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随机接入方法、系统和装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别涉及移动通信系统中的随机接入方法、系统和装置。
背景技术
在当前的长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统中，当用户终端(UE，User Equipment)向所在小区发起随机接入过程时，如果初次随机接入失败，那么在随后进行的第二次随机接入，即随机接入重传时，该UE会使用与初次随机接入时相同的随机接入信道配置。因此，这次随机接入重传的性能与初次随机接入时的性能相比基本相同，也就是说，失败的可能性仍然很大。具体分析如下：
目前的LTE系统中定义了两种帧结构，即帧结构1和帧结构2。其中，帧结构1用于频分双工(FDD，Frequency Division Dual)结构，而帧结构2用于时分双工(TDD，Time Division Dual)结构。
图1为现有LTE系统中的帧结构1的组成示意图。如图1所示，整个无线帧的时间长度为10ms，每个无线帧中包括10个子帧，每个子帧的时间长度为1ms；而每个子帧内又分别包括两个时隙，每个时隙的时间长度为0.5ms。
图2为现有LTE系统中的帧结构2的组成示意图。如图2所示，整个无线帧的时间长度为10ms，每个无线帧中包括两个时间长度为5ms的半帧；每个半帧中又包括5个子帧，每个子帧的时间长度为1ms；每个半帧中的第二个子帧为包括特殊时隙的子帧，即如图2所示的三个特殊时隙：下行导频时隙(DwPTS)、保护间隔(GP)和上行导频时隙(UpPTS)。其中每个子帧中分别包括两个时间长度为0.5ms的时隙。
同时，LTE系统中定义了5种突发结构，每个突发结构在频域上占用6个物理资源块(PRB，Physical Recourse Block)，其它参数如表1所示，其中，T_s＝1/(15000*2048)秒。

  突发结构  时间长度  T_CP  T_SEQ  序列长度  GT  0  1ms  3152×T_s  24576×T_s  839  ≈97.4us  1  2ms  21012×T_s  24576×T_s  839  ≈516us  2  2ms  6224×T_s  2×24576×T_s  839  (传输两次)  ≈197.4us  3  3ms  21012×T_s  2×24576×T_s  839  (传输两次)  ≈716us  4  (只能用于  FS2)  ≈157.3us  448×T_s  4096×T_s  139  ≈9.4us
表15种突发结构分别对应的参数
其中，突发结构4只能在帧结构2的上行导频时隙中传输，而突发结构0～3则可以在帧结构1和2的常规子帧中传输。不同的突发结构对应不同的小区半径，序列长度越短的突发结构所支持的小区半径越小。如果为一个半径较小的小区中配置了一个超过其小区半径的突发结构，那么则可以在随机接入时获取更好的性能。当然，这是以牺牲部分资源为代价的。
但是，目前在为每个小区配置突发结构时，通常是每个小区只配置一种突发结构，即与该小区的小区半径相对应的突发结构。这样，当某一UE发起初次随机接入时，如果没有接收到小区所在基站(NodeB)回送的响应消息，那么该UE将需要进行随机接入重传，而随机接入重传时所使用的突发结构与初次随机接入时所使用的突发结构是一样的，有可能的区别仅在于信道质量和所选择的随机接入信道中的用户数目，而这些因素的性能又并不能保证一定比初次随机接入时好。所以，UE在进行随机接入重传时，还是很可能无法成功接入，即无法获得上行同步和资源分配，从而造成随机接入等待时间延长。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种随机接入方法，能够显著提高随机接入重传性能，缩短随机接入等待时间。
本发明的另一目的在于提供一种随机接入系统，能够显著提高随机接入重传性能，缩短随机接入等待时间。
本发明的再一目的在于提供两种随机接入装置，能够显著提高随机接入重传性能，缩短随机接入等待时间。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种随机接入方法，为一个小区预先配置N种突发结构及其对应的配置信息，所述N为大于或等于2的整数，并将所述N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；当该小区所属用户终端UE发起随机接入过程时，该方法包括：
A、所述UE根据获取到的所述N种突发结构及其对应的配置信息，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定是否接收到响应消息，如果是，则结束流程；否则，执行步骤B；
B、将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，使用所述新得到的突发结构进行随机接入重传，并确定是否接收到响应消息，如果是，则结束流程；否则，重复执行步骤B，直到接收到响应消息，结束流程。
一种随机接入系统，该系统包括：基站NodeB和UE，所述NodeB管辖所述UE所在小区；所述UE所在小区预先配置有N种突发结构及其对应的配置信息，所述N为大于或等于2的整数，并且，所述N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；
所述UE，用于根据获取到的所述N种突发结构及其对应的配置信息，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定是否接收到所述NodeB回送的响应消息，如果未接收到，则进行重传格式改变，将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，使用所述新得到的突发结构进行随机接入重传，并再次确定是否接收到所述NodeB回送的响应消息，如果没有，则继续按照编号依次加一的顺序使用后续各突发结构进行随机接入重传，直到接收到所述NodeB回送的响应消息为止；
所述NodeB，用于根据所述UE所在小区中配置的N种突发结构及其对应的配置信息，在所述各突发结构对应的随机接入信道上进行检测，并在检测成功后向所述UE回送响应消息。
一种随机接入装置，该装置包括：配置单元和检测单元；
所述配置单元，用于保存预先配置的N种突发结构及其对应的配置信息，所述N为大于或等于2的整数，并且，所述N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；
所述检测单元，用于根据所述配置的N种突发结构及其对应的配置信息，在所述各突发结构对应的随机接入信道上进行检测，并在检测成功后向UE回送响应消息。
一种随机接入装置，该装置包括：发起单元以及第一接收单元；
所述发起单元，用于根据获取到的所在小区配置的N种突发结构及其对应的配置信息，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定所述第一接收单元是否接收到响应消息，如果未接收到，则进行重传格式改变，将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，使用所述新得到的突发结构进行随机接入重传，并再次确定所述第一接收单元是否接收到响应消息，如果没有，则按照编号递增的顺序使用后续各突发结构继续进行随机接入重传，直到所述第一接收单元接收到响应消息为止；
所述第一接收单元，用于接收响应消息。
可见，采用本发明的技术方案，为一个小区预先配置多种突发结构，并按照其性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；当该小区所属UE发起随机接入过程时，使用突发结构1进行初次随机接入，如果初次随机接入失败，则可以使用突发结构2进行第一次随机接入重传，如果第一次随机接入重传再失败，还可以进一步使用突发结构3、......、N进行随机接入重传，直到成功接入为止。由于随机接入重传时所使用的突发结构的性能要优于初次随机接入时所使用的突发结构性能，而且，后续每次随机接入重传时所使用的突发结构性能越来越好，所以，相比于现有技术，本发明所述方法能够明显加快UE成功接入的速度，即显著提高随机接入重传性能，缩短随机接入等待时间。
附图说明
图1为现有LTE系统中的帧结构1的组成示意图。
图2为现有LTE系统中的帧结构2的组成示意图。
图3为本发明随机接入方法实施例的流程图。
图4为本发明随机接入系统实施例的组成结构示意图。
图5为本发明随机接入装置一实施例的组成结构示意图。
图6为本发明随机接入装置另一实施例的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。
针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种新的随机接入方法，为一个小区预先配置N种突发结构及其对应的配置信息，N为大于或等于2的整数，并将这N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1、突发结构2、......、突发结构N；其中性能最差的突发结构也需要满足能够覆盖该小区的整个范围的要求，即至少也应该是现有技术中所提到的与该小区的小区半径相对应的突发结构，而其它突发结构的随机接入性能则需要更好。当UE发起随机接入过程时，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定是否接收到NodeB回送的响应消息，如果是，则结束流程；否则，将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，使用新得到的突发结构进行随机接入重传，并再次确定是否接收到NodeB回送的响应消息，如果是，则结束流程；否则，按照编号依次加一的顺序使用后续各突发结构继续进行随机接入重传，直到接收到NodeB回送的响应消息为止。
举例说明，某小区的半径为1km，此时可以为该小区配置2种突发结构，即突发结构4和突发结构0。因为从理论上看，突发结构4可以满足半径为1km的小区的覆盖要求，而突发结构0则可以满足半径为15km的小区的覆盖要求。当UE进行初次随机接入时，使用突发结构4进行信息发送。后续如果没有接收到NodeB回送的响应消息，则需要进行随机接入重传，此时，即可使用突发结构0进行信息发送。由于突发结构0与突发结构4相比具有更好的随机接入性能，因此，UE的接入成功率可得到明显提高。
下面通过具体的实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明：
图3为本发明随机接入方法实施例的流程图。需要说明的是，在实际应用中，一个小区中可下属多个UE，但本实施例中为便于描述，仅以一个UE为例进行说明。如图3所示，包括以下步骤：
步骤301：为一小区配置N种突发结构及其对应的配置信息，并将这N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N。
本步骤中，按照序列长度对各突发结构进行排序，序列长度越短的突发结构排序越靠前，从而得到突发结构1、突发结构2、......、突发结构N。其中每种突发结构所对应的配置信息包括：随机接入信道配置(随机接入信道数目和具体的随机接入信道时频位置等信息)以及可使用的随机接入序列信息。
考虑到一个小区中发起第一次随机接入重传的UE数目要小于发起初次随机接入的UE数目，而发起第二次、第三次甚至第N次随机接入重传的UE数目会更少，而且理论上应该是依次减少，所以本实施例中，为这N种突发结构所配置的随机接入信道数目可依次减少。即：假设突发结构1、突发结构2、......、突发结构N所对应的随机接入信道数目分别为P1、P2、......、PN，那么则有：
P1(突发结构1)＞P2(突发结构2)＞......＞PN(突发结构N)。
步骤302：向UE发送小区广播消息。
该广播消息中携带有一个用于指示UE在随机接入过程中是否能够进行重传格式改变的通知信息，该通知信息可表现为两种形式，即指示信息或配置编号，其中指示信息占用一比特(bit)位，用1或0来表示是或否；或者，该广播消息中还可以进一步携带有为小区配置的N种突发结构及其对应的配置信息。
步骤303～304：UE根据接收到的广播消息，发起随机接入过程，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定是否接收到响应消息，如果是，则结束流程；否则，执行步骤305。
本实施例中，UE接收到广播消息后，获取其中携带的N种突发结构及其对应的配置信息，并按照突发结构1对应的配置信息进行初次随机接入，即，在突发结构1对应的随机接入信道上发送随机接入序列。或者，也可以预先在UE中配置好与小区中相同的N种突发结构及其对应的配置信息，这样就无需再通过广播消息发送这些信息，从而节省资源。在实际应用中，每个突发结构均可对应多种配置信息，比如，m种，那么，对应突发结构n(n为一大于等于1且小于等于N的整数)，其配置信息则可表示为n(mn)。即，对于突发格式2、3、......、N，其配置信息可分别表示为2(m2)、3(m3)、......、N(mN)。在使用某一突发结构，比如突发结构2进行随机接入重传时，可随机选择使用其中的一种配置信息。
需要说明的是，在实际应用中，UE在进行随机接入时，不可能无限期的等待响应消息，所以，可预先设置一个接入周期，并通过广播消息将该接入周期通知给UE。UE在发出随机接入序列后开始计时，并确定在接入周期内是否接收到响应消息，如果是，则结束流程；否则，则执行步骤305。
步骤305：确定是否可以进行重传格式改变，如果是，则执行步骤307；否则，执行步骤306。
根据接收到的广播消息中携带的信息的不同，本步骤中，UE可分别按照以下两种方式之一确定是否可以进行重传格式的改变：
方式一：
如果UE接收到的广播消息中携带的通知信息为指示信息，那么，UE通过读取该指示信息确定是否可以进行重传格式改变，比如，如果是1，则确定可以进行重传格式改变，如果是0，则确定为不可以进行重传格式改变。
方式二：
如果UE接收到的广播消息中携带的通知信息为配置编号，那么，UE通过读取该配置编号确定是否可以进行重传格式改变。具体实现包括：UE中预先保存有一个综合信息表，该综合信息表是通过在目前的配置信息表基础上添加重传配置信息构成的。例如，对于突发结构1，其配置信息有X种，在这X种之外，可进一步添加Y种配置信息，这Y种配置信息与之前的X种配置信息相比，每种中均添加了一个突发结构2、突发结构3、......和突发结构N的配置信息。也就是说，该综合信息表中包括X+Y个表项，分别编号为1到X和X+1到X+Y；其中，配置编号为1到X的各表项中分别记录有突发结构1所对应的X种配置信息中的一种，配置编号为X+1到X+Y的各表项中分别记录有突发结构1到N共N种突发结构分别对应的配置信息所组成的Y种组合配置信息中的一种；其中X和Y均为大于1的整数。通常，X和Y取值相等，即得到如表2所示的综合信息表：
  配置编号 配置信息  是否可以进行  重传格式改变  1 突发结构1  否  2 突发结构1  否  ... 突发结构1  否  X 突发结构1  否  X+1 突发结构1突发结构2、.....、N 是  X+2 突发结构1突发结构2、.....、N 是  ... 突发结构1突发结构2、.....、N  是  2X 突发结构1突发结构2、.....、N 是
表2综合信息表
UE在读取出广播消息中携带的配置编号后，去查询该综合信息表，如果该提取出的配置编号为1到X中的一个数，则确定不可以进行重传格式改变；如果该提取出的配置编号为X+1到2X(X+Y)中的一个数，则确定可以进行重传格式改变。同时，其改变格式后可以使用的突发结构2到N的配置信息也可以相应得到。
步骤306：使用突发结构1进行随机接入重传，并在接收到响应消息后，结束流程。
步骤307：将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，并使用新得到的突发结构进行随机接入重传。
显然，第一次随机接入重传时所使用的突发结构为突发结构2。
步骤308：确定是否接收到响应消息，如果是，结束流程；否则，返回执行步骤307。
需要说明的是，上述实施例中，NodeB按照不同突发结构所对应的随机接入信道配置信息，在相应的随机接入信道上按照各突发结构的特点进行检测。对于检测到的随机接入序列，在特定的资源上进行响应。其中，不同的突发结构可以在不同的资源内进行响应，也可以在同一资源内进行响应，但是这种情况下，需要对不同突发结构对应的响应序列统一进行编号。
另外，如果UE按照编号从2到N的顺序进行N-1次随机接入重传后，仍未接收到响应消息，则可继续使用突发结构N进行后续的随机接入重传，直到接收到响应消息为止。
上述实施例所述过程可举例如下：为了提高目前TDD LTE系统中的随机接入性能，尤其是突发结构4的性能，在进行随机接入信道时频配置时，将其配置成同时存在两种突发结构，即突发结构4和突发结构1同时存在的模式。突发结构4的配置密度不变，而将突发结构1仅仅配置为一个最低密度，即每10ms中存在一个突发结构1。这样，当需要进行随机接入重传时，UE可以根据接收到的广播消息确定是否可以进行重传格式改变，如果可以，则使用突发格式1进行随机接入重传。这样，即可提高随机接入重传性能，从而使UE快速完成随机接入。
基于上述方法，图4为本发明随机接入系统实施例的组成结构示意图。如图4所示，该系统包括：NodeB401和UE402；NodeB401管辖UE402所在小区；UE402所在小区预先配置有N种突发结构及其对应的配置信息，其中N为大于或等于2的整数，并且，这N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；
UE402，用于根据获取到的N种突发结构及其对应的配置信息，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定是否接收到NodeB401回送的响应消息，如果未接收到，则进行重传格式改变，将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，使用新得到的突发结构进行随机接入重传，并再次确定是否接收到NodeB401回送的响应消息，如果没有，则继续按照编号依次加一的顺序使用后续各突发结构进行随机接入重传，直到接收到NodeB401回送的响应消息为止；
NodeB401，用于根据UE402所在小区中配置的N种突发结构及其对应的配置信息，在各突发结构对应的随机接入信道上进行检测，并在检测成功后向UE402回送响应消息。
其中，UE402可进一步用于，接收来自NodeB401的小区广播消息，并读取其中携带的指示信息，根据该指示信息确定是否可以进行重传格式改变。
或者，UE402可进一步用于，接收来自NodeB401的小区广播消息，读取其中携带的配置编号，并查询自身预先保存的综合信息表，所述综合信息表中包括X+Y个表项，分别编号1到X和X+1到X+Y；其中，配置编号为1到X的各表项中分别记录有突发结构1所对应的X种配置信息中的一种，配置编号为X+1到X+Y的各表项中分别记录有突发结构1到N共N种突发结构分别对应的配置信息所组成的Y种组合配置信息中的一种；X和Y均为大于1的整数；如果读取到的配置编号为一1到X中的数，则确定不可以进行重传格式改变；如果读取到的配置编号为一X+1到X+Y中的数，则确定可以进行重传格式改变。
图5为本发明随机接入装置一实施例的组成结构示意图。如图5所示，该装置包括：配置单元501和检测单元502；
配置单元501，用于保存预先配置的N种突发结构及其对应的配置信息，其中N为大于或等于2的整数，并且，这N种突发结构按照性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；
检测单元502，用于根据所述配置的N种突发结构及其对应的配置信息，在各突发结构对应的随机接入信道上进行检测，并在检测成功后向UE回送响应消息。
此外，该装置中进一步包括：
广播单元503，用于向UE发送广播消息，其中携带有是否能够进行重传格式改变的指示信息，以使得UE在使用突发格式1进行初次随机接入失败后，能够确定是否可以按照编号递增的顺序使用突发格式2到N进行随机接入重传；或者，
广播单元503，用于向UE发送广播消息，其中携带有配置编号，以使得UE能够通过查询自身预先保存的综合信息表来确定在使用突发格式1进行初次随机接入失败后，是否可以按照编号递增的顺序使用突发格式2到N进行随机接入重传。
图6为本发明随机接入装置另一实施例的组成结构示意图。如图6所示，该装置包括：发起单元601以及第一接收单元602；
发起单元601，用于根据获取到的所在小区配置的N种突发结构及其对应的配置信息，使用突发结构1进行初次随机接入，并确定第一接收单元602是否接收到响应消息，如果未接收到，则进行重传格式改变，将当前所使用的突发结构的编号加一，得到一个新的突发结构，使用新得到的突发结构进行随机接入重传，并再次确定第一接收单元602是否接收到响应消息，如果没有，则继续按照编号递增的顺序使用后续各突发结构进行随机接入重传，直到第一接收单元602接收到响应消息为止；
第一接收单元602，用于接收响应消息。
此外，该装置中进一步包括：
第二接收单元603，用于接收小区广播消息，读取其中携带的指示信息，根据该指示信息确定是否可以进行重传格式改变，并将确定结果通知发起单元601；
或者，第二接收单元603，用于接收小区广播消息，读取其中携带的配置编号，并查询自身预先保存的综合信息表，所述综合信息表中包括X+Y个表项，分别编号1到X和X+1到X+Y；其中，配置编号为1到X的各表项中分别记录有突发结构1所对应的X种配置信息中的一种，配置编号为X+1到X+Y的各表项中分别记录有突发结构1到N共N种突发结构分别对应的配置信息所组成的Y种组合配置信息中的一种；X和Y均为大于1的整数；如果读取到的配置编号为一1到X中的数，则确定不可以进行重传格式改变；如果读取到的配置编号为一X+1到X+Y中的数，则确定可以进行重传格式改变，并将确定结果通知发起单元601；
发起单元601接收来自第二接收单元603的确定结果，并当确定结果为可以进行重传格式改变时，进行重传格式改变。
上述发起单元601还可进一步用于，当使用突发结构N进行随机接入重传后，确定第一接收单元602仍未接收到响应消息时，继续使用突发结构N进行后续的随机接入重传，直到接收到响应消息为止。
图4、5、6所示系统和设备实施例的具体工作流程请参照图3所示方法实施例中的相应说明，不再赘述。
总之，采用本发明的技术方案，为一个小区预先配置多种突发结构，并按照其性能由低到高的顺序进行排序，分别编号为突发结构1到突发结构N；当UE发起随机接入过程时，使用突发结构1进行初次随机接入，如果初次随机接入失败，则可以使用突发结构2进行第一次随机接入重传，如果第一次随机接入重传再失败，还可以进一步使用突发结构3、......、N进行随机接入重传，直到成功接入为止。由于随机接入重传时所使用的突发结构的性能要优于初次随机接入时所使用的突发结构性能，而且，后续每次随机接入重传时所使用的突发结构性能越来越好，所以，相比于现有技术，本发明所述方法能够明显加快UE成功接入的速度，即显著提高随机接入重传性能，缩短随机接入等待时间，从而使UE快速获取上行同步和资源分配。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。