如果存在，则认为本次随机接入为非竞争随机接入，进行上行调度，若获得上行调度资源，则将随机接入响应RAR从存储链表中删除，并将临时C-RNTI及RAR相关信息封装到RAR消息中，将此消息发送到UE，同时将临时C-RNTI对应的实体状态改为正常，非竞争随机接入完成；若没有获得上行调度资源，则非竞争随机接入失败；

如果不存在与所述随机接入前导码对应的小区无线网络临时标识（C-RNTI），执行步骤105。

其中，非竞争随机接入时，获取非竞争的随机接入前导码，并将所述非竞争的随机接入前导码与实体相对应，这样可以在非竞争过程中有效地控制实体的状态，减少不必要的资源浪费。

步骤105、认为本次随机接入为竞争随机接入，演进基站eNB进行上行调度,进行上行调度后具体的流程见图4所示，首先判断是否获得了上行调度资源，如果没有获得上行调度资源，则放弃本次随机接入响应（RAR，Random Access Response）的发送；否则，执行步骤106。

步骤106、将RAR从存储链表中删除，并为本次随机接入分配临时C-RNTI，并为临时C-RNTI创建相应的超时定时器，这样当网络突然出现中断时基站可以对创建好的临时C-RNTI进行有效的回收。

步骤107、将临时C-RNTI以及RAR的相关信息封装到RAR消息中，如果RAR消息组装成功，则将此RAR消息发送到用户设备UE，同时将临时C-RNTI对应的实体状态修改为RA启动。

步骤108、如果在超时定时器的规定时间内，基站接收到msg3消息，则执行步骤110；如果没有收到msg3消息，则执行步骤109。

步骤109、认为本次竞争随机接入失败，删除临时C-RNTI相关的一切资源。

步骤110、如果接收msg3消息时基站侧MAC实体状态为等待接收，则将所述消息递交给RA接收模块。

如果消息为CCCH SDU，则将临时C-RNTI的定时器删除，将实体的状态更改为接收msg3，将MAC CE（Control Element）信息进行存储，然后将包中的消息递交到上层。

其中，CCCH SDU属于msg3消息中的具体内容，在五种竞争随机接入的情况中，其中有两种情况有CCCH SDU，分别是初始接入时的RRC request和切换时的RRC reestablish。而CE信息则是对应的五种竞争情况中的另外三种竞争情况。

如果消息为CRNTI CE，则将临时C-RNTI定时器删除，将临时C-RNTI实体也删除，将消息中携带的RNTI实体的状态更改为正常。

如果接收msg3消息时基站侧MAC实体状态为已接收msg3，则认为本次msg3为竞争冲突，丢弃本次msg3消息，不予处理。

如果接收msg3消息时基站侧MAC实体状态为已发送msg4消息，则认为本次msg3消息是HARQ中的NACK，也就是说，表示UE没有收到msg4消息，择机重新对msg4消息进行重发。

步骤111、当临时C-RNTI得到调度时机时，将保存的msg3消息中的CE及上层递交下来的信令进行封装，封装好消息后进行下行HARQ，然后向下递交。

为了减少不必要的竞争随机接入过程中msg4消息的发送，提高整个系统的高效性，对现有HARQ进行了调整，具体方法为：

如果在一个HARQ周期内接收到UE的ACK反馈，则将临时C-RNTI转化为UE自己的C-RNTI，实体状态改为正常；如果再次收到msg3消息并且没有达到最大重传次数，修改HARQ状态，然后在下一个调度周期进行发送；如果在HARQ周期内没有收到任何消息或者达到最大HARQ重传次数，则将临时C-RNTI相关的所有资源删除，RA失败。

现有技术中对于RA使用简单的HARQ，如果msg4消息对于某个UE是冲突的，UE不会反馈任何消息，但是按照HARQ机制会一直发送，但UE会一直不处理，这样就会导致资源浪费，而本发明采用的是只有接收到UE的反馈时基站才会进行重传或者RA成功，否则超时后认为RA失败。

由上述的实施例可见，本发明的随机接入的方法，在msg1消息中，如果出现随机接入资源冲突，基站会正常接入第一个UE，而其他冲突UE则认为RA失败，需要重新接入，这样可以有效的提高随机接入的成功率；通过在创建实体的同时建立相应的定时器，基站可以对创建好的临时C-RNTI进行有效的回收，有效利用RNTI资源；通过将HARQ的超时时间合理加大，如果在HARQ时间内收到ACK确认，则认为RA成功，如果收到msg3消息则对HARQ内存储的msg4消息进行重发，如果在HARQ时间内没有收到任何消息，则删除实体相关的所有资源，RA失败，这样可以减少不必要的竞争随机接入过程中msg4消息的发送，提高整个系统的高效性。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种演进基站eNB，包括检测单元和接入执行单元。检测单元，用于检测发起随机接入过程的UE，将检测结果通知给接入执行单元。接入执行单元，用于将检测结果显示检测到多个UE存在随机接入资源冲突时，对首先被选择处理的UE进行随机接入。

其中，接入执行单元对首先被选择处理的UE进行随机接入的具体做法为：当判断基站中存在与被选择处理的UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则认为本次随机接入为非竞争随机接入，进行上行调度，如果获得上行调度资源，则将RAR从存储链表中删除，并将此C-RNTI及RAR的相关信息封装到RAR消息中，将此RAR消息发送到UE，同时将C-RNTI对应的实体状态改为正常，非竞争随机接入完成；如果没有获得上行调度资源，则非竞争随机接入失败。

当判断基站中不存在与被选择处理的UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则认为本次随机接入为竞争随机接入，进行上行调度，如果获得上行调度资源，则将RAR从存储链表中删除，并为本次随机接入分配临时C-RNTI值，同时，对此临时C-RNTI创建超时定时器，然后将此临时C-RNTI以及RAR相关信息封装到RAR消息中，发送给UE，同时将临时C-RNTI对应的实体状态改为RA启动。如果没有获得上行调度资源，则放弃此次RAR消息的发送。

接入执行单元监控在超时定时器的规定时间内是否接收到msg3消息，如果在超时定时器的规定时间内没有收到msg3消息，则删除临时C-RNTI相关的资源，这样可以保证实体资源的有效利用，将分配好但出现中断等问题的临时C-RNTI及时收回。

如果接收到msg3消息，则进一步判断实体状态：若接收msg3消息时基站侧MAC实体状态为等待接收，则将msg3消息递交给RA接收模块；若接收msg3消息时基站侧MAC实体状态为已接收msg3消息，则丢弃msg3消息；若接收msg3消息时基站侧MAC实体状态为已发送msg4消息，则择机重发msg4消息。

接入执行单元还用于，当临时C-RNTI得到调度时机，将msg3消息中的CE信息以及上层递交下来的信令进行封装，将封装好的消息进行下行混合自动重传请求HARQ（Hybrid Automatic RepeatRequest）。如果在一个HARQ周期内接收到UE发送的ACK确认反馈，则将临时C-RNTI转为UE自己的C-RNTI，实体状态改为正常；如果在一个HARQ周期内再次收到msg3消息且没有达到最大重传次数，则修改HARQ状态，在下一个调度周期发送；如果在一个HARQ周期内没有接收到任何消息或者达到最大重传次数，则删除临时C-RNTI相关的资源，随机接入RA失败。

现有技术中简单的HARQ机制的处理方式一般为：如果此次msg4消息对于某个UE是冲突的，UE不会反馈任何消息，而按照HARQ机制会一直发送，UE会一直不处理，这样会导致资源浪费。本发明只有接收到UE的反馈后基站才会进行重传或者RA成功，否则超时后就认为RA失败。采用这样的处理方式，可以将HARQ的超时时间合理加大，减少了不必要的竞争随机接入过程中msg4的发送，提高了整个体统的高效性。

由上述实施例的方案可见，本发明提供的演进基站eNB，在检测发起随机接入过程的多个用户设备UE存在随机接入资源冲突时，向首先到达的UE发送随机接入响应消息，而其他冲突UE则认为RA失败，需要重新接入，这样可以有效的提高随机接入的成功率。通过在创建实体的同时建立相应的定时器，基站可以对创建好的临时C-RNTI进行有效的回收，有效利用RNTI资源；通过将HARQ的超时时间合理加大，如果在HARQ时间内收到ACK确认，则认为RA成功，如果收到msg3消息则对HARQ内存储的msg4消息进行重发，如果在HARQ时间内没有收到任何消息，则删除实体相关的所有资源，RA失败，这样可以减少不必要的竞争随机接入过程中msg4消息的发送，提高整个系统的高效性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种随机接入系统，包括上述演进基站eNB和UE，UE包括随机接入发起单元和随机接入响应处理单元；

随机接入发起单元发起随机接入过程，随机接入响应处理单元在随机接入发起单元发起随机接入过程后，如果收到随机接入响应消息，则进行随机接入后续流程，如果没有收到随机接入响应消息，则通知随机接入发起单元重新发起随机接入过程，随机接入发起单元收到随机接入响应处理单元的通知后，重新选择随机接入资源，并择机重新发起随机接入过程。

由上述实施例的方案可见，本发明提供的随机接入系统，当随机接入过程中有多个用户设备UE存在随机接入资源冲突时，基站只向首先到达的UE发送随机接入响应消息，而其他冲突UE则认为RA失败，需要重新接入，这样可以有效的提高随机接入的成功率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则以内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种随机接入方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

演进基站eNB检测发起随机接入过程的多个用户设备UE存在随机接入资源冲突时，对首先被选择处理的UE进行随机接入；

所述对首先被选择处理的UE进行随机接入，具体为：当基站中不存在与所述UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，获得上行调度资源后为本次随机接入分配临时C-RNTI，向所述UE发送随机接入响应消息。

2.如权利要求1所述的随机接入方法，其特征在于，所述对首先被选择处理的UE进行随机接入，具体为：当基站中存在与所述UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则在获得上行调度资源后用所述C-RNTI值向所述UE发送随机接入响应消息。

3.如权利要求1所述的随机接入方法，其特征在于，还包括：在分配临时C-RNTI时创建定时器，将所述临时C-RNTI以及随机接入响应RAR的相关信息封装到RAR消息中，发送给所述UE，监控在所述定时器规定时间内是否接收到msg3消息，如果没有收到msg3消息，则删除临时C-RNTI相关的资源，本次随机接入失败；如果收到msg3消息，则删除所述定时器。

4.如权利要求3所述的随机接入方法，其特征在于，如果收到msg3消息，还包括如下步骤：

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为等待接收，则将所述msg3消息递交给随机接入RA接收模块；

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为已接收msg3消息，则丢弃所述msg3消息；

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为已发送msg4消息，则择机重发msg4消息。

5.如权利要求4所述的随机接入方法，其特征在于，还包括：

当所述临时C-RNTI得到调度时机，将所述msg3消息中的控制元CE信息以及上层递交下来的信令进行封装，将封装好的消息进行下行混合自动重传请求HARQ。

6.如权利要求5所述的随机接入方法，其特征在于，还包括：如果在一个HARQ周期内接收到所述UE发送的ACK确认反馈，则将临时C-RNTI转为所述UE的C-RNTI，实体状态改为正常；

如果在一个HARQ周期内再次收到msg3消息且没有达到最大重传次数，则修改HARQ状态，在下一个调度周期发送；

如果在一个HARQ周期内没有接收到任何消息或者达到最大重传次数，则删除临时C-RNTI相关的资源，随机接入RA失败。

7.一种演进基站eNB，其特征在于，包括：检测单元和接入执行单元；

所述检测单元，用于检测发起随机接入过程的用户设备UE，将检测结果通知给接入执行单元；

所述接入执行单元，用于当检测结果显示检测到多个UE存在随机接入资源冲突时，对首先被选择处理的UE进行随机接入；

所述接入执行单元对首先被选择处理的UE进行随机接入，具体为：当基站中不存在与所述UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则在获得上行调度资源后为本次随机接入分配临时C-RNTI，向所述UE发送随机接入响应消息。

8.如权利要求7所述的eNB，其特征在于，所述接入执行单元对首先被选择处理的UE进行随机接入，具体为：当基站中存在与所述UE发送的随机接入前导码相对应的小区无线网络临时标识C-RNTI值时，则在获得上行调度资源后用所述C-RNTI值向所述UE发送随机接入响应消息。

9.如权利要求7所述的eNB，其特征在于，所述接入执行单元还用于：在分配临时C-RNTI时创建定时器，将临时C-RNTI以及随机接入响应RAR相关信息封装到RAR消息中，发送给所述UE，监控在所述定时器规定时间内是否接收到msg3消息，如果没有收到msg3消息，则删除临时C-RNTI相关的资源；如果收到msg3消息，则删除所述定时器。

10.如权利要求9所述的eNB，其特征在于，所述接入执行单元在所述定时器规定时间内，如果接收到msg3消息，还进一步判断：

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为等待接收，则将所述msg3消息递交给随机接入RA接收模块；

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为已接收msg3消息，则丢弃所述msg3消息；

若接收所述msg3消息时基站侧MAC实体状态为已发送msg4消息，则择机重发msg4消息。

11.如权利要求10所述的eNB，其特征在于，所述接入执行单元还用于：当所述临时C-RNTI得到调度时机，将所述msg3消息中的控制元CE信息以及上层递交下来的信令进行封装，将封装好的消息进行下行混合自动重传请求HARQ。

12.如权利要求11所述的eNB，其特征在于，所述接入执行单元还用于：

在一个HARQ周期内接收到所述UE发送的ACK确认反馈时，将临时C-RNTI转为所述UE的C-RNTI，实体状态改为正常；

在一个HARQ周期内再次收到msg3消息且没有达到最大重传次数时，修改HARQ状态，在下一个调度周期发送；

在一个HARQ周期内没有接收到任何消息或者达到最大重传次数时，删除临时C-RNTI相关的资源，随机接入RA失败。

13.一种随机接入系统，其特征在于，该系统包括用户设备UE和如权利要求7所述的演进基站eNB；

所述UE包括随机接入发起单元和随机接入响应处理单元；

所述随机接入发起单元，用于发起随机接入过程；

所述随机接入响应处理单元，用于在所述随机接入发起单元发起随机接入过程后，如果收到随机接入响应消息，则进行随机接入后续流程；否则，通知所述随机接入发起单元重新发起随机接入过程。