TW201820920A - 用於行動通訊系統之無線裝置及其隨機存取方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於行動通訊系統之無線裝置及其隨機存取方法。行動通訊系統定義複數前置碼及複數前置碼子集合。各前置碼子集合包含該等前置碼之一部分，且該等前置碼子集合之聯集即為該等前置碼。該等前置碼子集合間存在包含關係，即較大的前置碼子集合包含較小的前置碼子集合。無線裝置間存在優先權等級，以及具不同優先權等級的無線裝置能使用不同的數個前置碼子集合。當進行隨機存取程序時，無線裝置根據其優先權等級，從最小的前置碼子集合選擇一前置碼。隨後，當隨機存取要求失敗，無線裝置循序地自較大的前置碼子集合重新選擇一前置碼。

Description

用於行動通訊系統之無線裝置及其隨機存取方法
本發明係關於用於行動通訊系統之無線裝置及其隨機存取方法。更詳細地說，本發明之行動通訊系統定義彼此間存在包含關係的複數前置碼子集合，以使得無線裝置可基於其本身被指派的優先權值，在發生隨機存取要求失敗時，漸進地由最小的前置碼子集合至較大的前置碼子集合中，隨機地選擇隨機存取程序中所使用的前置碼。
隨著無線通訊技術的快速發展，使用者對於使用者裝置(例如：智慧型手機、平板電腦等)的通訊需求亦日益漸增。為滿足使用者的需求，新世代的行動通訊系統因而不斷地被提出，例如：長期演進技術(Long Term Evolution；LTE)通訊系統、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access；WiMAX)通訊系統等。
在這些行動通訊系統中，當使用者裝置於開機時、連線中斷時或與基地台同步失敗時皆可能會啟動一隨機存取程序，以獲得後續與基地台進行資料傳輸的無線電資源。在隨機存取程序中，使用者裝置會在基地台所廣播的特定通道上傳送隨機存取要求訊息。使用者裝置係自通訊 系統所定義的複數前置碼中隨機地選擇其中之一，以基於所選擇的前置碼產生隨機存取要求訊息。
然而，近年來，除了一般常見的使用者裝置外，越來越多不同類型具有行動通訊功能的無線裝置大量出現，例如：物聯網(Internet of Things；IoT)裝置、機器類型通訊(Machine Type Communication；MTC)無線裝置等。因此，在大量的無線裝置(即一般民眾的行動裝置(即使用者裝置)、IoT裝置、MTC裝置及各種具有行動通訊功能之無線裝置)在同一時間啟動隨機存取程序時，因為這些無線裝置皆是自相同集合的複數前置碼中隨機地選擇一前置碼，故將容易造成多個無線裝置同時選擇到相同前置碼，進而使得彼此傳送之隨機存取要求訊息產生前置碼碰撞。
在前置碼碰撞機率隨著無線裝置的數量不斷增加的情況下，隨機存取程序中一旦發生前置碼碰撞，無線裝置係會重新隨機地選擇前置碼，並傳送隨機存取要求訊息。這些重新隨機地選擇前置碼並傳送隨機存取要求訊息之動作將使得成功完成隨機存取程序的時間有所延長，甚至在失敗次數達到系統上限後，無線裝置即停止隨機存取程序。如此一來，不但造成無線裝置無法與基地台進行資料傳輸外，更造成基地台的無線電資源產生閒置的現象。
有鑑於此，如何提供一種隨機存取機制，在無線裝置的數量不斷增加的情況下，提高無線裝置執行隨機存取程序的成功機會，進而避免基地台的無線資源產生閒置的現象，乃為業界亟待解決的問題。
本發明之目的在於提供一種用於行動通訊系統之隨機存取機制。本發明之隨機存取機制藉由將行動通訊系統所定義之複數前置碼，劃分為複數前置碼子集合，並使得該等前置碼子集合間存在包含關係，即較大的前置碼子集合包含較小的前置碼子集合。同時，本發明之隨機存取機制將無線裝置進一步地區分，使無線裝置具有不同的優先權等級，且具不同優先權等級的無線裝置可使用不同的數個前置碼子集合，故無線裝置在執行隨機存取程序中，可基於其本身被指派的優先權等級，在發生隨機存取要求失敗時，漸進地由較小的前置碼子集合至較大的前置碼子集合中隨機地選擇隨機存取所使用的前置碼。如此一來，本發明之隨機存取機制在無線裝置彼此間因為不同優先權等級，執行隨機存取程序之起始前置碼子集合亦不同的情況下，具低優先權等級的無線裝置可以使用的前置碼個數少於具高優先權等級的無線裝置，故可有效地降低無線裝置同時選擇到相同前置碼而產生前置碼碰撞的機會，進而提高無線裝置執行隨機存取程序的成功機會以及避免基地台的無線資源產生閒置的現象。
為達上述目的，本發明揭露一種用於一行動通訊系統之無線裝置。該行動通訊系統定義複數前置碼及N個前置碼子集合，N為一正整數。各該N個前置碼子集合具有該等前置碼之一部分。該等前置碼子集合間存在一包含關係(set inclusion relationship)。一第i個前置碼子集合包含一第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N。該N個前置碼子集合之一聯集即為該等前置碼。該無線裝置包含一收發器、一儲存器以及一處理器。儲存器用以儲存該等前置碼、該N個前置碼子集合及一優先權值。該優先權值對應至一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合。該 處理器，電性連接至該收發器及該儲存器，用以執行以下步驟：(a)自該第j個前置碼子集合中隨機地選擇一前置碼，j之一初始值對應至該初始可用前置碼子集合且為1至N其中之一正整數；(b)根據所選擇之該前置碼，產生一隨機存取要求訊息；(c)透過該收發器傳送該隨機存取要求訊息至一基地台；(d)當於一預設時間內未透過該收發器自該基地台接收一隨機存取回應訊息後，判斷j是否等於m，m對應至該最大可用前置碼子集合且為j之該初始值至N其中之一正整數，以及當j不等於m時，將j設定成j+1；以及(e)於步驟(d)後，重複執行上述步驟(a)至步驟(d)，直到自該基地台接收到該隨機存取回應訊息，或傳送該隨機存取要求訊息之一次數達到一臨界值。
此外，本發明更揭露一種用於一無線裝置之隨機存取方法。該無線裝置用於一行動通訊系統。該行動通訊系統定義複數前置碼及N個前置碼子集合，N為一正整數。各該N個前置碼子集合具有該等前置碼之一部分。該等前置碼子集合間存在一包含關係(set inclusion relationship)。一第i個前置碼子集合包含一第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N。該N個前置碼子集合之一聯集即為該等前置碼。該無線裝置包含一收發器、一儲存器及一處理器。該儲存器儲存該等前置碼、該N個前置碼子集合及一優先權值。該優先權值對應至一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合。該隨機存取方法由該處理器執行並包含下列步驟：(a)自該第j個前置碼子集合中隨機地選擇之一前置碼，j之一初始值對應至該初始可用前置碼子集合且為1至N其中之一正整數；(b)根據所選擇之該前置碼，產生一隨機存取要求訊息；(c)透過該收發器傳送該隨機存取要求訊息至一基地台；(d)當於一預設時間內未透過該收發器自該基地台 接收一隨機存取回應訊息後，判斷j是否等於m，m對應至該最大可用前置碼子集合且為j之該初始值至N其中之一正整數，以及當j不等於m時，將j設定成j+1；以及(e)於步驟(d)後，重複執行上述步驟(a)至步驟(d)，直到自該基地台接收到該隨機存取回應訊息，或傳送該隨機存取要求訊息之一次數達到一臨界值。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。
MCS‧‧‧行動通訊系統
BS‧‧‧基地台
UE1、UE2‧‧‧使用者裝置
SM‧‧‧智慧型電表
102、202、302‧‧‧隨機存取要求訊息
1‧‧‧無線裝置
11‧‧‧收發器
13‧‧‧處理器
15‧‧‧儲存器
S301~S317‧‧‧步驟
第1圖係本發明之一行動通訊系統MCS下之一使用者裝置UE1、一使用者裝置UE2及一智慧型電表SM與一基地台BS間之一訊號傳遞示意圖；第2圖係本發明之無線裝置1之示意圖；以及第3圖係本發明之隨機存取方法之流程圖。
以下將透過實施方式來解釋本發明之內容。本發明係關於一種用於一行動通訊系統之無線裝置及其隨機存取方法。須說明者，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，有關實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明，且本案所請求之範圍，以申請專利範圍為準。除此之外，於以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而 未繪示，且以下圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
本發明之第一實施例請參考第1圖。第1圖係描繪於一行動通訊系統MCS下之基地台BS與多個無線裝置(即使用者裝置UE1、使用者裝置UE2及智慧型電表SM)間之一訊號傳遞示意圖。使用者裝置UE1及使用者裝置UE2可為一智慧型手機、一平板電腦或任一移動通訊裝置。智慧型電表SM係具有通訊功能之無線裝置，其通常固定安裝於建築物上，用以回報用電資訊。須說明者，本發明之無線裝置僅需具有通訊功能即可，不限於上述的使用者裝置UE1、UE2使用者裝置及智慧型電表SM。
行動通訊系統MCS可為任一基於前置碼(preamble)進行隨機存取程序的行動通訊系統，例如：長期演進技術(Long Term Evolution；LTE)通訊系統、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access；WiMAX)通訊系統。行動通訊系統MCS定義複數前置碼。舉例而言，以LTE通訊系統為例，其係定義64個前置碼，以及前置碼可基於Zadoff-Chu序列產生。由於各行動通訊系統的前置碼數量及其產生方式為所屬技術領域的通常知識，故在此不再加以贅述。
相較於先前技術中的行動通訊系統，本發明之行動通訊系統MCS更進一步將該等前置碼劃分成N個前置碼子集合，N為一正整數。N個前置碼子集合中的每一者具有該等前置碼之一部分，且N個前置碼子集合間具有一包含關係(set inclusion relationship)。換言之，第i個前置碼子集合包含一第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N。N個前置碼子集 合之聯集即為全部該等前置碼。
詳言之，將X個前置碼劃分為前置碼子集合B1、B2、B3．．．、BN前置碼子集合，共N個前置碼子集合。各前置碼子集合B1、B2、B3．．．、BN包含X個前置碼之一部分且彼此間具有包含關係。以數學符號方式標示，若將X個前置碼視為一總集合A，則A=B1∪B2∪B3．．．∪BN，∪表示聯集，且B1 B2 B3．．．BN，表示包含於，以及|B1|<|B2|<|B3|．．．<|BN|，| Bx |表示集合大小，其中BN係等於總集合A。
舉例而言，以LTE通訊系統為例，本發明之行動通訊系統MCS可將LTE通訊系統之64個前置碼進一步劃分成5個前置碼子集合(即N等於5)，即前置碼子集合B1包含序號為0-3的前置碼，前置碼子集合B2包含序號為0-7的前置碼，前置碼子集合B3包含序號為0-15的前置碼，前置碼子集合B4包含序號為0-31的前置碼以及前置碼子集合B5包含序號為0-63的前置碼，如表一所示。
此外，本發明之行動通訊系統MCS更為各無線裝置指派一優先權值。優先權值可代表無線裝置的服務等級，或稱優先權等級，且各優先權值對應至N個前置碼子集合中之一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合。初始可用前置碼子集合係為無線裝置執行隨機存取程序時最先使用的前置碼子集合。最大可用前置碼子集合係為無線裝置執行隨機存取程序時能使用的最大的前置碼子集合。優先權值係由行動通訊系統MCS之營運商於使用者為無線裝置申裝通訊服務時所決定。通常，需要頻繁的通訊服務的無線裝置(例如：使用者裝置UE1、使用者裝置UE2等一般民眾的行動裝置)具有較高的優先權值，而僅需定期的通訊服務的無線裝置(例如：智慧型電表SM)則具有較低的優先權值。再者，根據使用者所申請的服務等級或服務費率，亦可決定各使用者裝置的優先權值。
無線裝置可自其所安裝之一用戶識別模組(Subscriber Identity Module；SIM)卡中讀取或藉由其他軟體、韌體寫入方式而獲取並儲存其優先權值。於一實施態樣中，無線裝置亦可自基地台接受其廣播之一系統訊息。系統訊息係載有N個前置碼子集合。因此，於接收到系統訊息後，無線裝置可自系統訊息擷取出N個前置碼子集合，並將N個前置碼子集合儲存。然而，於另一實施態樣中，無線裝置亦可自其所安裝之SIM卡中讀取或藉由其他軟體、韌體寫入方式而獲取並儲存N個前置碼子集合。
須說明者，各優先權值與初始可用前置碼子集合及最大可用前置碼子集合的對應關係可透過設計優先權值或藉由一映射表(但不限於此)，以讓無線裝置得知優先權值所對應的初始可用前置碼子集合及最 大可用前置碼子集合。因此，無線裝置亦可自基地台所廣播之系統訊息中獲取各優先權值與初始可用前置碼子集合及最大可用前置碼子集合間之對應關係的相關資訊，或者自其所安裝之SIM卡中讀取或藉由其他軟體、韌體寫入方式而獲取各優先權值與初始可用前置碼子集合及最大可用前置碼子集合間之對應關係的相關資訊。由於所屬技術領域中具有通常知識者可基於前述範例瞭解對應關係的各種表示方式，故在此不再加以贅述。
當無線裝置啟動一隨機存取程序時，無線裝置自第j個前置碼子集合中隨機地選擇之一前置碼，j之一初始值對應至初始可用前置碼子集合，且為1至N其中之一正整數。隨後，無線裝置根據所選擇之前置碼，產生一隨機存取要求訊息並傳送該隨機存取要求訊息至基地台。當無線裝置於一預設時間內未自基地台接收一隨機存取回應訊息後，則無線裝置判斷j是否等於m，m對應至最大可用前置碼子集合且為j之初始值至N其中之一正整數，即m>=j。當j不等於m時，無線裝置將j設定成j+1。接著，無線裝置重複前述之動作(即(i)自第j個前置碼子集合中隨機地選擇之一前置碼；(ii)根據所選擇之前置碼，產生隨機存取要求訊息；(iii)傳送隨機存取要求訊息至基地台；以及(iv)當於預設時間內未自基地台接收隨機存取回應訊息後，判斷j是否等於m，以及當j不等於m時，將j設定成j+1)，直到自基地台接收到隨機存取回應訊息，或傳送隨機存取要求訊息之次數達到一臨界值。須說明者，臨界值係依各種行動通訊系統之規範所設定或由無線裝置之製造商依實務需求所設定，但不限於此。由於所屬技術領域中具有通常知識者可輕易瞭解臨界值之設定，故在此不加以贅述。
舉例而言，若本發明之行動通訊系統MCS將優先權值設定 為高優先權值、中等優先權值及低優先權值三種，而這三種優先權值與初始可用前置碼子集合及最大可用前置碼子集合的對應關係分別為：高優先權值對應的初始可用前置碼子集合為前置碼子集合B5(即j之初始值等於5)及最大可用前置碼子集合亦為前置碼子集合B5(即m等於5)、中等優先權值對應的初始可用前置碼子集合為前置碼子集合B2(即j之初始值等於2)及最大可用前置碼子集合為前置碼子集合B5(即m等於5)、以及低優先權值對應的初始可用前置碼子集合為前置碼子集合B1(即j之初始值為1)及最大可用前置碼子集合為前置碼子集合B4(即m等於4)。因此，各優先權值所對應之可使用的前置碼子集合，如表二所示。
當使用者裝置UE1之優先權值為高優先權值時，則使用者裝置UE1的初始可用前置碼子集合為前置碼子集合B5，且最大可使用前置碼子集合亦為前置碼子集合B5。於啟動隨機存取程序時，使用者裝置UE1係自前置碼子集合B5中隨機選擇一前置碼，並根據所選擇之前置碼，產生隨機存取要求訊息102。隨後，使用者裝置UE1傳送隨機存取要求訊息102至基地台BS。當隨機存取要求訊息102中的前置碼與其他無線裝置所傳送之隨機存取要求訊息中的前置碼產生碰撞時，基地台BS因而無法解出隨機存取要求訊息102中的前置碼，故不會傳送隨機存取回應訊息至使用者裝 置UE1。因此，當於預設時間內未自基地台BS接收隨機存取回應訊息後，使用者裝置UE1判斷j是否等於m。由於在高優先權值下，j之初始值為5且m亦為5，故使用者裝置UE1會保持j等於5，並不會將j設定為j+1。
隨後，使用者裝置UE1重新自前置碼子集合B5中隨機地選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息102至基地台BS。若再發生前置碼碰撞，則使用者裝置UE1重複上述操作，直到自基地台BS接收到隨機存取回應訊息，或傳送隨機存要求應訊息102之次數達到一臨界值。若於預設時間內，使用者裝置UE1自基地台BS接收到隨機存取回應訊息(即未發生前置碼碰撞)，則使用者裝置UE1因應隨機存取回應訊息，繼續進行隨機存取程序中的後續操作。
再者，當使用者裝置UE2之優先權值為中等優先權值時，則使用者裝置UE2的初始可用前置碼子集合為前置碼子集合B2，且最大可用前置碼子集合為前置碼子集合B5。使用者裝置UE2啟動隨機存取程序時係自前置碼子集合B2中隨機選擇一前置碼，並根據所選擇之前置碼，產生隨機存取要求訊息202。隨後，使用者裝置UE2傳送隨機存取要求訊息202至基地台BS。當隨機存取要求訊息202中的前置碼與其他無線裝置所傳送之隨機存取要求訊息中的前置碼產生碰撞時，基地台BS因而無法解出隨機存取要求訊息202中的前置碼，故不會傳送隨機存取回應訊息至使用者裝置UE2。因此，當於預設時間內未自基地台BS接收隨機存取回應訊息後，使用者裝置UE2判斷j是否等於m。由於在中等優先權值下，j之初始值為2且m為5(即j不等於m)，故使用者裝置UE2會將j設定為j+1，即將j設定為3。
隨後，使用者裝置UE2自前置碼子集合B3中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息202至基地台BS。若再發生前置碼碰撞，則使用者裝置UE2將j設定為j+1，即將j設為4。接著，使用者裝置UE2自前置碼子集合B4中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息202至基地台BS。
若於預設時間內，使用者裝置UE2自基地台BS接收到隨機存取回應訊息(即未發生前置碼碰撞)，則使用者裝置UE2因應隨機存取回應訊息，繼續進行隨機存取程序中的後續操作。然而，若再發生前置碼碰撞，則使用者裝置繼續將j設定為j+1，即將j設定為5。接著，使用者裝置UE2自前置碼子集合B5中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息202至基地台BS。
隨後，若再發生前置碼碰撞，則因為j以被設為5而等於m故使用者裝置UE2重新自前置碼子集合B5中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息202至基地台BS。若再發生前置碼碰撞，則使用者裝置UE2重複上述操作，直到自基地台BS接收到隨機存取回應訊息，或傳送隨機存取回應訊息202之次數達到臨界值。
另一方面，當智慧型電表SM之優先權值為低優先權值時，則智慧型電表SM的初始可用前置碼子集合為前置碼子集合B1，且最大可用前置碼子集合為前置碼子集合B4。智慧型電表SM啟動隨機存取程序時係自前置碼子集合B1中隨機選擇一前置碼，並根據所選擇之前置碼，產生 隨機存取要求訊息302。隨後，智慧型電表SM傳送隨機存取要求訊息302至基地台BS。當隨機存取要求訊息302中的前置碼與其他無線裝置所傳送之隨機存取要求訊息中的前置碼產生碰撞時，基地台BS因而無法解出隨機存取要求訊息302中的前置碼，故不會傳送隨機存取回應訊息至智慧型電表SM。因此，當於預設時間內未自基地台BS接收隨機存取回應訊息後，智慧型電表SM判斷j是否等於m。由於在低優先權值下，j之初始值為1且m為4(即j不等於m)，故智慧型電表SM會將j設定為j+1，即將j設定為2。
隨後，智慧型電表SM自前置碼子集合B2中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息302至基地台BS。若再發生前置碼碰撞，則使用者裝置將j設定為j+1，即將j設為3。接著，智慧型電表SM自前置碼子集合B3中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息302至基地台BS。
若於預設時間內，智慧型電表SM自基地台BS接收到隨機存取回應訊息(即未發生前置碼碰撞)，則智慧型電表SM因應隨機存取回應訊息，繼續進行隨機存取程序中的後續操作。然而，若再發生前置碼碰撞，則智慧型電表SM繼續將j設定為j+1，即將j設定為4。接著，智慧型電表SM自前置碼子集合B4中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息302至基地台BS。
隨後，若再發生前置碼碰撞，則因為j已被設為4而等於m，故智慧型電表SM重新自前置碼子集合B4中隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息302至基地台BS。若再發生前置碼碰撞，則智慧型電表SM重複上述操作，直到自基地台BS 接收到隨機存取回應訊息，或傳送隨機存取要求訊息302之次數達到臨界值。
由上述說明可知，在本發明之隨機存取機制下，由於具有不同優先權值的無線裝置於執行隨機存取程序時係自不同前置碼子集合中隨機選擇前置碼，故可降低具高優先權值之無線裝置與具低優先權值之無線裝置同時選擇到相同前置碼而產生前置碼碰撞的機會，而提高具高優先權值之無線裝置要求隨機存取成功的機會。此外，隨著碰撞發生而逐漸使得具低優先權值之無線裝置能使用較大的前置碼子集合，可逐漸降低具低優先權值之無線裝置彼此間的前置碼碰撞的機會。因此，本發明之隨機存取機制係採用一碼域後移(code-domain backoff)機制，來降低前置碼碰撞的機會。
須說明者，除了上述操作外，本發明之隨機存取機制亦可加入其他前置碼碰撞機制，例如：時域後移(time-domain backoff)機制。換言之，當於預設時間內未自基地台接收隨機存取回應訊息後，無線裝置會隨機地產生一等待時間，並於等待時間後，才自下一個前置碼子集合隨機選擇新的前置碼，並根據所選擇之前置碼，再次產生及傳送隨機存取要求訊息。
本發明之第二實施例請參考第2圖，其係為本發明之無線裝置1之示意圖。無線裝置1係具有通訊功能之一無線裝置，例如：第一實施例中之使用者裝置UE1、使用者裝置UE2及智慧型電表SM其中之一。如先前所述，行動通訊系統MCS定義複數前置碼及N個前置碼子集合。N為一正整數。N個前置碼子集合中的每一者具有該等前置碼之一部分。第i個前 置碼子集合包含第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N。N個前置碼子集合之聯集包含全部該等前置碼。
無線裝置1包含一收發器11、一處理器13及一儲存器15。儲存器15儲存該等前置碼、N個前置碼子集合及一優先權值。優先權值對應至N個前置碼子集合中之一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合。
處理器13電性連接至收發器11及儲存器15，用以執行以下步驟：(a)自第j個前置碼子集合中隨機地選擇之一前置碼，j之一初始值對應置該初始可用前置碼子集合且為1至N其中之一正整數；(b)根據所選擇之前置碼，產生一隨機存取要求訊息；(c)透過收發器11傳送隨機存取要求訊息至基地台；(d)當於一預設時間內未透過收發器11自基地台接收一隨機存取回應訊息後，判斷j是否等於m，m對應至最大可用前置碼子集合且為j之初始值至N其中之一正整數，以及當j不等於m時，將j設定成j+1；以及(e)於步驟(d)後，重複執行上述步驟(a)至步驟(d)，直到自基地台接收到隨機存取回應訊息，或傳送隨機存取要求訊息之次數達到臨界值。
在一實施態樣中，處理器13更透過收發器11自基地台接受其廣播之一系統訊息。系統訊息係載有N個前置碼子集合之資訊。因此，於接收到系統訊息後，處理器13可自系統訊息擷取出N個前置碼子集合，並其儲存於儲存器15中。然而，於另一實施態樣中，無線裝置1可更包含電性連接至處理器13之一SIM卡插槽(圖未繪示)。SIM卡插槽用以接受一SIM卡。據此，處理器13可透過SIM卡插槽，自SIM卡讀取N個前置碼子集合及優先權值。
如同第一實例中的範例，當無線裝置1為使用者裝置UE1時，無線裝置1之優先權值代表一高優先權，故j及m等於N。再者，當無線裝置1為使用者裝置UE2時，無線裝置1之優先權值代表一中等優先權，故j之初始值不等於1，且m等於N。此外，當無線裝置1為智慧型電表SM時，無線裝置1之優先權值代表一低優先權，故j之初始值等於1，且m不等於N。然而，這些範例並非用以限制本發明之保護範圍。所屬技術領域中具有通常知識者基於上述說明可輕易瞭解基於優先權值而設定j之初始值及m之數值的多種態樣可由行動通訊系統MCS之營運商依據實際運作上的需求有所改變調整，故各種優先權值、j之初始值及m之數值的設定皆屬於本發明所保護的範疇。
另外，於另一實施態樣中，前述步驟(d)更可包含步驟：當於預設時間內未透過收發器11自基地台接收隨機存取回應訊息後，隨機地產生一等待時間，並於等待時間後，執行步驟(e)。換言之，本發明之隨機存取機制亦可加入時域後移(time-domain backoff)機制。
本發明之第三實施例請參考第3圖，其係為本發明之隨機存取方法之流程圖。本發明之隨機存取方法適用於一行動通訊系統之一無線裝置(例如：前述行動通訊系統MCS中的無線裝置1)。
行動通訊系統MCS定義複數前置碼及N個前置碼子集合。N為一正整數。N個前置碼子集合中之每一者具有該等前置碼之一部分。該等前置碼子集合間存在一包含關係(set inclusion relationship)，即第i個前置碼子集合包含第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N。N個前置碼子集合之聯集即為全部該等前置碼。無線裝置1包含一收發器、一處理 器及一儲存器。儲存器儲存該等前置碼、N個前置碼子集合及一優先權值。優先權值對應至N個前置碼子集合中之一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合。隨機存取方法由處理器所執行。
首先，於步驟S301中，自第j個前置碼子集合中隨機地選擇一前置碼，j之一初始值對應至初始可用前置碼子集合且為1至N其中之一正整數。接著，於步驟S303中，根據選擇之前置碼，產生一隨機存取要求訊息，並於步驟S305中，透過收發器傳送隨機存取要求訊息至基地台。隨後，於步驟S307中，判斷於一預設時間內是否透過收發器自基地台接收一隨機存取回應訊息。當接收到隨機存取回應訊息後，執行步驟S309，執行隨機存取程序之後續操作。
反之，於預設時間內未透過收發器自基地台接收隨機存取回應訊息時，執行步驟S311，判斷傳送隨機存取要求訊息之次數是否達到臨界值。若達到臨界值，則執行步驟S313，終止隨機存取程序。再者，若未達到臨界值，則執行步驟S315，若判斷j是否等於m，m對應至最大可用前置碼子集合且為j之初始值至N其中之一正整數，即m>=j。然後，當j不等於m時，執行步驟S317中，將j設定成j+1，接著返回執行步驟S301。另一方面，當j等於m時，則直接返回執行步驟S301。
於另一實施例中，本發明之隨機存取方法更包含步驟：透過收發器自基地台接受其廣播之一系統訊息。系統訊息載有N個前置碼子集合。此外，於另一實施例中，當無線裝置更包含電性連接至處理器之SIM卡插槽且SIM卡插槽接受一SIM卡時，本發明之隨機存取方法更包含步驟：透過SIM卡插槽，自SIM卡讀取N個前置碼子集合及優先權值。
再者，於另一實施例中，本發明之隨機存取方法於判斷傳送隨機存取要求訊息之次數未達到臨界值後，更包含步驟：隨機地產生一等待時間，並於等待時間後，返回執行步驟S301。須說明者，於此實施例中，步驟S315及步驟S317可在等待時間內被執行。
除了上述步驟，本發明之隨機存取方法亦能執行前述實施例中所闡述之所有操作並具有所有對應之功能。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解此實施例如何基於所有前述實施例執行此等操作及具有該等功能，故在此不再加以贅述。
綜上所述，本發明之隨機存取機制使得不同優先權值的無線裝置於執行隨機存取程序時係自不同前置碼子集合中隨機選擇前置碼，故可降低具高優先權值之無線裝置與具低優先權值之無線裝置同時選擇到相同前置碼而產生前置碼碰撞的機會，而提高具高優先權值之無線裝置要求隨機存取成功的機會。此外，隨著碰撞發生而逐漸使得具低優先權值之無線裝置能使用較大的前置碼子集合，可逐漸降低具低優先權值之無線裝置彼此間的前置碼碰撞的機會。因此，相較於習知的行動通訊系統，本發明之行動通訊系統可有效地降低無線裝置同時選擇到相同前置碼而產生前置碼碰撞的機會，進而提高無線裝置執行隨機存取程序的成功機會以及避免基地台的無線資源產生閒置的現象。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims (16)

  1. 一種用於一行動通訊系統之無線裝置，該行動通訊系統定義複數前置碼及N個前置碼子集合，N為一正整數，各該N個前置碼子集合具有該等前置碼之一部份，該等前置碼子集合間存在一包含關係(set inclusion relationship)，一第i個前置碼子集合包含一第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N，該N個前置碼子集合之一聯集即為該等前置碼，該無線裝置包含：一收發器；一儲存器，用以儲存該等前置碼、該N個前置碼子集合及一優先權值，該優先權值對應至一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合；以及一處理器，電性連接至該收發器及該儲存器，用以執行以下步驟：(a)自一第j個前置碼子集合中隨機地選擇一前置碼，j之一初始值對應至該初始可用前置碼子集合，且為1至N其中之一正整數；(b)根據所選擇之該前置碼，產生一隨機存取要求訊息；(c)透過該收發器傳送該隨機存取要求訊息至一基地台；(d)當於一預設時間內未透過該收發器自該基地台接收一隨機存取回應訊息後，判斷j是否等於m，m對應至該最大可用前置碼子集合且為j之該初始值至N其中之一正整數，以及當j不等於m時，將j設定成j+1；以及(e)於步驟(d)後，重複執行上述步驟(a)至步驟(d)，直到自該基地台接收到該隨機存取回應訊息，或傳送該隨機存取要求訊息之一次數 達到一臨界值。
  2. 如請求項1所述之無線裝置，其中該處理器更透過該收發器自該基地台接受其廣播之一系統訊息，該系統訊息載有該N個前置碼子集合。
  3. 如請求項1所述之無線裝置，更包含電性連接至該處理器之一用戶識別模組(Subscriber Identity Module；SIM)卡插槽，其中該SIM卡插槽用以接受一SIM卡，以及該處理器透過該SIM卡插槽，自該SIM卡讀取該N個前置碼子集合及該優先權值。
  4. 如請求項1所述之無線裝置，其中該步驟(d)更包含以下步驟：當於該預設時間內未透過該收發器自該基地台接收該隨機存取回應訊息後，隨機地產生一等待時間，並於該等待時間後，執行該步驟(e)。
  5. 如請求項1所述之無線裝置，其中該行動通訊系統係一長期演進技術(Long Term Evolution；LTE)通訊系統，以及該等前置碼之一數目為64。
  6. 如請求項1所述之無線裝置，其中當該優先權值代表一高優先權時，j及m等於N。
  7. 如請求項1所述之無線裝置，其中當該優先權值代表一中等優先權時，j之初始值不等於1，且m等於N。
  8. 如請求項1所述之無線裝置，其中當該優先權值代表一低優先權時，j之初始值等於1，且m不等於N。
  9. 一種用於一無線裝置之隨機存取方法，該無線裝置用於一行動通訊系統，該行動通訊系統定義複數前置碼及N個前置碼子集合，N為一正整數，各該N個前置碼子集合包含該等前置碼之一部分，該等前置碼子集合間存在一包含關係(set inclusion relationship)，一第i個前置碼子集合包含一 第i-1個前置碼子集合，i為一正整數且為2至N，該N個前置碼子集合之一聯集即為該等前置碼，該無線裝置包含一收發器、一儲存器及一處理器，該儲存器儲存該等前置碼、該N個前置碼子集合及一優先權值，該優先權值對應至一初始可用前置碼子集合及一最大可用前置碼子集合，該隨機存取方法由該處理器執行並包含下列步驟：(a)自一第j個前置碼子集合中隨機地選擇之一前置碼，j之一初始值對應至該初始可用前置碼子集合，且為1至N其中之一正整數；(b)根據所選擇之該前置碼，產生一隨機存取要求訊息；(c)透過該收發器傳送該隨機存取要求訊息至一基地台；(d)當於一預設時間內未透過該收發器自該基地台接收一隨機存取回應訊息後，判斷j是否等於m，m對應至該最大可用前置碼子集合且為j之該初始值至N其中之一正整數，以及當j不等於m時，將j設定成j+1；以及(e)於步驟(d)後，重複執行上述步驟(a)至步驟(d)，直到自該基地台接收到該隨機存取回應訊息，或傳送該隨機存取要求訊息之一次數達到一臨界值。
  10. 如請求項9所述之隨機存取方法，更包含以下步驟：透過該收發器自該基地台接受其廣播之一系統訊息，該系統訊息載有該N個前置碼子集合。
  11. 如請求項9所述之隨機存取方法，其中該無線裝置更包含電性連接至該處理器之一用戶識別模組(Subscriber Identity Module；SIM)卡插槽，該SIM卡插槽用以接受一SIM卡，以及該隨機存取方法更包含以下步驟： 透過該SIM卡插槽，自該SIM卡讀取該N個前置碼子集合及該優先權值。
  12. 如請求項9所述之隨機存取方法，其中該步驟(d)更包含以下步驟：當於該預設時間內未透過該收發器自該基地台接收該隨機存取回應訊息後，隨機地產生一等待時間，並於該等待時間後，執行該步驟(e)。
  13. 如請求項9所述之隨機存取方法，其中該行動通訊系統係一長期演進技術(Long Term Evolution；LTE)通訊系統，以及該等前置碼之一數目為64。
  14. 如請求項9所述之隨機存取方法，其中當該優先權值代表一高優先權時，j及m等於N。
  15. 如請求項9所述之隨機存取方法，其中當該優先權值代表一中等優先權時，j之初始值不等於1，且m等於N。
  16. 如請求項9所述之隨機存取方法，其中當該優先權值代表一低優先權時，j之初始值等於1，且m不等於N。
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