CN108811172A - 终端的随机接入方法及装置和基站的随机接入方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种终端的随机接入方法和装置以及一种基站的随机接入方法和装置。所述终端的随机接入方法包括：读取随机接入配置信息；根据随机接入配置信息确定前导序列以及随机接入信道，并且在随机接入信道上发送前导序列；发送前导序列后，检测随机接入响应；若成功检测到随机接入响应，则生成并且发送消息3，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及检测冲突解决信息。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种终端的随机接入方法及装置和基站的随机接入方法和装置，以及一种终端波束个数的上报方式。
背景技术
随着信息产业的快速发展，特别是来自移动互联网和物联网(IoT,internet ofthings)的增长需求，给未来移动通信技术带来前所未有的挑战。如根据国际电信联盟ITU的报告ITU-R M.[IMT.BEYOND 2020.TRAFFIC]，可以预计到2020年，移动业务量增长相对2010年(4G时代)将增长近1000倍，用户设备连接数也将超过170亿，随着海量的IoT设备逐渐渗透到移动通信网络，连接设备数将更加惊人。为了应对这前所未有的挑战，通信产业界和学术界已经展开了广泛的第五代移动通信技术研究(5G)，面向2020年代。目前在ITU的报告ITU-R M.[IMT.VISION]中已经在讨论未来5G的框架和整体目标，其中对5G的需求展望、应用场景和各项重要性能指标做了详细说明。针对5G中的新需求，ITU的报告ITU-R M.[IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS]提供了针对5G的技术趋势相关的信息，旨在解决系统吞吐量显著提升、用户体验一致性、扩展性以支持IoT、时延、能效、成本、网络灵活性、新兴业务的支持和灵活的频谱利用等显著问题。
随机接入的性能直接影响到用户的体验。传统的无线通信系统，如LTE以及LTE-Advanced中，随机接入过程被应用于如建立初始链接、小区切换、重新建立上行链接、无线资源控制RRC连接重建等多个场景，并根据用户是否独占前导序列资源划分为基于竞争的随机接入(Contention-based Random Access)以及基于非竞争的随机接入(Contention-free Random Access)。由于基于竞争的随机接入中，各个用户在尝试建立上行链接的过程中，从相同的前导序列资源中选择前导序列，可能会出现多个用户选择相同的前导序列发送给基站，因此冲突解决机制是随机接入中的重要研究方向，如何降低冲突概率、如何快速解决已经发生的冲突，是影响随机接入性能的关键指标。
LTE-A中基于竞争的随机接入过程分为四步，如图1所示，图1是传统基于竞争的随机接入流程示意图。第一步中，用户从前导序列资源池中随机选择一个前导序列，发送给基站。基站对接收信号进行相关性检测，从而识别出用户所发送的前导序列；第二步中，基站向用户发送随机接入响应(Random Access Response,RAR)，包含随机接入前导序列标识符、根据用户与基站间时延估计所确定的定时提前指令、临时小区无线网络临时标识(Cell-Radio Network Temporary Identifier,C-RNTI)，以及为用户下次上行传输所分配的时频资源；第三步中，用户根据RAR中的信息，向基站发送第三条消息(Msg3)。Msg3中包含用户终端标识以及RRC链接请求等信息，其中，该用户终端标识是用户唯一的，用于解决冲突；第四步中，基站向用户发送冲突解决标识，包含了冲突解决中胜出的用户的用户终端标识。用户在检测出自己的标识后，将临时C-RNTI升级为C-RNTI，并向基站发送ACK信号，完成随机接入过程，并等待基站的调度。否则，用户将在一段延时后开始新的随机接入过程。
对于基于非竞争的随机接入过程，由于基站已知用户标识，可以为用户分配前导序列。因此用户在发送前导序列时，不需要随机选择序列，而会使用分配好的前导序列。基站在检测到分配好的前导序列后，会发送相应随机接入响应，包括定时提前以及上行资源分配等信息。用户接收到随机接入响应后，认为已完成上行同步，等待基站的进一步调度。因此，基于非竞争的随机接入过程仅包含两个步骤：步骤一为发送前导序列；步骤二为随机接入响应的发送。
LTE中的随机接入过程适用于以下场景：
1.RRC_IDLE下的初始接入；
2.重新建立RRC连接；
3.小区切换；
4.RRC连接态下下行数据到达并请求随机接入过程(当上行处于非同步)；
5.RRC连接态下上行数据到达并请求随机接入过程(当上行处于非同步或是PUCCH资源中未给调度请求分配资源)；
6.定位。
LTE中，上述六种场景使用相同的随机接入步骤。在5G的标准研究中，毫米波通信是5G可能的一项关键技术。通过提高载波频率到毫米波频段，可用带宽将大大增加，因此能够极大的提高系统的传输速率。为对抗毫米波波段无线信道中高衰落、高损耗等特性，毫米波通信系统一般采用波束赋形(Beamforming)技术，即通过使用加权因子，将波束能量集中于某一方向。进行无线通信时，基站与用户通过轮询等方式搜索出最优的波束对，从而最大化用户侧的接收信噪比。
毫米波系统中，对于基站来说，需要为UE配置UE专属的SRS(sounding referencesignal)或者信道状态信息参考信号(channel state information reference signal,CSI-RS)，这对基站和UE之间进行上行波束管理、波束修正非常关键。故需要UE向基站汇报UE自身拥有的波束个数，且波束个数可以认为是终端所具备的能力。若基站能够在终端接入时或是接入后及时获知终端具备的波束个数，则可以在资源分配，波束管理，波束修正以及小区切换等流程中，为终端分配合适的时频资源，配置合适的SRS,CSI-RS从而避免系统资源的浪费，提高资源利用效率。
现有的5G标准讨论中，通信系统使用了波束赋形方式，但并没有合适的信令和流程用于终端通知基站自身具备的波束个数能力，导致现有毫米波系统的资源利用效率较低，无法根据终端的波束个数能力来合理的配置分配资源，比如配置SRS,CSI-RS的资源。
发明内容
本发明提供一种信息的汇报方式。现有毫米波系统中，没有合适的信令与流程用于终端通知基站自身具有的波束个数能力，导致现有的多波束操作系统中，资源分配、波束管理、波束修正等操作资源利用率和工作效率较为低，需要新的信令和流程用于终端波束个数能力的通知，以便于提高系统的工作效率和资源利用率。
本发明提出的一种信息的汇报方式，具体地，提供一种终端波束个数能力的指示方式，所述的终端波束个数能力指的是终端所具有的可以用来上行发送/下行接收的波束个数。具体来说，在随机接入过程中，通过消息3的发送，或是随机接入资源的选择，来通知基站终端所具备的波束个数。终端在完成随机接入过程时，基站就能够获知该终端所具备的波束个数。
根据本发明的一个方面，提供一种终端的随机接入方法，该方法包括：读取随机接入配置信息；根据随机接入配置信息确定前导序列以及随机接入信道，并且在随机接入信道上发送前导序列；发送前导序列后，检测随机接入响应；若成功检测到随机接入响应，则生成并且发送消息3，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及检测冲突解决信息。
其中所述波束个数的指示可以为N比特指示信息，其中N大于0，并且其中所述波束个数的指示可以是根据终端最大拥有的波束个数，或基站能处理的最大波束个数来确定的。
其中所述波束个数的指示可以被以新字段的形式直接添加在所述消息3中或者添加在所述消息3中的无线资源控制RRC连接请求中。
终端可以检测来自基站配置的CSI-RS或SRS，所述CSI-RS或SRS是基站根据终端上报的波束个数的指示为终端配置的。
根据本发明的一个方面，提供一种终端的随机接入装置，该装置包括：配置信息读取模块，用于读取随机接入配置信息；前导序列发送模块，用于根据随机接入配置信息确定前导序列以及随机接入信道，并且在随机接入信道上发送前导序列；随机接入响应检测模块，用于检测基站发送的随机接入响应；消息3生成与发送模块，用于根据检测到的随机接入响应以及终端的波束个数指示，生成并且发送消息3，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及冲突解决接收模块，用于检测冲突解决信息。
其中所述波束个数的指示可以为N比特指示信息，其中N大于0，并且其中所述波束个数的指示可以是根据终端最大拥有的波束个数，或基站能处理的最大波束个数来确定的。
其中所述波束个数的指示可以被以新字段的形式直接添加在所述消息3中或者添加在所述消息3中的无线资源控制RRC连接请求中。
终端可以检测来自基站配置的CSI-RS或SRS，所述CSI-RS或SRS是基站根据终端上报的波束个数的指示为终端配置的。
根据本发明的一个方面，提供一种基站的随机接入装置，该装置包括：随机接入资源配置发送模块，用于发送随机接入资源配置信息，其包括配置的随机接入信道资源和前导序列资源；前导序列检测模块，用于根据随机接入配置信息在随机接入信道上检测可能的被发送的前导序列；随机接入响应发送模块，用于为检测到的前导序列生成并发送随机接入响应；消息3检测模块，用于检测可能的消息3发送，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及冲突解决发送模块，用于如成功检测到消息3，则生成并发送冲突解决信息。
其中，该冲突解决发送模块还可以发送配置给终端的CSI-RS或SRS，
其中，基站所配置的CSI-RS或SRS的个数是依据终端在消息3中上报的终端的波束个数的指示来确定的。
根据本发明的一个方面，提供一种终端的随机接入方法，该方法包括：读取随机接入配置信息；根据所述终端具备的波束个数，选择相应的随机接入资源；根据所选择的随机接入资源，生成并且发送前导序列；检测随机接入响应；如果成功检测到随机接入响应，生成并发送消息3；以及检测冲突解决消息。
其中，所述随机接入配置信息可以包括分配给不同波束个数的随机接入信道时频资源，或分配给不同波束个数的前导序列资源池信息，其中，选择随机接入资源可以包括选择与终端所具备的波束个数相对应的随机接入信道时频资源，或选择与所述终端所具备的波束个数相对应的前导序列资源。
随机接入信道时频资源可以被划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数，其中M个不重叠的子集分别对应于0到M-1个波束。当终端的波束个数在0到M-2之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，当终端的波束个数在M-1或者以上时，则选择与波束个数M-1对应的时频资源。
前导序列池可以被划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数，并且终端根据自身的波束个数，从与该波束个数对应的前导序列子集当中选择前导序列，并且在随机接入信道上发送所选择的前导序列。
其中，终端可以在多个不同的随机接入信道上使用多个不同的波束方向发送前导序列。
根据本发明的一个方面，提供一种终端的随机接入装置，该装置包括：配置信息读取模块，用于读取随机接入配置信息；随机接入资源选择模块，用于根据所述终端具备的波束个数，选择相应的随机接入资源；前导序列发送模块，用于根据所选择的随机接入资源，生成并且发送前导序列；随机接入响应检测模块，用于检测基站发送的随机接入响应；消息3生成与发送模块，用于根据检测到的随机接入响应以及终端的波束个数指示，生成并发送消息3；以及冲突解决接收模块，用于接收冲突解决信息。
其中，所述随机接入配置信息可以包括分配给具备不同波束个数的终端的随机接入信道时频资源，或分配给具备不同波束个数的终端的前导序列资源池信息，其中，所选择的随机接入资源可以包括适用于所述终端所具备的波束个数的随机接入信道时频资源，或适用于所述终端所具备该波束个数的前导序列资源。
随机接入信道时频资源可以被划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数，其中M个不重叠的子集分别对应于0到M-1个波束，当终端的波束个数在0到M-2之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，当终端的波束个数在M-1或者以上时，则选择与波束个数M-1对应的时频资源。
前导序列池可以被划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数指示的值，并且根据终端的波束个数，从与该波束个数对应的前导序列子集当中选择前导序列，并且在随机接入信道上发送所选择的前导序列。
其中，可以在多个不同的随机接入信道上使用多个不同的波束方向发送前导序列。
根据本发明的一个方面，提供一种基站的随机接入方法，该方法包括：为具备不同波束个数的终端分配随机接入资源，所述随机接入资源包括不同的随机接入信道时频资源，或不同的前导序列资源，并且通知给终端；检测来自终端的前导序列的发送；依据检测到的来自终端的前导序列所属的前导序列子集，确定与终端所使用的随机接入信道时频资源或前导序列对应的波束个数；为检测到的前导序列生成并且发送随机接入响应；检测消息3的发送；以及生成并且发送冲突解决消息。
其中可以通过以下方式来分配终端的随机接入信道时频资源：将随机接入信道时频资源划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数，其中M个子集分别对应于0到M-1个波束。
其中可以通过以下的方式来分配终端的前导序列：将前导序列池划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数，并且通过以下方式之一向终端通知每个前导序列子集中可能的前导序列索引范围：方式一：通过指示第一个前导序列子集的起始前导序列索引和每个前导序列子集中前导序列数量；方式二：通过指示每个前导序列子集的起始前导序列索引和总的前导序列数量；方式三：通过指示第一个前导序列子集的起始前导序列索引以及每个前导序列子集的最后前导序列索引；方式四：通知每个前导序列子集的起始前导序列索引以及每个前导序列子集的前导序列数量；方式五：通知每个前导序列子集的起始前导序列索引和最后前导序列索引；以及方式六：通过指示基本序列资源池中首个序列索引、基本序列池中序列数量、以及可用的覆盖码索引范围，其中终端的前导序列子集按照如下方式形成：对于M个子集，定义或预先设定M个覆盖码和一个基本序列资源池，第m个前导序列子集由该基本序列资源池和第m个覆盖码组成。
所述基站可以根据所确定的波束个数，为终端配置与所述波束个数相对应的数量的CSI-RS或SRS并且将所配置的CSI-RS或SRS发送给终端。
与现有技术相比，采用本发明所提供的方法，由于基站在终端接入时即可获知该终端所具备的波束个数，因此在后续操作中，能够利用终端具备的个数来提高系统的运行效率。例如，基站能够在多波束操作中更加有效的为终端分配SRS,或CSI-RS或其他时频资源，更加有效的进行波束管理以及波束方向修正等操作，通过基站间的交互，能够更加有效的完成小区切换等流程。
附图说明
通过结合附图对示范性实施例的以下描述，上述和/或其他方面将变得明显且更加易于理解，其中：
图1为传统基于竞争的随机接入流程示意图。
图2为实施例1中基站与终端交互流程。
图3为采用方式1的消息3结构。
图4为实施例一的终端的随机接入装置的示意图。
图5为一种可能的资源分配示意图(时域区分)。
图6为一种可能的资源分配示意图(频域区分)。
图7为一种可能的资源分配示意图(时频区分)。
图8为一种可能的前导序列资源池配置和通知方式。
图9为另一种可能的前导序列资源池配置和通知方式。
图10为采用覆盖码的前导序列结构。
图11为采用覆盖码的前导序列配置方式。
图12为实施例2中基站与终端间的交互流程示意图。
图13为基站实时调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入资源流程。
图14为实施例二提供的终端的随机接入装置的示意图。
图15为实施例二提供的基站分配随机接入资源的装置示意图。
图16为基站根据上报的波束个数配置CSI-RS的示意图。
图17为本实施例所提供的基站的随机接入装置的示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明。
实施例一
本实施例中，描述一种终端的随机接入方法。具体来说，将结合具体系统介绍一种在随机接入过程中终端上报终端波束个数的方法。本实施例中，通过随机接入过程中消息3携带终端波束个数的信息。所述终端的随机接入方法的具体流程如下：
步骤0：终端在系统信息块(System Information Block,SIB)中读取随机接入配置信息，包含随机接入信道配置以及前导序列资源池信息。
步骤1：终端根据随机接入信道配置以及前导序列资源池信息，确定随机接入信道以及前导序列，并且在随机接入信道上发送前导序列。其中，前导序列是从基站配置的前导序列资源池中以等概率随机选择的。
步骤2：终端发送前导序列后，在随机接入响应窗内检测随机接入响应，若成功检测到随机接入响应，并在随机接入响应中检测到了与所发送的前导序列相匹配的前导序列标识符，则认为成功检测到随机接入响应，并从随机接入响应中读取消息3的上行授权、定时提前、临时小区无线网络临时标识(Temporary Cell-Radio Network TemporaryIdentifier,TC-RNTI)等信息；若在随机接入响应窗内未能成功检测到随机接入响应，或是在随机接入响应中检测到的前导序列标识符与所发送的前导序列不相匹配，则认为本次随机接入不成功，调整功率或是发送波束后重新进行随机接入尝试。
步骤3：成功检测到随机接入响应，并在随机接入响应中检测到了与所发送的前导序列相匹配的前导序列标识符，终端在上行授权指定的时频资源上发送消息3。其中，在消息3中包含了终端唯一标识，以及终端具备的波束个数的指示。
步骤4：终端发送消息3后，检测冲突解决信息。若冲突解决信息中包含的终端唯一标识与本终端的唯一标识相匹配，则该终端冲突解决成功，随机接入成功；若消息3发送失败，或是冲突解决中包含的终端唯一标识与本终端的唯一标识不匹配，则该终端冲突解决失败，调整功率或是发送波束后重新尝试随机接入。
在一个实施例中，若冲突解决成功，则终端检测基站配置的用户专属的CSI-RS或者SRS信息，并对配置的CSI-RS或SRS进行接收。所述CSI-RS或SRS是基站根据终端上报的波束个数的指示为终端配置的。
相应的，基站侧行为可用如下流程描述：
步骤0：基站在系统信息块(SIB)中发送随机接入配置信息，包括随机接入信道配置和前导序列资源池信息；
步骤1：基站在所配置的随机接入信道上检测前导序列的发送；
步骤2：基站若检测到前导序列的发送，根据检测到的前导序列、检测到的前导序列的延时等信息，确定随机接入响应中的各个参数，并在检测到前导序列的随机接入信道后的固定或配置的时序后，在下行共享信道中发送随机接入响应。
步骤3：基站在发送随机接入响应后，随机接入响应中分配的上行授权中的资源分配信息所指示的上行共享信道上检测消息3，并读取其中的终端具有的波束个数。
步骤4：基站根据竞争结果发送冲突解决信息。
上述流程可用图2描述，图2是实施例一中基站与终端交互流程。
在另一实施例中，在上述步骤4中，基站可以将冲突解决信息连同为该终端配置的CSI-RS或SRS一起包括在消息4中，发送给终端。具体来说，基站依据在消息3中检测到的终端波束个数，为该终端配置与该终端波束个数相对应的数量的CSI-RS或SRS。图16为基站根据上报的波束个数配置CSI-RS的示例图。如图16所示，若该终端在消息3中上报的波束个数为4个，则基站为该终端配置与该终端波束个数4相对应的4个CSI-RS或SRS，其中CSI-RS或SRS的个数指示相同的CSI-RS或SRS在时频资源上被重复发送的次数。其中，
1.基站可以使用不同的波束发送配置的CSI-RS，用于下行波束管理或修正；或者
2.基站可以使用相同的波束发送配置的CSI-RS，用于上行波束管理或修正。
在又一实施例中，基站还可以在随机接入完成之后，通过下行信道(下行控制信道，下行共享信道)通知为该终端配置的CSI-RS或SRS以用于上行/下行波束管理或者修正，基站所配置的CSI-RS或SRS的个数是依据终端在消息3中上报的终端波束个数来确定的。
上述随机接入过程中，在消息3中添加了终端的波束个数指示。该波束个数指示用于告知基站终端具备的波束个数。一种可能的方式为，该波束个数指示为N(N>0)比特指示信息，如N＝4，则终端可以通过汇报0000到1111这16种值来通知基站UE可能有的0到15个波束。所述的波束个数指示是根据UE最大拥有的波束个数，或基站能处理的最大波束个数来定的，例如某一种特殊的UE有非常强的波束能力，具有128个波束，但是基站最大能处理为32个，则在在预设波束个数指示的比特数为则为5比特。一种可能的指示方式为如表1所示，假设N＝3，即波束个数指示为3比特：
表1：波束个数能力指示示意(从0开始)
| 比特表示 | 取值含义(波束个数) |
| 000 | 0 |
| 001 | 1 |
| 010 | 2 |
| 011 | 3 |
| 100 | 4 |
| 101 | 5 |
| 110 | 6 |
| 111 | 7 |
另一种情况是：用户默认至少有一个波束的能力，则波束个数指示的示意表的另一种取值含义可以是从1开始到2N个波束(beam)，即有N＝3比特，表示有1到8个波束，如表2所示。
表2：波束个数能力指示示意(从1开始)
| 比特表示 | 取值含义(波束个数) |
| 000 | 1 |
| 001 | 2 |
| 010 | 3 |
| 011 | 4 |
| 100 | 5 |
| 101 | 6 |
| 110 | 7 |
| 111 | 8 |
所述的波束个数指示的配置(比特数大小)可以
1.是预设固定值；
2.通过下行控制信道通知；
3.通过下行共享信道通知；
4.通过广播信道通知；或者
5.在系统信息中，由随机接入配置信息中携带一起通知给UE。
前述消息3中携带波束个数指示，可以采用如下方式。
方式1：在消息3中直接添加新的字段，用于传输波束个数指示。即，
当随机接入过程用于初始接入时，消息3至少包括波束个数指示，RRC连接请求(RRC connection request)等。采用这种方式时，上行共享信道上传输的消息3结构如图3所示，图3是采用方式1的消息3结构。
需要说明的是，图3所示结构仅为示意图，实际的各个字段位置可能会变化。
方式2：在消息3中的RRC连接请求中添加新的字段，用于通知终端的波束个数能力。现有的RRC连接请求中包括：终端标识信息(ue-Identity)、建立原因信息(establishmentCause)以及预留字段。其中，终端标识信息从以下两种方式中选择：终端的s-TMSI或是随机取值。建立原因信息包括：紧急情况(emergency)，高优先级接入(highPriorityAccess)，移动终端接入(mt-Access)，移动发起信令(mo-signaling)，移动发起数据(mo-data)，延迟容忍接入(delayTolerantAccess-v1020)，移动发起语音通信(mo-VoiceCall-v1280)等类型。
在这些字段的基础上，添加波束个数指示。例如，一种可能的波束个数指示参数为ue-beamNum，用BIT STRING N比特表示。
采用上述方式时，RRC连接请求写为如下形式，其中N的值即为讨论的波束个数指示的比特数：
本实施例提供一种终端的随机接入装置，其中，该装置通过消息3来显式地通知终端的波束个数，该装置由如下模块组成：
配置信息读取模块：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承载的随机接入配置信息；
前导序列发送模块：根据随机接入配置信息确定随机接入信道和前导序列，在随机接入信道上发送前导序列；
随机接入响应检测模块：检测基站发送的随机接入响应；
消息3生成与发送模块：根据检测到的随机接入响应以及终端的波束个数指示，生成并发送消息3，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及
冲突解决接收模块：接收冲突解决信息，完成随机接入过程。
此外，该冲突解决接收模块还可以接收基站配置的CSI-RS或SRS信号。基站所配置的CSI-RS或SRS信号的个数是依据终端在消息3中上报的终端的波束个数来确定的。
其中前导序列发送模块根据随机接入信道配置以及前导序列资源池信息，确定随机接入信道以及前导序列，并且在随机接入信道上发送前导序列；
其中，所发送的前导序列是前导序列发送模块从基站配置的前导序列资源池中以等概率随机选择的。
其中，若成功检测到随机接入响应，并且在随机接入响应中检测到了与所发送的前导序列相匹配的前导序列标识符，则消息3生成与发送模块生成并且在上行授权指定的时频资源上发送所述消息3。
本实施例所提供的终端的随机接入装置如图4所示，图4是实施例一的终端的随机接入装置的示意图。
本实施例提供一种基站的随机接入装置，其中，该装置通过检测消息3来获取终端的波束个数指示，该装置由如下模块组成：
随机接入资源配置发送模块：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发送随机接入资源配置信息，包括配置的随机接入信道资源和随机接入前导序列资源；
前导序列检测模块：根据配置的随机接入配置信息在随机接入信道上检测可能的被发送的前导序列；
随机接入响应发送模块：为检测到的随机接入前导序列生成并发送随机接入响应，其中配置了消息3的上行许可；
消息3检测模块：根据配置的消息3的上行许可检测可能的消息3发送，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及
冲突解决发送模块：如成功检测到消息3，生成并发送冲突解决信息，完成随机接入过程。
此外，该冲突解决发送模块还可以发送配置给终端的CSI-RS或SRS。基站所配置的CSI-RS或SRS的个数是依据终端在消息3中上报的终端的波束个数的指示来确定的。
本实施例所提供的基站的随机接入装置如图17所示，图17为本实施例所提供的基站的随机接入装置的示意图。
实施例二
本实施例中，描述一种终端的随机接入方法。具体来说，将结合具体系统介绍一种在随机接入过程中终端(或UE)波束个数的通知方式。本实施例中，通过所使用的随机接入资源隐式通知UE波束个数。
系统预先定义UE能支持的或系统能处理的最大的波束个数为M个，M>0。基站根据M，将随机接入资源(包括随机接入信道时频资源和随机接入前导序列)划分为M个互不相交的资源。
随机接入资源划分包括以下两类：
1.将随机接入信道时频资源划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数。基站将这M个随机接入信道时频资源子集，通过广播信道，或是广播信道中的主信息块，或是广播信道中的主信息块指示的系统信息块通知终端。采用这种资源划分方式时，系统资源分配可用
a)在时域上进行区分，如图5所示，图5是一种可能的资源分配示意图(时域区分)。M＝7个不重叠的时频资源分别对应0到6个波束。对终端来说，当终端的波束个数在0到5之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，当终端的波束个数在6或者6以上时，则选择与波束个数6对应的时频资源；
b)在频域上区分，如图6所示，图6是一种可能的资源分配示意图(频域区分)。M＝4个不重叠的时频资源分别对应0到3个波束。类似地，当终端的波束个数在0到2之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，当终端的波束个数在3或者3以上时，则选择与波束个数3对应的时频资源；
c)时频两域的区分。如图7所示，图7是一种可能的资源分配示意图(时频区分)。M＝14个不重叠的时频资源分别代表0到13个波束。类似地，当终端的波束个数在0到12之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，当终端的波束个数在13或者13以上时，则选择与波束个数13对应的时频资源；特殊地，各个波束之间对应的时频资源大小可以不一样。
需要说明的是，当采用时频资源来区分具有不同波束个数的终端时，具备不同波束个数的终端可以采用相同的前导序列资源池，也称为前导序列资源集。
2.将随机接入前导序列池(也称为前导序列资源池或者前导序列资源集)划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数。基站将这M个前导序列子集均通过广播信道，或是广播信道中的主信息块，或是广播信道中的主信息块指示的系统信息块通知终端。可能的通知方法为：
a)通过指示第一个子集的起始前导序列索引，和每个子集中前导序列数量来通知每个前导序列子集中可能的前导序列索引范围。子集个数NBN也可以与前导序列子集配置一同通知。图8所示为一种可能的通知方式，图8是一种可能的前导序列资源池配置和通知方式。图8中，虚线框中的内容，子集个数M可以与前导序列资源池信息一起通知，也可以单独在随机接入配置信息中通知。
b)通过指示每个子集的起始前导序列索引和总的前导序列数量，来通知每个前导序列子集中可能的前导序列索引范围。图9所示为一种可能的通知方式，图9是另一种可能的前导序列资源池配置和通知方式。
除上述两种方式外，前导序列子集的配置通知方式还包括，通知第一个前导序列子集的起始前导序列索引和每个前导序列子集的最后前导序列索引；或是通知每个前导序列子集的起始索引和每个前导序列子集的前导序列数量；或是通知每个前导序列子集的起始前导序列索引和最后前导序列索引。
另一种可能的前导序列配置方式中，前导序列通过基本序列+覆盖码的方式生成。图10所示为此种情况下一种可能的前导序列结构，图10是采用覆盖码的前导序列结构。在图10的结构中，一个前导序列由相同或不同的序列组成，每个序列前添加循环前缀(Cyclicprefix,CP)，全部序列后添加保护时间(Guard Time,GT)。由N个序列组成的前导序列，采用长度为M的覆盖码w＝[w1,…,wM]进行处理，其中，第m个序列中的每个元素与覆盖码中的第m个元素wm相乘。
对于这种情况，一种可能的前导序列子集配置方式为，全部前导序列子集采用相同的基本序列池，不同前导序列子集采用不同的覆盖码码字。即对于M个子集，定义或预先设定M个覆盖码，和一个基本序列资源池。第m个前导序列子集由该基本序列资源池和第m个覆盖码组成。此时，在配置前导序列资源时，需要通知基本序列资源池中首个序列索引，基本序列池中序列数量，以及可用的覆盖码索引范围。采用这种配置方式时，配置方式如图11所示，图11是采用覆盖码的前导序列配置方式。若预先定义了覆盖码形式，则不需要通知覆盖码索引范围，仅需要通知子集个数M。
需要说明的是，对于采用前导序列来区分具备不同波束个数的终端，终端的随机接入信道时频资源可以统一配置，即具备不同波束个数的终端可以采用相同的随机接入信道时频资源。具备不同波束个数的终端也可以采用不同的随机接入信道时频资源。一种可能的方式为，配置随机接入信道时频资源，为全部终端使用，具备不同波束个数的终端采用不同的前导序列子集。也就是说，终端根据自身的波束个数，从与该波束个数对应的前导序列子集当中选择前导序列，并且在随机接入信道上发送所选择的前导序列，随后基站确定接收的前导序列属于哪个前导序列子集，从而根据所确定的前导序列子集来确定发送该前导序列的终端的波束个数。
另一种可能的方式为，为方便终端进行发射波束扫描，在随机接入信道中配置多个随机接入信道时频资源，具备不同波束个数的终端选择连续的数量不相同的随机接入时机进行前导序列的发送。具体来说，终端可以在多个不同的随机接入信道上使用多个不同的波束方向发送同一个上述选择的前导序列
采用不同资源隐式通知波束个数的情况，终端行为如下：
步骤0：终端读取随机接入配置信息，包括不同波束个数对应的随机接入资源子集配置情况，所述随机接入配置信息包括分配给具备不同波束个数的终端的随机接入信道时频资源，或分配给具备不同波束个数的终端的前导序列资源池信息。
步骤1：终端根据其自身波束个数，选择相应的随机接入资源，包括适用于该波束个数的终端的随机接入信道时频资源，或适用于该波束个数的终端的前导序列资源，并且生成前导序列。具体来说，不同的随机接入资源子集对应不同的波束个数。也就是说，波束个数不同，对应的随机接入资源子集是不同的。当终端的波束个数不同时，终端所选择的随机接入时频资源(也称为随机接入信道)不同，或者终端所选择的随机接入前导序列不同。终端随后在相应的随机接入信道上发送前导序列。
步骤2：终端检测随机接入响应。
步骤3：如果检测到正确的随机接入响应，终端生成并发送消息3。
步骤4：终端检测冲突解决消息。
与终端侧行为对应，采用不同资源隐式通知波束个数的情况下，基站侧行为如下：
步骤0：基站为具备不同波束个数的终端分配随机接入资源，包括不同的随机接入信道时频资源，或不同的前导序列资源。
步骤1：基站检测前导序列的发送，并确定相应资源(随机接入信道时频资源或前导序列)对应的波束个数。
步骤2：为检测的前导序列生成并且发送随机接入响应。
步骤3：基站检测消息3的发送。
步骤4：基站生成并且发送冲突解决消息。
上述基站与终端间的交互过程可用图12描述，图12是实施例二中基站与终端间的交互流程示意图。
在另一实施例中，在上述步骤4中，基站可以将冲突解决信息连同为该终端配置的CSI-RS或SRS一起包括在消息4中，发送给终端。具体来说，基站依据所确定的终端波束个数，为该终端配置与该终端波束个数相对应的数量的CSI-RS或SRS。若基站所确定的终端波束个数为4个，则基站为该终端配置与该终端波束个数4相对应的4个CSI-RS或SRS，其中CSI-RS或SRS的个数指示相同的CSI-RS或SRS在时频资源上被重复发送的次数。其中，
1.基站可以使用不同的波束发送配置的CSI-RS，用于下行波束管理或修正；或者
2.基站可以使用相同的波束发送配置的CSI-RS，用于上行波束管理或修正。
在又一实施例中，基站还可以在随机接入过程完成之后，通过下行信道(下行控制信道，下行共享信道)通知为该终端配置的CSI-RS或SRS以用于上行/下行波束管理或者修正，基站所配置的CSI-RS或SRS的个数是依据基站所确定的终端波束个数来确定的。
采用本实施例中所述方案时，基站可以根据当前小区内具备不同波束个数的终端的占比，实时调整分配给具备不同波束互易性能力的终端的随机接入资源比例。
具体来说，若采用前述通过随机接入信道时频资源来区分具备不同波束个数的终端，则可以调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入信道时频资源的密度，来调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入资源比例。例如，调整各个随机接入信道时频资源子集的时域密度，例如，分配给具备不同波束个数的终端的随机接入信道时频资源子集在一个子帧内的出现次数等。这类参数可以通过随机接入信道配置参数通知，即不同的随机接入信道时频资源子集具有不同的随机信道配置参数。
若采用前述通过前导序列来区分具备不同波束个数的终端，则可以通过调整不同前导序列资源子集中包含的前导序列的数量来调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入资源比例。这类参数可以通过改变前导序列子集中前导序列的个数来完成调整。基站调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入资源的流程可用图13表示，图13是基站实时调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入资源流程。
针对上述流程，基站可以以周期性的方式统计已接入终端中，具备不同波束个数的终端比例，判定是否需要调整随机接入资源。随机接入资源的调整，将会导致承载随机接入配置信息的系统信息变化，因此会触发系统信息变更流程。若终端处于连接态，则根据系统信息变更指示，读取新的系统信息。若终端处于非连接态(例如空闲态)，则在每次随机接入尝试前，读取随机接入配置信息。
本实施例提供一种终端的随机接入装置，其中，该装置隐式上报终端的波束个数，即该装置通过确定随机接入资源(时频资源或前导序列资源)来向基站隐式通知终端的波束个数，该装置由以下模块组成：
配置信息读取模块：终端从广播信道中的主信息块或是主信息块指示的系统信息块读取随机接入配置信息，该配置信息包括为具备不同波束个数的终端分配的随机接入资源(时频资源或前导序列资源)；
随机接入资源选择模块：终端根据波束个数选择随机接入资源(时频资源或前导序列资源)；
前导序列发送模块：根据所选择的随机接入资源，生成前导序列，并在相应的时频资源上发送所生成的前导序列；
随机接入响应检测模块：检测基站发送的随机接入响应；
消息3生成与发送模块：根据检测到的随机接入响应以及终端的波束个数指示，生成并发送消息3；
冲突解决接收模块：接收冲突解决信息。
上述终端的随机接入装置，如图14所示，图14是实施例二提供的终端的随机接入装置的示意图。
此外，该冲突解决接收模块还可以接收基站配置的CSI-RS或SRS信号。基站所配置的CSI-RS或SRS信号的个数是根据基站所确定的终端波束个数来确定的。
本发明提供一种基站分配随机接入资源的装置，由如下模块组成：
波束个数的终端统计模块：统计已接入终端具备各个波束个数的值的比例；
随机接入资源分配调整模块：根据统计模块得到的具备各个波束个数的终端比例，调整分配给具备不同波束个数的终端的随机接入资源(时频资源或是前导序列资源)；
资源分配信息通知模块：基站将经过调整的随机接入资源分配信息通过广播信道中的主信息块或是主信息块指示的系统信息块通知终端。
上述装置可由图15描述，图15是实施例二提供的基站分配随机接入资源的装置示意图。
本发明提供了一种信息的汇报方式，通过随机接入过程中消息3的发送，或是随机接入资源的选择，终端能够在接入完成时上报终端的波束个数，使得基站尽早获知终端的波束个数信息。在获知该信息后，基站能够更加有效的进行后续的调度、资源分配、波束管理、波束修正等流程。采用本发明提供的方法，系统的工作效率能够得到提高，资源分配、波束管理、波束修正等流程能够更加有效。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (24)
1.一种终端的随机接入方法，该方法包括：
读取随机接入配置信息；
根据随机接入配置信息确定前导序列以及随机接入信道，并且在随机接入信道上发送前导序列；
发送前导序列后，检测随机接入响应；
若成功检测到随机接入响应，则生成并且发送消息3，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及
检测冲突解决信息。
2.如权利要求1所述的终端的随机接入方法，
其中所述波束个数的指示为N比特指示信息，其中N大于0，并且
其中所述波束个数的指示是根据终端最大拥有的波束个数，或基站能处理的最大波束个数来确定的。
3.如权利要求1所述的终端的随机接入方法，
其中所述波束个数的指示被以新字段的形式直接添加在所述消息3中或者添加在所述消息3中的无线资源控制RRC连接请求中。
4.如权利要求1至3中的任何一项所述的终端的随机接入方法，
终端检测来自基站配置的CSI-RS或SRS，所述CSI-RS或SRS是基站根据终端上报的波束个数的指示为终端配置的。
5.一种终端的随机接入装置，该装置包括：
配置信息读取模块，用于读取随机接入配置信息；
前导序列发送模块，用于根据随机接入配置信息确定前导序列以及随机接入信道，并且在随机接入信道上发送前导序列；
随机接入响应检测模块，用于检测基站发送的随机接入响应；
消息3生成与发送模块，用于根据检测到的随机接入响应以及终端的波束个数指示，生成并且发送消息3，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及
冲突解决接收模块，用于检测冲突解决信息。
6.如权利要求5所述的终端的随机接入装置，
其中所述波束个数的指示为N比特指示信息，其中N大于0，并且
其中所述波束个数的指示是根据终端最大拥有的波束个数，或基站能处理的最大波束个数来确定的。
7.如权利要求5所述的终端的随机接入装置，
其中所述波束个数的指示被以新字段的形式直接添加在所述消息3中或者添加在所述消息3中的无线资源控制RRC连接请求中。
8.如权利要求5至7中的任何一项所述的终端的随机接入装置，
终端检测来自基站配置的CSI-RS或SRS，所述CSI-RS或SRS是基站根据终端上报的波束个数的指示为终端配置的。
9.一种基站的随机接入装置，该装置包括：
随机接入资源配置发送模块，用于发送随机接入资源配置信息，其包括配置的随机接入信道资源和前导序列资源；
前导序列检测模块，用于根据随机接入配置信息在随机接入信道上检测可能的被发送的前导序列；
随机接入响应发送模块，用于为检测到的前导序列生成并发送随机接入响应；
消息3检测模块，用于检测可能的消息3发送，其中，消息3包含终端具备的波束个数的指示；以及
冲突解决发送模块，用于如成功检测到消息3，则生成并发送冲突解决信息。
10.如权利要求9所述的基站的随机接入装置，
其中，该冲突解决发送模块还发送配置给终端的CSI-RS或SRS，
其中，基站所配置的CSI-RS或SRS的个数是依据终端在消息3中上报的终端的波束个数的指示来确定的。
11.一种终端的随机接入方法，该方法包括：
读取随机接入配置信息；
根据所述终端具备的波束个数，选择相应的随机接入资源；
根据所选择的随机接入资源，生成并且发送前导序列；
检测随机接入响应；
如果成功检测到随机接入响应，生成并发送消息3；以及
检测冲突解决消息。
12.根据权利要求11所述的终端的随机接入方法，
其中，所述随机接入配置信息包括分配给不同波束个数的随机接入信道时频资源，或分配给不同波束个数的前导序列资源池信息，
其中，选择随机接入资源包括选择与终端所具备的波束个数相对应的随机接入信道时频资源，或选择与所述终端所具备的波束个数相对应的前导序列资源。
13.根据权利要求12所述的终端的随机接入方法，随机接入信道时频资源被划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数，其中M个不重叠的子集分别对应于0到M-1个波束，
当终端的波束个数在0到M-2之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，
当终端的波束个数在M-1或者以上时，则选择与波束个数M-1对应的时频资源。
14.根据权利要求12所述的终端的随机接入方法，前导序列池被划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数，并且
终端根据自身的波束个数，从与该波束个数对应的前导序列子集当中选择前导序列，并且在随机接入信道上发送所选择的前导序列。
15.根据权利要求11所述的终端的随机接入方法，其中，终端在多个不同的随机接入信道上使用多个不同的波束方向发送前导序列。
16.一种终端的随机接入装置，该装置包括：
配置信息读取模块，用于读取随机接入配置信息；
随机接入资源选择模块，用于根据所述终端具备的波束个数，选择相应的随机接入资源；
前导序列发送模块，用于根据所选择的随机接入资源，生成并且发送前导序列；
随机接入响应检测模块，用于检测基站发送的随机接入响应；
消息3生成与发送模块，用于根据检测到的随机接入响应以及终端的波束个数指示，生成并发送消息3；以及
冲突解决接收模块，用于接收冲突解决信息。
17.根据权利要求16所述的终端的随机接入装置，
其中，所述随机接入配置信息包括分配给具备不同波束个数的终端的随机接入信道时频资源，或分配给具备不同波束个数的终端的前导序列资源池信息，
其中，所选择的随机接入资源包括适用于所述终端所具备的波束个数的随机接入信道时频资源，或适用于所述终端所具备该波束个数的前导序列资源。
18.根据权利要求17所述的终端的随机接入装置，随机接入信道时频资源被划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数，其中M个不重叠的子集分别对应于0到M-1个波束，
当终端的波束个数在0到M-2之间时，直接选择与波束个数对应的时频资源，
当终端的波束个数在M-1或者以上时，则选择与波束个数M-1对应的时频资源。
19.根据权利要求17所述的终端的随机接入装置，前导序列池被划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数指示的值，并且
根据终端的波束个数，从与该波束个数对应的前导序列子集当中选择前导序列，并且在随机接入信道上发送所选择的前导序列。
20.根据权利要求16所述的终端的随机接入装置，其中，在多个不同的随机接入信道上使用多个不同的波束方向发送前导序列。
21.一种基站的随机接入方法，该方法包括：
为具备不同波束个数的终端分配随机接入资源，所述随机接入资源包括不同的随机接入信道时频资源，或不同的前导序列资源，并且通知给终端；
检测来自终端的前导序列的发送；
依据检测到的来自终端的前导序列所属的前导序列子集，确定与终端所使用的随机接入信道时频资源或前导序列对应的波束个数；
为检测到的前导序列生成并且发送随机接入响应；
检测消息3的发送；以及
生成并且发送冲突解决消息。
22.根据权利要求21所述的基站的随机接入方法，其中通过以下方式来分配终端的随机接入信道时频资源：将随机接入信道时频资源划分为M个不重叠的子集，每个子集对应一个波束个数，其中M个子集分别对应于0到M-1个波束。
23.根据权利要求21所述的基站的随机接入方法，其中通过以下的方式来分配终端的前导序列：将前导序列池划分为M个不相交的子集，每个子集对应一个波束个数，
并且通过以下方式之一向终端通知每个前导序列子集中可能的前导序列索引范围：
方式一：通过指示第一个前导序列子集的起始前导序列索引和每个前导序列子集中前导序列数量；
方式二：通过指示每个前导序列子集的起始前导序列索引和总的前导序列数量；
方式三：通过指示第一个前导序列子集的起始前导序列索引以及每个前导序列子集的最后前导序列索引；
方式四：通知每个前导序列子集的起始前导序列索引以及每个前导序列子集的前导序列数量；
方式五：通知每个前导序列子集的起始前导序列索引和最后前导序列索引；以及
方式六：通过指示基本序列资源池中首个序列索引、基本序列池中序列数量、以及可用的覆盖码索引范围，其中终端的前导序列子集按照如下方式形成：对于M个子集，定义或预先设定M个覆盖码和一个基本序列资源池，第m个前导序列子集由该基本序列资源池和第m个覆盖码组成。
24.如权利要求21所述的基站的随机接入方法，其中，
所述基站根据所确定的波束个数，为终端配置与所述波束个数相对应的数量的CSI-RS或SRS并且将所配置的CSI-RS或SRS发送给终端。
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