CN112399632A - 一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法 - Google Patents

一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法 Download PDF

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CN112399632A CN202011231453.7A CN202011231453A CN112399632A CN 112399632 A CN112399632 A CN 112399632A CN 202011231453 A CN202011231453 A CN 202011231453A CN 112399632 A CN112399632 A CN 112399632A
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Abstract

本发明提供一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法，属于无线通信技术领域。本发明包括如下步骤：第一类终端接收基站发送的第一指示信息；所述第一类终端根据第一指示信息及第二类终端的随机接入序列长度计算随机接入序列长度；所述第一类终端生产随机接入信号；所述第一类终端选择一个随机接入信道发送随机接入信号。本发明的有益效果为：尽量降低随机接入信道的开销，同时，保障5G网络下非物联网终端的随机接入成功率不受到影响。

Description

一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法。
背景技术
5G将满足人们再居住、工作、休闲和交通等更重区域的多样化业务需求，即便在密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密度、超高链接数密度、超高移动性特征的场景，也可以为用户提供超高清饰品、虚拟现实、增强实现、云桌面、在线游戏等极致业务体验，与此同时，5G还将渗透到物联网及各种行业领域，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合、有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。
5G应用场景可以分为两大类，即移动宽带(MBB，MobileBroadband)和物联网(IoT，Internet Of Things)。其中，移动宽带接入的主要技术需求是高容量，提供高数据速率，以满足数据业务需求的不断增长。物联网主要是受机器通信(MTC，Machine TypeCommunication)需求的驱动，可以进一步分为两种类型，包括低速率的海量机器通信(mMTC，MassiveMachine TypeCommunication)和低时延高可靠的机器通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications,URLLC))。其中，对于mMTC，海量节点低速率接入，传输的数据包通常较小，间隔时间会相对较长，这类节点的成本和功耗通常也会很低；对于URLLC，主要面向实时性和可靠性要去比较高的机器通信，例如，实时警报、实时监控等。
针对mMTC，由于需要接入5G系统的mMTC终端数量非常巨大，如果直接为这些mMTC终端预留足够多的随机接入信道资源来保证这些终端可以成功接入5G系统，那么对于随机接入信道资源的开销是异常巨大的。
基于上述分析，本发明提出一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法。
本发明包括如下步骤：
S1：第一类终端接收基站发送的第一指示信息；
S2：所述第一类终端根据第一指示信息及第二类终端的随机接入序列长度计算随机接入序列长度；
S3：所述第一类终端生产随机接入信号；
S4：所述第一类终端选择一个随机接入信道发送随机接入信号，
其中，所述第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的频域资源位于第二类终端发送随机接入信令所使用的随机接入信道的频域资源中，
第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的时域资源位于基站配置的转换时间窗内，第二类终端为基站配置给第二类终端的随机接入序列长度及在配置的转换时间窗内使用的随机接入序列长度已知的终端。
本发明作进一步改进，还包括步骤S5：当所述第一类终端发送所述随机接入信号之后，没有收到基站的响应消息时，所述终端的操作包括如下步骤：
当所述第一类终端没有收到新的基站发送的第一指示信息，则所述第一类终端重新在配置的随机接入信道上发送随机接入信号；
当所述第一类终端收到新的基站发送的第一指示信息，则所述第一类终端根据新的基站发送的第一指示信息，执行步骤S2-S4。
本发明作进一步改进，在步骤S1中，所述第一指示信息包括以下信息：
第一类终端数量等级；
推荐的第一类终端使用的随机接入序列长度；
转换时间窗长度；
为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量。
本发明作进一步改进，步骤S2中，所述第二类终端的随机接入序列长度由第一类终端与第二类终端通信获取，或由基站发送给第一类终端获取，所述第一类终端使用的随机接入序列长度NType1的取值为小于或者等于
Figure BDA0002765357140000021
的最大质数，其中，所述
Figure BDA0002765357140000022
为第二类终端在转换时间窗内使用的随机接入序列长度，
Figure BDA0002765357140000023
的取值为小于或者等于
Figure BDA0002765357140000024
的最大质数，C为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量；NGap,Min为最小的频域保护间隔；
Figure BDA0002765357140000025
为实际使用的频域保护间隔；NType2为基站通过信令配置给第二类终端的随机接入序列长度。
本发明作进一步改进，步骤S3中，所述第一类终端生产随机接入信号的计算公式为：
Figure BDA0002765357140000031
其中，xu(n,q)为第一类终端的随机接入信号的表达式，u和q的取值由基站配置，每个第一类终端的{u，q}的取值不同；n的取值为满足0≤n≤NType1-1的整数。
本发明作进一步改进，当在所述转换时间窗内为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为1时，所述随机接入信道的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引，
当在所述转换时间窗内为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为2个时，所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引为：
第一个所述随机接入信道的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引
Figure BDA0002765357140000032
第二个以上所述随机接入信道的起始子载波的索引为：
Figure BDA0002765357140000033
其中，
Figure BDA0002765357140000034
为基站配置的第二类终端的随机接入信道的起始子载波索引。
本发明作进一步改进，所述基站配置的转换时间窗为周期配置。
本发明作进一步改进，所述转换时间窗的周期为K倍的所述第二类终端发送随机接入信令所使用的随机接入信道的配置周期，其中，K为大于等于1的整数。
本发明作进一步改进，当存在多个转换时间窗时，所述基站通过第二指示信息指示多个转换时间窗内配置的所述第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的所述转换时间窗的索引信息。
本发明作进一步改进，所述第二指示信息通过长度为T比特映射指示，其中T为大于等于1的整数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在保障物联网终端可以成功接入系统的前提下，尽量降低随机接入信道的开销。同时，保障5G网络下非物联网终端的随机接入成功率不受到影响。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明实施例1的随机接入信道资源分配示意图；
图3为本发明实施例2的随机接入信道资源分配示意图；
图4为本发明实施例3的随机接入信道资源分配示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，包括如下步骤：
步骤S1：第一类终端接收基站发送的第一指示信息。
所述第一指示信息用于所述第一类终端计算其随机接入信号使用的随机接入序列的长度。本例中，所述第一类终端为物联网终端。
所述第一指示信息指示包括以下信息：
第一类终端数量等级；
推荐的第一类终端使用的随机接入序列长度；
转换时间窗长度；
为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量。
其中，所述第一类终端数量等级信息可以反映出当前基站内需要接入的第一类终端的数量，如果所述第一类终端数量等级较高，为了避免频繁的接入碰撞而导致的接入失败，所述第一类终端可以选择切换至其他基站，以便加快接入系统。如果所述第一类终端数量等级较低，则所述第一类终端可以继续进行随机接入过程。
所述推荐的第一类终端使用的随机接入序列长度，是基站根据当前第一类终端数量等级，给出的参考的随机接入序列长度。最终所述第一类终端还需要计算实际使用的随机接入序列长度。
所述转换时间窗长度是用来确定所述第一类终端的随机接入信道资源的时域位置。优选的，所述第一类终端的随机接入信道资源的时域位置位于所述转换时间窗内。
所述为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量，是用来确定所述第一类终端的随机接入信道资源的在频域上频分复用的数量。
例如，第一指示信息内容如表1所示，并且第一指示信息的索引为“2”，则第一类终端数量等级为Level2(等级越高说明当前基站内需要接入的第一类终端的数量越多)，推荐的随机接入序列长度为H2，转换时间窗长度为W2，采用频分复用的随机接入信道数量为2。
Figure BDA0002765357140000041
Figure BDA0002765357140000051
表1第一指示信息内容
步骤S2：所述第一类终端根据第一指示信息及第二类终端的随机接入序列长度计算随机接入序列长度。
作为本发明的一个实施例，所述指示信息包括第一类终端数量等级、推荐的第一类终端使用的随机接入序列长度、转换时间窗长度、为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量。
所述第二类终端的随机接入序列长度由第一类终端与第二类终端通信获取，或由基站发送给第一类终端获取。
当所述第一类终端接收到所述第一指示信息后，确定继续进行随机接入流程后，所述第一类终端根据接收到所述第一指示信息计算所述第一类终端使用的随机接入序列长度，所述第一类终端使用的随机接入序列长度NType1的取值为小于或者等于
Figure BDA0002765357140000052
的最大质数，其中，所述
Figure BDA0002765357140000053
为第二类终端在转换时间窗内使用的随机接入序列长度，
Figure BDA0002765357140000054
的取值为小于或者等于
Figure BDA0002765357140000055
的最大质数，C为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量；NGap,Min为最小的频域保护间隔；
Figure BDA0002765357140000056
为实际使用的频域保护间隔；NType2为基站通过信令配置给第二类终端的随机接入序列长度。
本例中，所述第二类终端为MBB终端。
例如，NType2＝839，
Figure BDA0002765357140000057
C＝2，NGap,Min＝24，则NType1计为小于等于134的最大质数，即NType1＝131。而
Figure BDA0002765357140000058
通过计算得到
Figure BDA0002765357140000059
步骤S3：所述第一类终端生产随机接入信号。
作为本发明的一个实施例，所述第一类终端生产随机接入信号的计算公式为：
Figure BDA0002765357140000061
其中，xu(n,q)为第一类终端的随机接入信号的表达式，u和q的取值由基站配置，每个第一类终端的{u，q}的取值不同；n的取值为满足0≤n≤NType1-1的整数。
步骤S4：所述第一类终端选择一个随机接入信道发送随机接入信号。
所述第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的频域资源位于第二类终端发送随机接入信令所使用的随机接入信道的频域资源中，
第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的时域资源位于基站配置的转换时间窗内，第二类终端为基站配置给第二类终端的随机接入序列长度及在配置的转换时间窗内使用的随机接入序列长度已知的终端。
当在所述转换时间窗内为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为1时，所述随机接入信道的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引,
当在所述转换时间窗内为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为2个时，所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引为：
第一个所述随机接入信道的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引
Figure BDA0002765357140000062
第二个以上所述随机接入信道的起始子载波的索引为：
Figure BDA0002765357140000063
其中，
Figure BDA0002765357140000064
为基站配置的第二类终端的随机接入信道的起始子载波索引。例如，当为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为2时，并且NType2＝839，
Figure BDA0002765357140000065
NType1＝131，
Figure BDA0002765357140000067
则第一个所述随机接入信道的起始子载波的索引为：0。第二个所述随机接入信道的起始子载波的索引为：708。
优选的，为了支持配置更多的所述第一类终端可用的随机接入信道，则所述转换时间窗为周期配置，则所述第一类终端可用的随机接入信道周期性的配置。
优选的，所述转换时间窗的周期为K倍的所述第二类终端发送随机接入信令所使用的随机接入信道的配置周期。基站可以根据实际系统中所述第一类终端的数量灵活调整K的取值，进而去灵活调整所述第一类终端可用的随机接入信道的数量。其中，K为大于等于1的整数。
优选的，当存在多个所述多个转换时间窗时，所述基站通过第二指示信息指示所述多个转换时间窗内配置了所述第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的所述转换时间窗的索引信息。基站可以更加灵活的控制实际系统中所述第一类终端可用的随机接入信道的数量。
优选的，所述第二指示信息通过T长的比特映射(bitmap)指示，其中T为大于等于1的整数。
所述第一类终端在选择的随机接入信道上发送随机接入信号给基站。
作为本发明的一个优选实施例，本例还包括步骤S5：当所述第一类终端发送所述随机接入信号之后，没有收到基站的响应消息时，所述第一类终端进行以下处理：
当所述第一类终端没有收到新的基站发送的第一指示信息，则所述第一类终端重新在配置的随机接入信道上发送随机接入信号；
当所述第一类终端收到新的基站发送的第一指示信息，则所述第一类终端需要重新计算所述第一类终端使用的随机接入序列长度，根据随机接入序列的长度生产随机接入信号，选择一个随机接入信道重新发送所述随机接入信号。
从而提高所述第一类终端接入物联网的成功率。
实施例1：
在一个5G无线通信系统中，存在大量的物联网终端(第一类终端)和MBB终端(第二类终端)。第二类终端的随机接入信道资源配置如图2所示，在子帧N至子帧N+K+1上都配置了第二类终端的随机接入信道资源，并且频域资源长度为NType2。当基站为第一类终端配置的转换时间窗长度为K且对应子帧N+1至子帧N+K时，则所述第一类终端的随机接入信道资源的时域位置位于所述转换时间窗内，也就是位于子帧N+1至子帧N+K内。
所述子帧N+1至子帧N+K中既包括第一类终端的随机接入信道资源又包括第二类终端的随机接入信道资源。
所述第一类终端根据下面步骤计算所述第一类终端使用的随机接入序列长度，NType1，为：
NType1取值为小于或者等于
Figure BDA0002765357140000071
的最大质数。
其中，
Figure BDA0002765357140000081
和C是根据基站发送的第一指示信息从表1中获取。本实施例中第一指示信息为“2”，则C＝2。
然后，所述第一类终端根据随机接入序列的长度NType1，生产随机接入信号xu(n，q)。
本实施例中，第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为2，这2个随机接入信道的起始子载波的索引为：
第一类终端随机接入信道资源1的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引，
Figure BDA0002765357140000082
第一类终端随机接入信道资源2的起始子载波的索引为：
Figure BDA0002765357140000083
所述第一类终端随机选择一个随机接入信道用来发送所述随机接入信号。
实施例2：
基于实施例1，当第二类终端的随机接入信道配置周期为10ms时，如图3所示，每10ms存在一个第二类终端的随机接入信道资源(第二类终端的随机接入信道资源从横道表示)。当所述转换时间窗为周期配置，且所述转换时间窗的周期为2倍的所述第二类终端的随机接入信道的配置周期时，所述转换时间窗包括图3中第2,4,6,8个10ms。也就是说，在图3中，第2,4,6,8个10ms内同时存在第一类终端(第一类终端的随机接入信道资源从竖道表示)和第二类终端的随机接入信道资源。
实施例3：
基于实施例2，进一步的，所述基站通过第二指示信息指示所述多个转换时间窗内配置了所述第一类终端的随机接入信道的所述转换时间窗的索引信息。如图4所示，所述转换时间窗包括第2,4,6,8个10ms。所述第二指示信息指示通过4bit长的比特映射(bitmap)指示。其中，置“1”的bit位表示对应的转换时间窗内配置了所述第一类终端的随机接入信道；置“0”的bit位表示对应的转换时间窗内没有配置了所述第一类终端的随机接入信道。
本实施例中，第二指示信息的bitmap＝1011，则表示第2,6,8个10ms内配置了所述第一类终端的随机接入信道，如图4所示。所述第一类节点只能从第2,6,8个10ms选择随机接入信道发送随机接入信号给基站。
结合以上对本发明具体实施方式的详细描述可以看出，与现有技术相比，本发明的有益效果为：在保障物联网终端可以成功接入系统的前提下，尽量降低随机接入信道的开销。同时，保障5G网络下非物联网终端的随机接入成功率不受到影响。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：第一类终端接收基站发送的第一指示信息；
S2：所述第一类终端根据第一指示信息及第二类终端的随机接入序列长度计算随机接入序列长度；
S3：所述第一类终端生产随机接入信号；
S4：所述第一类终端选择一个随机接入信道发送随机接入信号，
其中，所述第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的频域资源位于第二类终端发送随机接入信令所使用的随机接入信道的频域资源中，
第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的时域资源位于基站配置的转换时间窗内，第二类终端为基站配置给第二类终端的随机接入序列长度及在配置的转换时间窗内使用的随机接入序列长度已知的终端。
2.根据权利要求1所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：还包括步骤S5：当所述第一类终端发送所述随机接入信号之后，没有收到基站的响应消息时，所述终端的操作包括如下步骤：
当所述第一类终端没有收到新的基站发送的第一指示信息，则所述第一类终端重新在配置的随机接入信道上发送随机接入信号；
当所述第一类终端收到新的基站发送的第一指示信息，则所述第一类终端根据新的基站发送的第一指示信息，执行步骤S2-S4。
3.根据权利要求1或2所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：在步骤S1中，所述第一指示信息包括以下信息：
第一类终端数量等级；
推荐的第一类终端使用的随机接入序列长度；
转换时间窗长度；
为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量。
4.根据权利要求3所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：步骤S2中，所述第二类终端的随机接入序列长度由第一类终端与第二类终端通信获取，或由基站发送给第一类终端获取，所述第一类终端使用的随机接入序列长度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的取值为小于或者等于
Figure DEST_PATH_IMAGE002
的最大质数，其中，所述
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为第二类终端在转换时间窗内使用的随机接入序列长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
的取值为小于或者等于
Figure DEST_PATH_IMAGE005
的最大质数，C为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为最小的频域保护间隔；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为实际使用的频域保护间隔；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为基站通过信令配置给第二类终端的随机接入序列长度。
5.根据权利要求4所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：步骤S3中，所述第一类终端生产随机接入信号的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为第一类终端的随机接入信号的表达式，u和q的取值由基站配置，每个第一类终端的{u，q}的取值不同；n的取值为满足
Figure DEST_PATH_IMAGE011
的整数。
6.根据权利要求5所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：当在所述转换时间窗内为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为1时，所述随机接入信道的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引,
当在所述转换时间窗内为第一类终端配置的采用频分复用的随机接入信道的数量为2个时，所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引为：
第一个所述随机接入信道的起始子载波的索引为：所述第二类终端发送所述随机接入信号使用的随机接入信道的起始子载波的索引
Figure DEST_PATH_IMAGE012
；
第二个以上所述随机接入信道的起始子载波的索引为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
：
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为基站配置的第二类终端的随机接入信道的起始子载波索引。
7.根据权利要求1或2所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：所述基站配置的转换时间窗为周期配置。
8.根据权利要求7所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：所述转换时间窗的周期为K倍的所述第二类终端发送随机接入信令所使用的随机接入信道的配置周期，其中，K为大于等于1的整数。
9.根据权利要求8所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：当存在多个所述转换时间窗时，所述基站通过第二指示信息指示多个转换时间窗内配置的所述第一类终端发送随机接入信号所使用的随机接入信道的所述转换时间窗的索引信息。
10.根据权利要求9所述的灵活的物联网随机接入信号的发送方法，其特征在于：所述第二指示信息通过长度为T比特映射指示，其中T为大于等于1的整数。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105517182A (zh) * 2014-09-26 2016-04-20 中兴通讯股份有限公司 一种随机接入信令的发送方法及装置
CN105744639A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 中兴通讯股份有限公司 随机接入配置信息发送、接收方法及装置
WO2018234851A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) RANDOM ACCESS PROCEDURE FOR MASSIVE MTC DEVICES

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