CN114125980B - 随机接入方法、装置、终端设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提出了一种随机接入方法、装置、终端设备和介质，其中，上述随机接入方法中，获取多个小区的系统信息；选择出第一接入小区，发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区；当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，选择出候选小区，发送随机接入请求，以接入候选小区所属的基站；接收返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站。采用本申请的方法进行随机接入时，选择信号质量最好的小区进行接入，接入失败时则不再竞争该小区，选择出信号质量次一级的小区进行重新连接，从而提高了UE的接入成功率，减少了接入等待时间，提高了用户体验。
Description
【技术领域】
本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种随机接入方法、装置、终端设备和介质。
【背景技术】
无线通信(Wireless communication)是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯，利用收音机、无线电等都可以进行无线通讯。无线通信系统被广泛部署以提供诸如电话、视频、消息接发和广播等电信服务，用于满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。
无线通信的第一步是用户请求接入网络，现在许多的无线通信的电信协议如5GNR协议、4G长期演进协议(LTE)都采用随机接入的方式进行接入。
随机接入使终端与网络建立连接成为可能。诚如其名，这样的接入的发起以及采用的资源具有随机性，使得接入成功也具有随机性。例如，随机接入过程中，UE(UserEquipment，用户设备)会调用MAC(Medium Access Control)层向周围信号最强的小区发起RACH(Random Access Channel，随机接入信道)接入请求。该种接入方式在实际使用中，特别是部分人口密集应用场景如像体育馆，火车站，机场码头等地方，会使得某个小区同一时间内收到数量巨大的UE接入请求，这其中，只有部分被随机中选中的UE才能够接入网络，而其他UE则不能接入网络。
【发明内容】
本申请实施例提供了一种随机接入方法、装置、终端设备和介质，以提高了接入成功率，减少了接入等待时间。
第一方面，本申请实施例提供一种随机接入方法，应用于电子终端设备，所述方法包括：获取多个小区的系统信息；基于所述多个小区的系统信息选择出第一接入小区，依据所述第一接入小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区；当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，基于所述多个小区的系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息且信号质量足以维持驻网的小区的集合；从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站；接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站。
上述随机接入方法中，在进行随机接入时，优先选择信号质量最好的小区进行接入，接入失败时则不再竞争该小区，从系统信息中选择出信号质量次一级的小区进行重新连接，从而提高了UE的接入成功率，减少了接入等待时间，提高了用户体验。
其中一种可能的实现方式中，从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，包括：在所述小区列表中筛选出多个随机资源不冲突的小区，并在筛选结果随机选择至少一个小区作为候选小区；向每个候选小区的基站发起随机接入请求，以接入基站。
其中一种可能的实现方式中，所述随机资源不冲突的小区，包括以下至少一种情况：A、随机接入信道不位于同一时隙或者时序不重叠的同频小区；B、随机接入信道在时序上不重叠的异频小区；C、信号质量不冲突的小区；D、发射功率余量不冲突的小区。
其中一种可能的实现方式中，当所述候选小区为多个时，所述接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站，包括：接收接入响应消息，只接入首个接入响应消息对应的基站，丢弃除所述首个接入响应消息外其他的接入响应消息。
其中一种可能的实现方式中，从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，包括：将小区列表中的所有小区作为候选小区；按照信号质量由高到低向候选小区逐个发起随机接入请求，直到接入任意基站。
第二方面，本申请实施例提供一种随机接入装置，设置在终端设备中，所述随机接入装置包括：获取模块，用于获取多个小区的系统信息；第一请求模块，用于基于所述多个小区的系统信息选择出第一接入小区，依据所述第一接入小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区；小区列表生成模块，用于当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，基于所述多个小区的系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息且信号质量足以维持驻网的小区的集合；第二请求模块，用于从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站；接入模块，用于接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站。
其中一种可能的实现方式中，所述第二请求模块，包括：第一选择子模块，用于在所述小区列表中筛选出多个随机资源不冲突的小区，并在筛选结果随机选择至少一个小区作为候选小区；第一请求子模块，用于向每个候选小区的基站发起随机接入请求，以接入基站。
其中一种可能的实现方式中，所述装置还包括：所述第二请求模块，包括：第二选择子模块，用于将小区列表中的所有小区作为候选小区；第二请求子模块，用于按照信号质量由高到低向候选小区逐个发起随机接入请求，直到接入任意基站。
第三方面，本申请实施例提供一种终端设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面提供的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面提供的方法。
应当理解的是，本申请实施例的第二～四方面与本申请实施例的第一方面的技术方案一致，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。
【附图说明】
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
图1为本申请一个实施例提供的随机接入方法的流程图；
图2为本申请另一个实施例提供的随机接入方法的流程图；
图3为本申请再一个实施例提供的随机接入方法的流程图；
图4为本说明书一个实施例提供的随机接入装置的结构示意图；
图5为本说明书另一个实施例提供的随机接入装置的结构示意图；
图6为本说明书再一个实施例提供的随机接入装置的结构示意图；
图7为本说明书一个实施例提供的终端设备的结构示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本说明书的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本说明书保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
现有相关技术中，当UE想要入网时，只向信号质量最好的那个小区发起RACH接入请求。在存在的UE数量巨大的场景下，使用该种接入方法，会导致一些UE不能快速接入网络，使得UE的接入失败率较高，接入耗时长，影响了用户的体验。
基于以上问题，本申请实施例提供一种随机接入方法，当进行随机接入时，优先选择信号质量最好的小区进行接入，接入失败时则不再竞争该小区，从系统信息中选择出信号质量次一级的小区进行重新连接，从而提高了UE的接入成功率，减少了接入等待时间，提高了用户体验。
本申请的方法适用于电子终端设备，该电子终端设备是指无线通信中的UE，UE被称为User Equipmen、用户终端、用户设备等，示例包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型设备、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、相机、游戏控制台、平板设备、智能设备、可穿戴设备、交通工具、电表、气泵、大型或小型厨房器具、健康护理设备、植入物、显示器、或任何其他类似的功能设备。一些UE可被称为IoT设备(例如，停车计时器、气泵、烤箱、交通工具、心脏监视器等)。UE也可被称为站、移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端、或某个其他合适术语。
图1为本申请一个实施例提供的随机接入方法的流程图，如图1所示，上述随机接入方法可以包括：
步骤101，获取多个小区的系统信息。
在无线通信中，UE可能没有连接到网络时，UE可能不具有可用于向网络通知其期望连接的所分配资源，对于可能没有连接到网络UE，UE需要试图接入无线蜂窝网络(例如，试图建立连接)，UE需要向基站发起用于初始网络接入的RACH规程，以使UE接入基站。示例的，UE可在共享介质—RACH上发送请求。如果UE是NB—IoT和/或eMTC设备，则可以使用的共享介质是NB—IoT物理随机接入信道(NPRACH)。
基站也可被称为接入网元、gNB、B节点、演进型B节点(eNB)、接入点、基收发机站、无线电基站、无线电收发机、收发机功能、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、或某个其他合适的术语。基站可包括宏蜂窝小区(高功率蜂窝基站)和/或小型蜂窝小区(低功率蜂窝基站)。宏蜂窝小区包括基站。小型蜂窝小区包括毫微微蜂窝小区、微微蜂窝小区和微蜂窝小区。
基站为其所接入的UE提供了去往EPC的接入点。EPC可包括移动性管理实体(MME)、其他MME、服务网关、多媒体广播多播服务(MBMS)网关、广播多播服务中心(BM—SC)和分组数据网络(PDN)网关。其中，服务网关自身连接到PDN网关。PDN网关提供UE的IP地址分配以及其他功能。PDN网关和BM—SC被连接到IP服务。IP服务可包括因特网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)、PS流送服务和/或其他IP服务。
但是，UE并不能直接向基站发起随机接入请求，UE需要基于基站的系统信息才能向基站发起RACH规程。例如，基站在SIB(System information block，系统信息块)中传送指示以促成在RACH规程期间的早期数据传输，而UE可以至少部分地基于SIB中的指示来执行早期数据传输。
UE发起随机接入的场景，包括：
场景a.从RRC空闲状态转移到RRC连接状态时，发起的随机接入。
场景b.无线链路连接失败后发起的RRC重连。
场景c.RRC_CONNECTED状态下，当有上行数据传输时，但检测到上行失步。
场景d.UE有上行数据发送，但没有SR资源。
场景e.切换过程。
场景f.RRC_CONNECTED状态下，当下行有数据传输时，但检测到上行失步。
从上述场景中，可以看出UE并非仅限于初始入网时会发起随机接入，其也有可能在入网后发起，因此对于发起随机接入的系统信息的获取，可以分为有历史的系统信息的场景，没有历史的系统信息的场景两种。
没有历史的系统信息的情况，如果UE是第一次入网等，UE需要进行小区搜索，与基站进行早期数据传输，以获取系统信息，即，UE开始发起接入时需要先对周围的基站拥有的小区进行搜索，获取每个小区的系统信息块，寻找合适的小区进行驻留。
或者，UE为是移动式的UE情况下，为了保证移动性，也必须同时不停的对临近的小区进行搜索，以实时寻找周围最合适的小区。
在UE的小区搜索过程中，UE会获取小区的频率以及符号进行同步。完成了频率和时间同步之后，获得的系统信息，系统信息(System Information)分为MIB(MasterInformation Block，主要信息块)和一系列的SIB(System Information Block，系统信息块)，MIB是基站通过BCH进行广播的，而BCH和同步信号(PSS/SSS)组合在一起，统称SSBLOCK(SSB)，也叫同步信号块。MIB是一个小区里面必须广播的系统信息，这是因为在随机接入过程中MIB中的前4个参数是必需的。在获取MIB之后，UE必须要获取下一个系统消息就是SIB1。
SIB1，全程为System information block Type1，在UE与接入网元的网络进行初始同步并获取MIB后，UE会开始收听携带单元访问相关信息的SIB1。SIB1通过BCCH->DL-SCH->PDSCH频道传输，它始终以无线电帧的子帧#5发送，并继续以不同冗余版本在每个20ms中重送相同的消息。每80ms传输一个新的SIB1。SIB1中携带中多种信息如PLMN身份列表、小区接入相关信息、小区选择信息等等。
对于存在的部分特殊场景，如有历史的系统信息、无需更新系统信息的情况下，UE直接获取历史缓存的系统信息。
步骤102，基于所述多个小区的系统信息选择出第一接入小区，依据所述第一接入小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区。
UE依据所获取的所有系统信息，特别是SIB1信息，从中挑选中允许驻留且信号质量最好的小区，将这一被挑选出的小区称为第一接入小区。
在实际实施中，是由UE的物理层Physical负责BCH、PSS/SSS同步信号的接收，因此物理层会接收到基站发送的系统信息，因此，该步骤中的依据所述系统信息选择出第一接入小区，在实施中可以设置为由UE的物理层执行，由物理层依据接收的系统信息选择出允许驻留且信号质量最好的小区，将其上报给MAC(Medium Access Control)层。
MAC层读取第一接入小区对应的系统信息，并依据该系统信息发起随机接入，以接入第一接入小区所属的基站。
随机接入有两种模式：基于竞争模式和基于非竞争模式。这两种模式的随机接入过程的流程是不同的，适用于不同的场景。基于竞争模式的随机接入在下面的应用过程中适用以上场景a至d。基于非竞争模式的随机接入在应用过程中适用于以上场景e至f。
UE根据自己的实际场景，选择随机接入模式，发起随机接入。
基于竞争的随机接入流程为：
步骤一、UE用Msg1发送随机接入前导；
Msg1是由UE向基站发送的消息，对于Msg1中包括的随机接入前导的配置，需要UE针对选取的小区(如第一接入小区)，依据该小区自身配置采用相应的Preamble分别向来发起RACH接入请求。例如，UE需要根据竞争性随机接入中Msg3的数据量大小和当前环境下的路径损耗来确定使用不同组的前导码，或者，UE还可以依据自身的传输次数来选择前导码：UE需要控制自己的PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER不能超过pambleTxMax。
步骤二、基站向UE反馈随机接入响应消息。
基站若正确解出了前导码，则依据前导码反馈Msg2给UE，Msg2中包括随机接入响应(Random Access Response，简称RAR)。Msg2是一个独立的协议数据单元(ProtocolmData Unit,PDU)，该PDU是由基站的MAC层组织的，并在下行共享信道(DownLink ShareChannel,DL-SCH)上发送。Msg2信息中可能包括不同用户设备传输的前导码，可以在同一时刻响应不同用户设备的随机接入连接请求。UE检测响应消息，如果该消息中携带了之前发送的前导码标识符，则说明响应消息被对应的UE收到。
步骤三、UE发送终端反馈消息3(Msg3)给基站。
UE收到随机接入响应消息后，获取基站分配的为Msg3发送使用的资源，并传输Msg3。Msg3传输失败后，可以进行HARQ的重传。Msg3传送使用的资源数需要保证不小于56bits。
基站接收Msg3失败时，会在专用控制信道(Dedicated Control Channel，DCCH)上通知UE。针对不同的接入情况，Msg3中传输的内容是不同的。
步骤四、竞争解决(Msg4)。
Msg4为下行消息，由基站发给UE，Msg4和Msg3的内容是相对应的。例如，对于用户设备接入的场景如初始连接和连接重建，如果基站成功接收到用户设备发送的Msg3，会将接收到得多个用户设备的Msg3作为用户设备的竞争解决标识组成CCCH SDU发送给UE。UE收到MAC层控制单元之后，会与用户设备之前发送的Msg3的高层标识比较，如果相同则证明该用户设备定为竞争成功。此时，用户只有临时C-RNTI，即TC-RNTI，用于对PDCCH加扰后调度。如果接入成功，UE将该TC-RNTI作为自己的专用C-RNTI。
对于基于非竞争的随机接入，其步骤包括：
非竞争的随机接入时有基站指示用户设备进行的，基站会指示给UE特定的前导码和随机接入物理信道资源。
步骤a、基站发送随机接入指示(Msg0)
Msg0是下行消息，有基站发给UE。如果基站有数据需要发送给用户设备或者用户执行切换时。基站会发送消息给用户设备，指示用户设备执行非竞争的随机接入。随机接入指示消息中包括基站指示用户设备执行随机接入使用的前导码索引和物理信道资源，该前导码是由基站自行保留的，并不会在系统消息中通知所有用户设备。
步骤b、发送前导码(Msg1)
Msg1为上行消息，由UE发送给基站，基站将传送具体前导码和物理信道资源给UE执行随机接入。如果基站给当前用户设备分配了多个物理随机接入时频资源，则UE在首个包含传输资源的子帧中随机选择一个资源用于前导码的传输。
步骤c、随机接入响应(Msg2)
Msg2为下行消息，是由基站发送给UE的。基站接收到用户设备发送的前导后会向UE发送响应消息。非竞争的随机接入的响应消息，其内容与竞争的随机接入的响应消息时相同的。一条信息中可以包括不同用户设备的不同响应。假如再随机接入响应规定的窗口时间内，UE接收到正确的响应消息失败，那么UE此次接入失败。则UE会在基站支持的下一个时频块上重新进行非竞争的随机接入。
步骤103，当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，基于所述多个小区的系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息且信号质量足以维持驻网的小区的集合。
当接入第一接入小区的基站失败时(采用竞争随机接入，UE没有接收到Msg4或者采用非竞争的随机接入，UE没有接收到Msg2)，与现有的随机接入规程相反的，UE不再竞争这一小区(进行重连、等待等)，而是依据系统消息选择出信号质量较差的小区(相对于信号质量最好而言的其他小区)进行连接，以求增加接入成功率，减小接入等待时间。
UE指示物理层依据所获取到的系统信息再次对小区进行筛选，将筛选出的多个小区生成小区列表。上述小区筛选过程中的筛选条件必须包括：UE已经接收到小区的系统信息(特别是SIB1)且小区信号质量足以维持驻网。应当注意，以上筛选出的小区不应当包含此前已经使用过的第一接入小区。
以上对SIB1的解释，已经说明SIB1中记录有小区的多种信息，UE可以通过SIB1对小区的质量进行判断。如果没有接收到SIB1，则UE无法对小区的状况进行判断，其很有可能状况很差，且可能后续的SIB也已经缺失，UE无法进行接入的。因此，将缺失SIB1的小区进行排除，选择已经接收到SIB1并且信号质量能够维持驻网的小区作为备选的小区，尝试接入。
步骤104，从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站。
从物理层上报小区列表中选择出一个或者多个小区作为候选小区，与上述步骤102类似的，UE的MAC层依据所选中的候选小区的系统信息，向候选小区所属的基站发起随机接入请求，以接入基站。
步骤105，接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站。
当UE接收候选小区的基站返回的接入响应消息(采用竞争随机接入，则是接收到Msg4或者采用非竞争的随机接入，则是接收到Msg2)，则说明基站允许UE进行接入，则UE可以进行接入，如竞争随机接入中，UE使用由临时C-RNTI加扰的PDCCH调度进行接入。
上述随机接入方法中，获取多个小区的系统信息，基于所述系统信息选择出信号质量最好的接入小区，进行接入，当接入基站失败时，基于所述系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息块且信号质量足以维持驻网的小区的集合，从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，本申请优先选择信号质量最好的小区进行接入，接入失败时则不再竞争该小区，从系统信息中选择出信号质量次一级的小区进行重新连接，从而提高了UE的接入成功率，减少了接入等待时间，提高了用户体验。
图2为本申请另一个实施例提供的随机接入方法的流程图，如图2所示，本申请图1所示实施例中，步骤104的从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，包括：
步骤201，在所述小区列表中筛选出多个随机资源不冲突的小区，并在筛选结果随机选择至少一个小区作为候选小区。
在物理层上报的小区列表中进行筛选，筛选出多个随机资源不冲突的小区。
可选的，随机资源不冲突的小区包括以下至少一种情况：
A、随机接入信道不位于同一时隙或者时序不重叠的同频小区；
同频小区，随机接入资源不位于同一时隙或者时序不重叠。随机接入信道不位于同一时隙或者时序不重叠的同频小区，可以被筛选出来作为备选的小区。
B、随机接入信道在时序上不重叠的异频小区；
异频小区，随机接入资源在时序上不重叠。对于随机接入信道在时序上不重叠的异频小区，可以被筛选出来作为备选的小区。
C、信号质量不冲突的小区；
D、发射功率余量不冲突的小区。
其它随机接入资源不产生冲突。除随机接入信道外的其它随机接入资源比如信号质量，发射功率余量等不冲突的小区可以被筛选出来作为备选的小区。
以上说明了随机资源不冲突的条件，上述条件可以只使用一者，也可以使用多个条件。
使用多个条件进行筛选时，以上条件A、B需要并列使用的，C、D可以与A、B递进使用，即可以使用C、D筛选经过A、B后的小区。当然，在一些情况下，C、D也可以与A、B并列，将上述四者作为平行的条件进行筛选。
在筛选出的备选小区中选择至少一个小区作为RACH接入候选小区，本申请中对从备选小区中选取的候选小区的数目不进行限制，可以是一个或一个以上，所选择的数据可以依据UE的物理信号处理能力，CPU处理性能等因素来决定。
步骤202，向每个候选小区的基站发起随机接入请求，以接入基站。
对于每一个候选小区，依据该小区对应的系统信息向该小区所属的基站发送随机接入请求，以接入该基站。
进一步地，步骤202之后，步骤S105的接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站，包括：
步骤203，接收接入响应消息，只接入首个接入响应消息对应的基站。
允许接入的话，小区的基站都会对该小区的随机接入请求都进行回应。
则在步骤202中，UE向每个候选小区的基站都发起随机接入请求的情况下，如果多个小区都允许接入，则UE会收到多个接入响应消息。此时，UE只接入首个接入响应消息对应的基站。从UE的角度考虑，UE需要的是尽快接入基站，建立网络连接，为用户进行服务，因此UE对一旦接收到一个接入响应消息，就依据该接入响应消息进行接入，不必等待其他接入响应消息。
步骤204，丢弃除所述首个接入响应消息外其他的接入响应消息。
UE丢弃/不处理其它小区的RACH接入成功消息。
图3为本申请再一个实施例提供的随机接入方法的流程图，如图3所示，本申请图1所示实施例中，步骤104的从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，包括：
步骤301，将小区列表中的所有小区作为候选小区。
MAC将物理层上报的小区列表中的所有小区作为候选小区，或者，在一种实施方式中，MAC可以将物理层上报的所有小区标记为未使用。
步骤301，按照信号质量由高到低向候选小区逐个发起随机接入请求，直到接入任意接入网元。
MAC将物理层上报的小区列表中的所有小区作为候选小区，将候选小区按照信号质量由高到低的顺序进行排布，并按照排布的顺序逐个发起随机接入。
或者，在一种实施方式中，该步骤的实施方法可以为：
MAC选取已经标记为未使用且信号质量最好的小区并向其发起RACH接入请求；
如果该RACH接入失败，则将RACH接入失败的小区标记为已使用，重新执行上一步。
如果该RACH接入失败，则接入基站，结束随机接入规程。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
图4为本发明一个实施例提供的随机接入装置的结构示意图，上述随机接入装置设置在终端设备中，如图4所示，上述随机接入装置可以包括：获取模块41、第一请求模块42、小区列表生成模块43、第二请求模块44和接入模块45；
其中，获取模块41，用于获取多个小区的系统信息；
第一请求模块42，用于基于所述多个小区的系统信息选择出第一接入小区，依据所述第一接入小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区；
小区列表生成模块43，用于当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，基于所述多个小区的系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息且信号质量足以维持驻网的小区的集合；
第二请求模块44，用于从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站；
接入模块45，用于接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站。
图4所示实施例提供的随机接入装置可用于执行本说明书图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。
图5为本说明书另一个实施例提供的随机接入装置的结构示意图，本实施例中，第二请求模块44，包括：
第一选择子模块51，用于在所述小区列表中筛选出多个随机资源不冲突的小区，并在筛选结果随机选择至少一个小区作为候选小区；
第一请求子模块52，用于向每个候选小区的基站发起随机接入请求，以接入基站。
图5所示实施例提供的随机接入示装置可用于执行本申请图1～图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。
图6为本说明书另一个实施例提供的随机接入装置的结构示意图，本实施例中，第二请求模块44，包括：
第二选择子模块61，用于将小区列表中的所有小区作为候选小区；
第二请求子模块62，用于按照信号质量由高到低向候选小区逐个发起随机接入请求，直到接入任意基站。
本申请实施例提供一种终端设备，上述终端设备可以包括至少一个处理器；以及与上述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：存储器存储有可被处理器执行的程序指令，上述处理器调用上述程序指令能够执行本说明书图1～图5所示实施例提供的随机接入方法。
其中，上述终端设备可以为智能手机、平板电脑或笔记本电脑等智能电子设备，本实施例对上述终端设备的形式不作限定。
示例性的，图7以智能手机为例示出了终端设备的结构示意图，如图7所示，终端设备100可以包括处理器110，外部存储器接口120，内部存储器121，通用串行总线(universalserial bus，USB)接口130，充电管理模块140，电源管理模块141，电池142，天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，音频模块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，传感器模块180，按键190，马达191，指示器192，摄像头193，显示屏194，以及用户标识模块(subscriber identification module，SIM)卡接口195等。
可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对终端设备100的具体限定。在本申请另一些实施例中，终端设备100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
处理器110可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器110可以包括应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processingunit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。
控制器可以根据指令操作码和时序信号，产生操作控制信号，完成取指令和执行指令的控制。
处理器110中还可以设置存储器，用于存储指令和数据。在一些实施例中，处理器110中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器110刚用过或循环使用的指令或数据。如果处理器110需要再次使用该指令或数据，可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取，减少了处理器110的等待时间，因而提高了系统的效率。
处理器110通过运行存储在内部存储器121中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本申请图1～图5所示实施例提供的随机接入方法。
在一些实施例中，处理器110可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路(inter-integrated circuit，I2C)接口，集成电路内置音频(inter-integrated circuitsound，I2S)接口，脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)接口，通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter，UART)接口，移动产业处理器接口(mobile industry processor interface，MIPI)，通用输入输出(general-purposeinput/output，GPIO)接口，用户标识模块(subscriber identity module，SIM)接口，和/或通用串行总线(universal serial bus，USB)接口等。
充电管理模块140用于从充电器接收充电输入。
电源管理模块141用于连接电池142，充电管理模块140与处理器110。
终端设备100的无线通信功能可以通过天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，调制解调处理器以及基带处理器等实现。
天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。终端设备100中的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。例如：可以将天线1复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中，天线可以和调谐开关结合使用。
移动通信模块150可以提供应用在终端设备100上的包括2G/3G/4G/5G等无线通信的解决方案。移动通信模块150可以包括至少一个滤波器，开关，功率放大器，低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)等。移动通信模块150可以由天线1接收电磁波，并对接收的电磁波进行滤波，放大等处理，传送至调制解调处理器进行解调。移动通信模块150还可以对经调制解调处理器调制后的信号放大，经天线1转为电磁波辐射出去。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功能模块可以被设置于处理器110中。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功能模块可以与处理器110的至少部分模块被设置在同一个器件中。
调制解调处理器可以包括调制器和解调器。其中，调制器用于将待发送的低频基带信号调制成中高频信号。解调器用于将接收的电磁波信号解调为低频基带信号。随后解调器将解调得到的低频基带信号传送至基带处理器处理。低频基带信号经基带处理器处理后，被传递给应用处理器。应用处理器通过音频设备(不限于扬声器170A，受话器170B等)输出声音信号，或通过显示屏194显示图像或视频。在一些实施例中，调制解调处理器可以是独立的器件。在另一些实施例中，调制解调处理器可以独立于处理器110，与移动通信模块150或其他功能模块设置在同一个器件中。
无线通信模块160可以提供应用在终端设备100上的包括无线局域网(wirelesslocal area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)网络)，蓝牙(bluetooth，BT)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)，调频(frequency modulation，FM)，近距离无线通信技术(near field communication，NFC)，红外技术(infrared，IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块160可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块160经由天线2接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器110。无线通信模块160还可以从处理器110接收待发送的信号，对其进行调频，放大，经天线2转为电磁波辐射出去。
在一些实施例中，终端设备100的天线1和移动通信模块150耦合，天线2和无线通信模块160耦合，使得终端设备100可以通过无线通信技术与网络以及其他设备通信。所述无线通信技术可以包括全球移动通讯系统(global system for mobile communications，GSM)，通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)，码分多址接入(codedivision multiple access，CDMA)，宽带码分多址(wideband code division multipleaccess，WCDMA)，时分码分多址(time-division code division multiple access，TD-SCDMA)，长期演进(long term evolution，LTE)，BT，GNSS，WLAN，NFC，FM，和/或IR技术等。所述GNSS可以包括全球卫星定位系统(global positioning system，GPS)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GLONASS)，北斗卫星导航系统(beidounavigation satellite system，BDS)，准天顶卫星系统(quasi-zenith satellitesystem，QZSS)和/或星基增强系统(satellite based augmentation systems，SBAS)。
终端设备100通过GPU，显示屏194，以及应用处理器等实现显示功能。
显示屏194用于显示图像，视频等。
终端设备100可以通过ISP，摄像头193，视频编解码器，GPU，显示屏194以及应用处理器等实现拍摄功能。
ISP用于处理摄像头193反馈的数据。
摄像头193用于捕获静态图像或视频。
数字信号处理器用于处理数字信号，除了可以处理数字图像信号，还可以处理其他数字信号。例如，当终端设备100在频点选择时，数字信号处理器用于对频点能量进行傅里叶变换等。
视频编解码器用于对数字视频压缩或解压缩。终端设备100可以支持一种或多种视频编解码器。这样，终端设备100可以播放或录制多种编码格式的视频，例如：动态图像专家组(moving picture experts group，MPEG)1，MPEG2，MPEG3，MPEG4等。
NPU为神经网络(neural-network，NN)计算处理器，通过借鉴生物神经网络结构，例如借鉴人脑神经元之间传递模式，对输入信息快速处理，还可以不断的自学习。通过NPU可以实现终端设备100的智能认知等应用，例如：图像识别，人脸识别，语音识别，文本理解等。
外部存储器接口120可以用于连接外部存储卡，例如Micro SD卡，实现扩展终端设备100的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口120与处理器110通信，实现数据存储功能。例如将音乐，视频等文件保存在外部存储卡中。
内部存储器121可以用于存储计算机可执行程序代码，所述可执行程序代码包括指令。内部存储器121可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可存储操作系统，至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能，图像播放功能等)等。存储数据区可存储终端设备100使用过程中所创建的数据(比如音频数据，电话本等)等。此外，内部存储器121可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件，闪存器件，通用闪存存储器(universal flash storage，UFS)等。处理器110通过运行存储在内部存储器121的指令，和/或存储在设置于处理器中的存储器的指令，执行终端设备100的各种功能应用以及数据处理。
终端设备100可以通过音频模块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放，录音等。
音频模块170用于将数字音频信息转换成模拟音频信号输出，也用于将模拟音频输入转换为数字音频信号。音频模块170还可以用于对音频信号编码和解码。
扬声器170A，也称“喇叭”，用于将音频电信号转换为声音信号。
受话器170B，也称“听筒”，用于将音频电信号转换成声音信号。当终端设备100接听电话或语音信息时，可以通过将受话器170B靠近人耳接听语音。
麦克风170C，也称“话筒”，“传声器”，用于将声音信号转换为电信号。
耳机接口170D用于连接有线耳机。耳机接口170D可以是USB接口130，也可以是3.5mm的开放移动电子设备平台(open mobile terminal platform，OMTP)标准接口，美国蜂窝电信工业协会(cellular telecommunications industry association of the USA，CTIA)标准接口。
按键190包括开机键，音量键等。按键190可以是机械按键。也可以是触摸式按键。终端设备100可以接收按键输入，产生与终端设备100的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。
马达191可以产生振动提示。
指示器192可以是指示灯，可以用于指示充电状态，电量变化，也可以用于指示消息，未接来电，通知等。
SIM卡接口195用于连接SIM卡。SIM卡可以通过插入SIM卡接口195，或从SIM卡接口195拔出，实现和终端设备100的接触和分离。终端设备100可以支持1个或N个SIM卡接口，N为大于1的正整数。SIM卡接口195可以支持Nano SIM卡，Micro SIM卡，SIM卡等。同一个SIM卡接口195可以同时插入多张卡。所述多张卡的类型可以相同，也可以不同。SIM卡接口195也可以兼容不同类型的SIM卡。SIM卡接口195也可以兼容外部存储卡。终端设备100通过SIM卡和网络交互，实现通话以及数据通信等功能。在一些实施例中，终端设备100采用eSIM，即：嵌入式SIM卡。eSIM卡可以嵌在终端设备100中，不能和终端设备100分离。
本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行本说明书图1～图5所示实施例提供的随机接入方法。
上述非暂态计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(erasable programmable read onlymemory，EPROM)或闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、射频(radio frequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本说明书操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(localarea network，LAN)或广域网(wide area network，WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
在本发明实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本说明书的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本说明书的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
需要说明的是，本申请实施例中所涉及的终端可以包括但不限于个人计算机(personal computer，PC)、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、无线手持设备、平板电脑(tablet computer)、手机、MP3播放器、MP4播放器等。
在本说明书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。
另外，在本说明书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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(processor)执行本说明书各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种随机接入方法，其特征在于，应用于电子终端设备，所述方法包括：
获取多个小区的系统信息；
基于所述多个小区的系统信息选择出第一接入小区，依据所述第一接入小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区；
当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，基于所述多个小区的系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息且信号质量足以维持驻网的小区的集合；
从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站；
接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站；
所述从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，包括：
将小区列表中的所有小区作为候选小区；
按照信号质量由高到低向候选小区逐个发起随机接入请求，直到接入任意基站；
所述从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站，还包括：
在所述小区列表中筛选出多个随机资源不冲突的小区，并在筛选结果随机选择至少一个小区作为候选小区；
向每个候选小区的基站发起随机接入请求，以接入基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机资源不冲突的小区，包括以下至少一种情况：
A、随机接入信道不位于同一时隙或者时序不重叠的同频小区；
B、随机接入信道在时序上不重叠的异频小区；
C、信号质量不冲突的小区；
D、发射功率余量不冲突的小区。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述候选小区为多个时，所述接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站，包括：
接收接入响应消息，只接入首个接入响应消息对应的基站；
丢弃除所述首个接入响应消息外其他的接入响应消息。
4.一种随机接入装置，设置在终端设备中，其特征在于，所述随机装置包括：
获取模块，用于获取多个小区的系统信息；
第一请求模块，用于基于所述多个小区的系统信息选择出第一接入小区，依据所述第一接入小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述第一接入小区所属的基站，所述第一接入小区是所述多个小区中信号质量最好的小区；
小区列表生成模块，用于当接入所述第一接入小区所属的基站失败时，基于所述多个小区的系统信息生成小区列表，所述小区列表是已接收到系统信息且信号质量足以维持驻网的小区的集合；
第二请求模块，用于从所述小区列表中选择出候选小区，依据所述候选小区的系统信息发送随机接入请求，以接入所述候选小区所属的基站；
接入模块，用于接收所述候选小区所属的基站返回的接入响应消息，接入所述接入响应消息对应的基站；
所述第二请求模块，包括：
第二选择子模块，用于将小区列表中的所有小区作为候选小区；
第二请求子模块，用于按照信号质量由高到低向候选小区逐个发起随机接入请求，直到接入任意基站；
所述第二请求模块，包括：
第一选择子模块，用于在所述小区列表中筛选出多个随机资源不冲突的小区，并在筛选结果随机选择至少一个小区作为候选小区；
第一请求子模块，用于向每个候选小区的基站发起随机接入请求，以接入基站。
5.一种终端设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至3任一项所述的方法。
6.一种非暂态(非易失性)计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至3任一项所述的方法。
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