一种专用随机接入资源预留方法和基站.pdf

本发明提供了一种专用随机接入资源预留的方法，在该方法中，估算终端随机接入失败所需时间，并根据估算出的所述终端随机接入失败所需时间，确定专用随机接入资源预留周期；当随机接入过程触发后，基站根据所述预留周期为终端分配专用随机接入资源。本发明同时提供了一种实现专用随机接入资源预留的基站，该方法和基站能够避免不必要的专用随机接入资源的预留，提高专用随机接入资源的利用效率。

1、  一种专用随机接入资源预留方法，其特征在于，该方法包括：
估算终端随机接入失败所需时间，并根据估算出的所述终端随机接入失败所需时间，确定专用随机接入资源的预留周期；
随机接入过程触发后，基站根据所述预留周期为终端分配专用随机接入资源。

2、  根据权利要求1所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，所述估算终端随机接入失败所需时间具体为：分别估算随机接入过程中，基站对随机接入前导序列Preamble进行检测和处理所需的处理时间、基站将随机接入响应消息发送给终端所使用的时间窗的窗口时长、以及终端解码随机接入响应消息所消耗的解码时间，之后将估算出的上述三个时间求和得到所述终端随机接入失败所需时间。

3、  根据权利要求1所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，所述确定专用随机接入资源的预留周期为：每个基站分别确定自身对应的专用随机接入资源预留周期；
相应的，基站对应的专用随机接入资源的预留周期大于等于基站相应的终端随机接入失败所需时间。

4、  根据权利要求1所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，所述确定专用随机接入资源的预留周期为：为整个网络中各个基站确定统一的专用随机接入资源的预留周期；
相应的，所述统一的专用随机接入资源的预留周期大于等于网络中所有基站相应的终端随机接入失败所需时间中的最大值。

5、  根据权利要求4所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，确定所述预留周期之后，该方法进一步包括：
将确定的所述统一的专用随机接入资源预留周期设定为各个基站对应的专用随机接入资源预留周期的标准值。

6、  根据权利要求3至5任一项所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，基站为终端分配专用随机接入资源后，该方法进一步包括：
基站根据为终端分配的专用随机接入资源，生成分配结果指示信息发送给终端。

7、  根据权利要求6所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，基站根据自身对应的专用随机接入资源预留周期为终端分配专用随机接入资源时，所述分配结果指示信息至少包括：
为终端分配的Preamble的标识；
为终端预留的随机接入信道RACH时-频资源块的跳频图案；
为终端预留的RACH时-频资源块的时间间隔；
为终端预留的RACH时-频资源块的相对位置偏移；以及，
为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。

8、  根据权利要求6所述的专用随机接入资源预留方法，其特征在于，基站根据标准的所述统一的专用随机接入资源预留周期为终端分配专用随机接入资源时，所述分配结果指示信息至少包括：
为终端分配的Preamble的标识；
为终端预留的RACH时-频资源块的跳频图案；
为终端预留的RACH时-频资源块的相对位置偏移；以及，
为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。

9、  一种实现专用随机接入资源预留的基站，其特征在于，该基站包括预留周期确定模块以及资源分配模块，其中，
预留周期确定模块，用于确定自身所属基站相应的终端随机接入失败所需时间，并根据所述时间确定专用随机接入资源预留周期，将确定的所述预留周期的相关信息发送给资源分配模块；
资源分配模块，用于在接收到所述相关信息后，当随机接入过程触发后，根据所述预留周期为相应的终端分配专用随机接入资源。

10、  根据权利要求9所述的实现专用随机接入资源预留的基站，其特征在于，资源分配模块进一步用于：根据专用随机接入资源的分配结果生成分配结果指示信息，并将所述分配结果指示信息发送给数据发送模块；
相应的，该基站进一步包括：
数据发送模块，用于将接收到的所述分配结果指示信息发送给相应的终端。

一种专用随机接入资源预留方法和基站
技术领域
本发明涉及移动通信系统中的随机接入技术，尤其涉及一种专用随机接入资源预留方法和基站。
背景技术
在移动通信系统中，进行上行数据传输需满足一种特有的传输条件，即上行同步，其目的是使来自不同距离、不同终端的上行信号同步到达基站或中继。上行同步能为系统带来很多好处，例如，降低相邻时隙间信号的干扰，改善系统性能，简化基站/中继接收机的设计等。因此，处于非同步状态的终端在进行上行数据传输前，需通过随机接入过程建立与网络的上行同步，之后，在上行同步的方式下进行上行数据传输。所述随机接入过程包括终端与网络建立连接时的随机接入过程和小区切换过程中的随机接入过程两种情况。
根据3GPP长期演进(LTE)讨论的最新结论，随机接入过程有两种形式，分别为：基于竞争的随机接入过程和基于无竞争的随机接入过程。在上述两种随机接入过程中，基于竞争的随机接入过程适用于所有的随机接入场景，如：初始随机接入；终端有上行数据要发送；网络有下行数据要发送；终端在小区间切换等。而基于无竞争的随机接入过程只适用于网络可以预见到终端要进行随机接入的场景，如：网络有下行数据要发送；终端在小区间切换等。相比基于竞争的随机接入过程，基于无竞争的随机接入过程具有无碰撞，接入时延短等优点。所以，在可能的情况下，一般尽量使用基于无竞争的随机接入过程。
以下，对基于无竞争的随机接入过程进行详细描述，如图1所示，基于无竞争的随机接入过程的步骤包括：
步骤101：基站为终端分配随机接入资源，所述随机接入资源具体为：随机接入前导序列(Random Access Preamble)和随机接入信道(RACH，RandomAccess Channel)时-频资源块，其中，随机接入前导序列在下文中简称为Preamble。基站确保所分配的Preamble在所分配的RACH时-频资源块上不会被其他终端使用。
步骤102：基站根据随机接入资源的分配结果生成分配结果指示信息，发送给相应的终端。
其中，分配结果指示信息中包括：为终端分配的Preamble的标识；为终端预留的RACH时-频资源块的跳频图案；为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。
步骤103：终端接收到所述分配结果指示信息后，根据分配结果指示信息中的相关信息，在基站为其分配的RACH时-频资源块上发送相应的Preamble。
步骤104：基站在接收到Preamble后，返回随机接入响应消息，响应消息中包括：终端发送定时调整量。
步骤105：终端接收到所述随机接入响应消息后，根据发送定时调整量调整发送定时，建立上行同步，之后，随机接入过程结束。
对于基于无竞争的随机接入过程，在很多应用场景下，基站需进行专用随机接入资源的预留，例如在终端进行小区间切换的场景下等。以下，将对小区切换场景下，基于无竞争的随机接入过程中的专用随机接入资源预留方法进行详细描述。
所谓切换，是指当终端在通信过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通信质量下降时，必须从当前的通信链路转移到其他小区的空闲通信链路的过程。切换前，为终端提供服务的小区为源小区，为终端提供服务的基站为源基站；切换后，为终端提供服务的小区为目标小区，为终端提供服务的基站为目标基站。在目标小区，为了能够收发数据，终端需要先使用随机接入过程建立与目标小区的上行同步。根据LTE目前的结论，该随机接入过程可以采用基于无竞争的随机接入过程。
根据图1中所示的步骤101，在基于无竞争的随机接入过程开始时，终端位于源小区，目标基站根据设定的专用随机接入资源预留周期为终端分配专用随机接入资源，在现有技术中，所述预留周期一般为5ms；之后，目标基站根据为终端分配的专用随机接入资源，生成分配结果指示信息通知源基站，并由源基站发送给终端。所述专用随机接入资源是指：随机接入过程中，为特定终端预留的随机接入资源，包括时-频资源块和码字等。所述分配结果指示信息中包括：为终端分配的Preamble的标识；为终端预留的RACH时-频资源块的跳频图案；为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。
其中，考虑到切换命令消息发送过程中的时延，目标基站为终端预留的RACH时-频资源块通常不是一个，而是多个。
以图2所示的时分双工模式(TDD)下的帧结构为例，每一帧中包括8个子帧subframe #0、subframe #2～subframe #5以及subframe #7～subframe #9，且每5ms包含三个特殊时隙，分别为：下行导频时隙(DwPTS)、保护时隙(GP)和上行导频时隙(UpPTS)。其中，UpPTS时隙可以被配置用于RACH。假设系统在所有的UpPTS时隙都配置了RACH。如果目标基站为终端预留了两个RACH时-频资源块，分别位于图2中的子帧Subframe #1和子帧Subframe #6内，则目标基站需要将预留资源的失效时间，即子帧Subframe #6对应的时间发送给终端。当终端接收到切换命令时，若所述失效时间还未到，则终端可以使用基于无竞争的随机接入过程接入目标小区；否则，需要使用基于竞争的随机接入过程接入目标小区。
在现有技术中，上述的专用随机接入资源预留方案是基于最短周期连续预留的，例如图2中所举的实例中，是以5ms为周期，进行连续预留的，没有考虑到终端的Preamble重发间隔，存在资源浪费。以下仍以5ms预留周期为例，进行具体分析：
在基于无竞争的随机接入过程中，当终端在发送Preamble之后，基站需要对接收到的所述Preamble进行检测和处理，设基站检测和处理所述Preamble的消耗时间为A；
在基站对所述Preamble的检测和处理结束后，网络在一个时间窗内将随机接入响应消息发送给终端，设所述时间窗的窗口时长为B；
终端在接收到所述随机接入响应消息后，需要对所述随机接入响应消息进行解码，设终端对随机接入响应消息的解码时间为C；
如果在对随机接入响应消息进行解码后，终端发现自身没有被响应，则在随后的专用随机接入资源上重新进行随机接入，即，在终端发送Preamble后，需要等待A+B+C的时间之后，才能确认网络没有对自身所发送的Preamble进行响应，并重新开始下一次随机接入过程，因此，在A+B+C的时间长于5ms的情况下，若终端使用了位于图2中子帧Subframe#1的专用随机接入资源进行随机接入，则必然不能使用位于子帧Subframe#6的专用随机接入资源，也就是说，基于最短周期连续的专用随机接入资源预留方式可能造成资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种专用随机接入资源预留方法和基站，能够避免不必要的专用随机接入资源的预留，提高专用随机接入资源的利用效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种专用随机接入资源预留方法，该方法包括：
估算终端随机接入失败所需时间，并根据估算出的所述终端随机接入失败所需时间，确定专用随机接入资源的预留周期；
随机接入过程触发后，基站根据所述预留周期为终端分配专用随机接入资源。
其中，所述估算终端随机接入失败所需时间具体为：分别估算随机接入过程中，基站对随机接入前导序列Preamble进行检测和处理所需的处理时间、基站将随机接入响应消息发送给终端所使用的时间窗的窗口时长、以及终端解码随机接入响应消息所消耗的解码时间，之后将估算出的上述三个时间求和得到所述终端随机接入失败所需时间。
所述确定专用随机接入资源的预留周期为：每个基站分别确定自身对应的专用随机接入资源预留周期；
相应的，基站对应的专用随机接入资源的预留周期大于等于基站相应的终端随机接入失败所需时间。
所述确定专用随机接入资源的预留周期为：为整个网络中各个基站确定统一的专用随机接入资源的预留周期；
相应的，所述统一的专用随机接入资源的预留周期大于等于网络中所有基站相应的终端随机接入失败所需时间中的最大值。
确定所述预留周期之后，该方法进一步包括：将确定的所述统一的专用随机接入资源预留周期设定为各个基站对应的专用随机接入资源预留周期的标准值。
基站为终端分配专用随机接入资源后，该方法进一步包括：基站根据为终端分配的专用随机接入资源，生成分配结果指示信息发送给终端。
基站根据自身对应的专用随机接入资源预留周期为终端分配专用随机接入资源时，所述分配结果指示信息至少包括：
为终端分配的Preamble的标识；
为终端预留的随机接入信道RACH时-频资源块的跳频图案；
为终端预留的RACH时-频资源块的时间间隔；
为终端预留的RACH时-频资源块的相对位置偏移；以及，
为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。
基站根据标准的所述统一的专用随机接入资源预留周期为终端分配专用随机接入资源时，所述分配结果指示信息至少包括：
为终端分配的Preamble的标识；
为终端预留的RACH时-频资源块的跳频图案；
为终端预留的RACH时-频资源块的相对位置偏移；以及，
为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。
本发明同时提供了一种实现专用随机接入资源预留的基站，该基站包括预留周期确定模块以及资源分配模块，其中，
预留周期确定模块，用于确定自身所属基站相应的终端随机接入失败所需时间，并根据所述时间确定专用随机接入资源预留周期，将确定的所述预留周期的相关信息发送给资源分配模块；
资源分配模块，用于在接收到所述相关信息后，当随机接入过程触发后，根据所述预留周期为相应的终端分配专用随机接入资源。
其中，资源分配模块进一步用于：根据专用随机接入资源的分配结果生成分配结果指示信息，并将所述分配结果指示信息发送给数据发送模块；
相应的，该基站进一步包括：
数据发送模块，用于将接收到的所述分配结果指示信息发送给相应的终端。
本发明所提供的专用随机接入资源预留方法和基站，综合考虑随机接入过程中，基站对Preamble进行检测和处理所需的处理时间、基站将随机接入响应消息发送给终端所使用的时间窗的窗口时长、以及终端解码随机接入响应消息所消耗的解码时间，并根据上述三个时间求和后得到终端随机接入失败所需时间，根据所述终端随机接入失败所需时间，确定各个基站对应的专用随机接入资源预留周期，或者网络中各基站统一的专用随机接入资源预留周期，基站根据自身对应的所述预留周期，或者所述公共预留周期为终端分配专用随机接入资源，避免了不必要专用随机接入资源的预留，提高了专用随机接入资源的利用效率。
附图说明
图1为现有技术基于无竞争的随机接入过程示意图；
图2为现有技术TDD帧结构示意图；
图3为本发明专用随机接入资源预留的方法流程示意图；
图4为本发明实现专用随机接入资源预留的基站结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：确定终端随机接入失败所需时间，并根据所确定的时间，设置适当的专用随机接入资源预留周期，用于基站在随机接入过程中为终端分配专用随机接入资源。
以下结合附图详细说明本发明专用随机接入资源预留的方法和基站的实现。
图3为本发明专用随机接入资源预留的方法流程示意图，如图3所示，该方法包括：
步骤301：基站估算自身所对应的终端随机接入失败所需时间。
其中，终端随机接入失败所需时间即为：终端开始随机接入过程一直到确认随机接入失败所需要的具体时间值。所述终端随机接入失败所需时间的估算具体需考虑三个方面的时间，包括：
在基于无竞争的随机接入过程中，基站将分配结果指示信息发送给终端后，
(1)终端在发送Preamble之后，基站对Preamble进行检测和处理所需要消耗的时间，设基站对Preamble进行检测和处理所需要的处理时间为A。其中，处理时间A的取值与基站的处理能力有关，各基站相对应的处理时间A的值可能不同。其中，基站具体如何估算所述处理时间A的值属于公知技术，这里不再赘述。
(2)在基站对Preamble的所述处理结束后，网络在一个时间窗内将随机接入响应消息发送给终端，设所述时间窗的窗口时长为B；其中，窗口时长B的取值可由各基站根据自身的负载以及处理能力自行设定。具体如何设定所述窗口时长B的值属于公知技术，这里不再赘述。
(3)终端接收到基站返回的随机接入响应消息后，需对所述随机接入响应消息进行解码，设终端解码随机接入响应消息所消耗的解码时间为C。其中，解码时间C的取值由终端的处理能力决定，基站可以根据终端的最低处理能力获得解码时间C的取值，即C最好取保守值，以确保低档终端也能在所述解码时间C内完成随机接入响应消息的解码。
通过上述处理时间A、窗口时长B、解码时间C值的估计，将A、B、C值求和得到基站所对应的终端随机接入失败所需时间D＝A+B+C。其中，所述求和过程，基站使用现有技术中的相关技术即可完成，这里不再赘述。
一般情况下，当基站开机，或者上述窗口时长B的值发生变化时，将触发本步骤以及后续的步骤302。
另外，所述估算终端随机接入失败所需时间不仅可以由基站来估算，也可以由建立基站的移动通信服务运营商、或者核心网等进行估算。
步骤302：确定专用随机接入资源预留周期E，所述专用随机接入资源预留周期即为：基站分配给同一终端的相邻的随机接入时-频资源块之间的时间间隔。其中，E值取不小于D值的值。且，所述E值与基站所发送帧的RACH信道时隙间隔相关联，最好取值为RACH信道时隙间隔的整数倍且不小于D值的值中的最小值，例如，设RACH信道时隙间隔为5ms，D值为7ms，时隙长度为1ms，则E值的最好取值为10ms。
其中，所述确定可以为：由每个基站分别根据自身的情况确定自身所对应的所述预留周期E的值；也可以根据所组建的通信网络中的所有基站估算出的各个D值，确定出网络中所有基站对应的统一的专用随机接入资源预留周期E的值，所述确定统一的专用随机接入资源预留周期可以由核心网完成，此时，可将所述预留周期E值作为通信网络中各个基站专用随机接入资源预留周期的标准值，加入基站设计标准中。所述统一的预留周期E的取值需不小于网络中所有基站所估算出的D值中的最大值，且为RACH信道时隙间隔的整数倍。
其中，基站具体如何根据自身相应的终端随机接入失败所需时间D值确定自身对应的所述预留周期E值，以及核心网如何确定所述统一的预留周期均可以使用现有技术中的相关技术完成，这里不再赘述。
步骤303：随机接入过程触发后，基站根据所述专用随机接入资源预留周期E为终端分配专用随机接入资源。
其中，基站具体如何根据所述预留周期为终端分配专用随机接入资源属于公知技术，这里不再赘述。
步骤304：基站根据专用随机接入资源的分配结果，生成分配结果指示信息发送给终端。
所述分配结果指示信息中至少包括：
为终端分配的Preamble的标识；
为终端预留的RACH时-频资源块的跳频图案；
为终端预留的RACH时-频资源块的时间间隔；其中，所述时间间隔即为预留周期E，预留周期E的值是步骤302中设置为各个基站的标准值，则在本步骤中，无需在分配结果指示信息中加入所述预留周期E值的信息；
为终端预留的RACH时-频资源块的相对位置偏移；其中，以预留间隔E为10ms为例，基站需向终端指示为其预留的专用资源是位于奇数半帧还是偶数半帧；
为终端预留的RACH时-频资源块的失效时间。
其中，基站具体如何生成所述分配结果指示消息可以使用现有技术，区别仅在于在所述分配结果指示消息中增加“为终端预留的RACH时-频资源块的时间间隔”的相关信息，这里不再赘述。
步骤305：终端根据接收到的基站的所述分配结果指示信息，使用专用随机接入资源开始随机接入过程。其中，所述随机接入过程可以为基于无竞争的随机接入过程。另外，终端如何使用所述资源开始随机接入过程属于公知技术，这里不再赘述。
其中，步骤304与305为可选步骤。
图4为本发明实现专用随机接入资源预留的基站结构示意图，如图4所示，该基站包括：预留周期确定模块410、资源分配模块420以及数据发送模块430，其中，
预留周期确定模块410，用于确定自身所属的基站所对应的终端随机接入失败所需时间，并根据所述终端随机接入失败所需时间确定专用随机接入资源预留周期，将确定的所述预留周期的相关信息发送给资源分配模块420。
其中，所述相关信息至少包括：所确定的所述预留周期的具体取值。
资源分配模块420，用于在接收到所述相关信息后，当随机接入过程触发后，根据所述预留周期为相应的终端分配专用随机接入资源，并将根据资源分配结果生成的分配结果指示信息发送给数据发送模块430。
数据发送模块430，用于将接收到的所述分配结果指示信息发送给相应的终端。
其中，数据发送模块430为可选模块。
以上所述，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。