CN107635242A - 无线通信系统中随机接入的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种在无线通信系统中随机接入的方法及装置。在一方法中，用户设备通过至少一第一用户设备波束执行和小区通信的随机接入程序的第一随机接入尝试。当第一随机接入尝试失败时，用户设备通过至少一第二用户设备波束执行和小区通信的随机接入程序的第二随机接入尝试。其中，第一用户设备波束的方向不同于第二用户设备波束的方向。

Description

无线通信系统中随机接入的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信网络，特别涉及一种在无线通信系统中随机接入的方法及装置。
背景技术
随着在移动通信设备上传输大量数据的需求迅速攀升，传统移动语音通信网络进化成为藉由互联网协议(Internet Protocol，IP)数据分组进行通信的网络。此种IP数据分组通信可提供IP电话、多媒体、多重广播以及随选通信服务给移动通信装置的使用者。
演进式通用陆地全球无线接入网络(Evolved Universal Terrestrial RadioAccess Network，E-UTRAN)为一例示的网络架构。E-UTRAN系统可提供高速传输以实现上述的IP电话与多媒体服务。用于下一代的新无线电技术(例如，5G)目前正由第三代移动通信合作计划(the 3rd Generation Partnership Project，3GPP)标准组织进行讨论。因此，目前许多在原3GPP规格的主干上的改变持续地被提出并考虑，以进化和完善3GPP的规格。
发明内容
本发明公开一种在无线通信系统中随机接入的方法及装置。在一方法中，用户设备通过至少一第一用户设备波束执行和小区通信的随机接入程序的第一随机接入尝试。当第一随机接入尝试失败时，用户设备通过至少一第二用户设备波束执行和小区通信的随机接入程序的第二随机接入尝试。其中，第一用户设备波束的方向不同于第二用户设备波束的方向。
附图说明
图1为无线通信系统的一实施例的示意图。
图2为发送器系统(也称为接入网络)与接收器系统(也称接入终端或用户设备)的一实施例的方块图。
图3为通信系统的一实施例的功能方块图。
图4为图3中程序代码的一实施例的功能方块图。
图5示出5G中的一波束概念。
图6示出单机(stand-alone)、与LTE共站(co-sited)以及集中式基站(centralized base)。
图7示出低性能传输的集合与共享式无线接入网络(RAN)。
图8示出单一发送/接收点(TRP)小区的不同布建场景。
图9示出多个发送/接收点小区的不同布建场景。
图10示出具有5G节点和多个发送/接收点小区的5G小区。
图11示出长期演进技术(LTE)小区与新无线电(NR)小区之间的比较。
图12示出竞争式随机接入程序。
图13示出非竞争式随机接入程序。
图14示出用于初始接入的流程图。
图15示出在高频-新无线电(HF-NR)系统中藉由波束形成的增益补偿。
图16示出在高频-新无线电系统中藉由波束形成的弱化干扰。
图17示出在无小区变动(基于用户设备检测)的连接状态下的移动的流程图。
图18示出在无小区变动(基于网络检测)的连接状态下的移动的流程图。
图19示出涉及多个发送/接收点的随机接入。
图20定义出可在图21至图31中使用的相关于波束形成的图标。
图21示出涉及二发送/接收点的LTE随机接入机制。
图22示出涉及二用户设备与二发送/接收点的LTE随机接入机制。
图23示出随机接入程序(不具用户设备波束形成)的一实施例。
图24示出随机接入程序(具用户设备波束形成)的一实施例。
图25示出随机接入程序(无下行链路/上行链路互易性)的一实施例。
图26示出在随机接入程序中处理随机接入尝试失败的一实施例。
图27示出随机接入程序(具用户设备波束形成)的一实施例。
图28示出随机接入程序(无下行链路/上行链路互易性)的一实施例。
图29示出用于交递的随机接入程序的一实施例。
图30示出用于交递(无下行链路/上行链路互易性)的随机接入程序的一实施例。
图31示出在用于交递的随机接入程序中处理随机接入
尝试失败的一实施例。
图32为一实施例的流程图
【符号说明】
100 接入网络 104 天线
106 天线 108 天线
110 天线 112 天线
114 天线 116 接入终端
118 反向链路 120 前向链路
122 接入终端 124 反向链路
126 前向链路
200 多重输入多重输出系统
210 发送系统 212 数据源
214 数据发送处理器
220 多重输入多重输出发送处理器
222a-222t 发送器/接收器 224a-224t 天线
230 处理器 232 存储器
236 数据源 238 数据发送处理器
240 解调器 242 数据接收处理器
250 接收器系统 252a-252r 天线
254a-254r 接收器/发射器 260 数据接收处理器
270 处理器 272 存储器
280 调制器 300 装置
302 输入装置 304 输出装置
306 控制电路 308 中央处理单元
310 存储器 312 程序代码
314 收发器 400 应用层
402 第三层 404 第二层
406 第一层
UE1 第一用户设备 UE2 第二用户设备
TRP1 第一发送/接收点 TRP2 第二发送/接收点
3200-3210 步骤
具体实施方式
以下所公开的无线通信系统与装置应用支持宽带服务的无线通信系统。无线通信系统被广泛地用以提供在不同类型的通信上，像是语音、数据等等。这些无线通信系统可以码分多重接入(Code Division Multiple Access，CDMA)、时分多重接入(Time DivisionMultiple Access，TDMA)、正交频分多重接入(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，OFDMA)、第三代移动通信合作计划(the 3rd Generation Partnership Project，3GPP)长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)无线接入、3GPP长期演进进阶技术(LongTerm Evolution Advanced，LTE-A或LTE-Advanced)、3GPP2超移动宽带(Ultra MobileBroadband，UMB)、全球互通微波接入(WiMax)、新无线电(New Radio，NR)接入技术或其他调制技术来设计。
特别地，以下所公开的无线通信系统可被设计以支持一或多种标准，例如由第三代移动通信合作计划(the 3rd Generation Partnership Project，3GPP)标准组织所制定的标准，包含：R2-162366“波束形成影响”、R2-163716“基于高频新无线电(New Radio，NR)的波束形成的术语讨论”、R2-162709“在新无线电中支持的波束”、R2-162762“在新无线电中主动模式移动性：信号对噪声干扰比(SINR)在较高频率中降低”、R3-160947TR38.801V0.1.0“新无线电接入技术的研究：无线电接入架构与接口”、R2-164306“电子邮件讨论[93bis#23][NR]布建场景的摘要”、RAN2#94会议记录、R2-163879“无线接入网络第2工作组(RAN2)在高频-新无线电的影响”、R2-162210“波束等级管理<->小区等级移动性”、R2-163471“在新无线电中的小区概念”、R2-164270“LTE-NR紧密互通(tight interworking)的一般注意事项”、TS 36.300、R2-162251“高频新无线电接入技术(RAT)的RAN2观点”，以及TS36.321“介质访问控制(MAC)规范”。上述所列出的标准与文件在此引用，并构成本发明的说明书的一部分。
图1显示根据本发明一实施例的多重接入无线通信系统。接入网络(AccessNetwork，AN)100包含多个天线组，其中一组包含天线104和天线106，一组包含天线108和天线110，且另一组包含天线112和天线114。在图1中，每一天线组仅绘示两个天线，然而，每一天线组的天线数量实际上可多可少。接入终端(Access Terminal，AT)116和天线112及天线114进行通信，其中天线112和天线114藉由前向链路(forward link)120发送信息给接入终端116，且藉由反向链路(reverse link)118接收来自接入终端116的信息。接入终端122和天线106及天线108进行通信，其中天线106和天线108藉由前向链路126发送信息给接入终端122，且藉由反向链路124接收来自接入终端122的信息。在频分双工(FrequencyDivision Duplexing，FDD)系统中，通信链路(即反向链路118、124以及前向链路120、126)可使用不同频率通信。举例说明，前向链路120可使用与反向链路118不同的频率。
每一天线组和/或它们设计涵盖的区域通常被称为接入网络的扇形区块(sector)。在一实施例中，每一天线组被设计与位在接入网络100所涵盖区域内的扇形区块的接入终端进行通信。
在使用前向链路120与前向链路126进行通信时，接入网络100的传输天线可利用波束形成(beamforming)以分别改善接入终端116与接入终端122的前向链路的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。再者，相较于使用单一天线与其涵盖范围中的所有接入终端进行传输的接入网络，利用波束形成技术与在其涵盖范围中随机分散的接入终端进行传输的接入网络可降低对位于邻近小区(cells)中的接入终端的干扰。
接入网络(Access Network，AN)可以是用来与终端设备进行通信的固定机站或基站，且也可称为接入点、B节点(Node B)、基站、增强型基站、演进式B节点(evolved Node B，eNB)，或其他专业术语。接入终端(Access Terminal，AT)也可称为用户设备(UserEquipment，UE)、无线通信装置、终端、接入终端，或其他专业术语。
图2为多重输入多重输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)系统200中的发送器系统210(可视为接入网络)与接收器系统250(可视为接入终端或用户设备)的一实施例的简化方块图。在发送器系统210中，多个数据串流(data stream)产生的流量数据(traffic data)由数据源212提供至数据发送处理器(TX Data Processor)214。
在一实施例中，每一数据串流经由个别的发送天线发送。数据发送处理器214使用特别为此数据串流挑选的编码法将每一数据串流的流量数据格式化、编码与交错处理，以提供编码后的数据。
每一数据串流产生的编码后的数据可利用正交频分多工技术(OrthogonalFrequency-Division Multiplexing，OFDM)调制来和引导数据(pilot data)进行多工处理。一般而言，引导数据为经由已知方法处理过后的已知数据模型，且可用在接收器系统以估计信道反馈(channel response)。每一数据串流产生的编码后的数据与引导数据经过多工处理后，可使用特别为此数据串流挑选的调制方法(例如，二元相位偏移调制(BinaryPhase Shift Keying，BPSK)、正交相位偏移调制(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)、多级相位偏移调制(Multiple Phase Shift Keying，M-PSK)、或多级正交振幅调制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation，M-QAM))进行调制，以提供调制符元。每一数据串流的数据传输率、编码与调制由处理器230的指令所决定。
之后，所有数据串流产生的调制符元被提供至多重输入多重输出发送处理器220，以继续处理调制符元(例如，使用OFDM)。多重输入多重输出发送处理器220接续提供NT调制符元串流至发送器222a-222t。在一些实施例中，多重输入多重输出发送处理器220提供波束形成的权重给数据串流的符元以及发送符元的天线。
每一发送器222a-222t接收并处理个别的符元串流以提供一至多个模拟信号，且更调节(例如，放大、过滤与上调)此些模拟信号，以提供适合由多重输入多重输出信道(MIMO channel)所发送的调制信号。之后，发送器222a-222t所产生的NT调制信号各自经由NT天线224a-224t发送。
在接收器系统250中，被传送过来的调制信号由NR天线252a-252r所接收，且各天线252a-252r所接收的信号会被提供至各自的接收器254a-254r。每一接收器254a-254r调节(例如，放大、过滤与下调)各自接收到的信号，并数字化经调节的信号以提供样本，且更处理样本以提供对应的“接收”符元串流。
数据接收处理器260使用特别接收处理技术接收并处理来自接收器254a-254r的NR接收符元串流，以提供“测得”符元串流。之后，数据接收处理器260对每一测得符元串流进行解调、去交错与解码以还原数据串流产生的流量数据。数据接收处理器260所执行的动作和在发送器系统210中的多重输入多重输出发送处理器220与数据发送处理器214所执行的动作互补。
处理器270周期性地决定欲使用的预编码矩阵(留待后述)。处理器270制定反向链路讯息，其中反向链路讯息包含矩阵索引部分与秩值(rank value)部分。
反向链路讯息可包含各种相关于通信链路和/或接收数据串流的信息。接续，反向链路讯息被送至数据发送处理器238，且来自数据源236的多个数据串流产生的流量数据亦被送至数据发送处理器238进行处理，之后由调制器280进行调制，再经由发送器254a-254r调节后发送回发送器系统210。
在发送器系统210中，来自接收器系统250的调制信号被天线224a-224t接收后，由接收器222a-222t进行调节，再经由解调器240进行解调后送至数据接收处理器242进行处理，以提取出由接收器系统250所发送出的反向链路讯息。接续，处理器230决定欲使用的预编码矩阵以决定波束形成的权重后，处理被提取出的讯息。
请参阅图3，图3显示以另一方式表示根据本发明一实施例的通信装置的简化功能方块图。在图3中，在无线通信系统中的通信装置300可用以实现图1中的用户设备(或接入终端)116、122或图1中的基站(或接入网络)100，且此无线通信系统以长期演进技术(LongTerm Evolution，LTE)系统为佳。通信装置300可包含输入装置302、输出装置304、控制电路306、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)308、存储器310、程序代码312以及收发器314。控制电路306通过中央处理单元308执行存储于存储器310的程序代码312，藉以控制通信装置300的操作。通信装置300可通过输入装置302，如键盘或数字键来接收使用者输入的信号，且也可通过输出装置304，如屏幕或喇叭来输出图像与声音。收发器314用以接收并发送无线信号、将接收的信号传送至控制电路306，且以无线方式输出控制电路306所产生的信号。在无线通信系统的通信装置300也可用以实现图1中的接入网络100。
图4为根据本发明一实施例的图3中执行程序代码312的简化功能方块图。在此实施例中，程序代码312包含应用层400、第三层402与第二层404，且耦接于第一层406。第三层402一般执行无线资源控制。第二层404一般执行链路控制。第一层406一般执行物理连接。
自2015年3月以来，已经推出下一代(即5G)接入技术的3GPP标准化活动。下一代接入技术旨在支持下列三个应用场景系列：增强型移动宽带(enhanced Mobile Broadband，eMBB)、巨量型机器类型通信(massive Machine Type Communication，mMTC)以及超可靠且低延迟通信(Ultra-Reliable andLow Latency Communications，URLLC)，以满足紧急市场需求以及由国际电信联盟无线电通信部门5G推进组(ITU-R IMT-2020)提出的更多长期需求。
新无线电接入技术的5G研究项目的目标为确认并开发新无线电系统所需的应可用于至少100千兆赫(GHz)以上的任何频段的技术组件。支持高达100GHz的载波频率在无线电传播领域中带来了诸多挑战。随着载波频率的提升，路径损耗亦随之增加。
基于3GPP R2-162366，在低频带中(例如，当前LTE频带<6GHz)，所需的小区覆盖率可藉由形成用于传输下行链路共用信道的宽扇形波束来提供。然而，在较高频率(>>6GHz)上使用宽扇形波束，小区覆盖率随着相同天线增益而降低。因此，为了在较高频带提供所需的小区覆盖率，需要较高的天线增益来补偿增加的路径损失。为增加宽扇形波束上的天线增益，使用较大的天线阵列(数十个至数百个的天线元件)来形成高增益波束。
由于和宽扇形波束相比，高增益波束是窄的，因此，需要用于传输下行链路共用信道的多个波束来覆盖所需的小区区域。接入点可形成的并发高增益波束(concurrent highgain beams)的数量可能受限于所应用的收发器架构的成本与复杂度。在较高的频率上，并发高增益波束的数量实际上远小于覆盖小区区域所需的波束的总量。换句话说，接入点可使用在任何给定时间的波束的子集合来覆盖小区区域的一部分。
基于3GPP R2-163716，波束形成(beamforming)是在用于定向信号发送/接收的天线阵列中使用的信号处理技术。通过波束形成，波束可藉由在天线的相控阵列中的组合元件来形成，使得在特定角度的信号受到建设性干涉，而其他的受到破坏性干涉。不同波束可利用多个天线阵列而被同时使用。
基于3GPP R2-162709并且如图5所示，演进式B节点可具有多个发送/接收点(集中式或分散式)。每个发送/接收点可形成多个波束。波束的数量以及在时域/频域中同时产生的波束的数量取决于天线阵列元件的数量与在发送/接收点的无线电频率(radiofrequency，RF)。新无线电接入技术(New RAT，NR)的潜在移动类型可为发送/接收点内(intra-TRP)移动、发送/接收点间(inter-TRP)移动以及新无线电接入技术与演进式B节点间(inter-NR eNB)移动。
基于3GPP R2-162762，纯粹仰赖于波束形成且操作于较高频率中的系统的可靠度可能是具有挑战性的，因为覆盖率对时间变异与空间变异可能更敏感。因此，窄链路的信号对噪声干扰比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)相较于在LTE情况下会掉的更加快速。
在具有数百个元件的接入节点使用天线阵列，可以创造一个具有每一节点数十或数百个候选波束的相当规则的波束网格(grid-of beams)覆盖态样。来自此种阵列中的单个波束的覆盖区域可能很小，小至几十米的宽度。因此，在当前服务波束区域外的信道质量劣化比如LTE提供的广区域覆盖的情况下更快。
基于3GPP R3-160947，图6与图7所示的情景应考虑由NR无线电网络架构来支持。
基于3GPP R2-164306，在用于独立运作的新无线电的小区布局方面，获得下列场景进行研究：只布署巨小区(macro cell only deployment)、异质布署(heterogeneousdeployment)以及只布署小小区(small cell only deployment)。
基于3GPP RAN#94会议记录，一个新无线电演进式B节点(NR eNB)对应于一或多个发送/接收点(Transmission/Reception Point，TRP)。并且，存在网络控制移动性的两个等级：以“小区”等级驱动的无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)以及零/最小无线资源控制参与(zero minimum RRC involvement)(例如，在介质访问控制(Medium AccessControl，MAC)/实体(PHY))。
基于3GPP R2-162210，在5G中，2级移动性处理的原则可能保留在小区级移动性(即，在闲置状态(IDLE)中的小区选择/重选、在连接状态(CONN)中的交递或在连接状态中由无线资源控制来处理)或波束级管理(即，L1处理发送/接收单元的合适选择以用于用户设备以及最佳波束方向)。
除了以规律交递式用户设备移动性外，5G系统预计更大幅依赖于“波束式移动性”以处理用户设备移动。如多重输入多重输出(MIMO)、去程传输(fronthauling)、云端无线接入网络(Cloud RAN，C-RAN)以及网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)等技术将允许由一个“5G节点”所控制的覆盖区域增大，从而增加波束级管理的可能性，并且降低对于小区级移动性的需求。在一个5G节点的覆盖区域中的所有移动理论上是基于波束级管理来进行处理，此将使得交递仅用于移动至另一5G节点的覆盖区域。
图8至图11示出小区在5G新无线电中的概念的一些实施例。图8示出单一发送/接收点小区的不同布建场景。图9示出多个发送/接收点小区的不同布建场景。图10示出具有5G节点和多个发送/接收点小区的5G小区。图11示出长期演进技术(LTE)小区与新无线电(NR)小区之间的比较。
基于3GPP TS 36.300，对关联于主小区(Primary Cell，PCell)的下列事件执行随机接入程序：
–从RRC_IDLE初始接入；
–RRC连接重建程序；
–交递；
–下行链路数据于要求随机接入程序的RRC_CONNECTED期间抵达：
–例如，当上行链路的同步状态为“非同步”时。
–上行链路数据于要求随机接入程序的RRC_CONNECTED期间抵达：
–例如，当上行链路的同步状态为“非同步”或没有可用于调度请求(SchedulingRequest，SR)的物理上行链路控制信道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)资源时。
–为了于要求随机接入程序的RRC_CONNECTED期间中进行定位；
–例如，当用户设备定位需要时序提前(timing advance)时。
随机接入程序也在次小区(Secondary cell，SCell)上执行以建立对应于次要时序提前群组(Secondary Timing Advance Group，sTAG)的时差校准(time alignment)。
此外，随机接入程序采用两种不同的形式：
–竞争式(适用于前五个事件)；
–非竞争式(仅适用于交递、下行链路数据抵达、定位以及取得给次要时序提前群组的时序提前校准)。
一般的下行链路/上行链路传输可在随取接入程序后进行。
在LTE中，定义了两种类型的随机接入(Random Access，RA)程序：竞争式以及无竞争(非竞争式)。
竞争式随机接入程序显示于图12中。
竞争式随机接入程序的四个步骤为：
1)上行链路中的随机接入信道(Random Access Channel，RACH)上的随机接入前导码(Random Access Preamble)(讯息1(Message1，Msg1))：
–在此定义了两个可能的群组，且一个是非必要的。如果两个群组都配置成讯息3的大小，且路径损耗用以决定从哪一个群组中选择前导码。前导码所属的群组提供讯息3的大小以及用户设备的无线状况的指示。前导码群组信息以及必要阈值在系统信息上广播。
2)由在下行链路共用信道(Downlink Shared Channel，DL-SCH)上的介质访问控制(MAC)产生的随机接入反馈(讯息2(Msg2))：
–与讯息1半同步(在大小为一或多个传输时间间隔(Transmission TimeInterval，TTI)的可变窗口中)；
–无混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat reQuest，HARQ)；
–定址至在物理下行链路控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)上的随机接入无线网络暂时识别符(Random Access Radio Network TemporaryIdentifier，RA-RNTI)；
–至少传送随机接入前导码识别符(RA-preamble identifier)、主要时序提前群组(Primary Timing Advance Group，pTAG)的时序校正信息、初始上行链路授权(initialUL grant)以及暂时小区无线网络暂时识别符(Cell Radio Network TemporaryIdentifier，C-RNTI)的指派(取决于竞争解决而可为或不为永久)。
–用于在一下行链路共用信道(Downlink Shared Channel，DL-SCH)讯息中的可变量量的用户设备。
3)在上行链路共用信道(Uplink Shared Channel，UL-SCH)上的第一调度上行链路传输(讯息3(Msg3))：
–使用混合自动重传请求；
–传输块的大小取决于在步骤2中所传送的上行链路授权；
–对于初始接入：
–传送由无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)层产生且藉由共用控制信道(Common Control Channel，CCCH)发送的无线资源控制连接请求；
–至少传送非接入层(Non-Access Stratum，NAS)用户设备识别符，但不包含NAS讯息；
–无线电链结控制(Radio Link Control，RLC)透通模式(Transparent Mode，TM)：无分段。
–对于RRC连接重建程序：
–传送由RRC层产生且藉由共用控制信道发送的RRC连接重建请求；
–无线电链结控制：无分段；
–不包含任何NAS讯息。
–在交递之后，在目标小区中：
–传送由RRC层产生且藉由专用控制信道(Dedicated Control Channel，DCCH)发送的加密且完整性保护的RRC交递确认(Handover Confirm)；
–传送用户设备的小区无线网络暂时识别符(Cell Radio Network TemporaryIdentifier，C-RNTI)(藉由交递指令(Handover Command)配置的)；
–当可能时，包含上行链路缓冲状态报告(uplink Buffer Status Report)。
–对于其他事件：
–至少传送用户设备的C-RNTI。
4)在下行链路上的竞争解决(Contention Resolution)(讯息4(Msg4))：
–应使用早期的竞争解决，即在解决竞争前，演进式B节点不会等待NAS回复；
–不与讯息3同步；
–支持HARQ；
–定址至：
–在用于初始接入的PDCCH上的暂时C-RNTI，且在无线链结失败之后；
–在RRC_CONNECTED中的用户设备的PDCCH上的C-RNTI。
–如提供在讯息3中且响应于竞争解决讯息的HARQ反馈仅由检测到自己的用户设备身份的用户设备来发送，
–对于初始接入与RRC连接重建程序，不使用分段(RLC-TM)。
由他者落下的暂时C-RNTI被提升为C-RNTI给检测到随机接入(RA)成功且尚未具有C-RNTI的用户设备。检测到随机接入成功且已具有C-RNTI的用户设备，恢复使用其C-RNTI。
非竞争式(无竞争)随机接入程序显示于图13中。
非竞争式随机接入程序的三个步骤为：
1)藉由在下行链路中的专用信令(dedicated signalling)进行随机接入前导码指派(Msg0)：
–演进式B节点指派非竞争式随机接入前导码(不在广播信令中发送的组合内的随机接入前导码)给用户设备
–发信号藉由：
–交递(Handover，HO)指令由目标演进式B节点(target eNB)产生且藉由来源演进式B节点(source eNB)发送以进行交递；
–PDCCH，在下行链路数据抵达或进行定位的情况下；
–用于次要时序提前群组的初始上行链路时间校准的PDCCH。
2)在上行链路的随机接入信道(Random Access Channel，RACH)上的随机接入前导码(Msg1)：
–用户设备传送被指派的非竞争式随机接入前导码。
3)在DL-SCH上的随机接入反馈(Msg2)：
–与讯息1半同步(在大小为一或多个传输时间间隔(Transmission TimeInterval，TTI)的可变窗口中)；
–无HARQ；
–定址至在PDCCH上的RA-RNTI；
–至少传送：
–时序校准信息以及用于交递的初始上行链路授权；
–用于下行链路数据抵达的时序校准信息；
–随机接入前导码识别符；
–用于在DL-SCH讯息中的一或多个用户设备。
下列术语与假设可在下方使用。
基站(Base Station，BS)：在新无线电中用以控制一或多个联结于一或多个小区的发送/接收点的网络中央单元。基站与发送/接收点间的通信是通过去程传输(fronthaul)。基站也可以称为中央单元(central unit，CU)、演进式B节点(eNB)或节点B(NodeB)。
发送/接收点(Transmission/Reception Point，TRP)：发送/接收点提供网络覆盖且直接与用户设备进行通信。发送/接收点也可以称为分散式单元(distributed unit，DU)。
小区(Cell)：小区是由一或多个联结的发送/接收点所组成，即，小区的覆盖范围是由所有联结的发送/接收点的覆盖范围所组成。一个小区由一个基站控制。小区也可以称为发送/接收点群组(TRP group，TRPG)。
波束扫描(Beam sweeping)：为了涵盖所有可能用于发送和/或接收的方向，需要多个波束。由于不可能同时产生此些所有波束，波束扫描是指在一个时间间隔中产生此些波束的子集合，且在其他时间间隔中改变所产生的波束，即在时域中改变波束。因此，所有可能的方向可在数个时间间隔后被覆盖。
用户设备波束(UE beam)：一个用户设备波束为用户设备的一个波束，其用以和网络进行通信，即用于发送和/或接收。
服务波束(Serving beam)：用于用户设备的服务波束是由网络，例如用以和用户设备进行通信的发送/接收点，所产生的一个波束，例如用于发送和/或接收。
对于网络侧：
使用波束成形的新无线电可为独立的，即用户设备可以直接驻留在或连接至新无线电。
使用波束成形的新无线电和不使用波束成形的新无线电可共存，例如在不同的小区中。
发送/接收点可应用波束成形至数据与控制信令的发送与接收。
发送/接收点同时产生的波束的数量取决于发送/接收点的能力，例如在同一小区中，不同发送/接收点同时产生的波束的最大数量可能相同，且在不同小区中的不同发送/接收点同时产生的波束的最大数量可能不相同。
波束扫描对于在每个方向上提供的控制信令是必要的。
在相同小区中的发送/接收点的下行链路时序是同步的。
网络侧的RRC层是在基站中。
发送/接收点应支持具有用户设备波束成形的用户设备或不具有用户设备波束成形的用户设备，例如根据不同的用户设备能力或用户设备版本。
对于用户设备侧：
用户设备可执行波束成形以进行接收和/或发送。
由用户设备同时产生的波束的数量取决于用户设备能力，例如产生多于一个波束是可能的。
用户设备产生的波束宽于演进式B节点产生的波束。
用于发送和/或接收的波束扫描对于使用者数据通常并非必要的，但对于其他信令可能为必要的，例如去执行测量。
并非每一个用户设备皆支持用户设备波束成形，例如，根据用户设备能力或在第一(较前面几)个版本的新无线电中不支持用户设备波束成形。
一个用户设备可能同时产生多个用户设备波束，且由来自同一个小区的一或多个发送/接收点的多个服务波束进行服务。
相同或不同的(下行链路或上行链路)数据可在相同的无线资源上藉由用于分集(diversity)或吞吐量增益(throughput gain)的不同波束发送。
存在至少两个用户设备(RRC)状态：连接状态(或称为活动状态)以及非连接状态(或称为非活动状态或闲置状态)。
在用户设备开机后，用户设备需要找到要驻留的小区。之后，用户设备可自己启动到网络的连接建立，以进行注册和/或数据传输。并且，网络可请求用户设备藉由传呼(paging)启动至网络的连接建立，例如，为了传输传输下行链路数据至用户设备。
在初始接入的情况下可包含下列步骤：
小区寻找
扫描可能的载波频率以找到一小区。小区提供信令给用户设备以识别小区，例如同步信号，通过波束扫描。同一小区中的不同发送/接收点可在相同时间间隔提供相同的信令。
广播系统信息采集
用户设备从广播系统信息中获取必要参数，例如相关于小区选择。广播系统信息由波束扫描提供。
小区测量与选择
在用户设备找到可能驻留的小区后，用户设备应测量小区的无线状况，且基于测量结果决定是否驻留于小区。小区提供用于测量的信令，例如参考信号，通过波束扫描。同一小区中的不同发送/接收点可在相同时间间隔提供信令。
传呼(paging)
当网络想要传送用户设备特定信令/数据且用户设备在非连接状态时，可能需要传呼。当用户设备接收到传呼时，用户设备应启动连接建立以进入连接状态来进行接收。小区通过波束扫描来提供传呼。
连接建立
用户设备通过连接建立程序建立至基站的连接。在程序中，用户设备需要执行随机接入程序以使网络知道用户设备并提供用于上行链路传输的资源给用户设备。在连接建立后，用户设备进入连接状态。用于下列传输的初始波束将在程序中决定。
图14示出初始接入的流程图的一实施例。
在用户设备驻留于小区上后，当用户设备处在非连接状态，例如闲置状态时，用户设备可在不同波束或小区的发送/接收点间移动。或者，用户设备可离开小区的覆盖范围并移动至其他小区的覆盖范围。
处于非连接状态的用户设备的移动可能有下列几种类型：
用户设备波束变动
如果在用户设备处于非连接状态下使用用户设备波束形成，用户设备波束可能改变，例如，由于用户设备旋转。
用户设备应持续执行波束扫描，以防止因用户设备波束变动而导致信令丢失。
在同一小区中的服务波束或服务发送/接收点变动
在用户设备驻留的小区中，由用户设备可接收到其信令的发送/接收点来服务用户设备。服务发送/接收点的服务波束可能因为用户设备的移动而改变。当用户设备在驻留的小区中移动时，服务发送/接收点也可能改变。
用户设备应保持对提供处于非连接状态的用户设备的必要信令的服务发送/接收点的不同波束的所有可能的时间间隔进行监控，以防止信令丢失。
小区重选
用户设备维持对用户设备所驻留的服务小区以及其邻近小区执行测量，并且用户设备评估是否重选服务小区。
用户设备获取邻近小区的系统信息，且如果用户设备确定邻近小区更为合适，选择邻近小区做为新的服务小区。来自网络的评估参数是需要的。
基于3GPP R2-162251，在演进式B节点以及用户设备侧皆使用波束成形，实际上，在演进式B节点通过波束形成的天线增益被认为大约15至30dBi，且用户设备的天线增益被认为大约3至20dBi。图15(如3GPP R2-162251中所示)示出藉由波束形成的增益补偿。
从信号对噪声干扰比(Signal to Interferencr plus Noise Ratio，SINR)角度来看，锐利的波束成形降低来自邻近干扰源的干扰功率，即在下行链路例示中的邻近的演进式B节点或其他连接至邻近的演进式B节点的用户设备。在发送(TX)波束成形的例示中，只有来自其当前波束指向相同方向至接收(RX)的其他发送(TXs)的干扰将会是“有效”干扰。“有效”干扰是指干扰功率高于有效噪声功率。在接收(RX)波束成形的例示中，只有来自其波束方向与用户设备当前接收(RX)波束方向相同的其他发送(TXs)的干扰将会是有效干扰。图16(如3GPP R2-162251中所示)示出藉由波束形成的弱化干扰。
当用户设备在连接状态中，用户设备可能在不同波束或同一服务小区中的不同发送/接收点间移动。此外，如果使用了用户设备波束形成，用户设备波束也可能随时间改变，例如，因用户设备的旋转。
在不具有小区变动的连接状态中的移动的一例示具有下列步骤：
变动检测的信令
用户设备和/或网络可检测用户设备波束、服务发送/接收点的服务波束以及服务发送/接收点的变动。为了检测到变动，可以使用由发送/接收点或用户设备周期性传输的信令。发送/接收点周期性地执行用于信令的接收或发送的波束扫描。如果使用了用户设备波束形成，用户设备周期性地执行用于信令的接收或发送的波束扫描。
用户设备波束变动
如果由用户设备检测到变动，用户设备本身可选择合适的使用者波束用于随后的接收(以及发送，例如，用于时分双工(Time Division Duplex，TDD))。或者，用户设备需要提供反馈至网络，并且网络可提供从网络到用户设备的用户设备波束变动的指示。
如果由网络检测到变动，可能需要从网络到用户设备的用户设备波束变动的指示。用户设备使用由网络指示的使用者波束进行随后的发送(以及接收，例如，用于时分双工)。
服务波束和/或服务发送/接收点变动
在用户设备接收到用于变动检测的信令后，用户设备需要提供反馈至网络。网络可决定是否变动用于用户设备的下行链路服务波束和/或服务发送/接收点。在另一方面，在发送/接收点接收到用于变动检测的信令后，网络可决定是否变动用于用户设备的服务波束和/或服务发送/接收点。
图17与图18示出在无小区变动的连接状态中的移动的流程图。
当用户设备在连接状态中时，用户设备可能离开服务小区的覆盖范围且移动至另一小区的覆盖范围。假设用户设备需要执行测量以协助小区变动的检测。网络将控制用户设备的服务小区的改变，例如通过交递。
测量
用户设备应在服务小区以及其邻近的小区上执行测量，以根据测量配置找到更好的服务小区。待测量的信令由波束扫描提供。如果使用了用户设备波束形成，用户设备执行波束扫描以进行信令的接收。
此外，用户设备应服监视务小区的无线电质量以便检测任何无线电链结失败。如果检测到无线电链结失败，用户设备应尝试修复无线电链结。
测量结果报告
根据测量结果，用户设备应提供测量结果报告给服务基站。
交递启动
根据测量结果报告，服务基站可基于服务基站和邻近基站之间的协商决定将用户设备交递至邻近基站的目标小区。之后，服务基站将发送指示目标小区的交递指令给用户设备。
交递至目标小区
用户设备应尝试连接到目标小区以继续正在进行的服务。由于需要0毫秒(ms)的移动中断，当用户设备尝试连接至目标小区时，应保持用户设备和来源小区之间的连接。在交递期间中，用户设备需要执行随机接入程序以让目标小区知道用户设备。
由于小区可由多个发送/接收点组成，所以用户设备可能在小区的多个发送/接收点的覆盖范围之中。在这种情况下，包含错误例示(例如，竞争失败)的随机接入程序的操作应当被考虑。图19示出涉及多个发送/接收点的随机接入的一实施例。
在随机接入程序的期间中所提供的任何信息，例如但不限于减少功率消耗、延迟以完成程序和/或增加竞争的可能性应被考虑。
此外，小区可支持使用波束形成的用户设备以及不使用波束形成的用户设备。此些用户设备可能同时执行随机接入。如果有的话，应对这个因素的影响进行分析与改进。
图21至图31中所示的图标的含意显示于图20中。
对于竞争式随机接入，例如用于初始程序，竞争是可能的且竞争解决是需要的。在多个发送/接收点可能涉及于随机接入程序的情况下，用户设备所传输的随机接入前导码可由一或多个发送/接收点藉由其一或多个波束接收，即假设此些发送/接收点共用相同的前导码资源。之后，多个发送/接收点将提供对于前导码的多个反馈，例如Msg2。考虑如3GPPTS 36.321中所公开的在LTE中的随机接入机制作为基线，用户设备通常利用由第一个接收到的反馈提供的上行链路授权去执行Msg3传输。因此，其他反馈所提供的资源可能被不必要地浪费。
在图21中的一实施例示出了图19中的用户设备UE1使用LTE的随机接入机制。图21示出来自发送/接收点TRP2的Msg2所提供的资源被不必要地浪费。
在图22中的另一实施例示出了图19中的用户设备UE1与用户设备UE2发生随机接入竞争。图22示出来自发送/接收点TRP2的Msg2所提供的资源被不必要地浪费。图22显示出第一个接收到的反馈可能并非总是最合适的。
为了解决上述问题，可以使用下述的一或多个动作组成的替代方案来操作随机接入程序。
如果下行链路与上行链路信道为对等的(reciprocal)，例如时分双工(TDD)，在发送/接收点具有波束形成能力但用户设备没有的情况下，假定将使用相似于LTE的竞争式随机接入程序(例如，四个交握(handshaking)步骤)。随机接入程序具有如图23所示的步骤。
发送/接收点选择
在启动随机接入程序之前，用户设备可测量信号，例如由发送/接收点所广播的波束特定参考信号(beam specific reference signal，BRS)或发现信号，以决定出最佳的或有资格连接的发送/接收点。可根据发送/接收点的测量信道质量和/或发送/接收点的合格波束的数量来选择发送/接收点。此外，用户设备可根据信号区分出不同的发送/接收点，例如用于传输信号的时间频率资源或包含在信号中的发送/接收点信息。在用户设备选择发送/接收点后，用户设备可启动随机接入程序。
Msg1传输
用户设备可以隐含地或明确地通过Msg1指示出用户设备想要接入哪个发送/接收点，例如，在物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)上。隐含地或明确地指示的多个替代方案可为：
Msg1的传输资源可分离给不同的发送/接收点，例如不同的时序和/或不同的频率。用户设备可以从发送/接收点所传输的广播信号(例如，波束特定参考信号(beamspecific reference signal，BRS)、同步信号、系统信息信号或等等)导出Msg1的对应传输资源。
由Msg1携载的前导码索引可分离给不同的发送/接收点。举例而言，前导码索引0至4给发送/接收点1，前导码5至9给发送/接收点2，等等。
Msg1可携载指示以指出发送/接收点，例如，部分或完整的信息。举例而言，对于周围有4个发送/接收点的情况，2位元的指示就足够了。
由于多个发送/接收点可能接收到来自相同用户设备的Msg1，因此通过Msg1提供这种指示的目的是在于帮助发送/接收点决定是否提供反馈，例如Msg2，以防止信令负担。
发送/接收点用以接收Msg1的波束可为用以发送Msg2与Msg4或用以接收Msg3的波束。
Msg2的接收
如果用户设备因为用于Msg1的接收的发送/接收点波束扫描而需要多次发送Msg1，则开始监视Msg2的时间点，例如监视视窗的开始是基于Msg1的第一次传输。Msg2的监视期间是基于Msg1的传输次数。
Msg2，例如随机接入反馈，可隐含地或明确地指示出发送Msg2的发送/接收点。隐含地或明确地指示的多个替代方案可为：
Msg2可以被序列搅扰(scrambled)，例如发送/接收点特定的RA-RNIT。举例而言，序列是根据发送/接收点讯息来计算的，例如RA-RNTI＝1+t_id+10*f_id+100*TRP_id。之后，如果Msg2是由被选择的发送/接收点发送，用户设备可成功地解扰(descrambled)Msg2。
Msg2可携载指示，例如发送/接收点信息，以指出发送Msg2的发送/接收点。
通过指示，用户设备可确定Msg2是用于用户设备或用于选择其他发送/接收点的用户设备，以防止利用到不合适的Msg2。
Msg3发送以及Msg4接收
如图24所示，在发送/接收点与用户设备皆具有波束形成能力的情况下，用户设备将执行波束扫描以选择发送/接收点以及用于随机接入程序的用户设备波束。
图25示出了如果不假定下行链路和上行链路的互易性(reciprocity)，例如频分双工(FDD)，则用于传输的波束可能和用于接收一对的用户设备与发送/接收点之间的波束不相同。为了降低信令负担与延迟，应尽快在随机接入程序期间中确定出合适的发送/接收点波束与用户设备波束。
如果发送/接收点的波束可被用户设备分辨出来，用户设备可在发送/接收点的选择期间中选择合适的发送/接收点波束，例如最佳的或合格的波束。之后，用户设备可通过Msg1指示发送/接收点其建议的发送/接收点波束。在接收到Msg1后，发送/接收点可使用被用户设备指示的波束来传输Msg2与Msg4，而不执行波束扫描。
如果使用了用户设备的用户设备波束成形，由于用户设备可能不知道用于传输的哪一个用户设备波束合适于所选择的发送/接收点，用户设备必须执行波束扫描以发送Msg1。用户设备可通过Msg1指示哪个用户设备波束被用于Msg1传输。在接收到Msg1后，发送/接收点可通过Msg2指示用户设备应使用哪个用户设备波束去传输Msg3。
如图26所示，用户设备可在随机接入程序期间中执行多个随机接入尝试。随机接入尝试可能被认定为不成功，例如，如果在一段期间内未接收到关联的Msg2或Msg4。此有多种替代方案来处理随机接入尝试被认定为不成功的情况：
替代方案1：执行回退并且增加传输功率
如果随机接入尝试失败的数量低于阈值，用户设备可等待一段期间并且增加用于下次随机接入尝试的传输功率。
替代方案2：波束更新/替代方案3：发送/接收点更新
用户设备可测量由发送/接收点所广播的信号，以检查是否更新所选择的发送/接收点、发送/接收点波束和/或用户设备波束。如果随机接入尝试失败的数量大于阈值，可执行检查。如果用户设备决定更新所选择的发送/接收点、发送/接收点波束和/或用户设备波束，可重置用于随机接入尝试失败的次数和/或传输功率的计数器。
替代方案4：将随机接入(RA)问题指示到上层(upper layer)
当发送/接收点更新计数器(用于更新所选择的发送/接收点的次数的计数器)达到一最大量或者用户设备找不到任何合格的发送/接收点或波束时，用户设备可将随机接入问题指示到上层。
如下所述的以一或多个动作去操作随机接入程序的另一替代方案可被使用。
如果下行链路信道与上行链路信道为对等的，例如，时分双工，随机接入程序具有如图27所示的步骤。
发送/接收点选择(非必需的)
在启动随机接入程序之前，用户设备可测量信号，例如由发送/接收点所广播的波束特定参考信号或发现信号，以决定出最佳的或有资格去连接的发送/接收点。可根据发送/接收点的测量信道质量和/或发送/接收点的合格波束的数量来选择发送/接收点。此外，用户设备可根据信号区分出不同的发送/接收点，例如用于传输信号的时间频率资源或包含在信号中的发送/接收点信息。在用户设备选择发送/接收点后，用户设备可启动随机接入程序。
Msg1传输
多个发送/接收点可接收到来自同一用户设备的Msg1，且分别以不同的Msg2反馈(其可包含不同的时序提前(Timing Adcance，TA)、上行链路授权和/或暂时小区无线网络暂时识别符(Temporary Cell-Radio Network Temporary Identifier，TC-RNTI))。发送/接收点用以接收Msg1的波束可以为用于发送Msg2与Msg4或用以接收Msg3的波束。
Msg2接收
如果用户设备因为用于Msg1的接收的发送/接收点波束扫描而需要多次发送Msg1，则开始监视Msg2的时间点，例如监视视窗的开始是基于Msg1的第一次传输。Msg2的监视期间是基于Msg1的传输次数。
来自不同发送/接收点的Msg2，例如随机接入反馈，可隐含地或明确地指示出发送Msg2的发送/接收点。隐含地或明确地指示的多个替代方案可为：
Msg2可以被序列搅扰，例如发送/接收点特定的RA-RNIT。举例而言，序列是根据发送/接收点讯息来计算的，例如RA-RNTI＝1+t_id+10*f_id+100*TRP_id。之后，如果Msg2是由被选择的发送/接收点发送，用户设备可成功地解扰Msg2。
Msg2可携载指示，例如发送/接收点信息，以指出发送Msg2的发送/接收点。
通过指示，用户设备可确定用户设备应使用哪个Msg2，例如根据前一个发送/接收点选择或选择在一段期间中具有最佳信号强度的所接收的Msg2去监视Msg2。
Msg3发送以及Msg4接收
图28示出如果下行链路信道与上行链路信道为非对等的，例如频分双工，则用于传输的波束可能和用于接收一对的用户设备与发送/接收点之间的波束不相同的一实施例。为了降低信令负担与延迟，应尽快在随机接入程序期间中确定出合适的发送/接收点波束与用户设备波束。
如果发送/接收点的波束可被用户设备分辨出来，用户设备可在监视广播信号期间中选择来自发送/接收点的合适的发送/接收点波束，例如最佳的或合格的波束。之后，用户设备可利用选择的波束去接收Msg2。并且，用户设备可通过Msg3指示发送/接收点其建议的发送/接收点波束。在接收到Msg3后，发送/接收点可使用被用户设备指示的波束去传输Msg4，而不执行波束扫描。在一些实施例中，在此所述的“合格”(qualified)一词可表示“更好的或大于阈值”。
如果使用了用户设备波束成形，由于用户设备可能不知道哪一个用于传输的用户设备波束合适于所选择的发送/接收点，用户设备必须执行波束扫描以发送Msg3。用户设备可通过Msg3指示哪个用户设备波束被用于Msg3传输。在接收到Msg3后，发送/接收点可通过Msg4指示用户设备应使用哪个用户设备波束去传输任何随后的上行链路传输。
对于免竞争式随机接入，例如用于交递，将需要用于用户设备的专用前导码。如果在小区的所有发送/接收点中需要保留用于用户设备的专用前导码，此为低效率的。应考虑其他替代方法。
为了解决上述问题，可使用如下所述的以一或多个动作操作随机接入程序的替代方案。
在测量报告中，用户设备可提供关于邻近小区的发送/接收点(以及波束)的测量结果。来源基站可将结果指示给控制邻近小区的目标基站。并且，目标基站可决定出目标发送/接收点去保留资源，例如专用前导码以及PRACH资源给用户设备。之后，来源基站可提供关联于目标发送/接收点的专用前导码以及PRACH资源给用户设备。
由于多个发送/接收点可能接收到来自同一用户设备的Msg1，用户设备可以隐含地或明确地通过Msg1指示出用户设备想要接入哪个发送/接收点，例如，在PRACH上，以协助发送/接收点决定是否提供反馈，例如Msg2。隐含地或明确地指示的多个替代方案可为：
Msg1的传输资源可分离给不同的发送/接收点，例如不同的时序和/或不同的频率。
由Msg1携载的前导码索引可分离给不同的发送/接收点。举例而言，前导码索引0至4给发送/接收点1，前导码5至9给发送/接收点2，的类等等。
Msg1可携载指示以指出发送/接收点，例如，部分或完整的信息。举例而言，对于周围有4个发送/接收点的情况，2位元的指示就足够了。
Msg2，例如随机接入反馈，可隐含地或明确地指示出哪个发送/接收点发送Msg2给用户设备以确定随机接入是否成功完成。隐含地或明确地指示的多个替代方案可为：
Msg2可以被序列搅扰，例如发送/接收点特定的RA-RNIT。举例而言，序列是根据发送/接收点讯息来计算的，例如RA-RNTI＝1+t_id+10*f_id+100*TRP_id。之后，如果Msg2是由被选择的发送/接收点发送，用户设备可成功地解扰(descrambled)Msg2。
Msg2可携载指示，例如发送/接收点信息，以指出发送Msg2的发送/接收点。
图29示出了如果下行链路信道与上行链路信道为对等的，例如时分双工，则目标发送/接收点可根据指示的测量结果使用波束去接收Msg1以及发送Msg2，而不执行波束扫描的一实施例。
图30示出了如果下行链路信道与上行链路信道为非对等的，例如频分双工，则用于传输的波束可能和用于接收一对的用户设备与发送/接收点之间的波束不相同的一实施例。因此，目标发送/接收点可仅根据指示的测量结果决定用于传输的波束，且目标发送/接收点可能需要执行用户设备波束扫描以接收Msg1。如果使用了用户设备波束成形，由于用户设备可能不知道用于传输的用户设备波束哪个合适于目标发送/接收点，用户设备必需执行用户设备波束扫描以发送Msg1。用户设备可通过Msg1指示哪个使用者波束被用于Msg1传输。在接收到Msg1后，目标发送/接收点可通过Msg2指示用户设备应使用哪个用户设备波束去传输随后的上行链路传输。
如图31所示，用户设备可在随机接入程序期间中执行多个随机接入尝试。随机接入尝试可能被认定为不成功，例如，如果在一段期间内未接收到关联的Msg2。此有多种替代方案来处理随机接入尝试被认定为不成功的情况：
替代方案1：增加传输功率
如果随机接入尝试失败的数量低于阈值，用户设备可增加用于下次随机接入尝试的传输功率。
替代方案2：波束更新
用户设备可测量由目标发送/接收点所广播的信号，以检查是否更新关联的发送/接收点波束和/或用户设备波束。如果随机接入尝试失败的数量大于阈值，可执行检查。如果决定更新，可重置用于随机接入尝试失败的次数和/或传输功率的计数器。
替代方案3：发送/接收点更新
如果目标基站或目标发送/接收点等待了一段期间且发现用户设备无法成功地连接至目标发送/接收点，目标基站可请求目标基站的发送/接收点发送触发随机接入程序的信号给用户设备。信号，例如，像LTE中的PDCCH等级可能包含专用前导码。如果用户设备接收到信号，即使正在进行随机接入程序，用户设备可决定停止正在进行的随机接入程序，并且根据信号启动新的随机接入程序，例如目标发送/接收点和/或被使用的波束可能被改变。
替代方案4：将随机接入问题指示到上层
当发送/接收点更新计数器(用于计数更新所选择的发送/接收点的次数的计数器)达到一最大量或者用户设备找不到任何合格的发送/接收点或波束时，用户设备可将随机接入问题指示到上层。
图32为根据用户设备的角度来看的一实施例的流程图3200。在步骤3205中，用户设备执行随机接入程序的第一随机接入尝试，以通过至少一第一用户设备波束和小区通信。在步骤3210中，当第一随机接入尝试失败时，用户设备执行随机接入程序的第二随机接入尝试，以通过至少一第二用户设备波束和小区通信，其中第一用户设备波束的方向和第二用户设备波束的方向不同。
在一方法中，第二用户设备波束是根据测量结果来选择的。在一替代方法中，当随机接入程序的随机接入尝试失败的数量大于或等于阈值时，第一用户设备波束变更为第二用户设备波束。
根据一方法，如果第一用户设备波束被变更为第二用户设备波束，重置用于随机接入尝试失败的数量的计数器。或者，如果第一用户设备波束被变更为第二用户设备波束，则不重置用于随机接入尝试失败的数量的计数器。
在一方法中，如果第一用户设备波束被变更为第二用户设备波束，重置用于随机接入程序的传输功率。或者，如果第一用户设备波束被变更为第二用户设备波束，不重置用于随机接入程序的传输功率。
在一方法中，如果第一用户设备波束被变更为第二用户设备波束，保留或不刷新经由随机接入程序的第三信号传输的缓冲数据。
在一方法中，第一随机接入尝试包含通过至少一第一用户设备波束传输第一随机接入前导码，且第二随机接入尝试包含通过至少一第二用户设备波束传输第二随机接入前导码。如果在一段期间中无法接收到关联的随机接入反馈或竞争解决，则第一随机接入尝试失败。第一用户设备波束根据测量结果变更为第二用户设备波束。其中，在一实施例中，第一随机接入前导码可以与第二随机存取前导码相同。在另一实施例中，第一随机接入前导码可以与第二随机存取前导码不同。
根据一方法，网络形成包含至少一第一网络节点与第二网络节点的小区。网络配置用于随机接入程序的资源，其中关联于第一网络节点的资源不同于关联于第二网络节点的资源。在一方法中，用于随机接入的资源为前导码序列。用于随机接入程序的资源可为用于发送随机接入程序的第一信号的时间/频率资源。
根据另一方法，用户设备执行测量以测量在小区中的信号，其中小区包含广播信号的多个网络节点。用户设备执行随机接入程序以和多个网络节点中的特定网络节点通信，其中特定网络节点是由用户设备根据测量结果决定的。
在另一方法中，用户设备从特定网络节点接收用于执行随机接入程序的配置，例如通过系统信息。或者，用户设备从非特定网络节点的网络节点接收用于执行随机接入程序的配置，例如通过系统信息。
配置包含关联于不同网络节点的参数，且用户设备根据决定使用关联于特定网络节点的部分去执行随机接入程序。参数关联于前导码序列。或者，参数关联于用于传输随机接入程序的第一信号的时间/频率资源。
在一方法中，信号包含同步信号。同步信号包含主要同步信号或次要同步信号中的一或多个。在另一方法中，信号包含参考信号。参考信号包含下列中的一或多个：小区特定参考信号、群播/广播单频网络(Multicast/Broadcast Single-Frequency Network，MBSFN)参考信号、用户设备特定参考信号、定位参考信号、信道状态信息(Channel StateInformation，CSI)参考信号、发现信号以及波束特定参考信号。在一方法中，信号可用以辨识信号的发射器，例如，即哪个网络节点发送了信号。在另一方法中，信号可用以辨识用以传输信号的至少一波束(网络节点的)。在另一方法中，信号指示出相关于特定网络节点的信息。
在各种上述参考方法中，用户设备通过随机接入程序的第一信号指示相关于特定网络节点的信息，例如在LTE中的Msg1。信息可包含：网络节点的身份、至少一波束(网络节点的)身份和/或至少一波束(用户设备的)的至少一身份。
信息可和随机接入前导码，例如Msg1，在随机接入程序的期间中一同被指示。或者，信息可通过由用户设备所选择的前导码序列(隐含地)指示。或者，信息是通过用户设备所使用的(时间/频率)资源(隐含地)来指示以发送前导码。在另一方法中，信息被包含在随机接入程序的第一信号中，例如讯息，如LTE中的Msg1。
在另一方法中，用户设备在小区中传输随机接入程序的第一信号且监视在小区中的第一信号的至少一反馈。如果反馈是由特定网络节点所传输的，用户设备将利用此反馈。如果反馈并非是由特定网络节点所传输的，用户设备将不利用此反馈。特定网络节点是由用户设备根据测量结果决定的，亦即用户设备从测量中选择符合测量结果的网络节点。或者，特定网络节点是由用户设备根据测量结果决定的，亦即用户设备从测量中选择具有最佳的测量结果的网络节点。
在各种上述参考方法中，在用户设备决定出特定网络节点之后，用户设备启动随机接入程序。或者，在用户设备决定出特定网络节点之前，用户设备启动随机接入程序。
在一方法中，网络节点从用户设备接收随机接入程序的第一信号。之后，网络节点导出第一信号的目的网络节点。如果目的网络节点为此网络节点，网络节点传输随机接入程序的第二信号给用户设备以响应于第一信号。在方法的另一步骤中，如果目的网络节点并非为此网络节点，网络节点不响应于第一信号。在另一方法中，网络节点可根据第一信号的前导码序列导出目的网络节点。或者，网络节点可藉由第一信号使用的(时间/频率)资源导出目的网络节点。在另一方法中，网络节点可藉由解码第一信号来导出目的网络节点。
在另一方法中，网络节点从用户设备接收随机接入程序的第一信号。网络节点传输随机接入程序的第二信号给用户设备以响应于第一信号，其中第二信号指示网络节点的信息。信息包含网络的身份和/或至少一波束(网络节点的)的身份。信息可在序列中计算，例如RA-RNTI。
在另一方法中，用户设备执行随机接入程序以和小区通信。用户设备在小区中传输随机接入程序的第一信号。用户设备监视在小区中第一信号的至少一反馈。之后，用户设备根据反馈的接收信号质量决定是否利用反馈。在一方法中，如果信号质量大于或等于阈值，用户设备利用此反馈。或者，如果信号质量在一段期间中所接收到的反馈中为最佳的，用户设备利用此反馈。在另一方法中，如果信号质量为合格的，用户设备利用此反馈。在一些方法中，反馈为在LTE中的随机接入程序的讯息，如Msg2。在前揭的方法中，“监视”意指接收第一信号的反馈(一段期间)。在另一些方法中，在用户设备决定利用此反馈后，用户设备可停止监视。或者，在用户设备决定利用此反馈后，用户设备可继续监视其他反馈。在前揭的方法中，“利用反馈”意指应用包含在反馈中的信息，例如随机接入前导码辨识符(RA-preamble identifier)、时序校准信息、初始上行链路授权或暂时C-RNTI。信号质量可以和信号强度(例如接收功率)、信道质量和/或网络节点的合格波束的数量相关。
根据另一方法，用户设备执行随机接入程序的第一随机接入尝试以和小区的第一网络节点通信。当第一随机接入尝试失败时，用户设备执行随机接入程序的第二随机接入尝试以和小区的第二网络节点通信，其中第一网络节点是基于测量结果变更至第二网络节点。在一方法中，第二网络节点是根据测量结果选择的。在另一方法中，当随机接入程序的随机接入尝试失败的数量大于或等于阈值时，变更第一用户设备网络节点为第二网络节点。
在另一些方法中，如果第一网络节点变更至第二网络节点，重置用于随机接入尝试失败的数量的计数器。或者，如果第一网络节点变更至第二网络节点，不重置用于随机接入尝试失败的数量的计数器。在一方法中，如果第一网络节点变更至第二用户设备网络节点，增加用以在随机接入程序中计数网络节点的变更数量的计数器。
在一方法中，如果第一网络节点变更至第二网络节点，重置用于随机接入程序的传输功率。或者，如果第一网络节点变更至第二网络节点，不重置用于随机接入程序的传输功率。
在一方法中，如果第一网络节点变更至第二用户设备网络节点，保留或不刷新经由随机接入程序的第三信号传输的缓冲数据。
根据另一方法，用户设备执行随机接入程序以和小区通信。用户设备之后通过至少一用户设备波束传输随机接入程序的信号，其中信号指示出用户设备波束的信息。在一方法中，信号为第一信号。或者，信号为第三信号。在另一方法中，信息为相关于用户设备的至少一用户设备波束的身份。
根据一方法，网络节点从用户设备接收随机接入程序的信号，其中信号指示用户设备的至少一用户设备波束的信息。网络节点传输另一信号给用户设备以指示信息。在一方法中，“信号”为第一信号。或者，“信号”为第三信号。在一方法中，“另一信号”为第二信号，如在LTE中的随机接入程序的Msg2。在一方法中，“另一信号”总是在“信号”之后传输。在一些实施例中，信息为相关于用户设备的至少一波束的身份。
根据一方法，小区的网络节点传输信号给用户设备去触发随机接入程序，以和包含多个网络节点的另一小区的另一网络节点进行通信，其中信号包含另一网络节点的信息。在一方法中，信号为讯息，如在LTE中的随机接入程序的Msg0。信号可通过交递(Handover，HO)指令传输。信号可通过PDCCH传输。在一方法中，信号包含非竞争随机接入前导码。
本文所揭的各种方法，测量了信号的强度，例如接收功率。测量可用以测量用户设备与网络节点之间的信道质量。测量可用以测量网络节点的合格波束的数量。
在各种方法中，合格波束(或合格网络节点)意指信号的强度是大于或等于阈值。或者，合格波束(或合格网络节点)意指信道质量是大于或等于阈值。或者，合格网络节点意指网络节点的合格波束的数量大于阈值。
在各种方法中，第一信号可为携载了在LTE中的Msg1的部分或全部内容的信令。在各种方法中，第二信号可为携载了在LTE中的Msg2的全部内容之一部分的信令。在各种方法中，第三信号相似于在LTE中的随机接入程序的Msg3。
在各种方法中，信息为一身份。信息可被明确地提供或被隐含地提供(例如，从其他信息导出)。
在各种方法中，可在有或没有用户设备波束形成之下执行测量。在各种方法中，用户设备通过至少测量小区的同步信号来执行测量。或者，用户设备通过至少测量小区的参考信号来执行测量。或者，用户设备通过至少测量小区的发现信号来执行测量。
在各种方法中，随机接入程序可为竞争式。或者，随机接入程序可为非竞争式(即，免竞争)。在各种方法中，随机接入程序是由网络节点启动的。或者，随机接入程序是由用户设备启动的。在各种方法中，下行链路与上行链路为对等的。或者，下行链路与上行链路并非对等的。
在各种方法中，小区为用户设备的服务小区，且“另一小区”为用户设备的邻近小区。在各种方法中，小区包含一个网络节点。或者，小区包含多个网络节点。
在各种方法中，网络节点可为中央处理单元(central unit，CU)、分散式单元(distributed unit，DU)、发送/接收点(transmission/reception point，TRP)、基站(basestation，BS)或5G节点。在其他方法中，网络节点关联于包含多个网络节点的小区。
在各种方法中，用户设备波束是用于发送。或者，用户设备波束是用于接收。在各种方法中，用户设备有能力使用用户设备波束形成。在各种方法中，如果小区不支持(或允许)波束形成，则用户设备不使用用户设备波束形成。
在各种方法中，用户设备可使用波束扫描来进行发送或接收。或者，用户设备不使用波束扫描来进行发送或接收。
在各种方法中，用户设备是在非连接状态中。在其他方法中，用户设备是在闲置状态中。在其他方法中，用户设备是在非活动状态中。在其他方法中，用户设备是在其不具有RRC连接的状态中。在另一方法中，用户设备是在其不具有至核心网络的连接的状态中。在其他方法中，用户设备是在其用户设备移动被网络松散的追踪的状态中。在其他方法中，用户设备是在连接状态中(或连接模式)。
复参阅图3与图4，在一实施例中，装置300包含存储在存储器310中的程序代码312。中央处理单元308可执行程序代码312以使得用户设备(1)去执行随机接入的第一随机接入尝试以通过至少一第一用户设备波束和小区通信；以及(2)当第一随机接入尝试失败时，去执行随机接入的第二随机接入尝试以通过至少一第二用户设备波束和小区通信，其中第一用户设备波束的方向和第二用户设备波束的方向不同。
在另一实施例中，中央处理单元308可执行程序代码312以使得网络(1)去形成包含至少一第一网络节点与第二网络节点的小区；以及(2)去配置用于随机接入程序的资源，其中关联于第一网络节点的资源不同于关联于第二节点网络的资源。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得用户设备去(1)执行测量以测量小区中的信号，其中小区包含广播信号的多个网络节点；以及(2)执行随机接入程序以和多个网络节点中的特定网络节点通信，其中特定网络节点是由用户设备根据测量结果决定的。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得网络节点(1)去接收来自用户设备的随机接入程序的第一信号；(2)去导出第一信号的目的网络节点；以及(3)如果目的网络节点为此网络节点，去传输随机接入程序的第二信号给用户设备以响应于第一信号。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得网络节点(1)去接收来自用户设备的随机接入程序的第一信号；以及(2)去传输随机接入程序的第二信号给用户设备以响应于第一信号，其中第二信号指示网络节点的信息。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得用户设备(1)去执行随机接入程序以和小区通信；以及(2)在小区中传输随机接入程序的第一信号；以及(3)去监视在小区中第一信号的至少一反馈；以及(4)根据反馈的接收信号质量决定是否利用反馈。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得用户设备(1)去执行随机接入程序的第一随机接入尝试以和小区的第一网络节点通信；以及(2)当第一随机接入尝试失败时，去执行随机接入程序的第二随机接入尝试以和小区的第二网络节点通信，其中第一网络节点是根据测量结果变更至第二网络节点。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得用户设备(1)去执行随机接入程序以和小区通信；以及(2)通过至少一用户设备波束去传输随机接入程序的信号，其中信号指示用户设备波束的信息。
在另一实施例中，中央处理单元308可更执行程序代码312以使得网络节点(1)去接收来自用户设备的随机接入程序的信号，其中信号指示用户设备的至少一用户设备波束的信息；以及(2)去传输另一信号给用户设备以指示用户设备波束的信息。
此外，中央处理单元308可更执行程序代码312以执行上述动作与步骤或其他描述于本文中的方法。
基于本发明，优化了随机接入程序，例如，去降低功率消耗、延迟、信令负担、资源浪费和/或竞争，并且用户设备波束成形在随机接入期间中可被更有效率地使用。
本发明的各层面已公开如上。显而易见的是，本发明的教示可以各种形式来实现，且在本发明中所公开的任何特定的架构和/或功能仅为代表例示。基于本发明的教示，任何本领域技术人员应理解在本文所呈的内容可独立于任何其他层面来实施，且这些层面中的两个或多个可以多种方式组合。举例而言，装置的实施或方法的执行可利用前文中所提到的任何方式来实现。此外，所述的装置的实施或方法的执行可利用其他任何架构和/或功能性或和本发明于前述所揭的一或多个层面来实现。再举例说明以上观点，在某些情况，并行信道可基于脉冲重复频率而建立。在某些情况，并行信道可基于脉冲位置或偏移量而建立。在某些情况，并行信道可基于跳时序列(time hopping sequences)而建立。在某些情况，并行信道可基于脉冲重复频率、脉冲位置或偏移量，以及跳时序列而建立。
任何本领域技术人员将了解信息及信号可用多种不同科技与技巧来展现。例如，在以上叙述中所有可能引用到的数据、指令、命令、信息、信号、位、符元以及码片(chips)可以伏特、电流、电磁波、磁场或磁粒、光场或光粒、或以上任何组合所呈现。
任何本领域技术人员还将了解关于本发明所公开的各种例示性的逻辑区块、模块、处理器、手段、电路与演算步骤可以电子硬件(例如，利用来源编码或其他技术设计的数字实施、模拟实施或两者的组合)、各种形式的程序或与并入指令的设计码(为了方便，在此可称为“软件”或“软件模块”)、或两者的组合来实现。为清楚说明硬件与软件之间的可互换性，上述的多种例示的元件、块、模块、电路以及步骤大体上以其功能为主。不论此功能性以硬件或软件来实现，将视加注于整体系统的特定应用及设计限制而定。任何本领域技术人员可为每一特定应用以各种作法来实现所述的功能性，但此种实现决策不应被解读为偏离本发明所公开的范围。
此外，关于本发明所公开的各种例示性的逻辑块、模块以及电路可实现在或由集成电路(IC)、接入终端或接入点来执行。集成电路可包含一般用途处理器、数字信号处理器(DSP)、特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置(discrete gate)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件元件、电子元件、光学元件、机械元件、或任何以上的组合的设计已完成本发明所述的功能，并且可执行存在于集成电路内和/或集成电路外的码或指令。一般用途处理器可为微处理器、但也可能是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器也可由计算机设备的组合来实现，例如，数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个结合数字信号处理器内核的微处理器，或任何其他类似的配置。
须了解的是，在本发明所公开的程序中的任何具体顺序或步骤分层纯为例示方法的一实施例。基于设计上的偏好，程序上的任何具体顺序或步骤分层可在本发明所揭的范围内重组。伴随的方法项以一范例顺序呈现出各步骤的元件，且不应被限制至具体顺序或步骤分层。
本发明所公开的方法或算法的步骤可直接以硬件、由处理器所执行的软件模块、或两者的组合来实现。软件模块(例如，包含执行指令与相关数据)和其他数据可存储在数据存储器，如随机存取存储器(RAM)、快闪存储器(flash memory)、只读存储器(ROM)、可抹除可编程式只读存储器(EPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(EEPROM)、暂存器、硬盘、便携式硬盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、或其他本领域所熟知的计算机可读取的存储介质的格式。一例示存储介质可耦接至一机器，举例来说，如计算机/处理器(为了方便说明，在此以“处理器”称之)，所述的处理器可自存储介质读取信息或写入信息至存储介质。一例示存储介质可整合于处理器。处理器与存储介质可在特定应用集成电路(ASIC)中。特定应用集成电路可在用户设备中。换句话说，处理器与存储介质可如同离散元件存在于用户设备中。此外，在一些实施例中，任何合适的计算机程序产品可包含计算机可读介质，其中计算机可读介质包含与本发明所公开的一或多个层面相关的程序代码。在一些实施例中，计算机程序产品可包含封装材料。
本发明的技术内容已以优选实施例揭示如上述，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范围内，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (20)

1.一种用于用户设备改善随机接入的方法，包含：
通过至少一第一用户设备波束执行和小区通信的随机接入程序的第一随机接入尝试；及
当该第一随机接入尝试失败时，通过至少一第二用户设备波束执行和该小区通信的该随机接入程序的第二随机接入尝试，其中该第一用户设备波束的方向不同于该第二用户设备波束的方向。
2.如权利要求1所述的方法，其中该第二用户设备波束的选择是基于一测量结果。
3.如权利要求1所述的方法，其中当该随机接入程序的随机接入尝试失败的数量大于或等于阈值时，将该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束。
4.如权利要求1所述的方法，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，重置用以计数随机接入尝试失败的数量的计数器。
5.如权利要求1所述的方法，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，不重置用以计数随机接入尝试失败的数量的计数器。
6.如权利要求1所述的方法，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，重置用于该随机接入程序的传输功率。
7.如权利要求1所述的方法，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，不重置用于该随机接入程序的传输功率。
8.如权利要求1所述的方法，其中该第一随机接入尝试包含通过该至少一第一用户设备波束传输第一随机接入前导码，且该第二随机接入尝试包含通过该至少一第二用户设备波束传输第二随机接入前导码。
9.如权利要求1所述的方法，其中在一段期间内未接收到关联的随机接入响应或竞争解决时，判定该第一随机接入尝试失败。
10.如权利要求1所述的方法，其中该第一用户设备波束基于测量结果变更为该第二用户设备波束。
11.一种用于改善上行链路传输的用户设备，包含：
控制电路；
处理器，设置于该控制电路中；及
存储器，设置于该控制电路中，且耦合至该处理器；
其中，该处理器用以执行存储于该存储器的程序代码，该程序代码包含：
通过至少一第一用户设备波束执行和小区通信之一随机接入程序的第一随机接入尝试；及
当该第一随机接入尝试失败时，通过至少一第二用户设备波束执行和该小区通信的该随机接入程序的第二随机接入尝试，其中该第一用户设备波束的方向不同于该第二用户设备波束的方向。
12.如权利要求11所述的使用者装置，其中该第二用户设备波束的选择是基于一测量结果。
13.如权利要求11所述的使用者装置，其中当该随机接入程序的随机接入尝试失败的数量大于或等于阈值时，将该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束。
14.如权利要求11所述的使用者装置，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，重置用以计数随机接入尝试失败的数量的计数器。
15.如权利要求11所述的使用者装置，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，不重置用以计数随机接入尝试失败的数量的计数器。
16.如权利要求11所述的使用者装置，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，重置用于该随机接入程序的传输功率。
17.如权利要求11所述的使用者装置，其中当该第一用户设备波束变更为该第二用户设备波束时，不重置用于该随机接入程序的传输功率。
18.如权利要求11所述的使用者装置，其中该第一随机接入尝试包含通过该至少一第一用户设备波束传输第一随机接入前导码，且该第二随机接入尝试包含通过该至少一第二用户设备波束传输第二随机接入前导码
19.如权利要求11所述的使用者装置，其中在一段期间内未接收到关联的随机接入响应或竞争解决时，判定该第一随机接入尝试失败。
20.如权利要求11所述的使用者装置，其中该第一用户设备波束是基于一测量结果变更为该第二用户设备波束。
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