CN108289338B - 随机接入信道选择的方法及用户设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种随机接入信道选择方法，其包括：获取随机接入信道集合信息，该随机接入信道集合包括至少两个频域位置不相同的随机接入信道；从所述频域位置不相同的随机接入信道中随机或伪随机地选择一个随机接入信道；在所选择的随机接入信道上发送前导序列以发起随机接入过程。与现有技术相比，本发明采用随机或伪随机的方式选择随机接入信道，使随机接入跳频范围拓展到整个系统带宽，进而获得较高的频率分集增益，显著提高了随机接入的整体性能。此外，本发明还公开了一种用于随机接入信道选择的用户设备。

Description

随机接入信道选择的方法及用户设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种随机接入信道选择的方法及用户设备。
背景技术
随机接入(Random Access，RA)过程是无线通信系统中用户侧与网络侧建立通信链路的重要步骤，用于UE(User Equipment，用户设备)与基站间建立上行同步，以及基站为UE分配用于识别UE的ID等。
LTE-TDD模式中，系统存在多个随机接入信道，随机接入信道的频域位置由参数
Figure BDA0001205766800000011
和fRA决定。对于前导序列格式1-3，其确定方式为：
Figure BDA0001205766800000012
对于前导序列格式4，其确定方式为：
Figure BDA0001205766800000013
其中，
Figure BDA0001205766800000014
为上行系统PRB个数。从上述资源映射的方式来看，LTE的TDD模式中，UE在尝试多次随机接入过程时，有可能在频域上进行跳频，也有可能使用相同的频率资源作为随机接入信道，并且其跳频的方式较为简单，即以载频为中心在载频上下对称的位置进行频域的映射。
与LTE相比，5G(第五代移动通信系统)的工作频段将更加多样化。5G的工作频段可能包括6GHz以下的低频段和6GHz以上、甚至达到30GHz左右的高频段。对于5G中高频段大带宽的增强移动宽带业务，当采用LTE中随机接入信道资源分配较为固定的映射方式时，由于无法提供频率分集增益，在频率选择性较强的信道(衰落信道)环境中随机接入的性能将会下降。此外，LTE中随机接入信道的资源分配方式较为简单，缺乏灵活性，对一些场景的适应性较弱。
有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述技术问题的随机接入信道选择方法及用户设备。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种随机接入跳频范围大、频率分集增益高，具有理想的随机接入性能的随机接入信道选择方法及用户设备。
为了实现上述目的，本发明提供了一种随机接入信道选择方法，其包括以下步骤：
获取随机接入信道集合信息，该随机接入信道集合包括若干个随机接入信道；
从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道；
在所选择的随机接入信道上发送前导序列以发起随机接入尝试。
优选地，所述随机接入信道集合仅包括一个随机接入信道。
优选地，从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道的步骤，包括：采用随机或伪随机的方式，从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道。
优选地，所述随机接入信道集合包括至少两个频域位置不相同的随机接入信道；采用随机或伪随机的方式，从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道的步骤，包括：使用伪随机函数从所述频域位置不相同的随机接入信道中选择一个随机接入信道。
优选地，使用伪随机函数从所述频域位置不相同的随机接入信道中选择一个随机接入信道的步骤，包括：将所述频域位置不相同的随机接入信道按照频域方向从小到大的顺序进行排序并编号得到索引0～K-1，按规则nRA＝g(K)选择一个索引以选择该索引对应的随机接入信道，nRA表示本次发送前导序列所使用的随机接入信道索引，g()表示伪随机数生成函数，函数g()用于生成范围为0～K-1的伪随机数。
优选地，使用伪随机函数从所述频域位置不相同的随机接入信道中选择一个随机接入信道的步骤，包括：将所述频域位置不相同的随机接入信道按照频域方向从小到大的顺序进行排序并编号得到索引0～K-1；若本次选择随机接入信道为首次选择随机接入信道，则按规则
Figure BDA0001205766800000031
选择一个索引以选择该索引对应的随机接入信道，否则按规则
Figure BDA0001205766800000032
选择一个索引以选择该索引对应的随机接入信道；其中，k为不小0的整数，k表示重复发送前导序列的次数，当k＝0时，
Figure BDA0001205766800000033
表示首次发送前导序列所使用的随机接入信道索引，当k≥1时，
Figure BDA0001205766800000034
表示第k次重复发送前导序列所使用的随机接入信道索引，u表示频域间隔参数，g()表示伪随机数生成函数，函数g()用于生成范围为0～K-1的伪随机数。
优选地，K＝NUL，NUL表示上行系统带宽所分配的物理资源块PRB个数。
优选地，所述u包括以下情况中的任意一项：
u为大于0的整数；
u与
Figure BDA0001205766800000035
相关，即
Figure BDA0001205766800000036
Figure BDA0001205766800000037
表示首次发送前导序列所使用的随机接入信道索引；
u与k相关，即u＝u(k)，k表示重复发送前导序列的次数；
u既与
Figure BDA0001205766800000038
相关又与k相关，即
Figure BDA0001205766800000039
Figure BDA00012057668000000310
Figure BDA00012057668000000311
为基站配置的常数，
Figure BDA00012057668000000312
表示单位时隙随机接入信道索引的变化数值，tk-tk-1表示当前时隙与前次发送前导序列所使用随机接入信道的时隙的时隙差；
u为伪随机数。
优选地，当u为伪随机数时，u的情况具体包括：u＝g(K)或u＝g(K)(tk-tk-1)，其中，g()表示伪随机数生成函数，函数g()用于生成范围为0～K-1的伪随机数。
优选地，所述g(K)包括g(K,R)，所述g(K,R)包括以下情况中的任意一项：
Figure BDA00012057668000000313
Figure BDA00012057668000000314
Figure BDA00012057668000000315
其中，g(K,R)为同时与K和R相关的函数，函数f1与f2分别表示求和项的起始点和终点，c(n)表示伪随机序列，c(n)的初始状态cinit为所述参数R，f1、f2和cinit分别与小区ID信息
Figure BDA0001205766800000041
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。
优选地，所述g(K)包括g(k,K,R)，其中，g(k,K,R)为同时与k、K和R相关的函数，k为不小0的整数，k表示重复发送前导序列的次数，R与小区ID信息
Figure BDA0001205766800000042
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。
优选地，所述g(k,K,R)包括以下情况中的任意一项：
Figure BDA0001205766800000043
Figure BDA0001205766800000044
Figure BDA0001205766800000045
其中，g(k,K,R)为同时与k、K和R相关的函数，函数f1(k)与f2(k)分别表示求和项的起始点和终点，c(n)表示伪随机序列，c(n)的初始状态cinit为所述参数R。
优选地，所述cinit满足
Figure BDA0001205766800000046
cinit＝tid、cinit＝Bid或cinit＝Uid。
优选地，所述c(n)为M序列或Gold序列，c(n)的生成多项式由基站通过系统信息、下行控制信道或下行共享信道配置。
优选地，所述Uid用UE唯一标识的全部或部分比特表示。
优选地，所述UE唯一标识为S临时移动用户标识S-TMSI或小区无线网络临时标识C-RNTI。
优选地，在所选择的随机接入信道上发送前导序列以发起随机接入尝试的步骤之后，包括：若所述随机接入尝试失败，则根据前次获取的随机接入信道集合以及前次选择的随机接入信道，确定本次的随机接入信道；或者，返回执行从随机接入信道集合中选择一个随机接入信道的步骤；或者，返回执行所述获取随机接入信道集合信息的步骤。
优选地，所述获取随机接入信道集合信息，包括：从接收的随机接入信道配置信息中获取随机接入信道集合信息。
优选地，所述随机接入信道配置信息包括：广播信道中的主信息块或该主信息块指示的系统信息块。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于随机接入信道选择的用户设备，其特征在于：包括：
获取信道模块，用于获取随机接入信道集合信息，该随机接入信道集合包括若干个随机接入信道；
选择信道模块，用于从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道；
发送前导模块，用于在所选择的随机接入信道上发送前导序列以发起随机接入尝试。
与现有技术相比，本发明的技术效果包括：根据从基站获取的信息选择随机接入信道发送前导序列，极大扩展了随机接入信道的频域选择范围，使随机接入跳频范围拓展到整个系统带宽，进而获得较高的频率分集增益，显著提高了随机接入的整体性能，特别是在频率选择性较强的信道环境中的随机接入性能。
本发明的技术效果还包括：采用随机或伪随机的方式选择随机接入信道，可以根据伪随机函数控制和调整随机接入信道的频域选择范围，为系统提供了较大的灵活性和可拓展性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明随机接入信道选择方法的流程图；
图2为本发明UE侧基于竞争的随机接入过程的流程图；
图3为本发明随机接入信道频域连续和离散分布的示意图；
图4为本发明同步信号块与随机接入信道对应关系的示意图；
图5为本发明实施例1随机接入信道选择方式的示意图；
图6为本发明实施例3一种随机接入信道频域位置映射关系的示意图；
图7为本发明实施例3另一种随机接入信道频域位置映射关系的示意图；
图8为本发明用于随机接入信道选择的用户设备的模块框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本具体实施方式方案，下面将结合本具体实施方式实施例中的附图，对本具体实施方式实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本具体实施方式的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
下面将结合本具体实施方式实施例中的附图，对本具体实施方式实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本具体实施方式一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本具体实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本具体实施方式保护的范围。
本具体实施方式的随机接入信道选择方法及用户设备可以应用于FDD模式或TDD模式无线通信系统的随机接入过程中，包括基于竞争的随机接入过程和非竞争的随机接入过程。同时，本具体实施方式的随机接入信道选择方法及用户设备适用于5G技术中的高、低频段以及单波束和多波束操作等多种场景。
请参阅图1，本具体实施方式随机接入信道选择方法包括以下步骤：
步骤101，获取随机接入信道集合信息，该随机接入信道集合包括若干个随机接入信道；
步骤102，从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道；
步骤103，在所选择的随机接入信道上发送前导序列以发起随机接入尝试。
请参阅图2，以下首先说明UE侧基于竞争的一般随机接入流程。
(1)UE完成下行同步后，读取广播信道中的主信息块，或是主信息块指示的系统信息块，获得随机接入配置信息。随机接入配置信息包括随机接入前导序列资源池信息、随机接入信道配置信息以及随机接入信道选择模式信息；
(2)UE从前导序列资源池中以等概率选择前导序列，根据随机接入信道配置信息，从基站配置的随机接入信道集合中按随机接入信道选择模式选择一个随机接入信道，或者使用基站指定的一个随机接入信道，在随机接入信道上发送前导序列，进行随机接入尝试；
(3)若本次随机接入尝试失败，则UE根据随机接入信道选择模式，使用前次尝试随机接入时选择的随机接入信道信息，从基站配置的随机接入信道集合中选择一个随机接入信道，或者使用基站指定的一个随机接入信道，在随机接入信道上发送前导序列，进行新的随机接入尝试；
(4)重复以上过程，直至随机接入尝试次数超过高层信令配置的前导序列发送最大次数。
上述随机接入尝试失败包括：
(1)UE没有在随机接入响应窗内检测出基站反馈的随机接入响应；
(2)UE检测到基站反馈的随机接入响应，但是随机接入响应中包含的前导序列与UE所发送的前导序列不符；
(3)UE的消息3发送超时或重发次数超过高层信令配置的最大发送次数；
(4)UE接收到基站反馈的冲突解决消息中包含的UE唯一标识与自身的UE唯一标识不符；
对于基于非竞争的随机接入过程，其与基于竞争的随机接入过程的不同之处在于UE发送的前导序列由基站直接指定，而不是自行从前导序列资源池中选择，本具体实施方式中UE侧基于非竞争的随机接入流程的其它情况与基于竞争的随机接入流程相同。
假设系统带宽为BW，随机接入信道的带宽为BWPRACH，其中BW>BWPRACH。基站在随机接入可能发生的时隙上同时分配多个可用的随机接入信道(即随机接入信道集合)，并在广播信道中的主信息块或是主信息块指示的系统信息块中通知这些可用随机接入信道的时频位置。对于同一个时隙，可用的随机接入信道在频域上可以为离散分布，也可以是连续分布，如图3所示。
对于随机接入信道在频域上连续分布的情况，基站在广播信道中的主信息块或由主信息块指示的系统信息中，可以通知每个随机接入信道的时频位置，也可以通知第一个随机接入信道(例如以频域索引最小的随机接入信道为第一个，或是以频域索引最大的随机接入信道为第一个)的时频位置，以及该时隙内随机接入信道的个数(或是最后一个随机接入信道的时频位置)。根据上述信息，UE能够推断出基站在随机接入信道配置信息中分配的全部随机接入信道的时频位置。
对于随机接入信道在频域上离散分布的情况，同一时隙的各个随机接入信道之间间隔可以相同，例如间隔相等的PRB(Physical Resource Block，物理资源块)。此时，基站在广播信道中的主信息块或由主信息块指示的系统信息中，可以通知每个随机接入信道的时频位置，也可以通知第一个随机接入信道(例如以频域索引最小的随机接入信道为第一个，或是以频域索引最大的随机接入信道为第一个)的时频位置、两个随机接入信道间的频域间隔(以子载波或是以PRB为单位)，以及该时隙内随机接入信道的个数(或是最后一个随机接入信道的时频位置)。根据上述信息，UE能够推断出基站在随机接入信道配置信息中分配的全部随机接入信道的时频位置。
基站还可以通过其它的方式通知随机接入信道集合，例如规定频率位置的确定方式，以参数的方式进行通知。UE根据所规定的频率位置确定方式，以及广播信道中的主信息块或是主信息块指示的系统信息中配置的参数获知基站分配的随机接入信道的位置。例如，对第k个随机接入信道，以其第一个PRB索引
Figure BDA0001205766800000081
为指示，
Figure BDA0001205766800000082
的计算方式为：
Figure BDA0001205766800000083
其中，
Figure BDA0001205766800000084
通过高层信令通知，表示第一个随机接入信道的第一个PRB的索引；K为一个时隙上分配的随机接入信道的个数，通过高层信令配置。函数f表示通过参数
Figure BDA0001205766800000085
与k计算参数
Figure BDA0001205766800000086
一种可能的计算方式为：
Figure BDA0001205766800000087
其中，参数NPRB为所分配的上行带宽所包含的PRB的个数。
上述公式即规定的频率位置确定方式，根据上述公式，以及广播信道所配置的参数，包括参数
Figure BDA0001205766800000088
NPRB以及K，UE能够获知全部K个随机接入信道的时频位置。
在多波束操作场景下，由于基站需要根据UE所使用的随机接入信道资源或是前导序列判断自身的最优发送波束方向，因此基站的不同发送波束包含的同步信号块中的广播信道所指示的随机接入信道资源不同。而基站的一个发送波束包含的同步信号块中的广播信道可以指示多个可用的随机接入信道，该指示关系如图4所示。图4中，同步信号块组中包含多个同步信号块，各个同步信号块对应不同的基站侧发送波束方向。每个同步信号块指示多个随机接入信道，多个随机接入信道属于不同的随机接入信道组。不同的同步信号块所指示的多个随机接入信道不相重叠。
因此，本具体实施方式的随机接入信道选择方法对随机接入信道的选择，在需要的场景下，同样可以应用于对随机接入信道组的选择。图4中多个随机接入信道组成一个随机接入信道组，随机接入信道组中的各个随机接入信道以频分的方式配置。随机接入信道组相当于前述的随机接入信道，随机接入信道组中的第一个随机接入信道索引相当于前述的随机接入信道的第一个PRB索引
Figure BDA0001205766800000091
同时，随机接入信道组中的各个随机接入信道也可以以时分，或者频分与时分相结合的方式配置。
实施例1
请参阅图5，本实施例提供三种随机接入信道的选择方式：
方式一，UE选择基站所指定的一个随机接入信道用于发送前导序列。
方式二，UE从全部可用的随机接入信道中以等概率随机或伪随机地选择一个随机接入信道用于发送前导序列。
方式三，UE将全部可用的随机接入信道(至少两个随机接入信道频域位置不相同)按照频域方向从小到大的顺序进行排序并编号得到索引0～K-1，按如下规则选择一个索引，以选择该索引对应的随机接入信道用于发送前导序列。
nRA＝g(K)
其中，nRA表示本次发送前导序列所使用的随机接入信道索引，g()表示伪随机数生成函数，函数g()用于生成范围为0～K-1的伪随机数，K取值最大可以达到上行系统带宽(用于传输系统信息的带宽)所分配的物理资源块PRB个数NUL，即K＝NUL，此时UE选择随机接入信道的范围扩展到整个带宽中，跳频范围得到极大的扩展，系统获得极大的频率分集增益。
一种可能的g(K)为g(K,R)，R为与变量相关的参数，例如：
Figure BDA0001205766800000101
或
Figure BDA0001205766800000102
或
Figure BDA0001205766800000103
其中，函数f1与f2分别表示求和项的起始点和终点，函数f1和函数f2可以分别与重复发送前导序列的次数k、小区ID信息
Figure BDA0001205766800000104
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。当函数f1和函数f2与k相关时，g(K,R)成为g(k,K,R)，几种可能的g(k,K,R)为：
Figure BDA0001205766800000105
或
Figure BDA0001205766800000106
或
Figure BDA0001205766800000107
其中，k为不小0的整数，当k＝0时，
Figure BDA0001205766800000108
表示首次发送前导序列所使用的随机接入信道索引，当k≥1时，
Figure BDA0001205766800000109
表示第k次重复发送前导序列所使用的随机接入信道索引。函数f1和函数f2与k相关的一种简单的表示方式为f1(k)＝10k+1，f2(k)＝10k+9。当函数f1和函数f2不与任何变量相关时，一种简单地表示方式为：f1＝1，f2＝9。
c(n)表示伪随机序列，c(n)的初始状态cinit为参数R，cinit可以与小区ID信息
Figure BDA0001205766800000111
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息(或是对应的同步信号块的索引)Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。例如，cinit可以为：
Figure BDA0001205766800000112
或
cinit＝tid
或
cinit＝Bid
或
cinit＝Uid
UE的ID信息Uid可以用UE唯一标识的全部或部分比特表示，UE唯一标识包括UE自身的S-TMSI(S临时移动用户标识)或者RRC连接态下基站分配的C-RNTI(Cell-Radio NetworkTemporary Identifier，小区无线网络临时标识)。另外需要说明的是上述举出的用于决定伪随机序列的初始状态的因素可以联合使用，例如同时使用小区ID信息和时隙ID信息联合确定初始状态，将初始状态表示为：
Figure BDA0001205766800000113
的形式。同样的形式也可以用于其他组合来确定初始状态，例如由UE的ID信息和小区ID信息同时确定初始状态：
Figure BDA0001205766800000114
伪随机序列c(n)可以固定，或是根据情况由基站通过物理广播信道中的主信息块或是主信息块指示的系统信息块动态地通知UE，既由基站在系统信息、下行控制信道或下行共享信道中通知UE。伪随机序列c(n)还可以是M序列或Gold序列。
若伪随机序列c(n)采用M序列，由于M序列只需要一个生成多项式，生成多项式可以由基站直接指定。例如，UE中预设与基站相同的查找表，基站将查找表的索引通过系统信息、下行控制信道或下行共享信道通知UE来指定UE所使用的生成多项式，一个查找表的简单示例如表1所示。
表1生成多项式查找表
Figure BDA0001205766800000115
Figure BDA0001205766800000121
另外，M序列所需要的生成多项式也可以由UE在基站预配置的范围中自行选择，例如，UE中预设与基站相同的查找表，如表1所示，基站给出多个查找表的索引以告知基站可以选择的生成多项式的范围，基站在范围内自行以等概率随机或伪随机的方式选择一个M序列的生成多项式。
若伪随机序列c(n)采用Gold序列，考虑到Gold序列由两个M序列模二和得到，因此UE可以预先配置固定其中一个生成多项式、另一个生成多项式由基站指定，或是两个M序列生成多项式均由基站通过广播信道指定。若固定一个生成多项式、由基站指定另一个生成多项式，可以由基站通过如表1所示查找表的方式通知UE指定的生成多项式；若两个M序列的生成多项式均由基站指定，仍然可用查找表的方式通知，不同之处在于查找表中每个索引对应一组生成多项式(即Gold序列的两个生成多项式)。
对于M序列的一个初始状态，以及Gold序列的两个初始状态的确定，均适用于上述cinit的情况，特别是，Gold序列的两个初始状态，可以分别独立地按上述确定cinit的方式确定而不相互影响。
实施例2
本实施例中，UE通过以下过程选择随机接入信道：
若UE为首次发起随机接入过程(即重复发送前导序列的次数为0，k＝0)，则按实施例1给出的方式选择随机接入信道。
若UE为非首次发起随机接入过程(即重复发送前导序列的次数大于或等于1，k≥1)，则根据前次使用的随机接入信道信息以及随机接入配置信息中的随机接入信道选择模式信息，按如下规则选择随机接入信道。
UE将全部可用的随机接入信道(至少两个随机接入信道频域位置不相同)按照频域方向从小到大的顺序进行排序并编号得到索引0～K-1，一种选择随机接入信道索引的规则为：
Figure BDA0001205766800000122
其中，k为大于0的整数，k表示重复发送前导序列的次数，
Figure BDA0001205766800000123
表示第k次重复发送前导序列所使用的随机接入信道索引。上述公式表明，每次随机接入发送前导序列尝试所使用的随机接入信道位置，与前次随机接入发送前导序列尝试所使用的随机接入信道位置间隔相同数量的频域单位，间隔的大小即参数u。
上述公式中的u可以为由基站通过高层信令配置指定的大于0的整数，或者预先在UE中设置。
频域间隔参数u还可以与UE首次发起随机接入过程(即k＝0)时选择的随机接入信道索引
Figure BDA0001205766800000131
相关，即
Figure BDA0001205766800000132
不同的初始随机接入信道索引对应不同的u，该对应关系可以由基站通过随机接入配置信息通知UE。例如，UE中预设与基站相同的查找表，基站通过将查找表的索引通知UE来指示参数u的大小，一个查找表的简单示例如表2所示。UE在首次发送前导序列时，根据所选择的随机接入信道的索引查找表格，确定频域间隔参数u，后续进行发送前导序列尝试时，则根据频域间隔参数u和前次选择的随机接入信道索引确定本次尝试使用的随机接入信道。
表2频域间隔参数u查找表
Figure BDA0001205766800000133
频域间隔参数u还可以与重复发送前导序列次数k相关，即u＝u(k)。一种简单的示例为：
Figure BDA0001205766800000134
其中，条件1、条件2…条件L为互不相交并且能涵盖所有可能性的条件集合。一种简单的条件集合为：条件l为k mod L＝l-1。
此外，频域间隔参数u还可以既与
Figure BDA0001205766800000135
相关又与k相关，即
Figure BDA0001205766800000136
不同的初始随机接入信道索引
Figure BDA0001205766800000137
对应不同的与重复发送前导序列次数k相关的频域间隔参数u。
频域间隔参数还可以有以下关系：
Figure BDA0001205766800000141
Figure BDA0001205766800000142
为基站配置的常数，
Figure BDA0001205766800000143
表示单位时隙随机接入信道索引的变化数值，tk-tk-1表示当前时隙与前次发送前导序列所使用随机接入信道的时隙的时隙差。上式u的关系表明，不同时隙的随机接入信道在频域上与时隙差呈线性关系。时隙差可以用绝对时隙差的形式表示，即两次选择的随机接入信道所在的时隙间的时隙个数；也可以用相对时隙差的形式表示，即对随机接入可用时隙按时间顺序从小到大排序并编号得到时隙索引，计算两次选择的随机接入信道所在时隙的索引的差值。
Figure BDA0001205766800000144
可以由基站配置，并通过系统信息通知UE。例如，UE中预设与基站相同的查找表，基站通过将查找表的索引通知UE来指示
Figure BDA0001205766800000145
的大小，一个查找表的简单示例如表3所示。
表3参数
Figure BDA0001205766800000146
查找表
Figure BDA0001205766800000147
优选地，频域间隔参数u还可以为伪随机数，即每次随机接入发送前导序列尝试所使用的随机接入信道位置，与前次随机接入发送前导序列尝试所使用的随机接入信道位置的间隔为一个随机数。u为伪随机数的方式可以为：u＝g(K)或u＝g(K)(tk-tk-1)，其中，g()表示伪随机数生成函数，函数g()用于生成范围为0～K-1的伪随机数，K取值最大可以达到上行系统带宽(用于传输系统信息的带宽)所分配的物理资源块PRB个数NUL，即K＝NUL，此时UE选择随机接入信道的范围扩展到整个带宽中，跳频范围得到极大的扩展，系统获得极大的频率分集增益。
一种可能的g(K)为g(K,R)，R为与变量相关的参数，例如：
Figure BDA0001205766800000148
或
Figure BDA0001205766800000151
或
Figure BDA0001205766800000152
其中，函数f1与f2分别表示求和项的起始点和终点，函数f1和函数f2可以分别与重复发送前导序列的次数k、小区ID信息
Figure BDA0001205766800000153
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。当函数f1和函数f2与k相关时，g(K,R)成为g(k,K,R)，几种可能的g(k,K,R)为：
Figure BDA0001205766800000154
或
Figure BDA0001205766800000155
或
Figure BDA0001205766800000156
其中，其中，k为大于0的整数，k表示重复发送前导序列的次数。函数f1和函数f2与k相关的一种简单的表示方式为f1(k)＝10k+1，f2(k)＝10k+9。当函数f1和函数f2不与任何变量相关时，一种简单地表示方式为：f1＝1，f2＝9。
c(n)表示伪随机序列，c(n)的初始状态cinit为参数R，cinit可以与小区ID信息
Figure BDA0001205766800000157
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息(或是对应的同步信号块的索引)Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关，这样不同的UE或基站的不同发送波束对应不同的频域间隔，有助于扩大跳频范围，同时减少随机接入竞争冲突问题。例如，cinit可以为：
Figure BDA0001205766800000158
或
cinit＝tid
或
cinit＝Bid
或
cinit＝Uid
UE的ID信息Uid可以用UE唯一标识的全部或部分比特表示，UE唯一标识包括UE自身的S-TMSI(S临时移动用户标识)或者RRC连接态下基站分配的C-RNTI。另外需要说明的是上述举出的用于决定伪随机序列的初始状态的因素可以联合使用，例如同时使用小区ID信息和时隙ID信息联合确定初始状态，将初始状态表示为：
Figure BDA0001205766800000161
的形式。同样的形式也可以用于其他组合来确定初始状态，例如由UE的ID信息和小区ID信息同时确定初始状态：
Figure BDA0001205766800000162
伪随机序列c(n)可以固定，或是根据情况由激战通过物理广播信道中的主信息块或是主信息块指示的系统信息块动态地通知UE，既由基站在系统信息、下行控制信道或下行共享信道中通知UE。伪随机序列c(n)还可以是M序列或Gold序列。
若伪随机序列c(n)采用M序列，由于M序列只需要一个生成多项式，生成多项式可以由基站直接指定。例如，UE中预设与基站相同的查找表，基站将查找表的索引通过系统信息、下行控制信道或下行共享信道通知UE来指定UE所使用的生成多项式，一个查找表的简单示例如表1所示。
另外，M序列所需要的生成多项式也可以由UE在基站预配置的范围中自行选择，例如，UE中预设与基站相同的查找表，如表1所示，基站给出多个查找表的索引以告知基站可以选择的生成多项式的范围，基站在范围内自行以等概率随机或伪随机的方式选择一个M序列的生成多项式。
若伪随机序列c(n)采用Gold序列，考虑到Gold序列由两个M序列模二和得到，因此UE可以预先配置固定其中一个生成多项式、另一个生成多项式由基站指定，或是两个M序列生成多项式均由基站通过广播信道指定。若固定一个生成多项式、由基站指定另一个生成多项式，可以由基站通过如表1所示查找表的方式通知UE指定的生成多项式；若两个M序列的生成多项式均由基站指定，仍然可用查找表的方式通知，不同之处在于查找表中每个索引对应一组生成多项式(即Gold序列的两个生成多项式)。
对于M序列的一个初始状态，以及Gold序列的两个初始状态的确定，均适用于上述cinit的情况，特别是，Gold序列的两个初始状态，可以分别独立地按上述确定cinit的方式确定而不相互影响。
实施例3
请参阅图6，本实施例中假设每个随机接入的可用时隙在频域上仅有一个随机接入信道。前后发送前导序列尝试的时隙中的随机接入信道在频域上的位置存在映射关系，映射关系由基站通过系统信息通知UE。承载映射关系的系统信息可以通过广播信道中的主信息块发送，或者通过主信息块所指示的系统信息块发送。映射关系也可以通过在UE中预先设定的方式，减少信令开销。
本实施例中，UE通过以下过程选择随机接入信道：
若UE为首次发起随机接入过程(即重复发送前导序列的次数为0，k＝0)，则读取基站发送的随机接入配置信息，以随机接入配置信息中的随机接入信道配置信息指定的随机接入信道索引作为本次发送前导序列的随机接入信道索引
Figure BDA0001205766800000171
若UE为非首次发起随机接入过程(即重复发送前导序列的次数大于或等于1，k≥1)，则读取基站发送的随机接入配置信息，根据随机接入配置信息中的随机接入信道选择模式信息和前次选择的随机接入信道信息，选择随机接入信道发送前导序列。
具体地，随机接入信道选择模式即实施例2中当UE为非首次发起随机接入过程所使用的方式，其不同之处在于，实施例2中随机接入信道选择的模式在每次UE作发送前导序列尝试时保持不变，即所使用的公式相同，例如一直使用公式
Figure BDA0001205766800000172
而在本实施例中，每次UE作发送前导序列尝试(除了首次发送以外)时，先从随机接入配置信息中读取随机接入信道选择模式，再根据随机接入信道选择模式中给出的公式选择随机接入信道，因此本实施例中随机接入信道选择的模式在每次UE作发送前导序列尝试时都有可能发生变化，例如可能存在第二次发送前导序列尝试时使用公式
Figure BDA0001205766800000173
而第三次发送前导序列尝试时使用公式
Figure BDA0001205766800000181
选择随机接入信道的情况。
图6给出了基站在每个随机接入可用的时隙上仅配置一个随机接入信道的情况。实际上，基站也可以在每个随机接入可用的时隙上配置多个随机接入信道，并且规定每个随机接入信道的频域映射关系。相同时隙上的不同随机接入信道的频域映射关系可以相同，也可以不同。图7所示为不同随机接入信道对应不同的频域映射关系的示例。
需要说明的是，采用实施例2和实施例3选择随机接入信道的方式，UE在确定随机接入信道时，需要确定首次随机接入尝试到本次随机接入尝试之间所有选择的随机接入信道信息，才能最终确定本次随机接入信道，但是这样的方式能够提供更好的随机性，从而获得更大的频率分集增益。
请参阅图8，本具体实施方式用于随机接入信道选择的用户设备包括：
获取信道模块，用于获取随机接入信道集合信息，该随机接入信道集合包括若干个随机接入信道；
选择信道模块，用于从所述随机接入信道集合中选择一个随机接入信道；
发送前导模块，用于在所选择的随机接入信道上发送前导序列以发起随机接入尝试。
获取信道模块、选择信道模块和发送前导模块的工作过程分别对应于本具体实施方式随机接入信道选择方法的步骤101、102和103，此处不再赘述。
结合以上对本具体实施方式的详细描述可以看出，与现有技术相比，本具体实施方式至少具有以下有益的技术效果：
第一，根据从基站获取的信息选择随机接入信道发送前导序列，极大扩展了随机接入信道的频域选择范围，进而获得较高的频率分集增益，显著提高了随机接入的整体性能，特别是在频率选择性较强的信道环境中的随机接入性能。
第二，采用随机或伪随机的方式选择随机接入信道，可以根据伪随机函数控制和调整随机接入信道的频域选择范围，为系统提供了较大的灵活性和可拓展性。
第三，将随机接入跳频范围拓展到整个系统带宽，提高了衰落信道中随机接入的可靠性，能够适应5G通信系统多样化的工作频段，尤其是高频段大带宽下增强移动宽带业务的应用场景。
第四，提供了多种随机接入资源的分配方式(例如基站通过多种方式将随机接入配置信息通知UE)，以及多种随机接入信道的选择方式(例如产生的伪随机数与首次选择的随机接入信道相关和不相关的两种方式)，增加了随机接入的灵活性，对不同场景环境下的需求具有较好的适应性。
第五，引入小区ID信息、时隙ID信息，基站最优发送波束ID信息和UE的ID信息等多个相关因素，使所生成的伪随机数具有更好的随机分布性能，有助于扩大跳频范围，同时减少随机接入竞争冲突问题。
在本具体实施方式所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本具体实施方式各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本具体实施方式所提供的方法和装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本具体实施方式实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本具体实施方式的限制。

Claims (16)

1.一种无线通信系统中用户设备执行的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
获取包括具有不同频域位置的至少两个随机接入信道的随机接入信道集合的信息；
将所述频域位置不相同的随机接入信道按照频域方向从小到大的顺序进行排序并编号，得到索引0～K-1；
当进行初始随机接入尝试时，按照
Figure FDA0004088109100000011
的规则选择一个索引以选择该索引对应的随机接入信道；
当进行不同于初始随机接入尝试的随机接入尝试时，按照
Figure FDA0004088109100000012
Figure FDA0004088109100000013
的规则选择索引以选择该索引对应的随机接入信道；
在所选择的随机接入信道上向基站发送前导序列；
其中，k为不小0的整数，k表示重复发送前导序列的次数，当k＝0时，
Figure FDA0004088109100000014
表示首次发送前导序列所使用的随机接入信道索引，当k≥1时，
Figure FDA0004088109100000015
表示第k次发送所述前导序列所使用的随机接入信道索引，u表示频域间隔参数，g()表示伪随机数生成函数，函数g()用于生成范围为0～K-1的伪随机数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：K＝NUL，NUL表示上行系统带宽所分配的物理资源块PRB个数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述u包括以下情况中的任意一项：
u为大于0的整数；
u与
Figure FDA0004088109100000016
相关；
u与k相关；
u既与
Figure FDA0004088109100000017
相关又与k相关；
Figure FDA0004088109100000018
Figure FDA0004088109100000019
为基站配置的常数，
Figure FDA00040881091000000110
表示单位时隙随机接入信道索引的变化数值，tk-tk-1表示当前时隙与前次发送前导序列所使用随机接入信道的时隙的时隙差；
u为伪随机数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：当u为伪随机数时，u的情况具体包括：u＝g(K)或u＝g(K)(tk-tk-1)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述g(K)包括g(K,R)，所述g(K,R)包括以下情况中的任意一项：
Figure FDA0004088109100000021
Figure FDA0004088109100000022
Figure FDA0004088109100000023
其中，g(K,R)为同时与K和R相关的函数，函数f1与f2分别表示求和项的起始点和终点，c(n)表示伪随机序列，c(n)的初始状态cinit为所述参数R，f1、f2和cinit分别与小区ID信息
Figure FDA0004088109100000029
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。
6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述g(K)包括g(k,K,R)，其中，g(k,K,R)为同时与k、K和R相关的函数，R与小区ID信息
Figure FDA0004088109100000024
时隙ID信息tid，下行同步时获取的基站最优发送波束ID信息Bid和UE的ID信息Uid中的一种或多种相关。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述g(k,K,R)包括以下情况中的任意一项：
Figure FDA0004088109100000025
Figure FDA0004088109100000026
Figure FDA0004088109100000027
其中，函数f1(k)与f2(k)分别表示求和项的起始点和终点，c(n)表示伪随机序列，c(n)的初始状态cinit为所述参数R。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述cinit满足
Figure FDA0004088109100000028
cinit＝tid、cinit＝Bid或cinit＝Uid。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述c(n)为M序列或Gold序列，c(n)的生成多项式由基站通过系统信息、下行控制信道或下行共享信道配置。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述Uid用UE唯一标识的全部或部分比特表示。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述UE唯一标识为S临时移动用户标识S-TMSI或小区无线网络临时标识C-RNTI。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：
若所述随机接入尝试失败，则根据前次获取的随机接入信道集合以及前次选择的随机接入信道，确定本次的随机接入信道；或者，返回执行选择随机接入信道的步骤；或者，返回执行所述获取包括具有不同频域位置的至少两个随机接入信道的随机接入信道集合的信息的步骤。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述获取包括具有不同频域位置的至少两个随机接入信道的随机接入信道集合的信息，包括：
从接收的随机接入信道配置信息中获取包括具有不同频域位置的至少两个随机接入信道的随机接入信道集合的信息。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述随机接入信道配置信息包括：广播信道中的主信息块或该主信息块指示的系统信息块。
15.一种用户设备，其特征在于：包括：
一个或多个处理器；
存储器；
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于：执行根据权利要求1～14任一项所述的方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行权利要求1～14任一项所述的方法。
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