CN114449677B - 基于竞争的随机接入方法、终端及基站 - Google Patents

基于竞争的随机接入方法、终端及基站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于竞争的随机接入方法、终端及基站,该方法包括:接收基站的广播信息,广播信息包括系统信息和R‑DCCH配置信息,R‑DCCH配置信息中携带有Msg4消息;根据R‑DCCH配置信息确定与本终端对应的R‑DCCH资源;当随机接入过程被触发时,通过与本终端对应的R‑DCCH资源发送随机接入请求至基站并启动竞争解决定时器,随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息;当竞争解决定时器超时前接收到基站的随机接入响应时,判断随机接入响应中的竞争解决MAC CE与所述Msg3消息中携带的SDU是否一致,随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE。与现有技术相比,本发明进一步降低了随机接入过程中的等待时间,从而降低了接入时延、信令开销以及功耗。

Description

基于竞争的随机接入方法、终端及基站
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域,尤其涉及一种基于竞争的随机接入方法、终端及基站。
背景技术
随机接入过程根据随机接入资源选择方式不同可分为两种形式:基于竞争的随机接入过程,基于非竞争的随机接入过程。其中,基于竞争的随机接入过程中使用的随机接入资源是由终端(UE)的MAC层随机选择而得,各UE随机选择的结果可能相同,而选择了相同的随机接入资源的UE之间将会产生竞争,在随机接入的后续过程中将会消除此竞争,只允许产生竞争的UE中的某一个随机接入成功。在传统的移动通信中,基于竞争的随机接入至少需要4个步骤,称为4步随机接入,典型的初始入网过程需要终端、基站、核心网网元参与,如图1所示,其中Msg1、Msg2、Msg3、Msg4为基于竞争的4步随机接入过程。在随机接入过程中,主要包括以下步骤:
步骤1、终端接收基站广播发送的主消息块(MIB)与系统信息块(SIB),进行下行同步,并获得随机接入信道(RACH)的格式;
步骤2、终端在RACH信道上发起包含一个前导序列的上行随机接入请求(Msg1);
步骤3、基站根据Msg1的前导序列Preamble计算终端的时延(TA)并通过下行公共控制信道(CCCH)反馈随机接入响应RAR(Msg2)给终端,其中包含了终端标识(TC-RNTI)、上行同步与调度的信息;
步骤4、终端根据接收到的Msg2,以TC-RNTI加扰,根据上行同步与调度信息,在上行CCCH发送Msg3给基站,Msg3包含但不限于RRC建立请求(RRCSetupRequest)。发送Msg3后,终端启动竞争解决定时器。
步骤5、基站接收到Msg3后,为终端分配专用控制信道(DCCH)资源,以TC-RNTI加扰,通过下行CCCH发送Msg4给终端,Msg4上传输的竞争解决MAC CE为Msg3的SDU,Msg4包含但不限于RRC建立(RRCSetup);
步骤6、终端在竞争解决定时器超时前判断Msg4上传输的竞争解决MAC CE与上述Msg3的SDU匹配,则竞争被解决,应用上述DCCH资源配置,否则从本次随机接入过程中退出。
步骤7、终端在DCCH上发送Msg5,随机接入过程完成。Msg5包含但不限于RRC建立完成(RRCSetupComplete)。在后续数据传输中,TC-RNTI 转换为小区内唯一的网络标识(C-RNTI)。Msg5消息内包含终端需要发送给核心网的NAS注册请求消息。
步骤8、基站通过初始终端消息携带步骤7中的NAS注册请求给核心网。核心网完成终端注册后,将NAS注册接受消息包含在下行NAS直传消息中发送给基站,基站通过RRC下行直传消息透传NAS注册接受消息给终端,此时RRC下行直传消息即为Msg6。
通过以上步骤1至8,即完成了终端的初始入网。然而,基于接入时延的考虑,3GPP在R16阶段,对传统的4步随机接入进行了增强,提出了一种2步随机接入技术。图2为基于竞争的2步随机接入过程的示意图,与图1所示4步随机接入过程相比,关键区别在于:(1)终端将上行信道的Msg1和Msg3合并为MsgA,(2)基站将下行信道的Msg2和Msg4合并为MsgB,整个随机接入过程只需要2步即可完成,这种接入方式,可以有效降低接入时延,信令开销以及功耗。
然而,采用增强的2步随机接入技术虽然可以在一定程度上降低接入时延,信令开销以及功耗,但对于往返传输时延较大的场景,随机接入过程的接入时延、信令开销以及功耗仍然是较大的,仍需进一步降低。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种基于竞争的随机接入方法、终端及基站,以进一步减少随机接入过程中的等待时间,从而降低接入时延、信令开销以及功耗。
为实现上述目的,本发明一实施例提供了一种基于竞争的随机接入方法,包括以下步骤:
接收基站的广播信息,所述广播信息包括系统信息和R-DCCH配置信息,所述R-DCCH配置信息中携带有Msg4消息;
根据所述R-DCCH配置信息确定与本终端对应的R-DCCH资源;
当随机接入过程被触发时,通过与本终端对应的R-DCCH资源发送随机接入请求至基站并启动竞争解决定时器,所述随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息;
当所述竞争解决定时器超时前接收到所述基站的随机接入响应时,判断随机接入响应中的竞争解决MAC CE与所述Msg3消息中携带的SDU是否一致,其中,所述随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE;
若判断结果为一致,完成本次随机接入过程,否则,退出本次随机接入过程。
可选的,所述R-DCCH配置信息包括R-DCCH资源列表,所述R-DCCH资源列表中存储有每一R-DCCH资源对应的R-DCCH-RNTI以及DL-CCCH-Message,所述DL-CCCH-Message中携带所述Msg4消息,所述R-DCCH-RNTI用于对通过所述R-DCCH资源传输的随机接入响应加扰。
可选的,所述R-DCCH配置信息还包括R-DCCH资源的数量,根据所述R-DCCH配置信息确定与本终端对应的R-DCCH资源的步骤包括:
根据所述R-DCCH资源的数量和终端标识计算R-DCCH索引;
根据所述R-DCCH索引从所述R-DCCH资源列表中确定与本终端对应的R-DCCH资源。
可选的,根据所述R-DCCH资源的数量和终端标识计算R-DCCH索引的步骤包括:
通过预设HASH算法对所述R-DCCH资源的数量和终端标识进行处理,处理结果作为R-DCCH索引,其中预设HASH算法与基站上存储的HASH算法相同。
可选的,所述Msg5消息包括RRC建立完成和NAS注册请求;所述Msg6消息包括RRC下行直传消息,所述RRC下行直传消息中携带有NAS注册接受消息。
可选的,当完成本次随机接入过程后,所述基于竞争的随机接入方法还包括以下步骤:
接收到RRC重配消息时,根据所述RRC重配消息中携带的目标C-RNTI指示所述终端应用与所述目标C-RNTI对应的DCCH资源以释放所述终端对应的R-DCCH资源,并发送RRC重配完成消息至基站。
本发明另一实施例提供了一种基于竞争的随机接入方法,包括以下步骤:
发送广播信息,所述广播信息包括系统信息和R-DCCH配置信息,所述R-DCCH配置信息中携带有Msg4消息;
接收到终端的随机接入请求时,根据所述R-DCCH配置信息确定与所述终端对应的R-DCCH资源,所述随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息;
通过与所述终端对应的R-DCCH资源发送随机接入响应至所述终端,所述随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE,以使所述终端根据所述随机接入响应完成本次随机接入过程或退出本次随机接入过程。
可选的,所述R-DCCH配置信息包括R-DCCH资源列表,所述R-DCCH资源列表中存储有每一R-DCCH资源对应的R-DCCH-RNTI以及DL-CCCH-Message,所述DL-CCCH-Message中携带所述Msg4消息,所述R-DCCH-RNTI用于对通过所述R-DCCH资源传输的随机接入响应加扰。
可选的,所述R-DCCH配置信息还包括R-DCCH资源的数量,根据所述R-DCCH配置信息确定与所述终端对应的R-DCCH资源的步骤包括:
根据所述R-DCCH资源的数量和所述Msg3消息中携带的终端标识计算R-DCCH索引;
根据所述R-DCCH索引从所述R-DCCH资源列表中确定与所述终端对应的R-DCCH资源。
可选的,根据所述R-DCCH资源的数量和所述Msg3消息中携带的终端标识计算R-DCCH索引的步骤包括:
通过预设HASH算法对所述R-DCCH资源的数量和终端标识进行处理,处理结果作为R-DCCH索引,其中预设HASH算法与终端上存储的HASH算法相同。
可选的,所述Msg5消息包括RRC建立完成和NAS注册请求;所述Msg6消息包括RRC下行直传消息,所述RRC下行直传消息中携带有NAS注册接受消息;所述接收到终端的随机接入请求的步骤之后还包括:
发送初始终端消息至核心网,所述初始终端消息中携带有NAS注册请求;
接收所述核心网反馈的NAS注册接受消息。
本发明另一实施例提供了一种终端,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器实现如上所述的基于竞争的随机接入方法的步骤。
本发明的另一实施例提供了一种基站,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器实现如上所述的基于竞争的随机接入方法的步骤。
与现有技术相比,本发明实施例提出的基于竞争的随机接入方法,基站在下行同步过程中将携带有Msg4消息的R-DCCH配置信息发送到终端,终端接收到R-DCCH配置信息后即可确定与本终端对应的R-DCCH资源,并可提前应用该R-DCCH资源,而无需等待Msg4消息的调度;同时,终端发送随机接入请求时将Msg5消息与Msg3消息一起发送至基站,基站将Msg6消息与Msg2消息和竞争解决MAC CE一起传输到终端,也避免了基站调度上行Msg5消息、终端接收Msg6消息的等待时间,进一步降低了随机接入过程中的等待时间,从而降低了接入时延、信令开销以及功耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为现有技术基于竞争的4步随机接入方法的原理图。
图2为现有技术增强的基于竞争的2步随机接入方法的原理图。
图3为本发明基于竞争的随机接入方法一实施例的原理图。
图4为本发明基于竞争的随机接入方法一实施例的流程图。
图5为本发明基于竞争的随机接入方法另一实施例的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。应当理解,此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明基于竞争的随机接入方法、终端及基站,用于在增强的2步随机接入技术的基础上,进一步降低随机接入过程中的接入时延。申请人经研究发现,增强的2步随机接入过程中:
(1)虽然终端将Msg3消息与Msg1消息一起发送到基站,但终端仍然需要等待基站Msg4消息的调度,且终端应用Msg4消息中配置的DCCH资源,仍需花费较长的时间;
(2)终端接收MsgB,对于往返传输时延(RTT)特别大的场景,比如卫星通信,仍然需要等待较长时间;
(3)终端应用MsgB消息后,仍然需要等待基站调度上行Msg5消息、以及接收Msg6消息。
即,整体而言,随机接入过程的接入时延、信令开销以及功耗仍然是较大的,仍需进一步降低。基于此,本发明给出了如下各实施例所示的基于竞争的随机接入方法、终端及基站。
实施例1
请参考图3和图4,图3为本发明基于竞争的随机接入方法一实施例的原理示意图,图4为本发明基于竞争的随机接入方法一实施例的流程图,本实施例以终端UE为执行主体进行描述。如图4所示,其包括以下步骤:
步骤S101,接收基站的广播信息,所述广播信息包括系统信息和R-DCCH配置信息,所述R-DCCH配置信息中携带有Msg4消息。
在移动通信系统中,终端UE需要获取到小区的系统信息(System Information),这样才能知道该小区是如何配置的,以便接入该小区并在该小区内正确地工作。系统信息可分为主信息块(MIB,MasterInformationBlock)和多个系统信息块( SIB,SystemInformationBlock),每个系统信息块包含了与某个功能相关的一系列参数集。主信息块(MIB)以及系统信息块(SIB)等与小区相关的广播信息由小区定期发送。
本实施例中,为了降低终端UE的接入时延,在广播信息中加入了R-DCCH配置信息。其中,R-DCCH是指保留专用控制信道,在具体实施时,基站将一部分DCCH资源预先分配好,作为保留专用控制信道(R-DCCH),并将R-DCCH配置信息添加到广播信息中,利用基站广播将该R-DCCH配置信息发送到终端UE。具体的,在一些实施例中,可以将该R-DCCH配置信息添加到系统信息中,如在系统信息块SIB中添加字段R-DCCH-Config,该字段R-DCCH-Config中包括具体的R-DCCH配置信息。优选的,可以在系统信息块SIB1或SIBx中添加字段R-DCCH-Config。需要说明的是,本发明实施例中只要基站能够在下行同步广播的过程中将R-DCCH配置信息与系统信息一起同时发送到终端UE即可,而该R-DCCH配置信息在广播信息中具体的携带方式不局限于以上描述的实现方式。
在一些实施例中,R-DCCH配置信息包括R-DCCH资源列表,R-DCCH资源列表中存储有每一R-DCCH资源对应的R-DCCH-RNTI以及DL-CCCH-Message,对于每一R-DCCH资源,在底层均可映射为物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)和物理下行共享信道(Physical Downlink Shared CHannel,PDSCH)。其中,DL-CCCH-Message中携带有Msg4消息,从而终端UE在完成与基站的下行同步后,即可获取到Msg4消息,可提前根据Msg4消息进行配置,而无需在发送随机接入请求后,等待基站反馈Msg4消息,减少了Msg4消息的等待时间;R-DCCH-RNTI用于对通过R-DCCH资源传输的随机接入响应加扰。在具体实施例中,终端和基站,需要能够根据R-DCCH配置信息确定唯一的R-DCCH资源,由于终端标识是终端独有的,因此可以构建与终端标识相关联的R-DCCH索引,通过该R-DCCH索引能够从R-DCCH资源列表中获取到唯一的R-DCCH资源。同时,仅根据终端标识计算R-DCCH索引时可能出现索引不到或R-DCCH资源无法充分利用的情况,为了避免该情况,构建R-DCCH索引时还需要考虑R-DCCH资源列表中R-DCCH资源的数量,因此,该R-DCCH配置信息还包括R-DCCH资源的数量,其用于计算R-DCCH索引,便于终端从R-DCCH资源列表中确定与本终端对应的R-DCCH资源。需要说明的是,R-DCCH资源列表中R-DCCH资源的数量可根据实际需求进行设置。
基于以上因素,本实施例中,R-DCCH配置信息如表1所示,其中,R-DCCH-ConfigNum表示保留专用控制信道R-DCCH的数量,其用于计算R-DCCH索引,便于终端UE从R-DCCH资源列表中确定与本终端对应的R-DCCH资源。R-DCCH-ConfigList为R-DCCH资源列表,该R-DCCH资源列表中包括多个R-DCCH资源(也即保留专用控制信道资源),针对R-DCCH资源列表中的每一个保留专用控制信道,其对应有一个保留专用控制信道条目R-DCCH-ConfigItem,该条目R-DCCH-ConfigItem下对应存储有R-DCCH-ConfigId、R-DCCH-RNTI以及DL-CCCH-Message。其中R-DCCH-ConfigId为R-DCCH资源唯一标识,R-DCCH-RNTI用于对随机接入过程中,通过该R-DCCH资源的物理下行共享信道PDSCH传输的随机接入响应进行加扰,DL-CCCH-Message用于携带Msg4消息,其中Msg4消息包含但不限于RRC建立(RRCSetup)。
Figure 899456DEST_PATH_IMAGE001
步骤S102,根据R-DCCH配置信息确定与本终端对应的R-DCCH资源。
终端UE接收到基站的广播信息后,完成下行同步,同时会获得R-DCCH配置信息。本实施例中,终端UE接收并保存广播信息中的R-DCCH配置信息,在入网前,即可利用R-DCCH配置信息进行部分配置操作。
具体的,根据R-DCCH配置信息确定与本终端对应的R-DCCH资源的步骤包括:
(1)根据R-DCCH资源的数量和终端标识计算R-DCCH索引。
其中,计算R-DCCH索引i R-DCCH的方法可以有多种,本实施例中,采用HASH算法计算,即通过预设HASH算法对R-DCCH资源的数量和终端标识进行处理,处理结果作为R-DCCH索引i R-DCCH,其中预设HASH算法与基站上存储的HASH算法相同,为此,终端UE和基站上预先存储有相同的HASH算法。在一些实施例中,预设HASH算法采用的公式为:
Figure 347755DEST_PATH_IMAGE002
其中,vMSG3-ID表示终端UE的UE标识,包括但不限于RRCSetupRequest消息及其终端标识字段InitialUE-Identity;nR-DCCH表示R-DCCH配置信息中的R-DCCH-ConfigNum,即保留专用控制信道R-DCCH的数量,mod表示求余运算。需要说明的是,在其他实施例中,预设HASH算法还可以为其他算法,不局限于本实施例公开的具体实现方式。
(2)根据所述R-DCCH索引从所述R-DCCH资源列表中确定与本终端对应的R-DCCH资源。
根据计算得到的R-DCCH索引i R-DCCH可以从R-DCCH资源列表中得到唯一确定的R-DCCH资源,并获得该R-DCCH资源的R-DCCH-RNTI和DL-CCCH-Message等配置信息。现有技术中,终端UE需要在接收到基站的Msg4消息后,才能利用专用控制信道(DCCH)资源,而本发明实施例中,由于基站的广播信息中即会包括携带有Msg4消息的R-DCCH配置信息,因此,终端UE在完成下行同步后,即可应用与终端UE对应的R-DCCH资源,而无需等待Msg4消息的调度,即减少了Msg4消息的等待时间,进而降低了接入时延。
步骤S103,当随机接入过程被触发时,通过与本终端对应的R-DCCH资源发送随机接入请求至基站并启动竞争解决定时器,所述随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息。
终端UE在下行同步后,在随机接入过程中即可利用与本终端对应的R-DCCH资源与基站通信,其中,R-DCCH资源在底层映射为物理上行共享信道(Physical Uplink SharedChannel,PUSCH)和物理下行共享信道(Physical Downlink Shared CHannel,PDSCH)。因此,终端UE在需要入网,也即随机接入过程被触发时,即可利用对应的R-DCCH资源的PUSCH发送随机接入请求至基站。
具体的,触发终端UE随机接入过程的情形有多种,包括但不限于如下几种:
(1)空闲状态,初始接入建立无线连接,即终端UE从空闲状态(RRC_IDLE)到连接状态(RRC_CONNECTED);
(2)RRC连接重建过程(RRCConnection Re-establishment procedure);
(3)切换(HO,Handover);
(4)RRC连接状态,下行数据到达(此时需要回复ACK/NACK)需要随机接入过程,例如当上行为“非同步”状态时;
(5)RRC连接状态,上行数据到达需要随机接入过程,例如当上行为“非同步”状态或者没有可用的上行物理控制信道(PUCCH, Physical Uplink Control Channel)资源发送调度请求(SR,Schedule Request)(此时允许上行同步的UE使用RACH来替代SR)时;
(6)RRC连接状态,为定位目的需要随机接入过程,例如UE定位需要定时提前(TA,Timing Advance)时。
当满足上述某种情形而触发终端UE的随机接入过程时,终端UE发送随机接入请求。本实施例中,随机接入请求中包括Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息。其中,随机接入请求中Msg1消息的发送与3GPP标准保持一致,即包括随机接入前导码Preamble。Msg3消息用于向基站提供终端UE的合法身份标识,并携带有发起竞争随机接入的原因,如EstablishmentCause、ResumeCause等,当随机接入的场景不同时,Msg3消息中携带的信息也不同,例如:Msg3包含但不限于RRC建立请求(RRCSetupRequest)、RRC恢复请求(RRCResumeRequest)、RRC重建请求(RRCReestablishmentRequest)等;Msg5消息包含但不限于RRC建立完成(RRCSetupComplete),且Msg5消息中携带有终端UE需要发送给核心网的NAS消息,该NAS消息包括但不限于NAS注册请求。
与3GPP标准的2步随机接入相比,本实施例的随机接入请求中除了Msg3消息通过PUSCH传输机会(PO,PUSCH Resource Occasion)发送给基站,Msg5消息也会跟随Msg3消息在相同的PUSCH传输机会PO发送给基站,也即在一个传输块(TB)中会同时包含Msg3消息和Msg5消息的MAC CE。典型的TB块内容如下所示:
Figure 534017DEST_PATH_IMAGE003
随机接入请求通过物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)传输至基站,传输过程中PUSCH的加扰ID与3GPP标准保持一致,其加扰方法为:
Figure 460385DEST_PATH_IMAGE004
其中,nRNTI表示RA-RNTI,nRAPID表示前导序列索引,nID表示小区ID,终端UE在获得广播信息后,可以从广播信息中获取到小区ID。RA-RNTI用于表示终端UE发送随机接入前导码Preamble所使用的资源块,也即对应PRACH(Physical Random Access Channel)的机会(Occasion)的位置,终端UE发送随机接入前导码Preamble时,会根据发送Msg1消息的PRACH机会计算得到RA-RNTI,计算公式为:
RA-RNTI = 1 + s_id + 14 × t_id + 14 × 80 × f_id + 14 × 80 × 8 ×ul_carrier_id
其中,s_id为选中的PRACH机会的第一个OFDM符号的索引,取值为0~14;t_id为选中的PRACH机会在一个系统帧中的第一个时隙索引,取值为0~80;f_id为选中的PRACH机会的频域位置,取值范围为0~8,ul_carrier_id是用于Preamble传输的UL载波(0表示正常上行载波,1表示SUL载波)。具体的,基站负责对Preamble码以及用于传输Preamble码的PRACH信道资源进行配置,并将配置结果通过广播信息中的系统信息块SIB传输给终端UE。用于竞争随机接入的Preamble集合划分为两个Preamble码组:A组和B组,因此终端UE在接收到配置结果后,首先选择 Preamble码组,之后从选择的码组对应的所有Preamble码中随机均匀地选择一个Preamble码,并从PRACH机会中随机均匀地选择一个PRACH机会,在选择的PRACH机会上发送选择的Preamble码,当确定要发送的Preamble码以及所使用的的PRACH机会后,即可计算得到RA-RNTI。
当基站接收到终端UE的随机接入请求后,会反馈随机接入响应至终端。具体的,基站会获取随机接入请求中Msg3消息携带的UE标识,并采用预设的HASH算法对UE标识进行处理后得到R-DCCH资源列表的R-DCCH索引i R-DCCH,之后基站根据R-DCCH索引i R-DCCH可以从R-DCCH资源列表中得到与UE标识对应的R-DCCH资源,并获得该R-DCCH资源的R-DCCH-RNTI参数。该R-DCCH-RNTI参数用于对随机接入响应的传输进行加扰。其中,加扰ID表示为:
Figure 930549DEST_PATH_IMAGE005
,其中,nRNTI表示R-DCCH-RNTI;q表示码字,双码字传输时,q ∈ { 0 , 1 } ,单码字传输时,q=0;nID表示小区ID。
随机接入响应通过R-DCCH资源的PDSCH传输至终端UE,传输过程中PDSCH信道的加扰ID由以上方法计算得到。
本发明实施例中,随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE。其中,Msg2消息即为现有基于竞争的4步随机接入技术中的随机接入响应RAR,其包含检测到的前导序列的索引号、用于上行同步的时间调整信息、用以完成冲突解决过程的TC-RNTI等信息。Msg6消息包括但不限于RRC下行直传消息,该RRC下行直传消息中携带有NAS注册接受消息。竞争解决MAC CE中携带有随机接入请求中Msg3消息的SDU。具体的,当基站接收到来自终端UE的随机接入请求后,会与核心网进行交互,基站通过初始终端消息携带Msg5消息中的NAS注册请求给到核心网,核心网在完成终端注册后,将NAS注册接受消息包含在下行NAS直传消息中发送给基站,基站进一步通过Msg6消息中的RRC下行直传消息透传NAS注册接受消息给终端UE。
步骤S104,当竞争解决定时器超时前接收到所述基站的随机接入响应时,判断随机接入响应中的竞争解决MAC CE与所述Msg3消息中携带的SDU是否一致,若一致,执行步骤S105,若不一致,执行步骤S106。
当终端UE发送随机接入请求后,会启动竞争解决定时器,在竞争解决定时器超时前,按照DL-CCCH-Message中Msg4消息的配置,对物理下行控制信道(Physical DownlinkControl Channel,PDCCH)进行盲检。具体的,PDCCH中承载有DCI(Downlink ControlInformation),包含一个或多个终端UE上的资源分配和其他的控制信息。上、下行的资源调度信息都是由PDCCH来承载的。终端UE需要首先解调PDCCH中的DCI,然后才能够在相应的资源位置上解调属于终端UE自己的PDSCH。
本实施例中,物理下行控制信道PDCCH的加扰ID表示为:
Figure 284170DEST_PATH_IMAGE006
其中,nRNTI表示R-DCCH-RNTI,nID表示小区ID或高层参数pdcch-DMRS-ScramblingID,mod表示求余运算。
终端UE成功解码PDCCH后,接受基站的DCI调度请求(一般是format 1_1),相应地,终端UE解码随机接入响应的PDSCH数据的加扰ID为:
Figure 957728DEST_PATH_IMAGE007
若在竞争解决定时器超时前,终端UE接收到随机接入响应,则进一步判断随机接入响应中携带的竞争解决MAC CE与终端UE发送的Msg3消息中携带的SDU是否一致,若一致,则竞争解决,完成本次随机接入过程,若不一致,则本次随机接入失败,从本次随机接入过程中退出。
步骤S105,完成本次随机接入过程。
步骤S106,本次随机接入失败,退出本次随机接入过程。
与现有技术相比,本发明实施例基于竞争的随机接入方法,基站在下行同步过程中将携带有Msg4消息的R-DCCH配置信息发送到终端,终端接收到R-DCCH配置信息后即可确定与本终端对应的R-DCCH资源,并可提前应用该R-DCCH资源,而无需等待Msg4消息的调度。具体的,现有技术中基站是在接收到终端UE的Msg3消息后为终端UE分配专用控制信道DCCH资源,然后通过Msg4消息将其发送给终端UE,之后终端应用该DCCH资源,而本发明实施中,基站预先分配好一部分DCCH资源作为保留专用控制信道R-DCCH资源并在下行同步过程中将其广播发送给终端UE,因此终端UE在发送随机接入请求的过程中可直接利用该R-DCCH资源,无需等待基站在接收到Msg3消息后实时分配DCCH资源并返回,其避免了Msg4消息的等待时间,因此可加快终端UE的随机接入进程。
同时,本发明实施例中终端发送随机接入请求时将Msg5消息与Msg3消息一起发送至基站,基站将Msg6消息与Msg2消息和竞争解决MAC CE一起传输到终端,也避免了基站调度上行Msg5消息、终端接收Msg6消息的等待时间,进一步降低了随机接入过程中的等待时间,从而降低了接入时延、信令开销以及功耗。
在一些实施例中,当竞争解决,完成本次随机接入过程后,终端UE与基站之间还可以进行其他入网过程,包括但不限于安全(Security)过程、能力信息(UE Capability)过程、其他NAS过程等,其中,其他入网过程与3GPP标准保持一致,因此本发明中不进行详细描述。
然而,本发明实施例中,由于基站预先分配一部分DCCH资源作为R-DCCH资源,终端UE在随机接入过程中会占用R-DCCH资源,如果某一R-DCCH资源被一终端UE长期占用可能会导致其他终端无法使用,因此,在一些实施例中,当终端UE完成随机接入过程后,需要释放终端UE占用的R-DCCH资源。具体的,释放终端UE占用的R-DCCH资源由基站对终端UE进行RRC重配实现。此时,本发明基于竞争的随机接入方法,还包括以下步骤:
接收到RRC重配消息时,根据所述RRC重配消息中携带的目标C-RNTI指示所述终端应用所述目标C-RNTI对应的DCCH资源以释放所述终端对应的R-DCCH资源,并发送RRC重配完成消息至基站。
其中,基站发起RRC重配的时机包括但不限于初始上下文建立(InitialContextSetup)或PDU会话建立(PDUSessionResourceSetup)等过程。在具体实施时,为了释放终端UE占用的R-DCCH资源,基站可以在RRC重配消息(RRCReconfiguration)的某一字段,如ReconfigurationWithSync字段中,利用newUE-Identity字段指示终端使用新的C-RNTI(也即目标C-RNTI),以释放原来的R-DCCH-RNTI,也即释放原来的R-DCCH资源。具体的,RRC重配消息中不仅包括目标C-RNTI,还包括对应的资源配置信息,终端通过调用该资源配置信息可以实现应用与目标C-RNTI对应的DCCH资源,从而释放原来的R-DCCH资源,之后发送RRC重配完成消息(RRCReconfigurationComplete),且在TB传输中包含目标C-RNTI的MAC CE。典型的RRC重配完成的TB内容如下:
Figure 953366DEST_PATH_IMAGE008
通过RRC重配过程,终端UE会释放随机接入过程中占用的R-DCCH资源,至此,入网过程全部结束,终端继续使用新的C-RNTI进行后续的数据传输。
实施例2
请参考图5,其为本发明基于竞争的随机接入方法另一实施例的流程图,本实施例以基站为执行主体进行描述。如图5所示,其包括以下步骤:
步骤S201,发送广播信息,广播信息包括系统信息和R-DCCH配置信息,R-DCCH配置信息中携带有Msg4消息。
步骤S202,接收到终端的随机接入请求时,根据R-DCCH配置信息确定与终端对应的R-DCCH资源,随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息。
具体的,Msg5消息包括RRC建立完成和NAS注册请求;Msg6消息包括RRC下行直传消息,RRC下行直传消息中携带有NAS注册接受消息;基站接收到终端的随机接入请求之后会执行以下步骤:(1)发送初始终端消息至核心网,初始终端消息中携带有NAS注册请求;(2)接收核心网反馈的NAS注册接受消息。在完成与核心网的交互后,基站将NAS注册接受消息携带在Msg6消息中反馈至终端。
步骤S203,通过与终端对应的R-DCCH资源发送随机接入响应至终端,随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE,以使终端根据随机接入响应完成本次随机接入过程或退出本次随机接入过程。
以上过程中,R-DCCH配置信息、终端和基站所需要执行的具体步骤与实施例1中相同,此处不再详细介绍。
与现有技术相比,本发明实施例基于竞争的随机接入方法,基站在下行同步过程中将携带有Msg4消息的R-DCCH配置信息发送到终端,终端接收到R-DCCH配置信息后即可确定与本终端对应的R-DCCH资源,并可提前应用该R-DCCH资源,而无需等待Msg4消息的调度;同时,终端发送随机接入请求时将Msg5消息与Msg3消息一起发送至基站,基站将Msg6消息与Msg2消息和竞争解决MAC CE一起传输到终端,也避免了基站调度上行Msg5消息、终端接收Msg6消息的等待时间,进一步降低了随机接入过程中的等待时间,从而降低了接入时延、信令开销以及功耗。
实施例3
本实施例提供了一种终端,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器实现如实施例1所述的基于竞争的随机接入方法的步骤。
实施例4
本实施例提供了一种基站,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器实现如实施例2所述的基于竞争的随机接入方法的步骤。
实施例5
本实施例提供了一种通信系统,包括实施例3所描述的终端和实施例4所描述的基站,其中,终端被触发随机接入过程时,其通过实施例1和实施例2所记载的基于竞争的随机接入方法接入基站。
实施例6
本实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载以执行实施例1或2所记载的基于竞争的随机接入方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种基于竞争的随机接入方法,其特征在于,包括以下步骤:
接收基站的广播信息,所述广播信息包括系统信息和R-DCCH配置信息,所述R-DCCH配置信息中携带有Msg4消息;
根据所述R-DCCH配置信息确定与本终端对应的R-DCCH资源;
当随机接入过程被触发时,通过与本终端对应的R-DCCH资源发送随机接入请求至基站并启动竞争解决定时器,所述随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息;
当所述竞争解决定时器超时前接收到所述基站的随机接入响应时,判断随机接入响应中的竞争解决MAC CE与所述Msg3消息中携带的SDU是否一致,其中,所述随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE;
若判断结果为一致,完成本次随机接入过程,否则,退出本次随机接入过程;
其中,R-DCCH为保留专用控制信道,所述R-DCCH配置信息包括R-DCCH资源列表和R-DCCH资源的数量,根据所述R-DCCH配置信息确定与本终端对应的R-DCCH资源的步骤包括:
根据所述R-DCCH资源的数量和终端标识计算R-DCCH索引;
根据所述R-DCCH索引从所述R-DCCH资源列表中确定与本终端对应的R-DCCH资源。
2.根据权利要求1所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,所述R-DCCH资源列表中存储有每一R-DCCH资源对应的R-DCCH-RNTI以及DL-CCCH-Message,所述DL-CCCH-Message中携带所述Msg4消息,所述R-DCCH-RNTI用于对通过所述R-DCCH资源传输的随机接入响应加扰。
3.根据权利要求2所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,根据所述R-DCCH资源的数量和终端标识计算R-DCCH索引的步骤包括:
通过预设HASH算法对所述R-DCCH资源的数量和终端标识进行处理,处理结果作为R-DCCH索引,其中预设HASH算法与基站上存储的HASH算法相同。
4.根据权利要求1所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,所述Msg5消息包括RRC建立完成和NAS注册请求;所述Msg6消息包括RRC下行直传消息,所述RRC下行直传消息中携带有NAS注册接受消息。
5.根据权利要求1所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,当完成本次随机接入过程后,所述基于竞争的随机接入方法还包括以下步骤:
接收到RRC重配消息时,根据所述RRC重配消息中携带的目标C-RNTI指示所述终端应用与所述目标C-RNTI对应的DCCH资源以释放所述终端对应的R-DCCH资源,并发送RRC重配完成消息至基站。
6.一种基于竞争的随机接入方法,其特征在于,包括以下步骤:
发送广播信息,所述广播信息包括系统信息和R-DCCH配置信息,所述R-DCCH配置信息中携带有Msg4消息;
接收到终端的随机接入请求时,根据所述R-DCCH配置信息确定与所述终端对应的R-DCCH资源,所述随机接入请求包含Msg1消息、Msg3消息以及Msg5消息;
通过与所述终端对应的R-DCCH资源发送随机接入响应至所述终端,所述随机接入响应包括Msg2消息、Msg6消息以及竞争解决MAC CE,以使所述终端根据所述随机接入响应完成本次随机接入过程或退出本次随机接入过程;
其中,R-DCCH为保留专用控制信道,所述R-DCCH配置信息包括R-DCCH资源列表和R-DCCH资源的数量,根据所述R-DCCH配置信息确定与所述终端对应的R-DCCH资源的步骤包括:
根据所述R-DCCH资源的数量和所述Msg3消息中携带的终端标识计算R-DCCH索引;
根据所述R-DCCH索引从所述R-DCCH资源列表中确定与所述终端对应的R-DCCH资源。
7.根据权利要求6所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,所述R-DCCH资源列表中存储有每一R-DCCH资源对应的R-DCCH-RNTI以及DL-CCCH-Message,所述DL-CCCH-Message中携带所述Msg4消息,所述R-DCCH-RNTI用于对通过所述R-DCCH资源传输的随机接入响应加扰。
8.根据权利要求7所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,根据所述R-DCCH资源的数量和所述Msg3消息中携带的终端标识计算R-DCCH索引的步骤包括:
通过预设HASH算法对所述R-DCCH资源的数量和终端标识进行处理,处理结果作为R-DCCH索引,其中预设HASH算法与终端上存储的HASH算法相同。
9.根据权利要求6所述的基于竞争的随机接入方法,其特征在于,所述Msg5消息包括RRC建立完成和NAS注册请求;所述Msg6消息包括RRC下行直传消息,所述RRC下行直传消息中携带有NAS注册接受消息;所述接收到终端的随机接入请求的步骤之后还包括:
发送初始终端消息至核心网,所述初始终端消息中携带有NAS注册请求;
接收所述核心网反馈的NAS注册接受消息。
10.一种终端,其特征在于,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器实现如权利要求1至5任一项所述的基于竞争的随机接入方法的步骤。
11.一种基站,其特征在于,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器实现如权利要求6至9任一项所述的基于竞争的随机接入方法的步骤。
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